第二章-第五节 刚性扩大基础设计与计算
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刚性基础与扩展基础
基础工程
第二章 刚性基础与扩展基础
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
2-1 概述
第 2-1-1 刚性基础的构造要求 二 章 工程实践中，常采用素混凝上、砖、毛石等材料修筑基础．上 刚 性 基 础 与 扩 展 基 础
述材料的共同特点是具有较大约抗压强度，而抗弯、抗剪强度较 低。 基础的高度相对比较大，几乎不发生挠曲变形，这种由素混 凝土、砖、毛石等材料砌筑、高度由刚性角控制的基础称之为刚 性基础，或称无筋扩展基础。 刚性基础在断面高度变化处容易产生弯曲或剪切破坏，因此 需要通过对基础构造的限制保证基础内的拉应力和剪应力不超过 允许值。这种限制通常是通过刚性角实现，即每个台阶的宽度与 高度的比值不超过规定。
2. 柱下钢筋混凝土独立基础
a）台阶型
b）锥台型
c）杯口型
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
2-2 基础埋置深度的选择
第 二 章 刚 性 基 础 与 扩 展 基 础 基础埋置深度一般是指基础底面到室外设计地面的距离，简称 基础埋深。
在满足其他 要求下尽量 浅埋
第二章 刚性基础与扩展基础
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
2-1 概述
第 2-1-1 刚性基础的构造要求 二 章 工程实践中，常采用素混凝上、砖、毛石等材料修筑基础．上 刚 性 基 础 与 扩 展 基 础
述材料的共同特点是具有较大约抗压强度，而抗弯、抗剪强度较 低。 基础的高度相对比较大，几乎不发生挠曲变形，这种由素混 凝土、砖、毛石等材料砌筑、高度由刚性角控制的基础称之为刚 性基础，或称无筋扩展基础。 刚性基础在断面高度变化处容易产生弯曲或剪切破坏，因此 需要通过对基础构造的限制保证基础内的拉应力和剪应力不超过 允许值。这种限制通常是通过刚性角实现，即每个台阶的宽度与 高度的比值不超过规定。
2. 柱下钢筋混凝土独立基础
a）台阶型
b）锥台型
c）杯口型
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
2-2 基础埋置深度的选择
第 二 章 刚 性 基 础 与 扩 展 基 础 基础埋置深度一般是指基础底面到室外设计地面的距离，简称 基础埋深。
在满足其他 要求下尽量 浅埋
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：
第2章刚性基础与扩展基础
2. 2 基础埋臵深度的选择
2.2.1工程地质条件 非岩石地基：
压缩层范围内为均质土: 基础埋臵深度除应满足冲刷、冻胀等要求 外，可根据荷载大小，由地基土的承载能力和 沉降特性来确定(同时考虑基础需要的最小埋 深 )。 地层为多层土: 对大中型桥梁、结构物基础持力层的选 定，应通过较详细计算或方案比较后确定。
D d
B I
pu p
0
实际地面
A
r0
III II E
F
C
r
1 朗金主动区： pu为大主应力，AC与水平向夹角45 2 2 过渡区：对数螺旋线方程r=r0e tg 3 朗金被动区：水平方向为大主应力，EF与水平向夹角45- 2
2. 3 地基承载力
2.3.1按土的抗剪强度指标确定 I 区
2.2.4地基冻融条件
土的冻胀性分类： 不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀、特强冻胀。 P161，表7.4 表7.5土类别对冻深的影响
土的类别 粘性土 细砂、粉砂、粉土 冻胀系数zs 1.0 1.2 土的类别 中、粗、砾砂 碎石土 冻胀系数zs 1.3 1.4
2. 2 基础埋臵深度的选择
2.2.4地基冻融条件
2 基底完全光滑
3 埋深d<B（底宽）
B
d
2. 3 地基承载力
2.3.1按土的抗剪强度指标确定
B
q= D d q 0 d D
B I
p pu
0
实际地面
A II C III E
F
无重介质地基的滑裂线网
利用塑性力学的滑移线场理论
2. 3 地基承载力
2.3.1按土的抗剪强度指标确定
B
q= D q 0d
刚性扩大基础施工方案
刚性扩大基础施工方案摘要：本文旨在介绍和讨论刚性扩大基础施工方案的设计、施工过程以及相关注意事项。
刚性扩大基础是一种常用的土木工程技术，主要用于在需要增加建筑物荷载或改变建筑物布局的情况下，扩大建筑物的基础面积。
本文将重点介绍刚性扩大基础的施工流程和相关技术。
1. 简介刚性扩大基础是一种常用的土木工程技术，其主要目的是增加建筑物的基础面积，以承受更大的荷载或适应建筑物布局的变化。
它适用于建筑物扩建、改造或重建的情况下。
刚性扩大基础通过增加基础的面积来提供更大的支撑面积，从而增加建筑物的稳定性和承载能力。
2. 刚性扩大基础的设计在设计刚性扩大基础时，需要考虑以下几个关键因素：- 承载能力：基础的设计应满足建筑物所需的承载能力，这涉及到确定所需的基础尺寸和深度。
- 地质条件：地质勘察和分析是设计刚性扩大基础的重要一步，以确保基础能够承受地质条件带来的不均匀沉降或差异。
- 建筑物布局：刚性扩大基础应根据建筑物的布局需求进行设计，以确保基础能够适应新的结构布局。
3. 刚性扩大基础的施工流程刚性扩大基础的施工流程包括以下步骤：- 地面准备：在开始施工之前，需要清理和平整施工现场，并检查地面的坚实度和稳定性。
- 基础开挖：根据设计文件的要求，进行基础的开挖，确保基础达到设计要求的深度和尺寸。
- 基础加固：为了增加基础的稳定性，可以采用加固材料，如钢筋和混凝土，以确保基础的承载能力。
- 基础浇筑：一旦基础开挖和加固完成，可以进行基础的浇筑，使用混凝土或其他适当的材料进行施工。
- 基础养护：完成基础浇筑后，需要进行养护，以确保基础有足够的时间来达到所需的强度和稳定性。
4. 刚性扩大基础施工的注意事项在刚性扩大基础的施工过程中，需要注意以下几个方面：- 施工材料选择：根据设计要求，选择适合的施工材料，并确保质量合格。
- 施工工艺和流程：严格按照施工工艺和流程进行施工，以确保基础的质量和稳定性。
- 安全措施：在施工过程中，要注意安全措施，确保施工人员的安全，包括戴好安全帽、穿好防护服等。
第二章刚性基础与扩展基础
dmin zd hmax
冻土层的最大厚度
计算步骤：按规范确定z0→冻土分类(五类)→计算zd →查表确定hmax→计算dmin
2.3 地基承载力
一、地基承载力设计原则
定义：保证在荷载作用下地基对土体产生剪切破坏而失效方面，有足够安
全度的地基土承受荷载的能力。
总安全系数法：将安全系数作为控制设计的标准。
基础底面下土重度 基础埋深内各土层加权平均重度
特点：实质为p1/4，无需宽度、深度修正。 适用：基底偏心距 e ≤0.033 b(b为偏心方向基础边长)时。 缺陷：没有考虑变形要求，尚应进行地基变形验算。
2.3 地基承载力
三、按承载力公式确定fa
以魏锡克公式（汉森公式等）为基础的理论公式计算 fa：
2.3 地基承载力
五、地基承载力的修正
修正原因：原位试验及经验值法结果只能反映一定宽、深
范围内的承载力，实际承载力随基宽和埋深增加而增加。
修正方法：
《建筑地基基础规范 GB 50007-2011》法：
fa fak b (b 3) d m (d 0.5)
修正后地基承载力特征值
2.2 基础埋置深度选择
三、工程地质条件的影响
地基上好下软，基础应尽量浅 埋，否则可深埋或浅埋加地基 处理；
倾斜持力层，可作台阶形； 边坡上的基础埋深应满足： 当b ≤ 3m，a ≥ 2.5m 时
d≥(b a) tan
不满足时，应按稳定性验算结 果确定。
d
2.2 基础埋置深度选择
3m≤b≤6m
《路桥地基规范JTG D63-2007》法： [ fa ] [ fa0 ] k1（1 b 2） k2（2 h 3)
土木工程专业基础工程2-5 刚性扩大基础的设计与计算
• N——基底以上竖向荷载（KN）；
• A——基底面积（m2）；
• M——作用于墩、台上各外力对基底形心轴之力矩
（KN·m） M Ti hi Piei N e0 ,其中Ti为水平力，hi 为水平作用点至基底的距离，Pi为竖向力，ei为竖向力 Pi作用点至基底形心的偏心距，eo为合力偏心距； • W——基底截面模量（m3），对矩形基础，W 1 ab2 A
第二章 天然地基上的浅基础
• 第一节 • 第二节 • 第三节 • 第四节 • 第五节 • 第六节
概述 天然地基上浅基础的类型、构造 基础埋置深度的选择 浅基础的地基承载力的确定 刚性扩大基础的设计与计算 钢筋混凝土扩展基础的设计与计算
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。 • 七、地基变形验算 • 刚性基础（无筋扩展基础）构造要求
1、持力层强度验算
2、软弱下卧层验算
3、地基容许承载力的验算
1、持力层强度验算
• 持力层是指直接与基底相接触的土层。
持力层承载力验算要求荷载在基底产生
的地基应力不超过持力层的地基容许承
载力。
• 计算式为：p max
min
N A
M W
[ fa]
NM
pmax
min
AW
[ fa]
• p ——基底应力（KPa）；
或宽度 b0 ；
（2）考虑荷载偏心影响，根据偏心距的大小将 A0
或 b0 增大10％～40％作为首次试算尺寸 A 或b ；
基础工程刚性基础和扩展基础的设计步骤
浅基础
当建筑基础底面下允许有一定厚度的冻土层，可按下式计算基
础的最小埋深
dmin zd hmax
zd z0 zs zw ze
浅基础
冻结深度：某一地区的土层经多年实测在天然低气温下呈冻 结状态的最大深度。
冻结深度 = 冻层厚度？ 因为自然地面是随冻涨量的加大而逐渐上抬的，所以
设计基础埋深时的冻结深度=冻层厚度-冻涨量 即确定冻深时是自冻前原自然地面算起。
•基础工程
刚性基础和扩展基础的设计步骤
学习要求、基本内容
本次课的主要问题：
• 刚性基础和扩展基础的设计步骤
浅基础
• 地基土冻胀和融陷的影响
季节性冻土是一年内冻融交替出现的土层。 基础埋置的深度一般应大于冻结深度(冰冻线以下200mm)。 土的冻结深度即冰冻线，可由当地气象部门得知。如哈尔滨 为2m，沈阳为1.5m， 北京为0.85m，郑州 为0.20m，上海为0.1 m。当冻土深度小于 0.5m时，基础埋深即 不受其影响。
• 采用锥形基础时，其边缘高度不宜<200mm，顶部每边 应沿柱边放出50mm。
浅基础
• 受力筋应双向配置。现浇柱的纵向钢筋可通过插筋锚 入基础中。插筋的数量、直径、种类应与柱内纵向钢 筋相同。插入基础的钢筋，上下至少应有两道箍筋固 定。
插筋的下端宜作成直 钩放在基础底板钢筋 网上。当柱为轴心受 压或小偏心受压，h 1200mm或柱为大偏 心受压，h1400mm， 可仅将四角的插筋伸 至底板钢筋网上，其 余按锚固长度确定。
• 偏心受压基础 偏心受压基础底板厚度和配筋计算与轴心受压基础基本相 同，但上式中pn由pmax和I-I截面(根部)的净反力pnI的平均值代换。
I
pn
土木工程专业基础工程-第二章1-4节-刚性基础与扩展基础精选全文
平板式 图2-6 筏板基础
梁板式
（7）箱形基础
• 为增大基础刚度，可将基础做成由钢筋混 凝土顶板、底板及纵横隔墙组成的箱形基 础，它的刚度远大于筏板基础，而且基础 顶板和底板间的空间常可利用作地下室。 它适用于地基较软弱,土层厚，建筑物对不 均匀沉降较敏感或荷载较大而基础建筑面 积不太大的高层建筑。
墙下钢筋混凝土条形基础
（2）独立基础
独立基础：是配置于整个结构物之下的无筋 或配筋的单个基础。
独立基础是柱式桥墩和房屋建筑常用的基础 形式之一。它的纵横剖面均可砌筑为台阶式， 但柱下独立基础用石或砖砌筑时，则在柱子与 基础之间用混凝土墩连接。
•单独基础
（3）联合基础 当为了满足地基土的强度要求，必须扩大
无筋扩展基础的主要缺点是：自重大，并且当持力层为软 弱土时，由于扩大基础面积有一定限制，需要对地基进行处 理或加固后才能采用，否则会因所受的荷载压力超过地基承 载力而影响结构物的正常使用。
所以对于荷载大或上部结构对差异沉降较敏感的结构物， 当持力层土质较差又较厚时，无筋扩展基础作为浅基础是不 适宜的。
基础平面尺寸，而扩大结果与相邻的单个 基础在平面上相接甚至重叠时，则可将它 们连在一起成为联合基础。
联合基础
联合基础类型
墙下联合基础 柱下联合基础
（4）条形基础
• 条形基础分为墙下条形基础和柱下条形基础。
• 墙下条形基础是挡土墙下或涵洞下常用的基 础形式。
• 有时为了增强桥柱下基础的承载能力，将同 一排若干个柱子的基础联合起来，也就成为 柱下条形基础。
• 5．以简化的、或考虑相互作用的计算方法进 行基础结构的内力分析和截面设汁。
天然地基上浅基础的设计，包括下述各项内容： 1.选择基础的材料、类型和平面布置； 2.选择基础的埋置深度； 3.确定地基承载力； 4.确定基础尺寸； 5.进行地基变形与稳定性验算； 6.进行基础结构设计； 7.绘制基础施工图，提出施工说明。
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2）埋置深度足够大：目的保证基础稳定 性、确保基础安全。
第五节 刚性扩大基础设计与计算
基础埋深设计应考虑的因素：
1、地基的地质条件：
覆盖层较薄时，基础宜直接修建在新鲜岩面上；
覆盖层（风化层）较厚时，基础埋深根据风化 程度、冲刷深度和容许承载力确定； 岩层表面倾斜时，应避免基础同时放置在岩石 和土体上。
第五节 刚性扩大基础设计与计算 设计与计算主要内容
埋置深度； 基础尺寸；
地基承载力验算；
基础稳定性； 基础沉降验算。
基底合力偏心距验算；
地基稳定性验算；
第五节 刚性扩大基础设计与计算
一、埋置深度确定
基础埋深要求：
1）基础设置在变形较小、强度较高持力 层：目的是保证地基强度满足要求、避 免产生过大沉降或沉降差；
Kc
摩擦系数
Pi
T
K c允许值：K c≥1.2~1.3
i
第五节 刚性扩大基础设计与计算
五、基础稳定性和地基稳定性验算
2、地基稳定性验算 地基稳定性验算桥台沿滑裂曲面滑动 的可能性。
验算方法：按圆弧滑动土坡稳定性分 析方法进行验算
第五节 刚性扩大基础设计与计算
六、基础沉降验算
基础底面转角 墩、台顶面允 许水平位移
a/2 l/2 d b
ti一般取 0.5～1.0m
砖石砌体M5以下砂浆： max≤35º
素混凝土： max≤40º
第五节 刚性扩大基础设计与计算
三、地基承载力验算
验算内容：持力层强度验算、软弱下卧层验算、地 基容许承载力验算。 1、持力层强度验算 持力层：指直接与基底相接触的土层。
持力层验算目的（要求）：荷载在基底产生的地基 应力不超过持力层的地基容许承载力
2、非岩石地基上拱桥、连续桥梁等超静定结构基础
3、相邻基础下地基土强度显著不同或相邻跨度相差悬殊 而必须考虑沉降差时
4、跨线桥、跨线渡槽要保证净空高度时
第五节 刚性扩大基础设计与计算
六、基础沉降验算
建筑物顶面水平位移允许范围：
基础底面至墩、 台顶面高度
墩、台顶面 水平位移
l tan 0 []
1(h+ z)
P0
软弱下卧层
第五节 刚性扩大基础设计与计算
四、基底合力偏心距验算
验算目的：
尽可能使基底应力分布均匀，避免基底两侧应力相差过 大导致基础产生较大的不均匀沉降进而引起墩、台倾斜 影响正常使用。 验算原则：非岩石地基：不出现拉应力。
仅受恒载作用：e0≤0.1ρ（桥墩）和e0≤0.75ρ（桥台） ［ e0合力偏心距； ρ不基底核心半径］
max min
N M [ ] A W
第五节 刚性扩大基础设计与计算
三、地基承载力验算
2、软弱下卧层承载力验算
h z P0=-2h 2 A h
持力层
h z 1 (h z) ( 2 h) [ ]h z
附加应力系数
基底压力
短期荷载组合（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）： e0≤ρ
第五节 刚性扩大基础设计与计算
四、基底合力偏心距验算
验算原则：非岩石地基：不出现拉应力。
岩 石 地 基：允许出现拉应力, e0≤1.2~1.5ρ
e0
M N e0
W A
应力较小基底边缘截面模量
基底面积
基底不对称情况
N 1 min A
验算内容：沉降量、相邻基础沉降差、不 均匀沉降引起引起的倾斜。 一般中小型桥梁基础，只要满足地基强度 要求，地基沉降也就满足要求了。 但下列情况，需要验算基础沉降：
第五节 刚性扩大基础设计与计算
六、基础沉降验算
需要验算基础沉降情况：
1、地质情况度杂、地层分布不均匀、强度较小的软粘土 地基、湿陷性黄土地基
抗倾覆稳定系数
K0允许值：
主要荷载组合： K0 ≥1.5 附加荷载组合： K0 ≥1.1~1.3
K0
e0
第五节 刚性扩大基础设计与计算
五、基础稳定性和地基稳定性验算
1.2基础滑动稳定性验算 滑动稳定性是基础在不平衡水平推力作用下发生滑移现象。 验算方法：水平推力小于基底摩擦力。 抗滑动稳定系数
第五节 刚性扩大基础设计与计算
五、基础稳定性和地基稳定性验算
1、基础稳定性验算 1.1基础倾覆稳定性验算 倾覆稳定性是基础在不平衡水 平推力作用下发生倾覆现象。
水平力
e0
Pe T h 到基底距离 P 垂直力
i i i i i
到基底型心轴的距离
验算方法：限制合力偏心距e0 保证基础不发生倾覆。
第五节 刚性扩大基础设计与计算
二、基础尺寸的拟定
剖面形式:矩形或台阶形。
基础较厚（>1m），成台阶形状；
基础悬出总长度（包括襟边和台阶 宽度之和）：由刚性角确定。c1源自hHmax
c2 c3
t1 t2 t3
刚性角： 墩、台底截面边缘至基础 边缘与垂线间的最大夹角max
砖石砌体M5以下砂浆： max≤30º
第五节 刚性扩大基础设计与计算
基础埋深设计应考虑的因素：
2、河流的冲刷深度：
基础埋置在设计洪水的最大冲刷线以下不小于 1米。大中型桥梁最小埋深要求见p35表2－7。
3、当地的冻结深度 4、上部结构形式
第五节 刚性扩大基础设计与计算
二、基础尺寸的拟定
基础厚度：根据基础结构形式、荷载大小和选用 的基础材料等因素确定。 底面标高：按埋深确定； 顶面标高：不高于地面和最低水位。 基础厚度＝顶面标高－底面标高 一般大中型桥墩、台砼基础厚度1.0~2.0m。
第五节 刚性扩大基础设计与计算
基础埋深设计应考虑的因素：
1、地基的地质条件：
覆盖层较薄时，基础宜直接修建在新鲜岩面上；
覆盖层（风化层）较厚时，基础埋深根据风化 程度、冲刷深度和容许承载力确定； 岩层表面倾斜时，应避免基础同时放置在岩石 和土体上。
第五节 刚性扩大基础设计与计算 设计与计算主要内容
埋置深度； 基础尺寸；
地基承载力验算；
基础稳定性； 基础沉降验算。
基底合力偏心距验算；
地基稳定性验算；
第五节 刚性扩大基础设计与计算
一、埋置深度确定
基础埋深要求：
1）基础设置在变形较小、强度较高持力 层：目的是保证地基强度满足要求、避 免产生过大沉降或沉降差；
Kc
摩擦系数
Pi
T
K c允许值：K c≥1.2~1.3
i
第五节 刚性扩大基础设计与计算
五、基础稳定性和地基稳定性验算
2、地基稳定性验算 地基稳定性验算桥台沿滑裂曲面滑动 的可能性。
验算方法：按圆弧滑动土坡稳定性分 析方法进行验算
第五节 刚性扩大基础设计与计算
六、基础沉降验算
基础底面转角 墩、台顶面允 许水平位移
a/2 l/2 d b
ti一般取 0.5～1.0m
砖石砌体M5以下砂浆： max≤35º
素混凝土： max≤40º
第五节 刚性扩大基础设计与计算
三、地基承载力验算
验算内容：持力层强度验算、软弱下卧层验算、地 基容许承载力验算。 1、持力层强度验算 持力层：指直接与基底相接触的土层。
持力层验算目的（要求）：荷载在基底产生的地基 应力不超过持力层的地基容许承载力
2、非岩石地基上拱桥、连续桥梁等超静定结构基础
3、相邻基础下地基土强度显著不同或相邻跨度相差悬殊 而必须考虑沉降差时
4、跨线桥、跨线渡槽要保证净空高度时
第五节 刚性扩大基础设计与计算
六、基础沉降验算
建筑物顶面水平位移允许范围：
基础底面至墩、 台顶面高度
墩、台顶面 水平位移
l tan 0 []
1(h+ z)
P0
软弱下卧层
第五节 刚性扩大基础设计与计算
四、基底合力偏心距验算
验算目的：
尽可能使基底应力分布均匀，避免基底两侧应力相差过 大导致基础产生较大的不均匀沉降进而引起墩、台倾斜 影响正常使用。 验算原则：非岩石地基：不出现拉应力。
仅受恒载作用：e0≤0.1ρ（桥墩）和e0≤0.75ρ（桥台） ［ e0合力偏心距； ρ不基底核心半径］
max min
N M [ ] A W
第五节 刚性扩大基础设计与计算
三、地基承载力验算
2、软弱下卧层承载力验算
h z P0=-2h 2 A h
持力层
h z 1 (h z) ( 2 h) [ ]h z
附加应力系数
基底压力
短期荷载组合（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）： e0≤ρ
第五节 刚性扩大基础设计与计算
四、基底合力偏心距验算
验算原则：非岩石地基：不出现拉应力。
岩 石 地 基：允许出现拉应力, e0≤1.2~1.5ρ
e0
M N e0
W A
应力较小基底边缘截面模量
基底面积
基底不对称情况
N 1 min A
验算内容：沉降量、相邻基础沉降差、不 均匀沉降引起引起的倾斜。 一般中小型桥梁基础，只要满足地基强度 要求，地基沉降也就满足要求了。 但下列情况，需要验算基础沉降：
第五节 刚性扩大基础设计与计算
六、基础沉降验算
需要验算基础沉降情况：
1、地质情况度杂、地层分布不均匀、强度较小的软粘土 地基、湿陷性黄土地基
抗倾覆稳定系数
K0允许值：
主要荷载组合： K0 ≥1.5 附加荷载组合： K0 ≥1.1~1.3
K0
e0
第五节 刚性扩大基础设计与计算
五、基础稳定性和地基稳定性验算
1.2基础滑动稳定性验算 滑动稳定性是基础在不平衡水平推力作用下发生滑移现象。 验算方法：水平推力小于基底摩擦力。 抗滑动稳定系数
第五节 刚性扩大基础设计与计算
五、基础稳定性和地基稳定性验算
1、基础稳定性验算 1.1基础倾覆稳定性验算 倾覆稳定性是基础在不平衡水 平推力作用下发生倾覆现象。
水平力
e0
Pe T h 到基底距离 P 垂直力
i i i i i
到基底型心轴的距离
验算方法：限制合力偏心距e0 保证基础不发生倾覆。
第五节 刚性扩大基础设计与计算
二、基础尺寸的拟定
剖面形式:矩形或台阶形。
基础较厚（>1m），成台阶形状；
基础悬出总长度（包括襟边和台阶 宽度之和）：由刚性角确定。c1源自hHmax
c2 c3
t1 t2 t3
刚性角： 墩、台底截面边缘至基础 边缘与垂线间的最大夹角max
砖石砌体M5以下砂浆： max≤30º
第五节 刚性扩大基础设计与计算
基础埋深设计应考虑的因素：
2、河流的冲刷深度：
基础埋置在设计洪水的最大冲刷线以下不小于 1米。大中型桥梁最小埋深要求见p35表2－7。
3、当地的冻结深度 4、上部结构形式
第五节 刚性扩大基础设计与计算
二、基础尺寸的拟定
基础厚度：根据基础结构形式、荷载大小和选用 的基础材料等因素确定。 底面标高：按埋深确定； 顶面标高：不高于地面和最低水位。 基础厚度＝顶面标高－底面标高 一般大中型桥墩、台砼基础厚度1.0~2.0m。