一、刚性基础的受力要求和特点

基础在外力（包括基础自重）作用下，对地基表面产生压应力，反之，基底受到同样大小的反作用力p，此时基础的悬出部分即a-a截面左端（见图1-7a），相当于承受着强度为p的均布荷载的悬臂梁。在荷载作用下，a-a截面是所有截面中最不利的截面，将产生弯曲拉应力和剪应力，随着基础悬出部分长度的增加而增大，随着基础截面面积的增加而减小。

由于圬工材料的抗弯抗拉强度较差，为了防止基础的悬出部分发生挠曲开裂破坏，应使基础圬工具有足够厚的截面，使弯曲拉应力和剪应力均小于材料强度设计值。当截面厚度一定时，其悬出部分长度应控制在一定范围内。否则，就需加入受力钢筋而成为柔性基础（图1-7b）。

图1-7 刚性基础和柔性基础的受力要求

a）刚性基础 b）柔性基础

刚性基础的优点是稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载。所以只要地基强度能满足要求，它是桥涵等结构物首先考虑的基础形式。

刚性基础的主要缺点是自重大，并且当持力层为软弱土时，由于扩大基础面积有一定限制，需要对地基进行处理或加固后才能采用，否则会因所受的荷载压力超过地基强度而影响建筑物的正常使用。所以对于荷载大或上部结构对沉降较敏感的建筑物，当持力层的土质较差又较厚时，刚性浅基础是不适宜的。

图1-8 实体墩台下的刚性扩大基础

a）纵向图 b）横向及平面图

二、刚性基础的形式与构造

1.刚性基础的形式

为满足地基强度要求，需将基础平面尺寸扩大，这种刚性基础又称刚性扩大基础。桥涵、挡土墙中的刚性基础一般均为刚性扩大基础，其形式主要有：实体墩台下的刚性扩大基础（图1-8）、墙下条形基础（图1-9）、柱下刚性基础（图1-10）等。

墙下条形基础是挡土墙下或涵洞下常用的基础形式。其横剖面可以是矩形或将一侧筑成台阶形。如挡土墙很长，为了避免在沿墙长方向因沉降不匀而开裂，可根据土质和地形予以分段，设置沉降缝。

有时为了增强桥柱下基础的承载能力，可将同一排若干个柱子的基础联合起来，也就成为柱下条形基础（图1-10b）。

图1-9 墙下条形基础

图1-10 柱下刚性基础(www.daowen.com)

a）柱下单独基础 b）柱下条形基础

2.刚性基础的构造

刚性基础的平面形状常为矩形，每边较墩台底面扩大一部分，为了防止基础的悬出部分发生开裂破坏，每边扩大的尺寸应限制在一定范围内，具体尺寸应视土质、基础厚度、埋置深度和施工方法经验算而定。

基础顶面超出墩台底部边缘的部分，称为襟边。襟边的主要作用为：

1）考虑到基础施工条件较差，基础砌成后的位置可能会有所偏差，襟边的设置可以留有调整余地，弥补这种偏差，使墩台仍能按正确的位置定位。

2）便于施工操作和搭置墩台模板。因此，在拟定襟边大小时应考虑施工情况，一般可取0.2～1.0m。

当基础较厚时，可在纵横两个剖面上都做成台阶形，以减少基础自重和节省材料。台阶形基础是桥涵及其他建筑物常用的基础形式。

3.砌筑材料

刚性基础一般采用混凝土浇筑或石砌，砌筑材料主要有混凝土或各种石材。

（1）混凝土 混凝土是修筑基础最常用的材料，它的优点是强度高、耐久性好，可浇筑成任意形状的砌体，混凝土强度等级一般不宜小于C20。对于大体积混凝土基础，为了节约水泥用量，可掺入不多于砌体体积20%的片石（称片石混凝土），片石强度等级不应低于混凝土强度等级和规范规定的石材最低强度等级。

（2）石材 刚性基础常用的石材主要有各种料石、块石和片石。

1）料石外形方正，厚度为200～300mm，宽度为厚度的1.0～1.5倍，长度为厚度的2.5～4.0倍。根据表面平整情况可分为细料石、半细料石和粗料石。

2）块石要求外形大致方正，厚度和宽度要求与料石相同，长度约为厚度的1.5～3.0倍。

3）片石为不规则石块，使用时形状不受限制，但厚度不得小于150mm，卵石和薄片不得采用。

采用石材砌筑时应错缝，并用水泥砂浆填缝。

（3）砌筑材料的最低强度等级要求 砌筑刚性基础所采用的圬工材料的最低强度等级要求见表1-1。

表1-1 圬工材料的最低强度等级