基础工程第5章锚锭基础课件.ppt
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1、土木工程学院岩土工程系,1,第五章 锚碇基础,土木工程学院岩土工程系,2,内容提要,51悬索桥及其锚碇52重力式锚碇基础的类型53重力式锚碇基础的设计54锚碇基础的施工,土木工程学院岩土工程系,3,悬索桥,是指以悬索为主要承重结构的桥,由主缆、主塔、加劲梁、锚碇、吊索、桥面等部分组成。,主缆的固定方式:自锚式和地锚式。,51悬索桥及其锚碇,土木工程学院岩土工程系,4,自锚式悬索桥,湘江三汊矶大桥,主桥长732m,主跨长328m,是我国最大的自锚式悬索桥。主缆直接锚固在加劲梁上。,土木工程学院岩土工程系,5,优点不需要修建大体积的锚碇,特别适用于地质条件很差的地区。受地形限制小,可结合地形灵活布
2、置,既可做成双塔三跨的悬索桥,也可做成单塔双跨的悬索桥。对于钢筋混凝土材料的加劲梁,由于需要承受主缆传递的压力,刚度会提高,节省了大量预应力构造及装置,同时也克服了钢在较大轴向力下容易压屈的缺点。采用混凝土材料可克服以往自锚式悬索桥用钢量大、建造和后期维护费用高的缺点,能取得很好的经济效益和社会效益。保留了传统悬索桥的外形,在中小跨径桥梁中是很有竞争力的方案。,土木工程学院岩土工程系,6,缺点由于主缆直接锚固在加劲梁上,梁承受了很大的轴向力,为此需加大梁的截面,对于钢结构的加劲梁则造价明显增加,对于混凝土材料的加劲梁则增加了主梁自重,从而使主缆钢材用量增加,所以采用了这两种材料跨径都会受到限制
3、。 施工步骤受到了限制,必须在加劲梁、桥塔做好之后再吊装主缆、安装吊索,因此需要搭建大量临时支架以安装加劲梁。所以自锚式悬索桥若跨径增大,其额外的施工费用就会增多。 锚固区局部受力复杂。 相对地锚式悬索桥而言,由于主缆非线性的影响,使得吊杆张拉时的施工控制更加复杂。,土木工程学院岩土工程系,7,地锚式悬索桥,日本明石海峡大桥最长的悬索桥,土木工程学院岩土工程系,8,土木工程学院岩土工程系,9,江阴长江大桥,南北锚碇为均为重力式。,土木工程学院岩土工程系,10,南锚碇开挖施工中,北锚碇沉井基础施工中,土木工程学院岩土工程系,11,土木工程学院岩土工程系,12,地锚式的类型,土木工程学院岩土工程系
4、,13,乔治华盛顿大桥新泽西侧的隧道式锚碇,土木工程学院岩土工程系,14,52重力式锚碇基础的类型,一、浅埋扩大式基础二、地下连续墙基础三、沉井基础四、桩基础,土木工程学院岩土工程系,15,一、浅埋扩大式基础,当基岩或良好土层较浅时,可采用浅埋扩大基础,亦称直接基础。与其他基础形式相比,浅埋扩大基础的结构形式简单,施工方便,是应首先考虑的基础形式。浅埋扩大基础多置于岩石上,置于土层时通常需对地基进行加固处理。此外,该类基础多在陆地或浅水区,采用明挖干施工。,土木工程学院岩土工程系,16,为提高基础的稳定性,可将基础的底面作成前高后低的倾斜状,以抵消部分主缆拉力,如丹麦的大贝尔特(Great B
5、elt)桥的基础底面就设置成与水平面呈10.4o的倾斜面;还可将基底作成锯齿状、台阶状等,甚至可以将型钢混凝土桩插入基础与基岩之间,以加大基底的水平阻力。锚碇还可设计成如右图所示的形式,如江阴长江大桥南锚、虎门大桥东锚、汕头海湾大桥南锚等,此时,基础与锚碇的其他部分已融为一体。,土木工程学院岩土工程系,17,二、地下连续墙基础,当基岩或良好土层埋深很大时,为给基础提供较强的持力层,可采用深埋基础形式。常用的深埋基础的形式有两类:地下连续墙基础及沉井基础。其中,地下连续墙基础适于场地处在陆地或浅水区;沉井基础的适用性则较强,可用于陆地、浅水区、深水区的施工。地下连续墙基础先以地下连续墙围成圆形或
6、矩形截面的围护结构,然后用“逆作法”施做内衬,其作用是与连续墙一同承担坑外的土、水压力。挖至设计深度形成基坑,再浇筑底板,然后在其中灌注(填筑)混凝土或砂、水等增加重量,最后浇筑顶板形成基础。,土木工程学院岩土工程系,18,武汉阳逻长江大桥主桥为250m+1280m+440m的悬索桥,主缆设计拉力为617900kN。其南锚碇位于长江南岸的I级阶地,属长江冲积平原的高河漫滩,地势相对平缓。覆盖层为厚50.451.6m的第四系冲积亚黏土、淤泥质亚黏土、亚黏土夹亚砂土、粉砂、细砂、含砾细中砂及圆砾,下伏砾岩、砂岩。强风化砾岩岩性破碎,强度较低;弱风化砾岩完整性较好,饱和单轴抗压强度为12.829.4
7、MPa之间;锚址区水文地质差,覆盖层地下水与长江水连通。针对上述特点,南锚碇采用了圆形地下连续墙基础,以卵石、圆砾层作为基底持力层。连续墙外径73m,壁厚1.5m,内衬由上到下采用1.5m、2.0、2.5m不同的厚度,基坑开挖深度41.5m,底板厚度6m,坑内回填填芯混凝土,最后浇筑610m厚的钢筋混凝土顶板形成基础。,武汉阳逻长江大桥南锚碇圆形地下连续墙基础,土木工程学院岩土工程系,19,武汉阳逻长江大桥,土木工程学院岩土工程系,20,润扬长江大桥南汊桥主桥北锚碇矩形地下连续墙基础,润扬长江大桥南汊桥主桥为470m1490m470m的悬索桥,其北锚碇为亚黏土、亚黏土夹粉砂、淤泥质亚黏土、粉细
8、砂、砾砂等第四系覆盖层,厚度47.5m48.5m,下为强风化、弱风化、微风化花岗闪长岩、花岗斑岩,地下水位受长江水位影响明显,枯水期地下水标高1.5m1.6m,丰水期3.6m4.1m。经与沉井基础、圆形地下连续墙基础等方案比较后,最终选取了矩形地下连续墙基础方案。北锚碇基础基岩埋深约50 m,基坑平面尺寸为69 m50 m,开挖深度达48 m,采用壁厚1.2 m的地下连续墙和12道钢筋混凝土支撑作为围护结构。基础底板浇筑后,基坑内设置的3道纵隔板、4道横隔板将基础分为20个隔舱,除2个隔舱填混凝土,2个隔舱灌水外,其余16个隔舱均填砂,除可起到调节基础重心的作用外,也节省了混凝土的用量。,土木
9、工程学院岩土工程系,21,土木工程学院岩土工程系,22,三、沉井基础,江阴长江大桥北锚碇一般沉井基础,江阴长江大桥为336.5m+1385m+309.4m的单孔简支钢箱悬索桥,其北锚碇所在的地层由淤泥质亚黏土与松散亚砂土、亚砂与亚黏土互层和粉细砂、硬塑或半坚硬的粉质黏土层并夹有粉细砂、密实的细砂,含砾中粗砂层等组成的厚度78m86 m的覆盖层,下为石灰岩。地下水位在地表下l2m,20m40 m和50 m以下存在两层承压水层,并与长江水相连通。考虑到锚碇所承受的主缆拉力巨大、基岩上覆盖土层厚、地下水丰富等原因,经综合比较分析,选择长69m、宽51m、高58m的特大沉井作为锚碇基础,沉井在平面上分
10、为36个隔舱,竖向分为11节,并在沉井后段隔舱中填砂、填水,增加基础的重量,并使其重心后移,为提高基础的稳定性。,土木工程学院岩土工程系,23,土木工程学院岩土工程系,24,南京长江第四大桥北锚碇一般沉井基础,南京长江第四大桥为主跨1418m的双塔三跨全漂浮体系钢箱悬索桥。北锚碇采用沉井基础,沉井尺寸为69.0m58.0m52.8m。沉井顶面标高4.3m,基底标高-48.5m,置于密实卵砾石层,沉井共分11节,除第1节为钢壳混凝土沉井外,其余均为钢筋混凝土沉井。,土木工程学院岩土工程系,25,土木工程学院岩土工程系,26,四、桩基础,桩基础是锚碇基础很少采用的形式,这主要是因为桩基结构相对较轻
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