沉井基础的课件.ppt

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1、第四节沉井基础的设计与计算一、沉井基础的尺寸拟定1、根据墩台身尺寸拟定沉井结构的襟边要求不小于沉井全高的1/50，且不小于200mm，浮式沉井另加200mm。2、根据地基土容许承载力确定按地基容许承载力推算出的基底平面尺寸，一般要比墩台身底截面尺寸大的多，要求墩台身边缘尽可能支承在井壁上或顶盖板的支承面上，一般空心沉井不允许墩台身边缘全部坐落在取土井孔内。3、沉井高度确定沉井高度为基顶标高与基底标高之差。沉井井顶标高与扩大基础顶面标高确定要求相同；基底标高按持力层确定。4、沉井各结构细部尺寸拟定沉井各结构部分的细部尺寸，

2、按前面构造要求初拟尺寸，经验算调整确定。二、沉井作为刚性深基础的整体验算1、当h＜5.0m，按刚性扩大基础验算。2、当ah≤2.5；h＞5.0m，作为刚性深基础的整体验算。基本假设主要是：(1)认为基础的刚度无穷大，本身不产生挠曲变形，只产生转动；(2)在考虑土的横向抗力固着作用计算地基压力时，一般不考虑作用在基础侧面的摩阻力；(3)对土弹性抗力的假设按第五章“m”法考虑。（一）非岩石类地基上刚性深基础的计算1、基本原理2、水平力H作用高度λ的计算H为原地面线或局部冲刷线以上的水平力合力，。∑Mi为地面线或局部冲刷线以上

3、所有水平力、弯矩、偏心竖向力对基础底面重心的总弯矩。当仅有竖向力作用时，λ＝∞。3、水平力H作用下地基应力计算地面下任意深度Z处基础产生的水平位移XZ土的水平土抗力σZX基础底面竖向土抗力（压应力）σD/2求解未知数Z0和tanw，建立两个平衡方程，即整理后可解得式中β－深度h处基础侧面土的地基系数与基础底面地基系数比，计算式为最后求得土的水平土抗力σZX和基础底面竖向土抗力（压应力）σD/24、应力验算①基底应力验算②基础侧面水平压应力验算横向计算zx值应小于沉井周围土的极限抗力值。极限抗力值计算方法：当基础在外力作

4、用下产生位移时，在深度z处基础一侧产生主动土压力强度Pa，而被挤压一侧土就受到被动土压力强度Pb，故其极限抗力，以土压力表达为1——取决于上部结构形式的系数，对于静定结构1=1，超静定结构1=0.7；2——考虑恒载对基础底面重心所产生的弯矩Mg在总弯矩M中所占百分比的系数，即根据测试得知出现最大水平压应力的位置大致在Z=h/3和Z=h处，代入整理得③基础截面弯矩计算地面或局部冲刷线以下深度Z处基础截面上的弯矩MZ为5、墩台顶水平位移验算基础在水平力和力矩作用下，墩台顶面会产生水平位移。由三部分组成：(1)地面

5、处的水平位移z0tg；(2)地面到墩台顶范围h0内的水平位移h0tg；(3)在h0范围内墩台本身弹性挠曲变形引起的墩台顶水平位移0。现行桥梁规范中规定，墩台顶面的水平位移应符合下列要求：式中，L为相邻跨中最小跨的跨度(m)，当跨度L<25m时，L按25m计算。考虑到转角一般均很小，可令tg=。考虑基础和墩身实际并非刚度无穷大，考虑实际刚度影响，用系数K1、K2表示得=(z0+h0)tg+0因此，墩台顶面会产生水平位移为：（二）基底嵌入基岩中的刚性深基础的计算1、计算要点因基底嵌入基岩内，基底不产生水平

6、位移，基础转动中心与基底中心重合，即Z0=h2、水平力H作用下地基应力计算XZ=（h-Z）tanωσzx=mZ（h-Z）tanω建立平衡方程求解未知数ω，对A点取矩：∑MA=0解上式得最后解得3、应力验算①基底应力验算②基础侧面水平压应力验算出现最大水平压应力位置在h/2处③基础截面弯矩计算④嵌固处水平阻力P计算由∑X=0求得基底嵌固处水平阻力P为深三、沉井施工过程结构验算（一）沉井下沉的自重验算（二）第一节（底节）沉井竖向挠曲的抗裂验算验算时应采用的第一节沉井的支承点位置与沉井的施工方法有关，分别叙述如下：式中：K—下

7、沉系数，可取1.15~1.25；G—沉井自重，如为不排水下沉，应扣除水的浮力；R—沉井底端地基总反力Rr与沉井侧面总摩阻力Rf之和。1、排水下沉由于排水下沉挖土可人为控制，沉井最后支承点始终可控制在最有利位置上，同抽垫木时一样，支承点在长边0.7L处。圆形沉井支承在相互垂直直径的4个支点上。2、不排水下沉由于水下挖土无法控制，可按最不利情况确定支承点，即为支承在短边角点处（产生最大正弯矩）；支承在长边中点处（产生最大负弯矩）（图6.23（b））。圆形沉井支承在直径上两个支点上，按圆形梁计算弯矩验算其抗裂性。（三）沉井刃脚

8、的竖向和水平向强度验算1、刃脚计算中的水平力分配刃脚悬臂作用的分配系数为刃脚框架作用的分配系数为适用范围：内隔墙底面高出刃脚底面不超过0.5m，或大于0.5m而有垂直埂肋的情况，否则，全部水平力应由悬臂作用承担，即a＝1.0。但应按构造要求布置水平钢筋，使能承受一定的正、负弯矩。2、刃脚竖向内力计算（1）刃脚向外挠曲