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地基模型_
来源:ob平台       发布时间:2021-09-26 08:18:15

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  ? 先前介绍了地基反力按直线分布考虑的两大类型基础设计方法: 刚性扩展基础 柱下独立基础 由各种砖、石、素砼建造而成的刚性扩展基础 墙下条形基础 柔性扩展基础 柱下独立基础 由各种钢筋混凝土建造而成的柔性扩展基础 墙下条形基础 1、对刚性扩展基础的设计方法是在按地基承载力条件确定基底面 积(或尺寸)后,再根据基础埋深、基础材料类型、基底压力的 大小,按相应刚性角的要求及构造要求进行基础剖面(或立面) 设计(明确刚性基础设计的核心技术条件,并对独立基础进行两 个方向设计,对条形基础取基础长度方向L=1m进行设计,仅对 基础宽方向进行剖面(或立面)设计)。 2、对柔性扩展基础中的柱下独立基础和墙下条形基础设计,由于地基反力分布 是按直线分布假设考虑,故在设计时,对基础的内力(验算截面上的剪力VI和 弯矩MI)按直线分布法进行计算。 设计时均先按地基持力层承载力条件确定基底尺寸; 对独立基础进行两个方向设计,基础高度按抗冲切条件 进行确定;对条形基础则取基础长度方向L=1m进行设 计,仅对基础宽方向进行剖面设计,基础高度则按验算 截面的抗剪切条件进行确定;对基础底板则进行抗弯曲 验算,并按验算截面的弯矩MI进行基础底板的配筋,其 他则按设计规范的相关构造规定确定。 注意:对基础平面布置图和剖面详图的制图均严格按《建质84 号文》之4.4.4条及4.4.5条规定执行。 要求同学必须掌握 以上两大类型4种基础的设计方法 ? 对于地基反力不符合直线分布的其他连续基础(如柱下 钢筋混凝土条基、十字交叉条基、筏板等基础)的内力 计算,则应根据其实际受力情况,考虑基础与地基共同 工作,就需要建立确定基底反力和地基变形之间关系的 某种地基模型进行求解。 ? 地基模型的选择是地基上基础计算的一个关键问题。所 谓地基模型是指地基表面上压力与沉降的关系,反映了 地基土的应力应变关系特征,以及地基与基础相互作用 时所表现出的力学性状。目前,已提出过许多有价值的 地基模型,但由于问题的复杂性,还很难找到一种能完 全反映地基实际工作性状同时又便于应用的理想模型。 本节介绍比较有代表性的三种典型线性弹性模型,即文 克尔地基模型、弹性半空间地基模型及有限压缩层地基 模型。 ? 本节要求同学了解以上三种地基模型各自的 优缺点、表达式及适用条件。 ? 一、文克尔地基模型 捷克工程师文克尔(E.Winkler)曾假定地 基上任一点所受的压力与该点的地基沉降变 形成正比,从而提出的地基模型。 表达式: p ks (3-15) ? 实际上严格符合文克尔地基模型的实际地 基是不存在的,该模型的建立没有考虑计 算点以外荷载对计算点变形的影响,其计 算变形量比实际情况偏小,文克尔地基模 型与实际情况有一定差异 。但由于该模型 涉及的参数较少而且便于应用,目前仍是 最常用的地基模型之一。特别当地基土比 较软弱,抗剪强度较低(如淤泥、软粘土 等)而地基压缩层厚度比基底尺寸小很多 时,计算结果完全能够满足工程需要。 ? 二、弹性半空间地基模型 ? 弹性半空间地基模型将地基看作均质的、各向同性 的线性变形半无限体,并用弹性力学的有关计算公式 求解地基中的附加应力和位移。按照这一思想,在基 底压力作用下,地基上任意点的沉降与整个基底反力 及邻近荷载的分布有关。 ? 根据布辛奈斯克(J.V.Boussinesq)的解答, 在弹性半空间表面上作用一个竖向集中力F时,半空 间表面上离竖向集中力作用点距离为r处的地表沉降 表达式为: ? s p (2-20) ? δ为 地基的柔度系数 ? 为地基的柔度矩阵 ? 与文克尔地基模型相比,弹性半空间地基 模型能够反映应力扩散的特点,也可以反 映邻近荷载的影响。但由于实际的地基土 并非理想弹性体,而其压缩层的厚度也是 有限的,因此计算所得的地表沉降量和沉 降范围常常比实测结果大。需要指出,利 用该模型进行计算时,需首先确定土的变 形模量和泊松比,但这两个参数(特别是 泊松比)在工程中往往不易准确确定,从 而给这一模型的应用带来困难。此外,该 模型不能考虑地基的成层性、非均质性及 土体应力应变关系的非线性等重要性质。 ? 三、有限压缩层地基模型 ? 有限压缩层地基模型假定沉降为计算深度范围内 各计算分层在侧限条件下的压缩量之和,实际上是 把沉降计算的分层总和法应用于地基上梁和板的分 析。该模型考虑了土层沿深度和水平方向的变化, 能较好地反映地基土对应力和应变的扩散能力及沿 深度方向的成层性,也可反映邻近荷载的影响。 ? 有限压缩层地基模型仍可用式(3-19)进行计算, 但其中的地基柔度矩阵 需按分层总和法计算。 ? 有限压缩层地基模型原理简明,适应性较好,但具 有分层总和法的优缺点,计算工作很繁琐,计算量 大而制约了该方法的推广使用。 第五节 柱下条形基础和十字交叉基础设计 ? 本节学习之前应弄清楚的几个基本问题: ? 1、刚性基础和柔性基础在材料上、受力特 点、施工上、工程造价上以及选用上有何 区别? ? 2、条形基础有哪些类型(主按是否带肋区 分)?墙下刚性条形基础和墙下柔性条形 基础在设计上和选用上有何区别? ? 3、柱下柔性独立基础、墙下柔性条形基础 和柱下柔性条形基础在基础型式上、在受 力特点上、在设计上有何区别? ? 基础设计特点归纳: 1、所有基础其设计大的原则、程序、依据均相似。 2、各类型基础截面设计的内容和重点则视具体基础的 类型、受力特点和具体要求而定,不同类型和特点的 基础其截面设计的内容和重点有所不同,但通常具有 同类型简单基础的设计方法是复杂基础设计的基础。 比如: ? 1、刚性基础设计主要按不同材料种类的刚性角来确 定基础的宽高比,关键要保证使在基础内产生的拉应 力必须小于材料本身的抵抗强度。对柱下刚性独立基 础应考虑两个方向的截面设计,而对墙下刚性条形基 础的设计则可视为柱下刚性独立基础的特例,一般在 长度方向取单位长度1m计,而仅对

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