刚性扩大基础的设计与计算

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1、森林工程《基础工程》主讲：郭春丽土木工程教研室第二章天然地基上的浅基础第一节概述第二节天然地基上浅基础的类型、构造第三节基础埋置深度的选择第四节浅基础的地基承载力的确定第五节刚性扩大基础的设计与计算第六节刚性扩大基础施工第五节刚性扩大基础的设计与计算刚性扩大基础的设计与计算的主要内容：一、基础埋置深度的确定；二、刚性扩大基础尺寸的拟定；三、地基承载力验算；四、基底合力偏心距验算；五、基础和地基稳定性验算；六、基础沉降验算。一、基础埋置深度的确定在确定基础埋置深度时，必须考虑把基础设置在变形较小，而强度又比较大的持力层上，以保证地基强度满足要求，而且不致产生

2、过大的沉降或沉降差。此外还要使基础有足够的埋置深度，以保证基础的稳定性，确保基础的安全。确定基础的埋置深度时，必须综合考虑以下各种因素的作用：1.与建筑物有关的条件；2、作用在地基上的荷载大小和性质；3.工程地质条件和水文地质条件；4、相邻建筑物的基础埋深；5、地基土冻胀和融陷的影响；6、场地环境条件。施工技术条件（施工设备、排水条件、支撑要求等）及经济分析等对基础埋深也有一定影响，这些因素也应考虑。上述影响基础埋深的因素不仅适用于天然地基上的浅基础，有些因素也适用于其它类型的基础（如沉井基础）。二、刚性扩大基础尺寸的拟定主要根据基础埋置深度确定基础平面尺

3、寸和基础分层厚度。所拟定的基础尺寸，应是在可能的最不利荷载组合的条件下，能保证基础本身有足够的结构强度，并能使地基与基础的承载力和稳定性均能满足规定要求，并且是经济合理的。基础厚度：应根据墩、台身结构形式，荷载大小，选用的基础材料等因素来确定。基底标高应按基础埋深的要求确定。水中基础顶面一般不高于最低水位，在季节性流水的河流或旱地上的桥梁墩、台基础，则不宜高出地面，以防碰损。这样，基础厚度可按上述要求所确定的基础底面和顶面标高求得。在一般情况下，大、中桥墩、台混凝土基础厚度在1.0～2.0m左右。基础平面尺寸：基础平面形式一般应考虑墩、台身底面的形状而确定

4、，基础平面形状常用矩形。基础底面长宽尺寸与高度有如下的关系式。l——墩、台身底截面长度(m)；d——墩、台身底截面宽度(m)；H——基础高度(m)；——墩、台身底截面边缘至基础边缘线与垂线间的夹角。基础剖面尺寸：刚性扩大基础的剖面形式一般做成矩形或台阶形，如图2-18所示。自墩、台身底边缘至基顶边缘距离c1称襟边，其作用一方面是扩大基底面积增加基础承载力，同时也便于调整基础施工时在平面尺寸上可能发生的误差，也为了支立墩、台身模板的需要。其值应视基底面积的要求、基础厚度及施工方法而定。桥梁墩台基础襟边最小值为20cm～30cm。基础较厚（超过1m以上）时，

5、可将基础的剖面浇砌成台阶形，如图2-18所示。图2-18刚性扩大基础剖面、平面图基础悬出总长度（包括襟边与台阶宽度之和）：应使悬出部分在基底反力作用下，在a-a截面（图2-18b）所产生的弯曲拉力和剪应力不超过基础圬工的强度限值。所以满足上述要求时，就可得到自墩台身边缘处的垂线与基底边缘的联线间的最大夹角max，称为刚性角。在设计时，应使每个台阶宽度ci与厚度ti保持在一定比例内，使其夹角i≤max，这时可认为属刚性基础，不必对基础进行弯曲拉应力和剪应力的强度验算，在基础中也可不设置受力钢筋。刚性角max的数值是与基础所用的圬工材料强度有关。基础每

6、层台阶高度ti，通常为0.50m～1.00m，在一般情况下各层台阶宜采用相同厚度。图2-18刚性扩大基础剖面、平面图基础底面尺寸的确定步骤1、对于轴心荷载作用时，利用公式可直接求得基础底面积或基础底面宽度。2、对于偏心荷载作用时，步骤如下：（1）先按轴心荷载作用的情况预估基底面积或宽度；（2）考虑荷载偏心影响，根据偏心距的大小将或增大10％～40％作为首次试算尺寸或；（3）根据A的大小初步选定矩形基础的底面边长和；（4）根据已选定的和验算偏心距和基底边缘最大压力；（5）如满足或稍有富余，则选定的和合适；如不满足要求或基底尺寸选择太大，则需重新调整和再进行验

7、算。如此反复一、二次，便可定出合适的尺寸。１．中心荷载以柱基础为例（1）底面积A的确定*荷载Fk+GkGk=AGd,G是基础加回填土容重=20KN/m3*承载力特征值fa*基底面积基底尺寸确定式例：GkFk条基－单位长度，确定基础宽度FKhbb0b确定后，确定h例：刚性基础，据刚性角要求有２．偏心荷载以柱下独立基础为例（1）按中心受荷确定基底面积A0(2)考虑偏心影响大小，将A0扩大，得：A=(1.1~1.4)A0，根据A进行地基承载力验算，初步确定b和l.FKeFK+GKMK三、地基承载力验算地基承载力验算包括：持力层强度验算，软弱下卧层验算和

8、地基容许承载力的确定。1、持力层强度验算2、软弱下卧层验算3、地基