桥梁分为上部结构和下部结构两大部分。上部结构主要指桥跨结构,下部结构包括桥墩、桥台和基础。基础的作用是支承桥跨结构,保持体系稳定,把上部结构、墩台自重及车辆荷载有效地分散在地基中,保证地基不发生破坏并且不产生过大变形。基础质量决定桥梁强度、刚度、稳定性、耐久性和安全性。
根据埋置深度,基础可分为浅基础(埋深<5 m)和深基础(埋深≥5 m)。浅基础主要是指扩大基础,深基础包括桩基础、沉井基础和沉箱基础。
扩大基础又称直接基础或明挖基础,通常是指在原有地面直接开挖、进行修筑的一种实体基础。根据建筑材料和受力特点,扩大基础可分为柔性基础和刚性基础两大类。
①柔性基础(图 2.1):用非刚性材料,如钢筋混凝土制作的基础,底面宽度扩大不受刚性角的限制。
②刚性基础(图 2.2):用刚性材料,如砖、石、素混凝土制作的基础,底面宽度扩大受刚性角的限制。
图 2.1 柔性基础
图 2.2 刚性基础
桩基础是一种常用的深基础形式,由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。优点:承载力高、稳定性好;沉降量小而均匀;抗震、抗液化、抗滑坡能力强;在深水河道中,可避免或减少水下工程,耗材少,施工设备简化。缺点:造价高;施工复杂;打入桩存在震动及噪声等环境污染问题;灌注桩易污染周围场地。
桩基础的分类:按承受荷载原理可分为端承桩和摩擦桩,按施工方法可分为钻孔灌注桩、挖孔灌注桩和打入桩。
桩的概念:垂直或者稍倾斜布置于地基中,其断面直径相对其长度较小的杆状构件称为桩。
桩的功能:通过杆件的侧壁摩阻力和端阻力将上部结构的荷载传递到深处的地基上。
桩的作用:将荷载传至持力层[图 2.3(a)],或分配到较大的深度范围[图 2.3(b)],以提高承载力;减小沉降,在地基强度足够而变形不合要求时使用;抗拔,用于抗风、抗震、抗浮等。
图 2.3 桩基础
沉井基础是由上、下开口的井筒状结构物下沉至设计高程所形成的基础。清除井内土石,逐节下沉至设计标高,再浇筑混凝土封底以后可形成沉井基础,如图 2.4 所示。
图 2.4 沉井基础