TB 10002.5-1999 铁路桥涵地基和基础设计规范.pdf
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1、UDC P 中华人民共和国行业标准TB TB 10002.5-99 铁路桥涵地基和基础设计规范Code for design on subsoil and foundation of railway bridge and culvert 1999-10-25 发布2000-02-01 实施中华人民共和国铁道部发布中华人民共和国行业标准铁路桥涵地基和基础设计规范Code for d创伊onsubsoil and foundation of railway bridge and culvert TB 10002.5-99 主编单位:铁道部第二勘测设计院批准部门:中华人民共和国铁道部施行日期:200
2、0年2月1日中国铁道出版社2000年北京关于发布铁路桥涵设计基本规范等6个铁路工程建设标准的通知铁建设(1999)139号铁路桥涵设计基本规泡(TB10002.1-99)、铁路桥梁钢结构设计规起(TB 10002 .2-99 )、铁路桥涵钢筋棍凝土和预应力混凝土结构设计规范(TB10002.3-99)、铁路桥涵棍凝土和砌体结构设计规范(TB10002.4-99)、铁路桥涵地基和基础设计规范(TB 10002.5-99)和铁路工程设计防火规范(TB10063-99)等6个标准,经审查批准现予发布,自2000年2月1日起施行。(85)铁基字925号文件发布的铁路桥涵设计规范(TBJ2-85)(含1
3、996年局部修订版)和铁建函(1991)202号文件发布的铁路部分预应力混凝土梁设计及验收规定(TBJ106-91)的第二章设计规定同时废止。以上标准由建设管理司负责解释,由中国铁道出版社和铁路工程技术标准所组织出版发行。中华人民共和国铁道部一九九九年十月二十五日-注乏-_._ 目U吕本规范是根据铁道部铁建函(1997J54号文的要求,在铁路桥涵设计规范(TBJ2一邸,含1996年局部修订版)部分内容基础上修订而成的。本规范包括总则、术语和符号、基础稳寇性和基础沉降、地基承载力、明挖基础、桩基础、沉井基础、特殊地基、改建既有线和增建第二线的桥涵基础等九章,另有七个附录。本规范中的土、石名称尽可
4、能与国家标准相同。本规范参照国标建筑地基基础设计规范(GBJ7-89)增加了基础沉降计算公式,并将管柱基础井入桩基础一章内,还吸收了近年来国内对湿陷性黄土地基取得的新的研究成果。在执行本规范过程中,希望各单位结合工程实践,认真总结经验,积累资料。如发现需要修改和补充之处,请及时将意见和有关资料寄交铁道部第兰勘测设计院(天津市河北区中山路10号,邮政编码:300142),并抄送铁路工程技术标准所(北京市朝阳门外大街227号,邮政编码:100020),供今后修改时参考。本规范由铁道部建设管理司负责解释。本规范主编单位:铁道部第三勘测设计院。本规范主要起草人:胡人礼。目次1总则-2 术语和符号.42
5、.1术语.4 2.2符号.5 3 基础稳定性和基础沉降.63.1 基础倾覆稳定和滑动稳定.6 3.2 基础沉降.84 地基承载力.11 4.1 地基容许承载力.114.2 地基承载力的提高.16 5 明挖基础.17 5.1 一般要求.17 5.2计算.17 5.3构造.18 6桩基础.20 6 .1 一般要求.206.2计算.206.3构造.28 7 沉井基础.31 7.1 一般要求.31 7.2计算.31 7.3构造.34 8 特殊地基.37 8.1 温陷性黄土地基.37 8.2 软土地基.41 8.3 多年冻土地基.43 9 改建既有线、增建第二线的桥涵基础48附录A士和岩石的工程分类及其
6、性质的划分.49附录B矩形面积上均布荷载作用下通过中心点竖线上的平均附加应力系数c. 59 附录C桥涵基底下卧土层附加应力系数.61 附录D墩台基础考虑士的弹性抗力的计算.65 附录E桥梁桩基当作实体基础的检势:.97 附录F台后路基对桥台基底附加竖向压应力的计算.98 附录G严寒及多年冻士地区桥涵基础切向冻胀计算.100 本规范用词说明.103 铁路桥涵地基和基础设计规范条文说明.104 2 1总则1.0.1 为统一铁路桥涵地基和基础设计技术标准,贯彻国家有关法规和铁路技术政策,使铁路桥涵地基和基础设计符合安全适用、技术先进、经济合理的要求,制定本规泡。1.0.2 本规范适用于新建、改建标准
7、轨距铁路中桥涵地基基础设计。1.0.3 采用本规范设计时,荷载应按铁道部现行铁路桥涵设计基本规范规定采用;基础结构设计应按铁道部现行铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范及铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范的有关规定进行。1.0.4 桥涵地基基础的设计,应保证具有足够的强度、稳定和耐久性。1.0.5 桥涵基础的类型,应根据水文、地质、地形、上部结构、荷载、材料供应和施工条件等合理地选用。1.0.6 地质勘探资料应满足探明地质构造、地基土的物理力学性质、地下水的状态以及影响桥涵稳定和施工中可能发生的地质不良现象等要求。土和岩石的工程分类及其性质的划分见附录Ao当在桥址存在的断层或岩溶、不均匀
8、地层内埋藏有局部软弱士层,以及在起伏不平或倾斜岩层的地基上修建基础时,应特别加强工程地质勘探工作。1.0.7 基础不应设置在软硬不均匀的地基上。墩台位置应避开断层、滑坡、挤压破碎带、石灰岩溶洞及溶沟、黄土陷穴与暗洞或局部软弱地基等不良地质。陡峭山坡上修建墩台时应注意基础下岩体的稳定。靠近陡峭岩壁下的河槽边墩,应避免将基础穿经水下山坡落石堆积层。在岩面倾斜且抽水困难的地基上,不宜采用明挖基础和沉井基础。1.0.8桥涵基础的设计应考虑地基土的冻胀性。冻土的分类见附录A。1.0.9 墩台明挖基础和沉井基础的基底埋置深度应符合下列规定:1 除不冻胀土外,对于冻胀、强冻胀土应在冻结线以下不小于0.25m
9、;对于弱冻胀士,应不小于冻结深度的80%;2 在无冲刷处或设有铺砌防冲时,应不小于地面以下2.0m,特殊困难情况下不小于1m;3 在有冲刷处,基底应在墩台附近最大冲刷线下不小于下列安全值:对于一般桥梁,安全值为2m加冲刷总深度的10%; 对于特大桥(或大桥)属于技术复杂、修复困难或重要者,安全值为3m加冲刷总深度的10%,如表1.0.9所示。表1.0.9基底埋置安全值冲刷总深度(m)。5 10 15 20 一般桥梁2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 安全值特大桥(或大桥)设计频率流量3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 (m) 属于技术复杂、修复困难或重要者检算频率流量1.5 1.8 2
10、.0 2.3 2.5 注:冲刷总深度为自河床面算起的一般冲刷深度与局部冲刷深度之和。建于抗冲性能强的岩石上的基础,可不考虑上列规定,对于抗冲性能较差的岩石,应根据冲刷的具体情况确定基底埋置深度。1.0 .10 涵洞基础除设置在不冻胀地基士上者外,出入口和自两端洞口向内各2m范围内的涵身基底埋深:对于冻胀、强冻胀土应在冻结线以下0.25m;对于弱冻胀土,应不小于冻结深度的80%。涵洞中间部分的基底埋深可根据地区经验确定。严寒地区,当涵洞中间部分的埋深与洞口埋深相差较大时,其连接处应. 2 设置过被段。冻结较深的地区,也可将基底至冻结线下0.25m 处的地基土换填为粗颗粒土(包括碎石土、砾砂、粗砂
11、、中砂,但其中粉黠粒含量应小于或等于15%,或粒径小于O.lmm的颗粒应小于或等于25%)。1.0.11 墩台基础(沉井、桩基、管柱)的计算,可参照附录D考虑土的弹性抗力。考虑桩基承台板侧面土的弹性抗力时,承台板必须与侧面土密贴,承台板的基坑开挖应使承台板附近土体不受扰动。1.0.12 铁路桥涵地基和基础设计除应符合本规范外,尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。. 3 2 术语和符号2.1术语2.1.1 地基sub5Oil; foundation 50il 承受结构作用的地层。2.1.2 基础foundation 将结构所承受的荷载传递至地基上的构造物。2.1.3 明挖基础open dug
12、 foundation 由开挖地基进行施工的基础。2.1.4 桩基础pile foundation 由基桩和承台板构成的基础。2.1.5 沉井基础open caisson foundation 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。2.1.6 黄土l部S在干燥气候条件下形成的多孔性具有柱状节理的黄色粉性土。湿陷性黄土受水浸湿后会产生较大的沉陷。2.1.7 软土50ft 50il 主要是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖物质所组成的土。2.1.8季节性冻土能a50nalfrozen 50il 冬季冻结春季融化的土层。自地表面至冻结层底面的厚度称冻结深度。2
13、.1.9 多年冻土pennafrost 持续三年或三年以上冻结不融的土层。 4 . 2.2符号2.2.1 承载力。一一地基基本承载力一一地基容许承载力(p一一桩的受压容许承载力( p一一桩的受拉容许承载力.fj一一桩周士的树限序:1511力R一一桩尖土的极限承载力一一基底压应力2.2.2 参数Wn一一天然含水量WL一一句被限含水量h一一液性指数Cu一一土的不排水剪切强度Es-土的压缩模量sh一一黄土的湿陷系数S一一基础的总沉降量K。一一墩台基础倾覆稳定系数Kc -墩台基础滑动稳定系数. 5 . 3 基础稳定性和基础沉降3.1 基础倾覆稳定和滑动稳定3.1.1 墩台基础的倾覆稳定系数应按下式计算
14、(图3.1.1):AIT十A 图3.1.1墩台倾覆稳定计算图。一一截面童心P一一合力作用点A-A一一检算倾覆轴B-B一一检算截面K52.: P i -o - 2.: Piei +三JTihi 式中Ko一一墩台基础的倾覆稳定系数;Pi -各竖直力(kN);5 E ei一一各竖直力pz对检算截面重心的力臂(m);. 6 . (3. 1.1) Ti-.各水平力(kN); hi一一各水平力Ti对检算截面的力臂(m);5一一在沿截面童心与合力作用点的连接线上,自截面重心至检算倾覆轴的距离(m);e一一所有外力合力R的作用点至截面重心的距离(m)。力短Piei和T儿应视其绕检算截面重心的方向区别正负。墩台
15、基础的倾覆稳定系数不得小于1.5,施工荷载作用下不得小于1.2。注:对于四多边形基础,检算倾覆稳定性时,其倾覆轴应取基底截面的外包线。3.1.2 墩台基础的滑动稳定系数应按下式计算:K e = 尘Pi一-c - 2: Ti 式中Kc一一墩台基础滑动稳定系数;P;,T;一一意义同第3.1.1条;(3.1.2) f一一寸基础底面与地基土间的摩擦系数,当缺乏实际资料时,可采用表3.1.2中的数值。表3.1.2基底摩擦系数地基土石分类摩擦系数软塑教土0.25 硬塑事由土0.3 砂事自土、教砂土、半干硬的蒙古土0.3-0.4 砂土0.4 碎石土0.5 软质革山Z 0.4-0.6 硬质岩0.6- 0.7
16、墩台基础的滑动稳定系数不得小于1.3,施工荷载作用下不得小于1.2。. 7 当墩台位于较陡的士坡上,或桥台建于软土上且台后填土较高时,还应检算墩台连同土坡或路基沿滑动弧面滑动的稳定性。3.1.3 拱桥桥墩基础,应按施工过程中可能产生的单侧横推力进行检算,此时倾覆和滑动稳定系数不得小于1.2,地基容许承载力可较计算主力时的容许承载力提高50%。3.2基础沉降3.2. 1 在下列情况下应计算基础的沉降量:1 非岩石地基上外静不定结构的基础;2 当相邻墩台基础下的地基土有显著不同或相邻跨度差别悬殊而必须考虑其沉降差时;3 湿陷性黄土、软土和以容许融化原则设计的融沉性多年冻土上的桥梁基础;4 跨线桥和
17、跨线渡槽下的净高需预先考虑基础沉降量时。3.2. 2 墩台基础的沉降应按恒载计算。对于外静定结构,其总沉降量与墩台施工期间沉降量之差不得大于下列容许值:墩台均匀沉降量20 jI (mm); 相邻墩台均匀沉降量之差10 jI (mm)。L为相邻桥跨中较短跨的跨度(rn),当Ll时,h采用基底平均压应力;当z/bl时,h采用基底压应力图形中距最大应力点b/3b/4处的压应力;b一一基础的宽度(m);一一士的容重(kN/m3); h一一基底埋置深度(m),当基础受水流冲刷时,由一般冲刷线算起;当不受水流冲刷时,由天然地面算起,如位于挖方内,则由开挖后地面算起;z一一基底至计算土层顶面的距离(m);
18、Zi ,Zi-!一一自基底至第i和第i-1薄层底面的距离(m);地基沉降计算总深度岛的确定应符合下列要求:Sn O.025Si Si-计算深度范围内第i薄层土的沉降量;Sn一一深度Zn处向上取厚度为Z(见表3.2.3-1)的土层的沉降值;表3.2.3-1Az .z (m) Esi一一基础底面以下受压士层内第i薄层的压缩模量,根据压缩曲线按实际应力范围取值(kPa); C;,C;-1一一基础底面至第i薄层底面范围内和至第i-l薄层底面范围内的平均附加应力系数(见图3.2.3),可按附录B查得;ms一一沉降经验修正系数,可按表3.2.3-2采用,对于软士地基ms=l.3o. 9 图3.2.3基础沉
19、降计算图面面面底底地础层-4川Jnnr部Ar-B卜广t一一第z层底商n-n一一第n层底面C一一平均附加应力系数C曲线表3.2.3-2沉降经验修正系数基附飞础加、飞压底丽应处力地向飞基压缩-模量当阻盘值bJ E , 2500 4000 7000 15 000 20000 归。)二三。1.4 1.3 1.0 0.4 0.2 z(o)0.75。1. 1 1.0 0.7 0.4 0.2 一一-一注:表中x(o)=h-动,h为基底压应力,近似地取基底压应力图形中距最大压应力点专去处的压应力。为基础底面处地基的基本承载力。E,为沉降计算总深度Zn内地基压缩模量的当量值,应按下式确定:百Ai -, 主其中A
20、i为第2层土平均附加应力系数沿该土层厚度的积分值,即第i层土的平均附加应力系数面积。 10 4 地基承载力4.1 地基容许承载力4.1.1 地基容许承载力系指在保证地基稳定的条件下,桥梁和涵洞基础下地基土单位面积上容许承受的力。地基的基本承载力。系指地质简单的桥涵地基。当基础的宽度b2m、埋置深度h二3m时,地基容许承载力按本规范第4.1.2条中诸表确定。当b2m或h3m时,地基容许承载力按本规范第4.1.3条确定。软土地基容许承载力按本规范第4.1.4条确定。如经原位测试、理论公式的计算、邻近旧桥涵的调查对比、既有地区建筑经验的调查,其承载力可不受上述表列数值的限制。对于地质和结构复杂的桥涵
21、地基,容许承载力宜经原位测试确定。注:1 基础宽度b一一对于矩形基础为短边宽度(m);对于圆形或正多边形基础为IF(F为基础的底面积(m2); 2 各类土地基基本承载力表中的数值允许内插;3 原位测试方法及成果的应用,可参照国家和铁道部有关规定。4.1.2 土和岩石地基的基本承载力。可按表4.1.2一1至表4.1.2-9确定。表4.1.2-1岩石地基的基本承载力的(kPa)L飞飞J飞4飞飞革节理发与育程度节理很发育节理发育节或理较不发发育育2-20 20-40 大于40硬质岩1500-2000 2000-3000 大于3000软质岩800-1000 1000- 1500 1500-3000 极
22、软岩400 - 800 600- 1000 800 - 1200 注:1 对于榕洞、断层、软弱夹层、易溶岩石等,应个别研究确定;2 裂隙张开或有泥质填充时,应取低值E3 对风化成土、砂、砾状的,可比照土、砂土、碎石土确定,并可根据具体情况按本规范第4.1.3条计算容许承载力。当风化后颗粒之间还保持一定联系时可适当提高。11 表4.1.2-2碎石土地基的基本承载力00(kPa) P寸?松散中密密实卵石300- 500 600- 1000 1000- 1200 碎石200- 400 500- 800 800- 1000 困砾200-300 400-600 600- 800 角砾200- 300 3
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