【一】:桥梁基础类型的选择
桥梁基础类型的选择
㈠ 概述
任何建筑物无不修建在地球表面的地层上，建筑物的全部重量最后无不传递给地层，由地层来承受。支承建筑物的地层通常称为“地基”。建筑物在地面以下并将上部结构自重和所承担的荷载传递到地基上的构件或部分结构即为建筑物的“基础” 。地基、基础和上部结构是建筑物的三个组成部分，三者的功能不同，但在荷载作用下，它们是彼此相关，共同作用的整体。在设计和施工时必须统一考虑，尤其在设计计算时，应考虑三部分的共同作用。 为了桥梁的安全，地基不能有超过规定值的变位；而为了控制变位，较为方便的方法便是控制地基应力。地基和基础乃是桥梁的重要组成部分。在桥式方案比选之中，每一桥式都有其所需的地基和基础；而在水深较大、地质情况较为复杂之处，基础方案的比选更为重要。
大凡一个工程的兴建，困难多在基础工程，尤其是水工建筑工程。有人说：“修建一座桥梁工程，如果基础修出了水面，就其工程的难度而言，可谓完成了总量的70％”。中国著名的桥梁专家、两院院士李国豪也曾说过：“以建造一座跨越江河海峡的大桥为例，只要桥墩修出水面了，建桥工程师便如释重负感到桥已建成了一半。”修建基础工程为甚么如此艰难？道理亦很清楚，主要是修建基础时，未知因素太多，诸如水文、地质的变化，都将直接影响工程的质量、安全和工期。据有关资料，建筑物的失事70％～80％是由基础失败而引起的。因此，搞好桥梁基础的设计和施工就显得非常重要了。 ㈡ 地基承载力
1， 在任何情况下，基础的破坏和失效都是不允许的。反之，盲目保守加大费用也是不能接受的。因此，基础设计﹙基础类型选择﹚最基本的准则就是科学地尽力地谋求安全、适用、经济三者矛盾的统一。 基础设计是一项含有地基岩土变形的结构设计。它与一般结构设计不同之处主要表现在地基与基础的共同作用问题上。亦即基础的应力与变形的大小，不仅随上部结构所传来的荷载的大小、方向与性质而变，而且还随地基的反力分布、沉降大小、均匀与否而变。因此，从理论上说，地基与基础应视为一个共同作用的整体，而不能分割孤立的进行设计。但工程实践也证明，在大多数的情况下，把地基与基础分开来计算并不会带来不能接受的误差。因此，现行的设计准则为：若非特殊指定，均可认为，将地基与基础分开来计算是完全允许的。但对它们之间的互相影响关系，则须予以考虑并加以正确处理。
2，强度与变形分开计算的准则，即在地基设计中必须满足下列两个最基本的要求。一是，地基的强度要够，即按岩土强度计算所得的容许承载力要大于由基础传来之力。二是，地基的沉降或变形量要小于最大容许沉降或变形量。其含义就是，作为地基的岩土，既不容许产生剪切破坏丧失稳定性，也不容许产生过大的沉降和变形。因而地基承载力计算，沉降量计算与整体稳定性计算就成为地基设计的主要内容了。
3，在上个世纪，为了能以有效而准确地计算地基的承载能力，岩土力学与地基基础专家们曾作过大量的工作，并发表了大量的计算公式。在欧美各国最常用的公式有：太沙基公式、汉森公式与梅耶霍夫公式；在前苏联则有：别列赞捷夫和索柯洛夫斯基公式。他们所用的理论和推导方法基本相似，所得公式也基本相似，以太沙基公式为例：
Qult=CNC+1/2γBNγ+qNq
公式第一项CNc 为粘土项，第二项 1/2γBNγ为宽度项,第三项 qNq 为深度项。
① 在粘土地基中，粘土项CNc是起支配作用的，因此应注意C值的测试方法的准确性；
② 在砂性土地基中，深度项qNq是起支配作用的。因此，尽量加深埋置深度，决不可在砂性土地基的表面设置基础；
③ 宽度项1/2γBNγ，不论在粘性土还是砂性土中，对地基承载力均能起到加大作用。但当B＜3～4米时，其作用不大，一般可略而不记；
④ 内摩擦角Φ值的大小，对承载力都是起决定性作用的。因此，在测定Φ值时，不仅要求测试的准，而且更重要的是测试方法要与实际情况相符：如排水、不排水、固结不固结等。
4，按规范确定地基承载力
确定地基承载力的方法，除了理论公式外，比较可靠的方法是原位测试，即在现场用仪器直接对地基土进行测试。也可在设计位置对旧建筑物进行地基调查。在大多数情况下，可采用地基基础设计规范，这些规范所提供的数据和方法，大多是根据土工试验、工程实践和地基荷载试验总结出来的，具有一定安全储备，不至因种种意外原因而导致地基破坏。
① “公路桥涵地基与基础设计规范”（JTJ 024-85）第2.1.4条给了“当基础宽度b超过2米，基础埋置深度h超过3米，且h/b≤4时” 地基的容许承载力，按下式计算：
［σ］=［σ0］+k1γ1﹙b-2﹚+k2γ2﹙h-3﹚
从形式上看，与理论公式佷相似，都由三项组成，第二项含有γb，第三项含有γH。这说明经验公式中每项都具有一定的力学意义。第二项主要来自基底
以下滑动土体的重力，故γ1是指基底以下土体的重度。如在水下，且为透水土，γ1应采用浮重。第三项是表示过载作用，故γ2是指基底以上土体的重度。若基础在水面以下，且持力层为透水者，则过载将受浮力作用，故基底以上的水下土层不论是否透水，其γ2均应采用浮重。若持力层为不透水者，则作为过载的不仅有基底以上土颗粒重，而且也包含孔隙水重，故不论基底以上的水下土是否透水，γ2均采用饱和重度。
公式的第二项中含有宽度b，随着基础宽度的增大，地基承载力也相应地提高，这反映该公式与地基强度理论公式的一致性，但考虑到基础宽度过分地增加，地基荷载应力的扩散深度也相应加大，随之而来的是沉降量的增加，对建筑物是不利的，因此对地基承载力随宽度的增加应有所限制。《桥规》规定，当基宽b大过10 m时，公式中的b值仍采用10 m。
该公式中第三项含有H，说明承载力随基础埋深成线性地增加。但对于深基础就稍不同，根据试验证明，承载力随深度的变化并非线性关系，而是随深度增加，承载力的增长率则逐步递减。故《桥规》又规定只限于H／b≤4的情况。
经验公式中的k1、k2与理论公式中的Nr、Nq有一对应关系，它们都是内
摩擦角Φ的函数。考虑到Φ=0时，Nγ=0这一规律，黏性土的Φ值一般都偏小，故k1值也应取偏小值。另一方面，考虑到黏性土地基的沉降量较大，公式
的第二项中含有宽度b的因素，对沉降不利，故表2.1.4中对黏性土的k1值一律取零，以策安全。
对于稍松砂土和松散的碎石类土地基，k1、k2值可取中密值的50%。对
于岩石地基如节理不发育或较发育者，不作任何深宽修正。对于节理发育的岩石地基，则可采用碎石类土的宽度深度修正系数。对于已风化成砂土、黏
性土者，可参照砂土、黏性土的修正系数。
对于修建在水中的基础，持力层又是不透水土，则地基以上水柱将起到过载或反压平衡作用，因而可提高地基承载力。故《桥规》第2.2.1条规定，凡地基土符合上述条件，由常水位到河床一般冲刷线，水深每高l m，容许承载力[σ]可增加10 kPa。
② 岩石地基的承载力，不能简单地取一个岩样作单轴压力试验来判定，因为整个岩盘存在着节理和裂隙，岩样的强度是局部的，不能代表岩石地基整体。所以规范中既要考虑岩石的坚硬程度，又要考虑岩石的节理和裂隙发育情况。“桥规”表2.1.2.7为岩石的容许承载力［σ0］，在表中把岩石按坚硬程度分成硬质岩(其岩块单轴极限抗压强度R在30 MPa以上)、软质岩(R大致在5～30 MPa)和极软岩(R大致在5 MPa以下)三类。按岩石的破碎程度可分为碎石状、碎块状、大块状，也可按节理发育情况也可分成不发育或较发育、发育和很发育三类。显然节理不发育(或较发育)的承载力较节理发育者为高。如地基为风化岩石，应根据风化后残积物的形态类别，按同类型土的承载力表查其［σ0］，例如风化岩形成土或砂、砾状物时，可比照土、砂类土、碎石类土的承载力表查［σ0］。当风化后的颗粒之间还保持一定联系时，承载力可酌量提高。
㈢ 基础类型
建筑物的基础通常被分为两大类：浅基础和深基础。浅基础是指其埋置深度或相对埋深(深宽比)不大，一般用基坑法施工的基础。而深基础除少量也用基坑法施工外，一般用特殊的施工方法，如沉井基础、沉箱基础、桩基础、管柱基础、地下连续墙基础等。
【二】:桥梁的种类和分类
B313000桥梁工程
B313010桥梁的组成、分类及施工技术
B313011掌握桥梁的组成和分类
一、桥梁的组成
(一)桥梁的五“大部件”与五“小部件”
1．五“大部件”包括：桥跨结构；支座系统；桥墩；桥台；墩台基础
2．五“小部件”包括：桥面铺装(或称行车道铺装)；排水防水系统；栏杆(或防撞栏杆)；伸缩缝；灯光照明。
(二)相关尺寸术语名称
1．净跨径：梁式桥是设计洪水位上相邻两个桥墩(或桥台)之间的净距，用l0表示。对于拱式桥，净跨径是每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。
2．总跨径：是多孔桥梁中各孔净跨径的总和，也称桥梁孔径( )，它反映了桥下宣泻洪水的能力。
3．计算跨径：对于具有支座的桥梁，是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离，用l表示。拱圈(或拱肋)各截面形心点的连线称为拱轴线，计算跨径为拱轴线两端点之间的水平距离。
4．桥梁全长简称桥长：是桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离，用L表示。对于无桥台的桥梁为桥面自行车道的全长。
5．桥梁高度简称桥高：是指桥面与低水位之间的高差，或为桥面与桥下线路面之间的距离。桥高在某种程度上反映了桥梁施工的难易性。
6．桥下净空高度：是设计洪水位或计算通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离，以H表示。它应保证能安全排洪，并不得小于对该河流通航所规定的净空高度。
7．建筑高度：是桥上行车路面(或轨顶)标高至桥跨结构最下缘之间的距离，它不仅与桥梁结构的体系和跨径的大小有关，而且还随行车部分在桥上布置的高度位置而异。公路(或铁路)定线中所确定的桥面(或轨顶)标高，与通航净空顶部标高之差，又称为容许建筑高度。桥梁的建筑高度不得大于其容许建筑高度，否则就不能保证桥下的通航要求。
8．净矢高：是从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下线最低点之间连线的垂直距离，f0表示；计算矢高：是从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之间连线的垂直距离，用f表示。
9．矢跨比：是拱桥中拱圈(或拱肋)的计算矢高f与计算跨径l之比(f/l)，也称拱矢度，它是反映拱桥受力特性的一个重要指标。
二、桥梁的分类
(一)桥梁的基本体系
按结构体系划分，有梁式桥、拱桥、刚架桥、悬索桥四种基本体系，其他还有几种由几种基本体系组合而成的组合体系等。
1．梁式体系
梁式体系是古老的结构体系。梁作为承重结构是以它的抗弯能力来承受荷载的。梁分简支梁、悬臂梁、固端梁和连续梁等。悬臂梁、固端梁和连续梁都是利用支座上的卸载弯矩去减少跨中弯矩，使梁跨内的内力分配更合理，以同等抗弯能力的构件断面就可建成更大跨径的桥梁。
2．拱式体系
拱式体系的主要承重结构是拱肋(或拱箱)，以承压为主，可采用抗压能力强的圬工材料(石、混凝土与钢筋混凝土)来修建。拱分单铰拱、双铰拱、三铰拱和无铰拱。拱是有水平推力的结构，对地基要求较高，一般常建于地基良好的地区。
3．刚架桥
刚架桥是介于梁与拱之间的一种结构体系，它是由受弯的上部梁(或板)与承压的下部柱(或墩)
整体结合在一起的结构。由于梁与柱的刚性连接，梁因柱的抗弯刚度而得到卸载作用，整个体系是压弯结构，也是有推力的结构。刚架分直腿刚架与斜腿刚架。刚架桥施工较复杂，一般用于跨径不大的城市桥或公路高架桥和立交桥。www.fz173.com_桥梁基础类型。
4．悬索桥
就是指以悬索为主要承重结构的桥。其主要构造是：缆、塔、锚、吊索及桥面，一般还有加劲梁。其受力特征是：荷载由吊索传至缆，再传至锚墩。传力途径简捷、明确。悬索桥的特点是：构造简单，受力明确；在同等条件下，跨径愈大，单位跨度的材料耗费愈少、造价愈低。悬索桥是大跨桥梁的主要形式。
5，组合体系
(1)连续钢构：连续钢构是由梁和钢架相结合的体系，它是顶应力混凝土结构采用悬臂施工法而发展起来的一种新体系。
(2)梁、拱组合体系：这类体系中有系杆拱、桁架拱、多跨拱梁结构等。它们利用梁的受弯与拱的承压特点组成联合结构。
(3)斜拉桥：它是由承压的塔、受拉的索与承弯的梁体组合起来的一种结构体系。
(二)桥梁的其他分类
1．按用途划分，有公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、农桥、人行桥、运水桥(渡槽)及其他专用桥梁(如通过管路、电缆等)。
2．按桥梁全长和跨径的不同，分为特大桥、大桥、中桥和小桥。
3．按主要承重结构所用的材料划分，有圬工桥(包括砖、石、混凝土桥)、钢筋棍凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥和木桥等。
4．按跨越障碍的性质，可分为跨河桥、跨线桥(立体交叉)、高架桥和栈桥。
5．按上部结构的行车道位置，分为上承式桥、下承式桥和中承式桥。
2B313012掌握桥梁基础施工技术
一、桥梁基础分类
桥梁基础分为：刚性基础、桩基础、管柱、沉井、地下连续墙等，其中桩基础又包括沉入桩、灌注桩。
二、适用条件
1．刚性基础：适用于各类土层，根据土质情况分别采用铁镐、十字镐、爆破等设备和方法开挖。
2．桩基础：按施工方法可分为沉桩、钻孔桩、挖孔桩。其中沉桩又分为锤击沉桩法、振动沉桩法、射水沉桩法、静力压桩法。
(1)沉桩：锤击沉桩法一般适用于松散、中密砂土、黏性土。桩锤有坠锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油机锤、液压锤等。可根据土质情况选用适用的桩锤；振动沉桩法一般适用于砂土，硬塑及软塑的黏性土和中密及较松的碎石土；射水沉桩法适用在密实砂土，碎石上的土层中。用锤击法或振动法沉桩有困难时，可用射水法配合进行；静力压桩法在标准贯入度N<20的软黏土中，可用特制的液压机或机力千斤顶或卷扬机等设备沉入各种类型的桩；钻孔埋置桩为钻孔后．将预制的钢筋混凝土圆形有底空心桩埋人，并在桩周压注水泥砂浆固结而成，适用于在黏性土、砂土、碎石土中埋置大量的大直径圆桩。
(2)钻孔灌注桩适用于黏性土、砂土、砾卵石、碎石、岩石等各类土层；挖孔灌注桩适用于上地下水或少量地下水。且较密实的土层或风化岩层，如空气污染物超标，必须采取通风措施。
(3)管柱、沉井适用于各种土质的基底，尤其在深水、岩面不平、无覆盖层或覆盖层很厚的自然条件下，不宜修建其他类型基础时，均可采用。
(4)地下连续墙适用于作地下挡土墙、挡水围堰、承受竖向和侧向荷载的桥梁基础、平面尺
寸大或形状复杂的地下构造物基础，可用于除岩溶和地下承压水很高处的其他各类上层中施工。
三、明挖扩大基础施工
明挖扩大基础施寸：的内容包括：基础的定位放样、墓坑开挖、基坑排水、基底处理以及砌筑(浇筑)基础结构物等。
(一)准备工作
在开挖基坑前，应做好复核基坑中心线、方向和高程，并应按地质水文资料，结合现场情况，决定开挖坡度、支护方案以及地面的防水、排水措施。
放样工作足根据桥梁中心线与墩台的纵横轴线，推算出基础边线的定位点，再放线画出基坑的开挖范围。基坑底部的尺寸较设计平面尺寸每边各增加0．5～1．0m，以便于支撑、排水与立模板(坑壁垂直的无水基坑坑底，可不必加宽，直接利用坑壁作基础模板亦可)。
(二)基坑开挖
1．坑壁不加支撑的基坑
对于在干涸河滩、河沟中，或经改河或筑堤能排除地表水的河沟中，在地下水位低于基底，或渗透量少，不影响坑壁稳定，以及基础埋置不深，施工期较短，挖基坑时，不影响邻近建筑物安全的场所，可选用坑壁不加支撑的基坑。
黏性土在半干硬或硬塑状态，基坑顶无活荷载，稍松土质，基坑深度不超过0．5m，中等密实(锹挖)土质基坑深度不超过1．25m，密实(镐挖)土质基坑深度不超过2．0m时，均可采用垂直坑壁基坑。基坑深度在5m以内，土的湿度正常时，采用斜坡坑壁开挖或按坡度比值挖成阶梯形坑壁，每梯高度为0．5～1.0m为宜，可作为人工运土出坑的台阶。基坑深度大于5m时，坑壁坡度适当放缓，或加做平台。土的湿度影响坑壁的稳定性时，心采用该湿度下土的天然坡度或采取加固坑壁的措施。当基坑的上层土质适合敞口斜坡坑壁条件，下层土质为密实黏性土或岩石，可用垂直坑壁开挖，在坑壁坡度变换处，应保留有至少0．5m的平台。
2．坑壁有支撑的基坑
当基坑壁坡不易稳定并有地下水，或放坡开挖场地受到限制，或基坑较深工程数量较大，不符合技术经济要求时，可根据具体情况，采取加固坑壁措施撑、钢木结合支撑、混凝土护壁及锚杆支护等。
混凝土护壁一般采用喷射混凝土。根据经验，一般喷护厚度为5～8cm，一次喷护约需1～2h。一次喷护如达不到设计厚度。应等第一次喷层终凝后再补喷，直至达到要求厚度为止。喷护的基坑深度应按地质条件决定，一般不宜超过l0m。
(三)基坑排水
桥梁基础施了中常用的基坑排水方法有：
1．集水坑排水法。除严重流沙外，一般情况下均可适用。
2．井点排水法。当土质较差有严重流沙现象，地下水位较高，挖基较深，坑壁不易稳定，用普通排水方法难以解决时，可采用井点排水法。
3．其他排水法。对于土质渗透性较大、挖掘较深的基坑，可采用板桩法或沉井法，此外，视上程特点、工期及现场条件等，还可采用帐幕法，即将基坑周围土层用硅化法、水泥灌浆法及冻结法等处理成封闭的不透水的帐幕。
(四)基坑施工过程中注意要点
1．在基坑顶缘四周适当距离处设置截水沟．并防止水沟渗水，以避免地表水冲刷坑壁，影响坑壁稳定性；
2，坑壁边缘应留有护道，静荷载距坑边缘不小于0．5m，动荷载距坑边缘不小于1.0m，垂直坑壁边缘的护道还应适当增宽，水文地质条件欠佳时应有加固措施；
3．应经常注意观察坑边缘顶面土有无裂缝，坑壁有无松散塌落现象发生；
4．基坑施工不可延续时间过长，自开挖至基础完成，应抓紧时间连续施工；
5．如用机械开挖基坑。挖至坑底时，应保留不小于30cm厚度的底层，在基础浇筑圬工前用人工挖至基底标高；
6．基坑应尽量在少雨季节施工；
7．基坑肩：用原土及时回填，对桥台及有河床铺砌的桥墩基坑，应分层夯实。
四、桩基础施工
(一)沉入桩施工
沉入桩所用的基桩主要为预制的钢筋混凝土桩和预应力钢筋混凝土桩。断面形式常用的有实心方桩和空心管桩两种。管桩(包括普通的和预应力的)一般由工厂以离心成型法制成。沉人桩的施工方法主要有：锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩以及静力压桩等。这里介绍锤击沉桩的施工方法。
1．概述
锤击沉桩一般适用于中密砂类土、黏性土。由于锤击沉桩依靠桩锤的冲击能量将桩打入士中，因此一般桩径不能太大(不大于0．6m)，入土深度在40m
http://m.zhuodaoren.com/shenghuo539205/
推荐访问:桥梁结构类型 桥梁伸缩缝类型
