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四川资阳桥梁拆除基础埋置深度的确定与尺寸拟定

futao 桥梁拆除 2019-04-20 783 0
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四川资阳桥梁拆除基础埋置深度的确定与尺寸拟定

一、基础埋置深度的确定

确定基础埋置深度,就是选择何种土作为与基础底面接触的地基土,该土层又叫持力层,要求该层土强度高,压缩变形小。基础埋置深度确定的是否合适,直接影响整个结构物的安全和稳定性,以及施工工期和造价,所以确定基础埋置深度是地基基础设计的重要环节。确定某础埋置深度,必须综合考虑桥位处地质、地形条件、河流的冲刷程度、当地的冻结深度、上部结构形式,以及保证持力层稳定所需的最小埋置深度和施工技术条件、投资造价等因素。对于某具体工程,往往是其中的一两种因素起决定作用,应重点分析,充分考虑加以满足,而其他因素则作为校验条件。

确定基础埋置深度的原则是“能浅则不深”。设计中一般首先确定基础的可能最小埋深,按构造要求初步拟定基础尺寸,然后进行各项验算;当不能满足要求时,再加深基础埋深或增大基底尺寸进行验算,直至满足要求为止。影响基础埋置深度的因素有以下几方面。

(一)桥位处地质条件

桥位处地质条件是影响基础埋置深度的主要因素。要依据桥位处地质剖面(柱状)图及所提供的各层土质的物理力学性质,来确定基础类形和选择持力层。由于地质条件千变万化,可能是多层土并软硬土层交错,因而有时要进行分析试算,才能确定合理的埋置深度。

如对图3-6所列各种情况可作如下分析:对于图3-6a),地质条件不是主要因素,可在满足其他条件下选取最小基础埋置深度;对于图3-6b),一般不易修筑浅基础,如若修建,需进行地基人工加固处理;对于图3-6c),一般应穿透弱土层,或修筑深基础;对于图3-6d),当好土层较厚时应尽量选择好土层为持力层,在满足地基土承载力的情况下基础越浅越好,并需要验算软弱土层的强度和沉降量,当好土层较薄不足以选作持力层时,应按图3-6b)处理;对于图3-6e),则要根据各土层具体厚度参照前几种情况处理。

岩石地基,当基础直接置于岩层上时,要注意清除风化层。岩层倾斜时,不宜将基础部分置于岩层,部分置于土层上,以防结构物由于不均匀沉降而倾斜或破裂。

图3-6根据地质条件确定基础埋深

图3-6根据地质条件确定基础埋深

(二)河流冲刷深度的要求

在有冲刷的河流中修筑墩台基础,为防止基底以下土层被水流冲刷掏空而使墩台倒塌,基础底面必须埋置在设计洪水时的最大冲刷线(局部冲刷线)以下一定的深度。由于水文计算的经验性比较强,计算结果受自然因素的影响较大,因而基底至最大冲刷线以下的安全深度不应是一个定值,它与河段类形、最大冲刷深度、水文计算资料的可靠程度以及桥梁的重要性、破坏后修复的难易程度等因素都有关系。因此,对于非岩石河床桥梁墩台基础的基底在设计洪水冲刷总深度以下的最小埋置深度,一般可按表3-1采用。

桥梁墩台基础基底埋深安全值表3-1

桥梁墩台基础基底埋深安全值表3-1

注:1.冲刷总深度自河床面算起的河床自然演变冲刷、一般冲刷与局部冲刷深度之和。

2.表列数值为墩台基底埋入总冲刷深度以下的最小值;若对设计流量、水位和原始断面资料无把握或不能获得河床演变准确资料时,其值宜适当加大。

3.若桥位上下游有已建桥梁,应调查已建桥梁的特大洪水冲刷情况,新建桥梁墩台基础埋置深度不宜小于已建桥梁的冲刷深度且酌加必要的安全值。

4.如河床上有铺砌层时,基础底面宜设置在铺砌层顶面以下不小于1m。

对于涵洞基础,基底埋深应在局部冲刷线以下不小于1.0m。如河床上有铺砌层,基础底面宜设置在铺砌层顶面以下不小于1m。对于建在岩石上且河流冲刷又较严重的桥梁基础,除应清除风化层外,尚应根据基岩强度嵌入岩层一定深度,或采用其他锚固措施,使基础与岩石连成整体。岩石河床墩台基底最小埋置深度可参考《公路工程水文勘测设计规范》(JTGC30一2002)附录C确定。

在确定冲刷的安全深度时,尚应根据实际情况考虑其他因素的影响,如桥下游捞取河沙致使桥下河床降低;上游水库溃坝致使流量骤增,冲刷加剧等。

(三)考虑季节性冻土地区地基土冻胀性的基础埋置深度在季节性冻土地区,冬季时地面表层一定厚度土层中的水分将冻结成冰,从而将土颗粒胶结成一体,形成冻土,细粒土层在冻结过程中由于水变为冰时体积要膨胀而产生冻胀力,对基础的强度和稳定性都会产生不利影响,因而一般在季节性冻土地区,在确定基础埋深时应考虑冻结线的影响。

地基土的冻胀性可分为不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀和特强冻胀。不同冻胀特性的地基土,其考虑冻胀性时的基础埋置深度不同,其具体地基土的冻胀性分类和基础埋置深度确定要求,请参见本书第十一章有关内容。

(四)上部结构类形和荷载的影响

上部结构类形不同,对地基土的变形要求就不同,因而基础的埋置深度就可能不同。例如超静定结构桥梁(拱桥、连续梁桥等),基础产生任何微小的位移,都将使上部结构增加较大的附加内力,这时与静定结构的简支梁桥相比,就要选择更好的土层作为持力层,或基础埋深相对要加大。

同样,上部结构恒载和活载的大小,也影响基础的埋置深度,甚至影响基础类型的选择。

一般情况下,荷载大埋深大,荷载小就可埋的浅一些。

(五)桥位地形条件

位于较陡土坡上的墩台基础,若埋置深度较浅时,由于过大的外荷载产生的土侧压力作用,可能使基础连同侧坡土体产生滑动而丧失稳定性,因而这种情况,在确定基础埋深时要保证基底外缘至坡面要有一定的距离。

位于较陡岩石上的墩台基础,其基础可做成台阶形,同时也要注意斜坡岩体的稳定性。基础埋深与基础侧缘坡面距离的关系,可参考表3-2取值。

斜坡上基础埋深与侧缘坡面水平距离关系表3-2

斜坡上基础埋深与侧缘坡面水平距离关系表3-2

在具体应用表3-2时,应结合桥梁荷载大小、结构类形、坡体土质情况而选定数值。一般情况应按表中l值适当增大。

(六)保持地基土稳定性的最小埋深

由于地面表层土容易受自然现象的影响而不稳定,如受气候条件影响的冻融,受雨雪水渗流影响而冲蚀,强度会发生很大变化。另外,人类和动物活动的影响、植物生长的作用等也会干扰破坏表层土的结构和性质,所以表层土不宜直接作为基础持力层。为了保证持力层的稳定和不受扰动,规定基础底面的埋置深度(岩石地基除外)均应在天然地面或无冲刷河流的河床以下不小于1.0m。

(七)相邻建筑物基础埋深的影响

当两个建筑物的基础相距甚近时(如城市立体交叉建筑),较浅基础上的荷载所产生的侧向土压力对较深基础会产生影响;当新建基础比原基础深时,新建基础的施工又会影响原有基础的稳定性;新基础施工采用的技术措施(支挡、排水、开挖设备等)也影响其经济性,甚至影响基础结构形式,这些都是地基基础设计需要考虑的因素。

地下水的渗流情况对基础埋深也有很大影响,特别是当土质为粉、细砂时,要注意可能发生流砂的影响。另外,施工机具设备、工期等也直接影响基础类形的选择和基础埋置深度的确定。

二、基础尺寸拟定

基础尺寸一般应在满足最基本的构造要求的情况下,参考已有的设计经验,拟定出初步的

较小尺寸,然后通过验算进行调整。一个经济合理的结构尺寸需经过反复验算、综合分析才能确定。基础立面尺寸,一般要求基础顶面高程不宜高于最低水位或地面。考虑基础扩大后阻水严重,通航性河流影响通航,所以设计中尽可能将基础顶面不露出河床。基底高程按前述要求综合分析确定,则基础高度h即为两者之差。如果h较高,在满足刚性角和构造要求的前提下做成台阶形。

基础平面尺寸,对于柔性扩大基础,主要通过承载力试算得到合理的平面尺寸。刚性扩大基础,则主要依据墩台身底截面和刚性角控制确定。当基础顶面高程确定以后,墩台身高度已定,就可确定出墩台身底截面尺寸。为了施工方便,基础一般都做成矩形平面(图3-7)。刚性扩大基础平面尺寸用下式控制:

[a=d+2C1+2(n-1)C2≤d+2htanmax(3-2)

1b=I+2C1+2(n-1)C2≤l+2htanmx式中:a、b——基础底平面的长度和宽度;d、——墩台身底截面的长度和宽度;C1、C2——按构造取用的基础襟边和台阶宽度,C1、C2也可相等;n——台阶层数;h——基础高度;Cnmx——墩、台身底截面边缘至基础边缘连线与垂线间的夹角,即基础材料刚性角。一般扩大基础立面都设计成对称形式,但有时为改善受力状态,减小合力偏心距,亦可设计成不对称襟边。如对拱桥不等跨时,为了使基底应力分布尽量均匀,有时做成如图3-8a)所示立面不对称基础。还可根据地形和受力情况,做成如图3-8b)所示基底不为平面而呈台阶状的基础。

图3-7刚性扩大基础尺寸

图3-7刚性扩大基础尺寸

图3-8不对称基础形式

图3-8不对称基础形式


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