第七章 浅基础设计.

7.3 作用于基础上的荷载
7.3.1 主要荷载
7.3.2 附加荷载
7.3.3 特殊荷载
7.3.1

主要荷载
恒载
结构自重
水浮力 土压力
1.
2. 3.
（二）活载
• 列车重量
公路活载 离心力 冲击力
V2 C 127R
V——设计行车速度（km/h）
R——曲线半径（m）
列车横向摇摆力
流水压力
P KA

2gn
v2

P——流水压力（kN）；
A——桥墩阻水面积（m2），通常计算至一般冲刷线处；
γ ——水的重度，一般采用10kN/m3；
gn——标准自由落体加速度（m/s2）； v——计算时采用的流速（m/s）：检算稳定性时采用设计频率水位的 流速；计算基底应力或基底偏心时采用常水位的流速； K——桥墩形状系数， 流水压力的分布假定为倒三角形，其合力的着力点位于水位线以 下1/3水深处
（4）跨线桥和跨线渡槽下的净高需预先考虑基础沉降量时。
小结



1、基础的结构形式 铁路桥梁的基础可分为明挖基础、桩基础、管柱基础、沉井 基础、沉箱基础和组合基础。 2、基础类型的选择 应考虑地质、水文、施工、建筑材料、上部结构荷载、地形 和邻近既有建筑物等条件，全面深入地研究、分析和比较后 确定。 3、基础埋置深度的确定 基础的埋置深度是指基础底面至天然地面（无冲刷时）或局 部冲刷线（有冲刷时）的距离。确定基础的埋置深度要考虑 《规范》规定的最小埋深、地基的地质条件、水流对河床的 冲刷和冻害的影响等诸多因素 。
3．水流对河床的冲刷
一般冲刷：由于建桥而引起的在桥下河床全宽范 围内的普遍冲刷，称为桥下一般冲刷
局部冲刷：由于桥墩阻水而引起的水流冲刷和涡 流作用，在桥墩周围形成的河床局部变形，称为 局部冲刷。
《桥规》规定，有冲刷处的墩台明挖基础和沉 井基础的底面，应在墩台附近的最大冲刷 （一般冲刷与局部冲刷之和）线以下不小于 下列安全值：
冰压力
温度变化的影响 冻胀力
7.3.3 特殊荷载

特殊荷载指某些出现机率极小的荷载，如船只或排筏 撞击力、地震力以及仅在某一段时间才出现的荷载， 如施工荷载。
荷载组合

（1）只考虑主力（主要荷载）加附加力（附加荷载）或主力
加特殊力（特殊荷载）。不考虑主力加附加力加特殊力这种 组合方式，因为它们同时出现的机率是非常小的；
7.4.2.3 基础稳定性验算
倾覆稳定性验算
滑动稳定性验算
墩、台基础的滑动稳定系数不得小于 1.3，考虑施工荷载时不得小于1.2。
7.4.2.4
地基沉降验算
（1）建于非岩石地基上的拱桥、连续梁桥等超静定结构的 基础； （2）当相邻墩、台基础下的地基土有显著不同或相邻跨度 差别悬殊而必须考虑其沉降差时； （3）湿陷性黄土、软土和以容许融化原则设计的融沉性多 年冻土上的桥梁基础；
7.4.2.2 基底合力偏心验算
（1）建于非岩石地基上的墩、台基础，仅承受恒载时，合力作用点应接近 基础底面的重心。 （2）建于非岩石地基（包括砾、砂、土状的风化岩层）上的桥墩与地基土 基本承载力>200kPa的桥台基础，当承受主力加附加力时，e≤ρ；当土的基 本承载力≤200kPa时，对桥台基础，e≤0.8ρ； （3）建于岩石地基上的墩、台基础，当承受主力加附加力时，对于节理不 发育、较发育和节理发育的硬质岩，e≤1.5ρ；对于其它岩石地基，e≤1.2ρ。
W K1 K 2 K 3W0
风力
作用在桥梁上的风荷载强度W（Pa）按下式计算：
W K1 K 2 K 3W0
式中
W——风荷载强度（Pa）；
W0——基本风压值（Pa），，系按平坦空旷地面，离地面20m高，频率1/100 的10min平均最大风速v（m/s）计算确定； K1——风载体形系数，桥墩见表7-3，其它构件为1.3； K2——风压高度变化系数，见表7-4。风压随离地面或常水位的高度而异，除 特别高墩个别计算外，为简化计算，全桥均取轨顶高度处的风压值； K3——地形、地理条件系数，见表7-5。

混凝土等刚性材料砌筑，
称为刚性扩大基础。
钢筋混凝土扩展基础，又称柔性基础
7.4.1刚性扩大基础的构造形式
7.4.1.1基底平面形状
刚性扩大基础底面的形状一般宜和桥梁墩 台身的形状相配合。
7.4.1.2 基底平面尺寸确定
《桥规》规定：单向受力扩大基础 （不包括单向受力圆端形桥墩采用矩 形的基础）各层台阶正交方向（顺桥 轴方向和横桥轴方向）的坡线与竖直 线所成的夹角，对于混凝土基础不应 大于45。双向受力矩形墩台的各种形 状基础以及单向和双向受力的圆端形 桥墩采用的明挖矩形基础，其最上一 层基础台阶两正交方向的坡线与竖直 线所成的夹角，对于混凝土基础不应 大于35；
7.2.2确定基础埋深的主要因素
1、保证持力层稳定的最小埋深
《桥规》规定，墩台明挖基础和沉井基础的基底， 在无冲刷处或设有铺砌防冲刷时，应在地面或 铺砌面以下不小于2.0m处，困难情况下不小于
1.0m。
2、地基的地质条件
地基的地质条件是影响基础埋置深度的最重要 因素。在非岩石地基中，埋置深度可根据荷载 的大小和地基容许承载力确定。
对于一般桥梁，安全值为2m加冲刷总深 度的10%，对于技术复杂、修复困难或重要 的特大桥(或大桥〉，安全值为3m加冲刷总 深度的10%。
4.冻害的影响
《桥规》规定,除不冻胀土外，对于冻胀、 强冻胀土基底埋置深度应在冻结线以下 不小于0.25m；对于弱冻胀土,埋置深度 应不小于冻结深度的80%。
《桥规》规定：当采 用桩基础时,《承台 底面如在土中,应位 于冻结线以下不小 于0.25m,承台底面 如在水中,应位于最 低冰层底面以下不 小于0.25m。


4、基础上的荷载
作用在桥涵基础上的荷载。荷载可分为主要荷载、附加荷载和特 殊荷载三类。设计时应根据可能出现的最不利荷载组合进行计算。 主要荷载包括恒载和活载。恒载主要包括结构自重、水浮力、土 压力；活载主要有列车荷载、离心力和冲击力等；附加荷载主要 有列车制动力或牵引力、风力、列车横向摇摆力、流水压力、冰 压力、温度变化的影响、冻胀力。特殊荷载指船筏的撞击力、地 震力和施工荷载等。 在进行荷载组合时应注意如下原则： （1）只考虑主力（主要荷载）加附加力（附加荷载）或主力加特 殊力（特殊荷载）。 （2）主力与附加力组合时，只考虑主力与一个方向（顺桥向或横 桥向）的附加力相组合； （3）对某一检算项目应选取相应的最不利荷载组合。
7.3.2 附加荷载
制动力或牵引力
按竖向静活载的10%计算的纵向水平力；当与离心力或冲 击力同时并计时，则应改按7%计算。 简支梁传到墩台上的纵向水平力数值应按下列规定计算： 1．固定支座为全孔制动力或牵引力的100%；
2．滑动支座或不设支座为全孔制动力或牵引力的50%；
3．滚动支座为全孔制动力或牵引力的25%。 4．采用板式橡胶支座而不分固定支座与活动支座时，各 为全孔的50%。

（2）主力与附加力组合时，只考虑主力与一个方向（顺桥向 或横桥向）的附加力相组合；

（3）对某一检算项目应选取相应的最不利荷载组合。最不利
荷载组合可依该检算项目的检算公式作分析和选取，即应是
对该检算能否通过最具威胁者。
7.4 刚性扩大基础设计
明挖法施工的浅基础，称
为明挖基础。因其平面尺 寸自上而下逐级扩大，呈 台阶形，以适应地基承载 力的要求，故明挖基础又 称为扩大基础。桥梁墩台 的扩大基础常采用片石或
5、刚性扩大基础设计
（1）确定基础的平面形状和基底截面尺寸； （2）刚性扩大基础的检算，包括地基强度验算、基 底 合力偏心验算、基础稳定性验算、地基沉降验算。
7.4.1.4 基础台阶高度

为方便施工和节约圬工，多采用厚1m的逐 层扩大的登高台阶。浅基础的埋置深度通常 不超过5m，故台阶数可采用1-5层。 基础顶面可与地面齐平，但为美观起见，一 般稍低于地面。

7.4.2 刚性扩大基础的设计验算 7.4.2.1 地基强度验算
持力层强度验算
软弱下卧层强度验算
基础底面长、宽尺寸与基础厚度有如下关系式：
7.4.1.3 襟边宽度
基础顶面外缘与墩台 身底部边缘的距离称为襟 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 的偏差，同时也可满足支 立墩台身模板的需要。通 常，桥梁墩、台基础采用 的襟边最小宽度为0.2m。
7.2
埋置深度的确定
7.2.1 基础埋深的确定原则
7.2.2确定基础埋深的主要因素
7.2.1 基础埋深的确定原则
基础埋深：指基础底面至天然地面（无冲 刷时）或局部冲刷线（有冲刷时）的距离
基础埋深的确定原则：
（1）基础应埋得足够深，使地基中的持力层不受外
界破坏影响。
（2）在最小埋深以下的各地层中，找一个埋深较浅、 压缩性较小而容许承载力又足够大的地层作为持 力层。