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铁路桥梁基础设计
铁路桥梁基础设计
概述
常用的基础形式主要有明挖基础和桩基础，沉井基础在少数情况也会用到，基础的设计包括确定基础形式、冲刷计算、基底外力计算、基础承台底中心的外力是将基顶截面外力移至基底中心，并组合基础各项荷载，各项荷载计算至基底中心。
1．襟边土重
计算基础襟边土柱重时，比较简便的是分块计算，分基顶以上和基顶以下两部分，再分前、后、左、右几部分计算。
2．基础自重
基础自重按明挖基础或承台尺寸计算即可。
3．基础土压力
对于桥台，需要计算基础后恒载土压力及活载土压力，如果在地震区，还要计算基础后恒载地震土压力。基础后土压力按直墙背计算。
对于位于斜坡上的桥墩，如果基础承受侧土压力，应按主动土压力计算其侧土压力。
基底中心外力的组合与上部的墩、台一致，只是增加了基础的各项荷载。
（三）、明挖基础验算内容
明挖基础需验算以下几项：
1．基底应力
基底压应力不大于地基的容许承载力。对于岩石上的基础，当基底合力偏心距超出截面核心半径时，应考虑计算应力重分布。地基容许承载力提高系数见《铁路桥涵地基和基础设计规范》，地震力作用时，提高系数见《铁路工程抗震设计规范》。
当基础宽度b大于2m或基础底面的埋置深度h大于3m，且h/b≤4时，地基容许承载力考虑宽深修正，计算公式见《铁路桥涵地基和基础设计规范》。
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2．基底偏心
基底偏心按《铁路桥涵地基和基础设计规范》，地震力作用时，按《铁路工程抗震设计规范》。
3．倾覆稳定
倾覆稳定按《铁路桥涵地基和基础设计规范》，，，。
4．滑动稳定
滑动稳定按《铁路桥涵地基和基础设计规范》，，，。
5．沉降
基础底面以下受压土层产生的总沉降量按《铁路桥涵地基和基础设计规范》。沉降允许值见《铁路桥涵地基和基础设计规范》。
6．软弱下卧土层压应力
基底持力层以下如有软弱下卧土层，应按《铁路桥涵地基和基础设计规范》。
（四）、桩基础验算内容
完成承台底中心外力计算之后，就可以按照《铁路桥涵地基和基础设计规范》附录D的方法，考虑侧土弹性抗力的作用，计算基桩的内力和稳定性，并进一步验算桩身的强度，这一过程相当复杂，一般借助桩基计算程序来完成。
桩基程序需要输入承台和桩的信息、地质参数、承台底中心外力内容，具体详见桩基程序说明。程序计算结果提供了桩顶内力、桩身强度、桩身配筋等内容，根据计算结果判断验算是否满足规范要求、设计是否合理。
软弱土层中的桩基计算时，地基系数的比例系数m和m0取值应适当降低，可按《铁路桥涵地基和基础设计规范》－1值的1/6～1/2选用。
单桩轴向容许承载力分别按桩身材料强度和地基土层的阻力计算，取其较小者。根据地基土层确定桩的容许承载力时，按《铁路桥涵地基和基础设计规范》，打入桩、摩擦桩及柱桩计算公式各不相同。主力＋附加力作用时，单桩容许承载力可提高20%；主力＋特殊荷载时，柱桩可提高40%，摩擦桩可提高20%～40%（根据桩底土层的地基容许承载力取值）；地震力时，柱桩可提高50%，摩擦桩可提高20%～40%，具体可参见《铁路工程抗震设计规范》。
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摩擦桩桩底最大轴力为桩顶最大竖向力加上桩身自重与桩身入土部分所占同体积土重之差，柱桩桩底最大轴力为桩顶最大竖向力加上桩身自重，桩底最大轴力不得大于单桩受压容许承载力。各种桩径单桩承载力控制值，，，。
桩基础还应按《铁路桥涵地基和基础设计规范》附录E进行检算。当桩基础底面以下有软弱土层时，需检算该土层的压应力。
当桩位于自承台座板顶面处墩台身外缘向下扩散的35°角范围内时，可不检算承台座板的强度，否则，应按钢筋混凝土悬臂构件检算强度。
（五）、常用的几种特殊基础
当基础局部深度不足时，可采用补块形式，，补块角度不超过45°。补块圬工与基础分开灌注。
补块基础示意图1
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补块基础示意图2
当持力层岩面变化较大，嵌入岩层的柱桩在满足嵌岩深度的前提下，可设计为不长桩。
不等长桩示意图
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当桥梁与河流或