基础工程学基础工程学 (14).pdf

《基础工程学基础工程学 (14).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基础工程学基础工程学 (14).pdf（33页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、基础工程学3 天然地基上的浅基础3.3 刚性浅基础的验算示例本节脉络 刚性浅基础验算示例 地基承载力验算持力层承载力验算软弱下卧层承载力验算 基底合力偏心距验算 基础稳定性验算抗倾覆稳定性验算抗滑动稳定性验算 基础沉降验算 计算要点与解题思考 与验算项目对应的最不利组合与加载工况选取 各验算项目与采用的作用组合类型及系数取值 沉降验算主要思路计算要点与解题思考与验算项目对应的最不利组合与加载工况选取各验算项目与采用的作用组合类型及系数取值沉降验算基本思路可变作用的加载方式对确定最不利荷载组合起着支配作用，对于不同验算项目（地基承载力、偏心距及稳定性），应尽量选用不同的加载方式对比计算，决定最终

2、的加载情况和最不利作用组合。注意：根据具体验算内容选择相应的最不利作用组合。最不利组合与加载工况选取以简支梁桥为例单跨加载是将汽车及人群荷载布置在跨径较大的一侧，注意风力、制动力引起的弯矩与活载支座反力产生的弯矩方向要一致。单跨加载双跨加载N H M 小大1.01.0125GWMmaxNkqkPH1.0kqkPGWmaxMN1.01.0125H常见验算项目控制设计加载工况验算常用的作用效应组合类型参数取值其他地基承载力验算单跨加载正常使用极限状态下频遇组合（及偶然组合）频遇组合采用频遇值系数等于1的标准值组合可不计水浮力双跨加载合力偏心距验算单跨加载（常用）正常使用极限状态下永久作用标准值组合

3、采用标准值效应组合计入水浮力所有作用标准值组合或偶然作用标准值组合稳定性验算单跨加载（常用）承载能力极限状态下永久作用和汽车、人群的标准值组合采用标准值效应组合永久作用中不计入浮力承载能力极限状态下所有作用的标准值组合计入水浮力沉降验算单跨加载正常使用极限状态下准永久组合不计冲击；可变作用中仅考虑汽车和人群荷载，且准永久值系数均取0.4可不计水浮力双跨加载（常用）刚性浅基础各验算项目与相应的加载工况及作用组合类型注：基础构件自身承载力验算采用承载能力极限状态的基本组合和偶然组合进行。沉降计算基本步骤1z2zz3znz一联多跨连续桥面简支梁桥，刚性扩大基础（满足刚性角要求）。每孔标准跨度20m，

4、双车道，汽车荷载为公路I级、人群3.0kN/。梁重G1=3500kN，桥墩及基础自重G2=3880kN，设计水位时的水浮力Q=1200kN，墩帽风力W1=3kN、墩身风力W2=20kN。基底宽度是b=3.1m，长度a=9.9m，墩宽为2.3m。联内按抗推刚度分配至检算墩的制动力为110kN，支座铰中心距基底h=10.1m。墩顶两排支座中距为0.5m。冲击系数设为u=0.1。计算中忽略摩阻力和温度力等影响。对中间检算墩（由于满足刚性角要求，略去自身承载力验算），做以下验算：计算依据:公路桥涵设计通用规范JTG D60-2015、公路桥涵地基与基础设计规范JTG D63-2007刚性浅基础验算示例

5、(1)地基承载力；(2)基底合力偏心距；(3)基础稳定性；(4)基础沉降量。2m2.1m9.8m0.5mNk3一般冲刷线2.8m2.0m粉砂饱和容重19kN/m；压缩模量9.1MPa。最大冲刷线kN206.3m持力层(中砂、中密)饱和容重20.5kN/m，天然孔隙比0.619，压缩模量10.3MPa黏土层饱和容重19.5kN/m，天然孔隙比 0.5，液性指数0.8，压缩模量8.4MPa2.3m荷载计算单跨双车道加载kNLqgkNpmkNqmkNq60203212212300)13020(2/5.10/0.3211221：人群荷载产生的竖向力则车道荷载集中力车道荷载均布力人群荷载kNpLqg14

6、.9020125.13000125.1205.10211.1221)1(2221：汽车荷载产生的竖向力kqkPGWmaxMN1.01.0125HkNpLqg025.11360125.13000125.1405.10211.1212222：汽车荷载产生的竖向力1.01.0125GWMmaxNkqkPH1.0双跨双车道加载kNLqg12020322221人群荷载产生的竖向力荷载计算荷载（标准值）统计表（kN）加载工况人群荷载引起的竖向力汽车荷载制动力H梁自重G1墩台重G2风力W1风力W2水浮力Q计入冲击系数的竖向力不计冲击系数的竖向力单跨60902.14820.13 110350038803.02

7、0.01200双跨1201136.031032.75注：1、根据以上数据计算各验算项目所需要的基底竖向力与基底弯矩，结果见下表。2、沉降计算也需对比单跨加载和双跨加载，本例计算过程仅以双跨情况完成分析。基底竖向力与弯矩计算基底截面竖向力N与弯矩M计算结果验算项目加载工况作用组合竖向力N弯矩M是否计入水浮力地基承载力验算单跨加载采用频遇值系数等于1的标准值组合N1=8342.14M1=1506.94 否N2=8636.03M2=1266.40 双跨加载合力偏心距验算单跨加载永久作用标准组合N3=6180M3=0是所有作用标准组合N4=7142.14M4=1506.21 稳定性验算单跨加载永久作用

8、（不计浮力）和汽车、人群标准组合N5=8342.14M5=240.54否所有作用标准组合N6=7142.14M6=1506.21 是沉降验算双跨加载准永久值组合N7=7841.1M7=0否注：1、竖向力N单位为kN，弯矩M单位为kN m。2、沉降计算中不计汽车冲击力；可变作用只考虑汽车和人群荷载，准永久系数均取0.4.基底竖向力与弯矩计算kPaWMANp86.3661.39.96194.15069.91.314.8342211max1单跨加载：kPaWMANp78.1761.39.96194.15069.91.314.8342211min1地基承载力验算mb517.01.36161核心半径：m

9、18.0111NMe偏心距：，无需考虑应力重分布则1e地基承载力验算kPaWMANp26.3611.39.940.126669.91.3025.8636222max2双跨加载：kPaWMANp53.2011.39.940.126669.91.3025.8636222min2跨加载。现最不利加载工况为单对比两种加载工况，发kPap86.366max则kPap78.176min持力层强度验算333m/5.10m/10m/5.20kNkNkN浮水饱和，则，其中0.4,0.2,370210kkkPafa得根据持力层地质条件查mb517.01.36161核心半径：m15.0222NMe偏心距：，无需考虑

10、应力重分布则2ekPafaR125.5493.43925.186.366maxaRfkPap则满足要求kPahkbkffaa3.439)31.4(5.100.4)21.3(5.100.23703222110地基承载力容许值；需要验算其承载力小于持力层，查表得，由kPafkPafIaaL3702708.05.0e00kPazhp45.72)8.21.4(5.10)(浮自重579.09.0/,2.3/数查表得到附加压应力系由bzbl软弱下卧层强度计算软弱下卧层强度计算处的压应力。最大压应力点采用距时，基底压应力基底压应力图形为梯形且基础设计规范当根据公路桥涵地基与4/1bpz/b kPap319.

11、34内插kPahpp97.159)1.45.1034.319(579.0浮附加5.1,021kk得根据软弱土层性状查表kPapppz42.23297.15945.72附加自重 kPazhkffaa93.38938.21.45.205.1270320饱和 kPafkPapaRz41.48793.38925.142.232求软弱下卧层强度满足要基底偏心矩验算满足要求，则偏心距因为517.01.00e03M&仅受永久作用标准值效应组合mb517.01.36161核心半径：1.0e应满足要考虑水浮力9.8mNk3kN206.3m2.3mMN基底偏心矩验算&各类作用下的标准效应组合e应满足：，满足要求则

12、偏心距，单跨加载时mmkNNmkNM517.021.014.714221.1506e14.714294.150644要考虑水浮力9.8mNk3kN206.3m2.3mMN基础稳定性验算&抗倾覆稳定性验算永久作用（不计浮力）和汽车、人群的标准值组合 0000000.15.1eskkMMk；其中倾稳mbs55.121.32mNMe029.014.834254.240550，满足要求 5.145.53029.055.100esk各种作用标准值效应组合mNMe21.014.714221.1506660，满足要求 3.138.721.055.100esk 3.1000kesk要求s9.8mNk3kN20

13、6.3m2.3mMN要考虑水浮力滑动稳定性验算同作用的最不利情况久作用、汽车和人群共考虑制动力、风力与永HWWNHHNkiaip216c滑动力抗滑力，满足要求单跨加载时：2.110.1611020314.71423.0216cHWWNk 2.1cckk3.0系数根据基底土查表得摩擦各种作用标准值效应组合沉降计算nZ确定沉降计算深度m3.61.3ln4.05.21.3)ln4.05.2(n）（bbz确定计算层数3.6m,5.18.4m,0.28.2m8.2321ZZZ向下第三层：从第二层底部向下第二层：从第一层底部，下第一层：从基础底部向为：已知各土层的压缩模量MPaEMPaEMPaE1.94.

14、83.10s3s2s1、层层数为三层。天然土层，所以计算土范围内有三种本例在沉降计算深度nZ基础底面处附加压应力附加压应力：双跨加载时基础底面的kPaWMANp49.25509.91.31.784177并计算总沉降量确定沉降计算经验系数降量。计算经验系数得到总沉降量。累加后乘以沉降，按公式计算各土层沉平均附加压应力系数值查表确定各计算点的距离按计算位置点到基底的iiaZkPahpp44.2121.45.1049.2550则。值系数均为与人群荷载，且准永久可变作用中仅计入汽车4.0准永久效应组合：按正常使用极限状态的)(11100iiiinisisszzEpss沉降计算压力面积法基本式：基底至第

15、i层土、第i-1 层土底面的平均附加压应力系数，规范附录Mi1i1iziz基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离nzz1iziz1iin平均附加应力系数曲线i)(11100iiiinisisszzEpss沉降量60.06.95.27737075.075.044.21200ssaMPaEkPafp算经验系数查表，内插得出沉降计由值：范围内压缩模量的当量沉降计算深度m3.6则6.3m深度内的总沉降量：mmEzzEzzEzssss79.483828.044.2126.0)(44.21260.03223321122111。土层，计算该层沉降量底面向上取按规范自计算深度0.6mzZn62.01.9s

16、sMPaEz查表内插得出高度内为匀质土，由且75.000afp mmzzEpsiiiinisi76.21.9191.044.21262.0)(1110s0.6m厚度的沉降量：注:为地基承载力基本容许值。为沉降计算范围内压缩模量的当量值。sE0af注:为地基承载力基本容许值。为沉降计算范围内压缩模量的当量值。sE0af。土层，计算该层沉降量底面向上取按规范自计算深度0.6mzZn沉降计算经验系数表基底附加压应力2.5 4.0 7.0 15.0 20.0 1.4 1.3 1.0 0.4 0.2 1.1 1.0 0.7 0.4 0.2 00apf000.75apf(MPa)sEsm2.4m9；第三层

17、土厚度改为取沉降计算深度为需要加大计算深度mm22.179.48025.0025.0mm76.2Ss各位置点计算参数03.2 0102.83.2 0.90 0.8292.3212 2.3210.34.83.2 1.550.6693.2112 0.898.493.2 2.900.4614.14900.949.1)(mzibl/iabzi/iiaz11iiiiazaz)(MPaEsi范围内压缩模量当量值计算深度 m9MPa55.91.994.04.889.03.1032.2149.4sE322332112211133sssEzzEzzEzz60.055.9为验系数查表，内插沉降计算经由ssMPaE

18、9m范围的总沉降量：mmEzzEzzEzssss38.554345.044.2126.0)(44.21260.0322332112211175.000afp。土层，计算该层沉降量底面向上取按规范自计算深度0.6mzZnmms38.55m9，则总沉降量深度确定为满足要求，则沉降计算62.01.9m6.0ssMPaE查表内插得出高度内为匀质土，由且75.000afp mmzzEpsiiiinisi33.11.9092.044.21262.0)(1110smm38.138.55025.0025.0mm33.1Ss沉降计算该桥的沉降是否满足要求，还应知道相邻墩台的沉降量。0.6m厚度的沉降量：本节小结 当基础的各项验算内容的控制加载工况时，应作对比计算。各验算项目所采用的组合类型和参数取值有所不同。沉降计算可变作用中仅计入汽车和人群荷载。规范中压力面积法是一种简化了的分层总和法，以每一天然土层作为划分土层的标准。查取平均附加压应力系数值，必须从基底位置量到计算点。当计算深度底面向上土层的相对变形量不满足要求时，应重新假定计算深度范围，重新计算。ziz