刚性扩大基础作业
基础工程第二章作业
2-8 某桥墩为混凝土实体墩刚性扩大基础，控制设计的荷载组合为：支座反力840kN 及930kN ；桥墩及基础自重5480kN ；设计水位以下墩身及基础浮力1200kN ；制动力84kN ；墩帽与墩身风力分别为2.1kN 和16.8kN 。
结构尺寸及地质、水文资料见图2-45（基底宽3.1m ，长9.9m ）。
要求验算：
①地基承载力；②基底合力偏心距；③基础稳定性。
2-9有一桥墩墩底为矩形2m×8m ，刚性扩大基础（20号混凝土）顶面设在河床下1m ，作用于基础顶面荷载（组合II ）：轴心垂直力N =5200kN ，弯矩M =840kN.m ，水平力H =96kN 。
地基土为一般粘性土，第一层厚2m （自河床算起）
,8.0,9.0,0kN/m .193===L I e γ第二层厚5m ，35.0,45.0,KN/m 5.193===L I e γ低水位在河床下m 1（第二层下为泥质页岩），请确定基础埋置深度及尺寸，并经过验算说明其合理性。
解题提示：
1、 题目中各作用力均看做是标准值。
2、 计算时按正常使用极限状态计算。
荷载效应按短期效应组合。
具体可参考<公路桥涵地基与基础设计规范>(JTG D63—2007)第1.05及1.08条款、以及《公路桥涵设计通用规范》（JT GD60-2004）中 4.17条款 3 仔细研读<公路桥涵地基与基础设计规范>(JTG D63—2007)、《公路桥涵设计通用规范》（JT GD60-2004）相关章节的内容。
基础工程期末考试简答题
基础工程期末考试简答题1基础工程设计的基本原则?答：(1）基础底面的压力小于地基承载力容许值；（2）地基及基础的变形值小于建筑物要求的沉降值；（3）地基及基础的整体稳定性有足够保证；（4）基础本身的强度、耐久性满足要求。
2、地基承载力容许值的确定方法主要有哪些？答：（1）根据现场荷载试验的P—S曲线确定；（2）按地基承载理论公式计算；(3）按现行规范提供的经验公式计算。
3、刚性扩大基础的设计与计算主要包括哪些内容?答:（1）基础埋深深度的确定；（2)刚性扩大基础尺寸的拟定；（3)地基承载力验算;（4）基底合力偏心距验算；（5)基础稳定性和地基稳定性验算；（6）基础沉降验算;4、刚性扩大基础为什么要验算基底合力偏心距？答：墩、台基础的设计计算,必须控制基底合力偏心距，其目的是尽可能使基底应力分布比较均匀,以免基底两侧应力相差太大，使基础产生较大的不均匀沉降,墩、台发生倾斜，影响正常使用。
5、钻孔灌注桩在钻孔过程中容易发生的质量问题及处理方法？答:(1)塌孔：如发生塌孔,应探明塌孔位置1-2M，如塌孔严重，应全部回填，等回填物沉积密实再重新钻孔。
(2)缩孔：处理时可反复扫孔，以扩大孔径.（3)斜孔：处理时可在偏斜处吊放钻头，上下反复扫孔,直至把孔位校直;或在偏斜处回填砂黏土，待沉积密实后再钻.6、从哪些方面来检测桩基础的质量？各有何要求？答:(1）桩的几何受力条件检验：桩的几何受力条件主要是指有关桩位的平面布置、桩身的倾斜度、桩顶和桩底高程等，要求这些指标在容许误差范围之内。
(2）桩身质量检测:指对桩的尺寸、构造及其完整性进行检测，验证桩的制作或成桩的质量。
（3）桩身强度与单桩承载力检验：桩身强度检验除了保证上述桩的完整性外，还要检测桩身混凝土的抗压强度,预留试块的抗压强度，对于水下混凝土应高出20%。
7、什么是“m”法，他的理论依据是什么？这方法有什么优缺点?答:假定地基系数c随深度成正比例增长,m为地基土比例系数.M法基本假定是认为侧为温克尔离散线性弹簧,不考虑桩土之间粘着力和摩阻力,桩作为弹性构件考虑，当桩受到水平外力作用，桩土协调变形，任意深度产生桩测水平抗力与该点水平位移成正比，且c随深度成正比增长.优缺点：（1）根据m法假定,凸弹性抗力与位移成正比，此换算忽视桩身位移(2）换算土层厚Hm仅与桩径有关,与地基土类,桩身材料等因素无关，显然过于简单。
桥梁工程第1次作业
桥梁工程第1次作业
桥梁工程第2次作业
桥梁工程第3次作业
桥梁工程第4次作业
整个结构在体外类似于静定结构，对基础只产生竖向力，不产生水平推力，因此对基础的要求相对较小。
24.绘制出上承式拱桥、中承式拱桥、下承式拱桥的示意图，标注出桥面位置和承重结构位置，并解释上承式桥梁、中承式桥梁和下承式桥梁的含义。
参考答案：
25.对比说明斜拉桥和悬索桥的组成部分，并回答它们各自的主要承重结构包括哪些？参考答案：
斜拉桥的组成包括：主梁、斜拉索、索塔；
悬索桥的组成包括：大缆、锚碇、塔、加劲梁、吊索、鞍座等；
斜拉桥为组合受力体系结构，其承重结构为：主梁、斜拉索、索塔
悬索桥的承载结构主要是大缆，其次包括桥塔和锚碇。
26.为什么悬索桥是跨越能力最大的桥梁结构形式？
参考答案：
1.在材料用量和截面设计方面，其他河中桥型的主要承重构件的截面积总是随着跨度的增加而增加，致使材料用量增加很快。
但大跨悬索桥的加劲梁却不是主要承重构件，其截面积并不需要随着跨度而增加。
2.在构件设计方面，许多构件截面积的增大时容易受到客观制约的，例如梁的高度，杆件的截面尺寸、钢材的供料规格等，但是悬索桥的大缆锚碇和塔这三项主要承重构件在扩充其截面积或承载能力方面所遇到的困难较小。
3.作为承重构建的大缆具有非常合理的受力形式
4.在施工方面。
悬索桥的施工总是先将大缆架好，这已是现成的悬吊式脚手架
桥梁工程第5次作业。
基础工程 第二章5
对于修建在岩石地基上的基础：参阅有关桥涵设计规范
当外力合力作用点不在基底二个对称轴中任一对称轴上，或当基底截
面为不对称时，可直接按下式求e0与 的比值，使其满足规定的要求：
e0
1
min
N A
6
刚性扩大基础设计
五、基础稳定性和地基稳定性验算 （一）基础稳定性验算 1．基础倾覆稳定性验算 设基底截面重心至压力最大一边的 边缘的距离为y,外力合力偏心距e0， 则两者的比值可反映基础倾覆稳定 性的安全度，称为抗倾覆稳定系数。 y 即 K0 e0 如外力合力不作用在形心轴上或基 底截面有一个方向为不对称,那么基 底压力最大一边的边缘线是外包线, y值应是通过形心与合力作用点的 连线并延长与外包线相交点至形心 的距离。 一般对主要荷载组合K0≥1.5，在各种附加荷载组合时，K0≥1.1～1.3。
4
刚性扩大基础设计
（二）软弱下卧层承载力验算 验算软弱下卧层的承载力应先计算软弱 下卧层顶面A的应力不得大于该处地基 土的容许承载力。 即
hZ 1 (h z) ( 2h) [ fa]h z
1 式中：——相应于深度(h+z)以内土的 换算重度（kN/m3） 2——深度h范围内土层的换算重度（kN/m3） h ——基底埋深（m）； z ——从基底到软弱土层顶面的距离（m）； ——基底中心下土中附加应力系数，可按土 力学教材或规范提供系数表查用； ——由计算荷载产生的基底压应力（kPa） [ fa]h——软下卧层顶面处的容许承载力（kPa） z
查表2.10 得 η d＝1.6,持力层以上土体容重 γm＝17.6 kN/m2：
刚性扩大基础施工工艺
刚性扩大基础施工工艺1 施工方法对刚性扩大基础的施工，一般均采用明挖，根据开挖深度、边坡土质、渗水情况及施工场地、开挖方式、施工方法可以有多种选择。
A．放坡开挖1．测量放线：用经纬仪测出墩、台基础纵、横中心线，放出上口开挖边线桩，边坡的放坡率可参照下表：坑壁土质坑壁坡度基坑顶缘无外载基坑顶缘有外载砂类土1 ：1 1 ：1.25碎石、卵石类土1 ：0.75 1 ：1亚粘土1 ：0.6 1 ：0.75软岩1 ：0-0.25 1 ：0.33硬岩1 ：0 1 ：0为避免雨水冲坏坑壁，基坑顶四周应做好排水，截住地表水，基坑下口开挖的大小应满足基础施工的要求，渗水的土质，基底平面尺寸可适当加宽50cm-100cm，便于设置排水沟和安装模扳，其它情况可放小加宽尺寸，不设基础模板时，按设计平面尺寸开挖。
2．开挖作业方式以机械作业为主，采用反铲挖掘机配自卸汽车运输作业辅以人工清槽。
单斗挖掘机（反铲）斗容量根据上方量和运输车辆的配置可选择0．4～0．1立方米，控制深度4一6m。
挖基土应外运或远离基坑边缘卸土，以免塌方和影响施工。
3．基坑开挖前，依据设计图提供的勘探资料，先估算渗水量，选择施工方法和排水设备，采用集水坑排水方法施工时按集水坑底应比基坑底面标高低50一100cm，以降低地下水位保持基底无水，抽水设备可采用电动或内燃的离心式水泵或潜水泵，采用人工降低地下水位。
井点法适用于基坑土质容易流砂的砂土层，不能用直接排水法的情况下。
降低地下水位效果较好。
图3-1为井点法施工示意图。
在距基坑壁1.0m的土层内通过计算设置若干针形管，通过水泵从中抽水引起地下水位的下降，由于各集水井的作用使基坑范围地下水位下降，在施工过程中不断抽水，使基坑保持干燥无水。
4．基坑开挖应连续施工，避免晾糟，一次开挖距基坑底面以上要预留20一30cm，待验槽前人工一次清除至标高，以保证基坑顶面坚实。
5．坑壁的支撑坑壁的支撑方式可选以下几种：(1) 档扳支撑：适用于基坑断面尺寸较小，可以边挖边支撑的情况，档板可竖或横立，板厚5一一6cm，加方木带，板的支撑用钢、木均可。
扩大基础施工方案
扩大基础桥梁基础在地质条件好及承载力符合要求的地理位置，一般采用刚性扩大基础。
由于基坑土质稳定性受水的影响较大，因此基础施工最好在雨季之前完成。
长春地区伊通河跨河桥多数为扩大基础。
下面以跨伊通河桥为例说下与扩大基础有关的内容：一．准备工作1．熟悉图纸与设计单位地质勘察等相关单位做好技术交底工作并形成记录。
2．确定基础高程，立体几何尺寸，位置。
实际现场调查后确定控制点的位置控制点易在土质不松动地区且离欲施工结构物较近，方便施工时桥梁点位放样。
并且控制点四周宜用混凝土保护。
3．对基坑开挖范围内可能存在的地下管道，光缆等障碍物进行排查，对可能影响机械作业的电线等地上障碍物进行勘察，并将调查结果上报相关部门及时处理，并对机械操作手，现场领工人员进行安全交底教育。
4．根据现场实际情况，例如是否有其他流水进入河道，并根据河水流量大小及设计图纸要求确定如何导流和具体施工方案。
5．基础工程施工基本采用流水作业，挖掘机应视基坑大小、深度及土的倒运距离使用多少挖掘机和推土机。
模板量视基础大小、数量及劳动力数量配置，草袋数量由计算得。
水泵量视坑多少确定并留出余量，冲击夯一台回填基坑及台背使用。
另外准备梯子、木桩、钢筋桩等。
6．对现场作业人员进行技术及安全交底教育。
下坑必须戴安全帽，坑上坑下有专人看护是否有塌方迹象，沟边有无易塌落物，坑壁土质有无松动等。
二．导流、便道、基础第一层开挖、围堰桥梁在开挖基坑时一般都是在河流中或含地下水的土层中，因此施工就涉及到导流和围堰。
导流分为一次导流和分次导流，根据河道流水量大小、是否有工作面来确定采用哪种导流方法。
下面以实例说明：1．一次导流（南三环桥、卫星桥采用的是一次导流）在桥梁主体工程外侧宽阔可以做临时河道的桥梁工程采用一次导流。
一次导流的好处是不影响主体工程的工期，施工方便；坏处是影响桥梁引道施工。
因此应综合考虑。
下面以南三环桥为例说明：测量人员根据桥梁图纸及施工方法确定便道的具体位置：便道中心位置的确定：以桥梁中心线向外量基础的尺寸+1米左右的工作面+0.5米左右的排水沟|+基础开挖时边坡的放坡距离+基坑上的安全距离（最少1米）+0.5米左右的排水沟+1.5米左右的草袋围堰+便道的放坡距离+ 便道宽的一半。
桥梁基础工程知识要点
1.我们一般习惯将桥梁的结构划分为上部结构和下部结构两大部分。
掌握P1图1.12.桥梁上下部分结构划分，梁式桥以支座划分，支座以上（含支座）为上部结构。
3.上部结构是拉弯体系、下部结构是压弯体系。
4.受水流和水中的漂浮物、流水、船舶等撞击作用，这些力的作用方向，主要是横桥方向。
5.同一桥渡线上，采用大跨径将减少孔数、墩数，单增加了上部结构的工程量和施工难度。
小跨径则反之（大、小跨径的优缺点）。
6.一般通航河流最小跨度不宜小于40m。
7.桥渡设计中的冲刷是决定桥墩基础埋置深度的关键因素。
8.基础设计时，优先考虑扩大基础、再考虑桩基础。
9.墩台基础设计原则：适用、经济、安全、美观，主要解决结构安全和造价经济的统一，使用功能与美学造型的统一。
（八个字+两个统一）11.桥梁下部结构由墩台与基础组成，墩台主要由墩(台)帽、墩（台）身两部分组成。
12.桥墩的类型主要由墩身的结构形式划分，一般分为实体桥墩、空心桥墩、桩（柱）式桥墩、排架桥墩及杆式（板式）结构墩等五种类型。
按照受力后变形特征分为刚性墩和柔性墩。
13.实体桥墩是指桥墩由实体结构组成，又称重力式桥墩。
其特点是主要是依靠自身重力（包括上部结构重力）来平衡外力保证桥墩稳定，其体积和自重较大，可就地取材，一般不设受力钢筋，用块（片）石、圬工砌体或素混凝土修建，是一般跨径桥梁较适宜的结构形式。
14.当采用桩基础时，可一桩到顶，上加盖梁作为墩帽，形成桩（柱）式桥墩。
当墩柱高度大于桩的间距1.5倍时，为增加墩柱刚度而需在桩顶设置横系梁。
15.桥墩在顺桥方向的墩身可以做的很薄，叫做柔性墩。
16.拱桥墩按照构造分类有重力式墩和柱式墩。
按承受的水平力的情况来分类可分为普通墩和单向推力墩。
17.桥台的结构形式分类分为重力式、埋置式、轻式、组合式和承拉式桥台。
18.重力式桥台也称实体桥台或U型桥台，它由台身（前墙）、台帽、基础与两侧的翼墙（侧墙）组成。
主要依靠自重与台腔内填土重平衡后台的土压力，保持桥台的稳定性。
2章刚性基础与扩展基础习题.
宽度设计为2.0m。
承载力特征值fak=80kPa
由上面计算可知：本例土层更软弱，故基础底 面积设计值必定更大，沉降及差异沉降也会更大。 由于场地尺寸限制和基础受力不合理等，增加条基 的长度往往是不可能和不恰当的，但如果单纯增加 基础宽度，势必会造成条基间距过小，因此选择条 基是不合理的。因此选择交叉条形基础是比较合适的。
例题1：柱的平面位置及柱荷载分布图
承载力特征值fak=160kPa
由题意，基础埋深宜选为D=1.5m，根据浅基础设计理 论大致确定底面尺寸。基础面积A=F / (fa-γD)，其中fa 为修正后 地基承载力设计值，基础选型时可初步估算fa ≈ （1.0~1.1） fak＝ 180kPa。
计算基础的底面积如下表：
③ 计算基底边缘压力
基础及上覆土重Gk＝γGdb=20×1.2×6.0＝144（KN） 上部结构传至基础底部的荷载标准值Fk=900 （KN） 基底所受力矩Mk=240 （KN.m） 基底抵抗矩W＝bl2/6=2×9/6＝3（m3） 偏心距e＝Mk/(Fk+Gk)=240/(900+144)=0.230<l/6 则基底边缘的压力为
P m mia n xF k AG kM W k7 2.4 4 .46 10(KPa)
⑤ 验算基底压力
Pk＝ (Fk+Gk) /A=157.93<fa=200.9(KPa) Pkmax＝ 241.46＞1.2 fa=241.1(KPa) 基础宽度不满足要求，将宽度增加到b＝1.26b1＝1.910（m）， 经重新验算满足地基承载力要求，取b＝1.910（m）
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埋置式桥台刚性扩大基础设计示例
1.设计资料及基本数据
某桥上部结构采用钢筋混凝土剪支T 形梁，标准跨径上21.00m ，计算跨径L=20.50m ，摆动支座，桥面宽度为净7m+2×1.0m ，双车道，按《公路桥涵地基基础设计规范》（JTG D63—2007）进行设计计算。
设计荷载为公路—Ⅱ级，人群荷载为2.52
kN m 。
材料：台帽、耳墙及截面a —a 以上混凝土强度等级为C25，3
125kN m γ=，台身（自
截面a-a 以下）用MU7.5浆砌片、块石（面墙用块石、其他用片石，石料强度不小于MU30），
3223kN m γ=，基础用C15的素混凝土浇筑，3324kN m γ=。
台后及溜坡填土3417.50kN m γ=，填土的内摩擦角38ϕ︒=，粘聚力C=0。
水文、地质资料：无地下水，地基土的物理、力学指标见表1.1。
表1.1 土工试验成果表
2桥台与基础构造及拟定的尺寸
基础分两层，每层厚度为0.5m ，襟边和台阶等宽，取0.4m 。
根据襟边和台阶构造要求
初拟出平面较小尺寸，见图1.1，经验算不满足要求时再调整尺寸。
图1.1
基础用C15的混凝土浇筑，混凝土的刚性角max 40α=︒。
基础的扩散角为：
1
max 0.8
tan 38.66401.0
αα-==︒<=︒ 满足要求。
3荷载计算及组合
（1）上部构造恒载反力及桥台台身、基础自重和基础上土重计算，其值列于表1.2。
表1.2 恒载计算表
要求：进行地基基础验算。