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各位同学大家好

这节课我们先来总结一下浅基础的计算要点

思考总结一些主要问题

之后再来处理一道刚性浅基础的验算题目

在计算要点中

我想从以下几方面讲述

包括最不利效应组合与加载工况

作用组合类型与系数取用

最后是沉降验算的思路总结

由于可变作用的加载方式不是固定的

而且有些作用可以同时出现

有些不能同时发生

那么在各项验算中就要考虑如何达到

最不利效应状态

以使设计结果安全可靠

这里以简支梁桥为例

来分析汽车和人群

在单跨和双跨加载形式下

对具体验算项目所起的不同影响

先来看单跨加载

将汽车车道荷载及人群

布置在跨径较大的一侧

我们知道

当桥墩

左右两跨构造尺寸相同时

恒载引起的支反力的力矩是相互抵消的

而单跨加载时

由汽车和人群活载引起的支座反力

对墩顶的力矩却无法抵消

会向下传给基础

为了达到最不利力矩效应

应计入可能同时出现的制动力

风力等引起的弯矩

图示为汽车和人群右跨加载

所以制动力

风力的方向应该选择向右作用

以达到和活载支反力力矩同向的效果

再来看汽车车道及人群双跨加载

将汽车荷载的集中力加载于影响线最大竖坐标处

也就是桥墩中心线位置

车道均布荷载

及人群

均满布于左右两跨

我们可以确定

这种布载情况相比单跨加载

将产生更大的墩顶竖向力

这一竖向力与结构恒载累加后

引起基础的最不利竖向力效应

双跨加载

当左右跨结构尺寸相同时

不仅恒载作用下的力矩相互抵消

其实汽车及人群活载产生竖向力的弯矩效应

也是相互抵消的

所以双跨加载时

基底截面的弯矩较小

而竖向力较大

此时合力偏心矩较小

而单跨加载时

虽然基底竖向力较小

但弯矩较大

此时合力偏心矩较大

在验算地基承载力时

由于基底应力

与竖向力N和弯矩M都有关系

所以不能直接

判定哪种加载方式起控制作用

需要对比计算后作地基承载力验算

对于倾覆失稳

一般是在最不利弯矩作用情况发生的

所以单跨加载起控制作用

滑动失稳一般发生在竖向力较小的情况

此时基底与地基之间的摩阻力较小

所以也是由单跨加载控制验算

稳定性验算时

为了达到最不利受力状态

可以计入水浮力的影响

沉降验算时

也应对比单跨

和双跨加载情况的基底附加应力的大小

来决定最不利的加载工况

通常采用竖向力效应较大的双跨加载情况

综合以上分析

我们把浅基础的验算项目

加载工况及作用组合情况

做了一个归纳总结表

以供大家学习思考

为解题做好准备

为了便于记忆

我们来小结一下

地基承载力

偏心矩及稳定这些验算

最终都是采用标准值效应组合

只有沉降验算采用的是

正常使用极限状态的准永久值组合

其中可变作用仅计入汽车及人群荷载

准永久值系数取为0.4

根据2015通用规范

不计汽车冲击力影响

至于是否计入水浮力

以使验算目标参量达到最不利情况为准

比如地基承载力和沉降验算时

为了使基底应力达到最大

可不计水浮力影响

下面我们再来回顾和梳理一下上节

讲过的沉降验算思路

从这个流程图看得比较清楚

首先按规范推荐公式

确定沉降计算深度范围Zn

根据地基天然土层的分布情况

确定Zn范围内计算土层层数及各层厚度

然后计算汽车

和人群作用下的基底附加压应力值

并计算Zn范围内各层土的压缩模量当量值

由此确定沉降经验系数

按压力面积法基本公式

计算Zn深度内的总沉降量

并按规范从Zn底面向上取厚度

并计算该层的沉降量

验算是否小于Zn范围总沉降量的2.5%

满足要求的话

结束计算

不满足的话

说明该处土层压缩变形量仍然较大

需要继续加大沉降计算深度Zn值

重复以上步骤直至满足要求

最终沉降量是否满足要求

还需要计算

邻近桥墩的沉降量

以确定相邻墩台间的沉降差值

验算是否小于两者距离的0.2%

下面我们来看一个桥梁验算实例

这是一座一联多跨简支梁桥

各孔跨度相等

已知基础满足刚性角要求

不需要验算自身承载力

设计荷载为公路一级和人群荷载

汽车荷载冲击系数为0.1

忽略摩阻力及温度等影响

在验算之前

建议大家根据前面讲述的各验算项目

对应的加载工况及作用组合情况

做一下荷载的统计计算

这里我们统计了

在不同验算项目

不同组合类型及参数取值下

一共7种情况下的基底截面竖向力

和弯矩计算结果

后面在做各项验算时

可直接查取相应的数值就可以了

我们来看表格中沉降验算时

示例中直接采用了竖向力较大的双跨布载方式

此时基底截面的弯矩为0

大家思考一下

为什么会这样？

上节讲过

沉降计算时

规范中可变作用只计入汽车和人群荷载

也就是说制动力

风力等其他作用是不计入的

等跨度桥梁在双跨布载情况下

左右跨的活载支反力引起的力矩效应

是相互抵消的

所以弯矩m7=0

关于汽车和人群荷载引起的竖向支反力计算

我们可以画出

单跨或双跨情况下的支座反力影响线

利用影响线加载法来进行

对于地基承载力验算

示例中对比了单跨

和双跨两种加载工况

发现最不利加载工况为单跨加载

由于在持力层下方还有软弱土层

还验算了软弱下卧层的承载力

这里需要注意

承载力修正项中有关容重的取值

需要根据规范规定

取用浮容重或者饱和容重

最后

我们来明确沉降验算的一个关键问题

相信大家在课后

自学本示例后也会有所体会

不管是计算Zn范围内的总沉降量

都要回到压力面积法基本公式

只不过在确定沉降经验系数时

前者是根据Zn范围内

多层土的压缩模量当量值

来查取

而后者则是根据

则是根据小高度

本题目发现不满足相对变形量的要求

所以调整了Zn的深度范围

重新计算了沉降量

由于题目未给邻近桥墩的情况

所以只计算了检算墩的沉降

无法完成相邻墩台沉降差值的验算

大家在课后

能独立验算一遍

示例计算数据难免有误

希望批评和指正

相信各位同学会有更深的理解和收获

本节讲授就到这里

感谢大家参与学习