《桥梁工程课件：桥梁基础设计》

桥梁基础设计课程导言本课程探讨桥梁基础设计核心理论与实践聚焦地基承载力、结构选型与施工技术通过案例分析掌握安全可靠的基础设计方法桥梁基础的作用与重要性支撑上部结构直接承担桥梁全部荷载传递各种荷载将荷载安全传递至地基确保结构安全防止过度沉降与倾斜基础工程的基本概念基础地基连接地基与上部结构的构件承受基础传来荷载的土体或岩体持力层有足够承载能力的土层或岩层桥梁基础类型总览浅基础埋深小于基础宽度深基础埋深大于基础宽度特殊基础复合式、加固式基础浅基础分类与应用条形基础独立基础筏板基础适用于连续墩台单墩独立受力整体性好荷载较轻情况占地面积小适合软弱地基深基础类型介绍桩基础沉井基础•承载力大•整体性好•适应性强•耐冲刷性强•施工技术成熟•适合河道深水区扩大基础•增大接触面积•降低应力•减少沉降量桩基础结构原理摩阻桩端承桩通过桩侧摩阻力承担荷载主要依靠桩端阻力支撑复合桩基摩阻端承桩多桩协同受力侧阻与端阻共同作用沉井基础基本原理井壁施工混凝土浇筑成形挖土下沉内部挖土促使下沉到达设计高程触及持力层停止封底填充底部混凝土浇筑地基勘察的重要性勘察深度确定不小于基础影响深度取样与测试获取地层参数成果报告编制为设计提供依据地基土的分类与特性土类特点承载特性砂土透水性好即时沉降黏土透水性差长期固结淤泥高含水量承载力低岩石坚硬稳定承载力高地基承载力计算方法贝尔尼公式法比例法静载试验法规范表格法考虑地基各层影响根据试验结果推导直接测试最为准确规范给定参数查表地基变形与稳定性1沉降量计算各层压缩量叠加2均匀性评价差异沉降控制3侧向稳定性防止滑移与倾覆4长期稳定性考虑土体固结效应桥墩与基础的空间关系单桩基础桩组布置扩大基础小型桥墩下设置大型墩台荷载分散增大接触面积桥梁基础设计原则安全性经济性承载力与稳定性保障合理造价与资源利用耐久性可施工性满足设计使用年限考虑现场条件与工艺影响基础选型的主要因素1地质条件土层分布与性质2水文环境水位变化与流速3上部荷载荷载大小与分布4周边环境施工空间与干扰桥梁基础设计主要步骤基础选型参数确定承载分析图纸输出综合因素确定尺寸与材料选择计算与校核设计文件完成荷载分类与取值影响桥梁基础的荷载效应竖向荷载水平荷载地震荷载恒载与活载风荷载与制动力多向随机激励产生压缩效应产生弯矩与剪力考虑地震反应谱桩基础的承载力计算单桩承载力确定Quk=qpk·Ap+∑qsik·usi群桩效应计算考虑桩距影响下的承载力调整荷载分配分析桩间力的分布与响应承载力验证静载试验或动测法桩基承载力检验与检测沉井基础承载力分析浅基础设计与计算尺寸计算承载力校核•长度确定•接触压力•宽度确定•整体稳定•埋深确定•抗倾覆能力沉降量计算•即时沉降•固结沉降•差异沉降桥台基础设计要点挡土结构设计抵抗背部土压力抗滑移措施防止水平力引起位移抗倾覆设计确保整体稳定与上部结构连接传力与变形协调桩基类型选择PHC管桩钻孔灌注桩预应力桩工厂化预制，施工快捷适应性强，承载力大抗拔能力强，耐腐蚀桩基施工技术钻孔灌注桩工艺钻机成孔，清孔，下钢筋笼，灌注混凝土打入桩工艺桩架就位，吊桩对准，锤击入土振动沉桩工艺振动器夹桩，频率共振，桩体下沉静力压桩工艺反力装置，液压系统，低噪音压入基础结构防水与排水措施防水层设置排水系统设计•表面涂刷防水剂•设排水沟•设防水板•集水坑布置•混凝土自防水•泵站规划地下水对基础设计的影响水压力作用浮力效应静水压与动水压降低有效重量渗流问题冲刷影响引起土体流失导致基础暴露特殊工程条件基础设计软土地基处理加固、排水、置换高填方区基础强夯、桩基穿透岩溶区基础灌浆、支挡、避让地震区桥梁基础设计抗震性能要求主要抗震措施多遇地震不损坏•增加基础刚度•设置隔震支座罕遇地震可修复•加强桩身配筋极震下不倒塌•考虑液化效应冻土膨胀土地区基础设计/冻土特性冻胀与融沉循环膨胀土特性吸水膨胀，干缩开裂防护措施隔离层，换填，深埋基础设计调整保守参数，预留变形空间桥梁基础施工工艺流程施工准备场地平整，材料进场放样定位轴线测量，桩位标定主体施工成桩/开挖，钢筋绑扎，混凝土浇筑质量检测承载力测试，沉降观测桩基成桩质量控制沉井基础施工与下沉控制刃脚沉放沉井底部支撑就位沉井壁施工分段浇筑提高对称挖土均匀下沉避免倾斜姿态校正纠偏确保垂直度浅基础施工细节基坑开挖支护施工严格控制边坡稳定确保工作面安全混凝土浇筑基底处理4连续作业避免冷缝平整夯实基础结构的耐久性设计材料选择构造细节•高强混凝土•保护层厚度•抗腐蚀钢筋•裂缝控制•防腐涂层•排水通道环境防护•防冻措施•抗盐害设计•防磨损处理结构加固与修复技术桩基加固灌浆加固托换技术补桩、套桩、增大截面压力注浆，填充空隙新基础替代旧基础承重施工安全与质量管理环境保护与绿色设计环保材料低噪工法废弃物管理低碳混凝土，再生骨料静压沉桩，液压成孔泥浆处理，弃渣回收节能措施设备优选，现场管理桥梁基础常见病害与对策病害类型表现形式处理对策裂缝结构开裂灌浆封闭不均匀沉降倾斜变形纠偏加固冲刷基础暴露防护加固桩身断裂承载力下降补桩或托换典型桥梁基础结构案例1基础特点•桩径

3.0米•桩长90米•黏土与岩层复合地质•高承载力要求天兴洲长江大桥主跨504米特大型钻孔桩基础典型桥梁基础结构案例2城市快速路桥梁设计亮点•空间受限采用静压桩•周边建筑密集基础小型化设计•地下管网复杂综合考虑城市美观•施工噪音控制要求高典型病害案例分析效果评估处理方案位移控制，长期监测原因分析增设辅助桩，护底加固问题发现桩基断裂，地基冲刷桥墩偏移，桥面不平国内桥梁基础设计主要规范国际桥梁基础设计对比规范体系特点适用性中国规范安全系数法国内工程AASHTO极限状态设计美国工程Eurocode概率分析法欧洲工程日本规范抗震设计强地震区桥梁基础前沿技术智慧监测BIM技术AI优化传感器网络，实时监控三维可视化，信息集成算法预测，参数优化智能施工机器人作业，远程控制基础工程中的新型材料应用高性能混凝土FRP加固材料环保型材料高强度，抗渗性强轻质高强，耐腐蚀低碳排放，可回收桥梁基础设计中的创新案例组合式基础深水复杂地质突破桩-板-墩一体化超深水区施工受力更均匀复杂地层穿越施工更便捷新型封底技术桥梁基础未来发展趋势数字孪生实时监控与预测工厂化预制2模块化装配施工循环材料应用可持续资源利用智能建造技术自动化与机器人应用课程复习与重点总结1基础分类浅基础与深基础特点2承载机制地基与基础传力原理3设计流程从选型到计算的系统方法4工程实践典型案例与解决方案课程思考与展望技术挑战环保要求1复杂地质与极端环境绿色低碳建造需求创新突破经济压力新材料与新工法应用成本控制与效益优化。