向群主講天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院橋梁構(gòu)造1第三章橋梁下部構(gòu)造構(gòu)造第一節(jié)橋梁根底組成與根本類型第二節(jié)橋礅的構(gòu)造組成和根本類型第三節(jié)橋臺(tái)的構(gòu)造組成和根本類型第四節(jié)支座構(gòu)造與根本類型2橋梁根底磨擦樁柱樁剛性淺根底深根底擴(kuò)展根底預(yù)制樁根底組合根底沉井根底樁及大型管柱根底類管柱鉆孔樁根底就地成孔灌注根底按資料按施工方法振動(dòng)下沉錘擊下沉鋼樁人工挖孔混凝土樁按傳力方式?jīng)_擊、沖抓鉆機(jī)成孔套管法施工旋轉(zhuǎn)式鉆孔靜壓下沉預(yù)應(yīng)力砼樁橋梁根底類型3第一節(jié)橋梁根底組成與類型剛性淺根底：明挖或擴(kuò)展根底樁根底：預(yù)制樁、鉆孔樁沉井根底4一、剛性淺根底1、根本概念常見根底根據(jù)埋置深度分有：淺根底、深根底。淺根底是指埋入地層深度較淺〔≤5m〕，施工時(shí)普通采用敞開挖基坑修筑的根底。天然地基上淺根底優(yōu)點(diǎn)：便于施工，工期短，造價(jià)低，如能滿足強(qiáng)度和變形要求，宜優(yōu)先采用。52、淺根底類型(1)剛性根底剛性根底：用剛性資料，如磚、石、素混凝土等制造的根底，底面寬度擴(kuò)展受剛性角的限制。6剛性角——壓力分布角，以α表示；磚砌根底的剛性角控制在26°～33°之間；混凝土根底的剛性角應(yīng)控制在45°左右。7(2)柔性根底柔性根底——用非剛性資料，如鋼筋混凝土制造的根底，根底寬度的加大不受剛性角的限制8剛性根底：特點(diǎn)：穩(wěn)定性好、施工簡便、能接受較大的作用。自艱苦，當(dāng)持力層為脆弱土?xí)r，需對地基進(jìn)展處置。適用于：地基承載力較好、緊縮性較小的建筑資料：(1)混凝土?？箟簭?qiáng)度高，耐久性和抗凍性比較好，可澆筑成任不測形的砌體。(2)粗料石或片石。柔性根底：特點(diǎn)：整體性能較好，抗彎剛度較大，適用于：有較大偏心荷載作用、地基土層較脆弱、地下水位較高、根底埋深又遭到一定限制等情況。資料：鋼筋混凝土9(3)剛性擴(kuò)展根底剛性擴(kuò)展根底由于地基土的強(qiáng)度比墩臺(tái)圬工的強(qiáng)度低，故基底的平面尺寸都需求稍大于墩臺(tái)平面尺寸，即做成擴(kuò)展根底，以滿足地基強(qiáng)度要求。其平面外形常為矩形，立面外形為矩形或臺(tái)階形10為了從構(gòu)造上來防止a—a截面發(fā)生彎曲拉裂破壞，可經(jīng)過控制剛性角，設(shè)計(jì)時(shí)也常用a≤[a]作為控制條件，[a]稱為允許剛性角。磚、片石、塊石、粗料石砌體，當(dāng)用5號(hào)以下砂漿砌筑時(shí)，[a]=30°；磚、片石、塊石、粗料石砌體，當(dāng)用5號(hào)以上砂漿砌筑時(shí)，[a]=35°；混凝土澆筑時(shí)，[a]=45°?；斖饩壟c墩(臺(tái))身底邊緣的間隔稱為襟邊，其作用一方面是擴(kuò)展基底面積添加根底承載力，同時(shí)也便于調(diào)整根底施工時(shí)在平面尺寸上能夠發(fā)生的誤差，也是為了支立墩、臺(tái)身模板的需求。其值應(yīng)視基底面積的要求、根底厚度及施工方法而定。橋梁墩臺(tái)根底襟邊最小值為20～50cm。根底較厚(超越lm以上)時(shí)，可將根底的剖面澆砌成臺(tái)階形，以減少根底自重，節(jié)省資料。每層臺(tái)階高度通常為0.50～1.00m，普通情況各層臺(tái)階宜采取一樣厚度。113、地基允許承載力確實(shí)定(1)根本概念地基土的承載力——指地基土體單位面積上所接受的壓力。根底將上部建筑物或構(gòu)筑物的荷載傳給地基土體，地基土體接受著上部構(gòu)造傳下來的荷載。由于地基土體的不均勻性，地基土中各點(diǎn)的接受才干不一樣。根底下一部分土體將沿滑動(dòng)面產(chǎn)生整體挪動(dòng)，此時(shí)，建筑物或構(gòu)筑物將發(fā)生嚴(yán)重塌陷、傾斜等災(zāi)禍性破壞。12(2)地基承載力計(jì)算修正后的地基承載力允許值[fa]按下式確定。當(dāng)根底位于水中不透水地層上時(shí)，[fa]按平均常水位至普通沖刷線的水深每米再增大10kPa.k1、k2—基底寬度、深度修正系數(shù)，根據(jù)基底持力層土的類別按規(guī)范確定;γ1—基底持力層土的天然重度〔kN/m3〕；假設(shè)持力層在水面以下且為透水者，應(yīng)取浮重度;γ2—基底以上土層的加權(quán)平均重度(kN/m3);換算時(shí)假設(shè)持力層在水面以下,且不透水時(shí),不論基底以上土的透水性質(zhì)如何，一概取飽和重度;當(dāng)透水時(shí),水中部分土層那么應(yīng)取浮重度。b—根底底面的最小邊寬(m);當(dāng)b<2m時(shí)，取b=2m;當(dāng)b>l0m時(shí)，取b=10m;h—基底埋置深度(m)，自天然地面起算，有水流沖刷時(shí)自普通沖刷線起算;當(dāng)h<3m時(shí)，取h=3m;當(dāng)h/b>4時(shí)，取h=4b13例題：某橋墩根底：知根底底面寬度b=5m，長度l=10m，根底埋深h=4m，作用在基地中心的豎直荷載N=8000kN，地基土重度γsat=20kN/m3，根底底面下持力層土為中密粉砂，試按規(guī)范確定基地允許承載力能否滿足強(qiáng)度要求。14解：故地基強(qiáng)度可以滿足要求15練習(xí)某橋墩根底如下圖，知根底底面寬度b=4m，長度l=10m，埋置深度h=3.5m，作用在基底中心的豎直荷載N=12000kN，地基土的性質(zhì)如下圖，試按<橋規(guī)>確定地基允許承載力能否滿足強(qiáng)度要求。假設(shè)將該根底放置在粘土層頂面，情況又如何？16地表土?xí)a(chǎn)生一定的風(fēng)化作用，加上人類和動(dòng)物的活動(dòng)以及植物的生長作用，破壞地表土層的構(gòu)造，性質(zhì)不穩(wěn)定，強(qiáng)度和穩(wěn)定性差。地表土不宜作為持力層。根底埋置深度應(yīng)在天然地面或無沖刷河流的河底以下不小于1m。(4)根底埋置深度

根底埋置深度的選擇要求是保證持力層穩(wěn)定所需的最小埋置深度17地基的地質(zhì)條件覆蓋土層較?。喝コ采w土和風(fēng)化層后，將根底直接建筑在新穎巖面上。巖石地基巖石風(fēng)化層很厚難以全部去除時(shí)，根底放在風(fēng)化層中的埋深應(yīng)根據(jù)其風(fēng)化程度、沖刷深度及相應(yīng)的允許承載力來確定。18地基的地質(zhì)條件受壓層內(nèi)為均質(zhì)土，主要根據(jù)荷載大小、地基土的承載力和最小埋深來確定。非巖石地基受壓層為交錯(cuò)的多層土組成時(shí)，需經(jīng)過各項(xiàng)力學(xué)驗(yàn)算和綜合考慮各種要素后確定。19河流的沖刷深度普通沖刷：整個(gè)河床面被洪水沖刷后下降。部分沖刷：由于橋墩的阻水作用，使洪水在橋墩周圍沖出一個(gè)深坑。根底必需設(shè)置在設(shè)計(jì)洪水的最大沖刷線以下不小于1.5m。位于河槽的橋臺(tái)，當(dāng)其最大沖刷深度小于橋墩總沖刷深度時(shí)，橋臺(tái)基底的埋深應(yīng)與橋墩基底一樣。當(dāng)橋臺(tái)位于河灘時(shí)，對河槽擺動(dòng)不穩(wěn)定河流，橋臺(tái)基底高程應(yīng)與橋墩基底高程一樣;在穩(wěn)定河流上，橋臺(tái)基底高程可按照橋臺(tái)沖刷結(jié)果確定。20凍結(jié)深度橋涵墩臺(tái)根底(不包括樁根底)基底埋置深度應(yīng)符合以下規(guī)定:1、當(dāng)墩臺(tái)基底設(shè)置在不凍脹土層中時(shí)，基底埋深可不受凍深的限制。2、上部為外超靜定構(gòu)造的橋涵根底，其地基為凍脹土層時(shí)，應(yīng)將基底埋入凍結(jié)線以下不小于0.25m。3、當(dāng)墩臺(tái)根底設(shè)置在季節(jié)性凍脹土層中時(shí)，基底的最小埋置深度可按下式計(jì)算:21地形條件當(dāng)構(gòu)造物位于較陡的土坡上時(shí)要思索土坡同構(gòu)造物根底的穩(wěn)定性。當(dāng)根底位于較陡的巖體上，可將根底做成臺(tái)階型，但要留意巖體的穩(wěn)定性。根底前緣至巖層坡面間必需留有適當(dāng)?shù)钠桨查g隔，其數(shù)值與持力層巖石〔或土〕類及斜坡坡度等要素有關(guān)。相鄰構(gòu)造物根底的影響施工技術(shù)條件的影響22(5)剛性擴(kuò)展根底尺寸的擬定要求根底厚度H：基底標(biāo)高：按埋置深度要求(承載力、根本要求、沖刷要求、凍結(jié)深度等);根底頂面：不高于最低水位,普通，根底厚度在1.0~2.0m左右根底平面尺寸：〔矩形〕長度〔橫橋向〕：a=l+2Htanα寬度〔順橋向〕：b=d+2Htanαα——?jiǎng)傂越恰捕?、臺(tái)身底截面邊緣至根底邊緣的連線與垂線的夾角〕23根底尺寸要求根底剖面尺寸：方式：矩形或臺(tái)階形襟邊〔自墩、臺(tái)身底邊緣至基頂邊緣間隔〕最小值為20~30cm。作用：a.擴(kuò)展基底面積，添加承載力b.施工需求根底懸出總長度：要求：α≤αmax各層臺(tái)階宜采用一樣厚度24小結(jié)：剛性淺根底的特點(diǎn)根底理置深度確實(shí)定根底尺寸確實(shí)定作業(yè)：補(bǔ)充習(xí)題25二、樁根底1、樁基及其作用樁基構(gòu)成：樁+承臺(tái)有高、低兩種，前者用于水中低樁承臺(tái)、高樁承臺(tái)26樁之作用：〔1〕將荷載傳至持力層〔圖a〕，或分配到較大的深度范圍〔圖b〕，以提高承載力。27〔2〕減小沉降，從而也減小沉降差，故地基強(qiáng)度夠，而變形不合要求時(shí)亦用?！?〕抗拔：用于抗風(fēng)、抗震、抗浮等〔4〕有一定抗程度荷載才干，特別是斜樁近年來，樁基成為土木工程構(gòu)造的主要根底方式，為設(shè)計(jì)樁基，須了解其類型、機(jī)理、承載力及變形驗(yàn)算等。28適用范圍：1〕荷載較大，承載才干不滿足要求；2〕河床沖刷較大，河道不穩(wěn)定；3〕地基計(jì)算沉降過大，不均勻沉降；4〕建筑物接受較大的程度荷載；5〕施工水位或地下水位較高；6〕需求減弱其振動(dòng)影響的動(dòng)力機(jī)器根底，或以樁基作為地震區(qū)建筑物的抗震措施；2、樁根底的適用條件29(1)按資料分：木、鋼、鋼筋混凝土木樁—水位以上耐久性差，強(qiáng)度低，我國森林資源缺乏，應(yīng)少用鋼樁—本身強(qiáng)度高，易加工，接頭容易，運(yùn)輸方便，但造價(jià)是混凝土的3-4倍，用于海洋平臺(tái)及陸上重要工程。鋼砼樁—取材方便，價(jià)錢廉價(jià)，耐久性好，可預(yù)制、現(xiàn)澆，尺寸易調(diào)，適用性強(qiáng)，故運(yùn)用廣泛，是主要研討對象。3、樁的分類30(2)按樁的制造方法分預(yù)制樁〔沉樁〕—質(zhì)量易保證、現(xiàn)場整潔、用時(shí)間少，但配筋由運(yùn)輸、打樁控制，配筋率較大，長度不可過大，現(xiàn)場接樁、截樁難?！泊蛉霕?、振動(dòng)下沉樁、靜力壓樁〕灌注樁—鉆孔、放鋼筋籠、澆砼。尺寸靈敏，還可擴(kuò)頭，配筋率可以小，但現(xiàn)場臟，質(zhì)量難保證，例斷樁、縮頸、露筋、清底不充分等?！层@、挖孔灌注樁沉管灌注樁爆擴(kuò)樁〕31(3)按設(shè)置效應(yīng)分—能否擠土擠土樁—打入或壓入，預(yù)制樁或沉管灌注樁。擠土使土密實(shí)，但打入有噪聲，擠土?xí)l(fā)生漂樁，還會(huì)破壞周邊設(shè)備非擠土樁—鉆、挖孔樁，樁長、樁徑可較大，可穿越硬土層。無擠密效果，但有些土〔飽和軟粘土〕本不可擠密。部分?jǐn)D土樁—鉆小口徑孔，再打入，或鋼管、砼管樁32(4)按荷載傳送方式分樁端土差、樁很長、灌注樁清底差樁端為巖石、大頭樁(一)摩擦樁(二)端承樁33(5)按承臺(tái)位置分—高樁承臺(tái)、低樁承臺(tái)高樁承臺(tái)—承臺(tái)底面位于地面〔或沖刷線〕以上。用于水中作業(yè)。但受力情況差。低樁承臺(tái)—承臺(tái)底面位于地面〔或沖刷線〕以下受程度力及穩(wěn)定性方面較好。常用樁預(yù)制鋼砼樁〔RC樁〕斷面有方、圓兩種,方樁邊長0.3~0.5m，預(yù)制分段長<12m;現(xiàn)場預(yù)制樁長<25-30m(樁架高),配筋率>0.8%，樁身混凝土強(qiáng)度不低于C25。截面大那么作成管樁,有時(shí)加預(yù)應(yīng)力(省鋼)。34鉆〔挖〕孔灌注樁大直徑樁，甚至直徑>3m，承載力很大，用普通直徑樁能夠擺不開?？蓴U(kuò)孔，用擴(kuò)孔器或爆擴(kuò)〔少用〕。353、沉管灌注樁〔擠土〕錘擊或振動(dòng)沉管，下有鋼砼頭，再灌混凝土，拔管，易發(fā)生斷樁、縮頸〔軟土中〕。缺陷：易產(chǎn)生縮頸、斷樁、部分夾土、混凝土離析等質(zhì)量事故。36鋼管樁有開口、閉口，開口時(shí)構(gòu)成土芯后亦有一定擠土，d小那么擠土能夠性大，能否擠土將影響承載力。37三、沉井根底在建筑負(fù)荷較大的建筑構(gòu)造物財(cái)，其根底應(yīng)該坐落在鞏固、有足夠承載力的土層上．當(dāng)這類土層距地外表較深、采用天然根底和樁根底受水文地質(zhì)條件限制時(shí)，需用—種上、下開口就位后封鎖的構(gòu)造物來接受上部構(gòu)造的力，這種構(gòu)造物被稱為沉井。沉井是根底的織成部分之一，其外形大小根據(jù)工程地質(zhì)情況出設(shè)計(jì)而定，通常用混凝土或鋼筋混凝土制成。它—般由井壁、刃腳、隔墻、井孔、預(yù)埋沖刷管、封底混凝土、頂蓋板組成。38沉井適用條件：上部荷載較大，地表土允許承載力缺乏，一定深度下有好的持力層；山區(qū)河流中，沖刷大或河中有較大卵石不便樁根底施工；巖層外表較平坦且覆蓋層薄，但河水較深，采用圍堰施工有困難。沉井特點(diǎn)：占地面積小，挖土量小，對臨近建筑物的影響較小，穩(wěn)定性好。多用于長大橋梁和深水橋梁。3940沉井的構(gòu)造41沉井按平面方式分類a—圓形單孔沉井；b—正方形單孔沉井；c—矩形單孔沉井；d—矩形雙孔沉井；e—圓端形雙孔沉井；f—矩形多孔沉井42①井壁〔沉井主體部分〕作用：施工時(shí)的圍堰，擋土隔水提供足夠分量，使沉井能順利下沉施工終了作為墩臺(tái)根底構(gòu)造要求：井壁內(nèi)配以豎向和程度向受力筋混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C20井壁厚度應(yīng)根據(jù)構(gòu)造強(qiáng)度、下沉需求的分量、便于取土和清基等要素確定，普通混凝土沉井采用80~120厘米鋼筋混疑土沉井(薄壁沉井)不受此限制43②刃腳作用：抑制妨礙、切土下沉，以減少下沉阻力。構(gòu)造要求：〔加強(qiáng)〕混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C25刃腳底面寬度(踏面)采用10~20厘米刃腳斜面與程度面夾角應(yīng)大于45°假設(shè)經(jīng)過嚴(yán)密土層時(shí)，尤其當(dāng)土層中含有鞏固物體時(shí)，刃腳底面應(yīng)以角鋼或其他鋼材加固。刃腳高度視井壁的厚度確定，普通1.0m以上。當(dāng)需求下沉到稍有傾斜的巖層面時(shí)，在掌握巖層高低差變化的情況下，可將沉并刃腳做成與巖層面傾斜相順應(yīng)的高低刃腳。44③隔墻(沉井的內(nèi)壁)作用：沉井長寬尺寸較大時(shí)，加強(qiáng)沉井的剛度構(gòu)造：厚度較井壁小軟土中，底面應(yīng)比井壁刃腳底面高出50厘米以上。〔防止下沉過快〕硬土中，底面應(yīng)高于刃角踏面1.0~1.5m。〔防止下沉受阻〕人工挖土，隔墻下端應(yīng)設(shè)置過人孔45④射水管(當(dāng)采用井壁射水下沉?xí)r)沉井靠自重作用下沉有困難時(shí)，可思索在井壁埋射水管。射水水壓視土質(zhì)而定，普通不小于6個(gè)大氣壓，管徑為l0~12毫米，每管射水量不小于0.2米3／分。如運(yùn)用泥漿滑潤套施工方法時(shí)應(yīng)有預(yù)埋的壓射泥漿管路。46⑤取土井〔井孔〕取土井的大小由取土的方法而定，當(dāng)采用抓泥斗取土?xí)r，寬度不宜小于2.5米。取土井的平面布置應(yīng)與中軸線對稱，便于校正傾斜和偏移，利于沉井均勻下沉。井中填充物：素混凝土〔≥C15〕、片石混凝土、砌片等47⑥封底和蓋板沉井在用不排水下沉?xí)r，封底用水下泥凝土澆筑，其厚度經(jīng)過計(jì)算確定，不小于井孔最小邊長的1.5倍，且頂面應(yīng)高出井壁刃腳頂面(即刃腳根部)至少0.5米。封底混凝土強(qiáng)度等級(jí)：非巖石地基不低于C25；巖石地基不低于C20。以混凝土填心的沉井可用素混凝土頂板空心或以其他松散料填心的沉井需用鋼筋混凝土頂板，厚度普通為1.5~2.0m；48⑦凹槽作用為了封底混凝土嵌入井壁，構(gòu)成整體，使傳至沉井壁上的力能更好地傳送給封底混凝土底面。構(gòu)造刃腳上方井壁內(nèi)側(cè)預(yù)留，凹槽高度應(yīng)根據(jù)底板厚度決議，底面普通距刃腳踏面2.5m左右，槽高約1.0m，接近于封底混凝土的厚度，以保證封底任務(wù)順利進(jìn)展。凹入深度約為150~250mm。49四、軟土地基軟土地基：抗剪強(qiáng)度較低、緊縮性較高、浸透性較小的淤泥、淤泥質(zhì)土、某些沖填土和雜填土以及其他高緊縮性土層。淤泥和淤泥質(zhì)土是在靜水或緩流水環(huán)境中以細(xì)顆粒為主的近代黏性土堆積。它們廣泛分布在我國東南沿海及內(nèi)陸地域。沖填土是在整治和疏通江河航道時(shí)，用挖泥船或泥漿泵把河水和港口底部的泥砂用水力充填淤地構(gòu)成的堆積土。雜填土是指因人類活動(dòng)而堆積構(gòu)成的無規(guī)那么堆積物，如建筑渣滓、工業(yè)廢料和生活渣滓等。工程性質(zhì)為強(qiáng)度低、緊縮性高、均勻性差，普通還有浸水濕陷性。50地基處置的目的是針對軟土地基上建造構(gòu)造物能夠產(chǎn)生的問題采用人工的方法改善地基土的工程性質(zhì)。包括提高地基土的抗剪強(qiáng)度，增大地基承載力，防止剪切破壞或減輕土壓力；改善地基土緊縮性，減少沉降和不均勻沉降；改善其浸透性，加速固結(jié)沉降過程；改善土的動(dòng)力特性防止液化，減輕振動(dòng)；消除或減少特殊土的不良工程特性。51物理處置化學(xué)處置熱學(xué)處置換土墊層法排水固結(jié)法擠密壓實(shí)法加筋土法攪拌樁法灌漿膠結(jié)法熱加固法凍結(jié)法52物理處置化學(xué)處置熱學(xué)處置換土墊層法排水固結(jié)法擠密壓實(shí)法加筋土法攪拌樁法灌漿膠結(jié)法熱加固法凍結(jié)法淺層挖除脆弱土層換填中粗砂、砂礫、碎石、石灰土或二灰土等。適用于無沖刷的脆弱地基。53物理處置化學(xué)處置熱學(xué)處置換土墊層法排水固結(jié)法擠密壓實(shí)法加筋土法攪拌樁法灌漿膠結(jié)法熱加固法凍結(jié)法經(jīng)過布置垂直排水井，改善地基排水條件，并采取加壓，抽水，抽氣和電滲等措施，以加速地基土的固結(jié)和強(qiáng)度的增長，提高地基土的穩(wěn)定性，并使沉降提早完成。適用于處置厚度較大的飽和粘土和沖填土地基，但對于厚的泥炭層要慎重對待。54物理處置化學(xué)處置熱學(xué)處置換土墊層法排水固結(jié)法擠密壓實(shí)法加筋土法攪拌樁法灌漿膠結(jié)法熱加固法凍結(jié)法利用擠密或振動(dòng)使深層土密實(shí)，并在振動(dòng)或擠密過程中回填以砂，礫石，碎石，土，灰土，二灰或石灰等，構(gòu)成砂樁，碎石樁，土樁，灰土樁，二灰樁，或石灰樁，與樁間土一同組成復(fù)合地基，從而提高地基承載力，減少沉降量，消除或部分消除土的濕陷性或液化性。適用于雜填土和松散砂土，對軟土地基經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明加固有效時(shí)方可運(yùn)用。55物理處置化學(xué)處置熱學(xué)處置換土墊層法排水固結(jié)法擠密壓實(shí)法加筋土法攪拌樁法灌漿膠結(jié)法熱加固法凍結(jié)法在人工填土地路堤或擋墻內(nèi)鋪設(shè)土工合成資料：鋼帶，鋼條，尼龍或玻璃纖維等作為拉筋，或在脆弱土層上設(shè)置樹根樁或碎石樁等，使這種人工復(fù)合土體可以接受抗拉、抗壓、抗剪和抗