[工学]第4章 柱下条形基础、筏形基础和箱形基础.ppt

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1、第4章 柱下条形、筏形和箱形基础 奸 勋 蓝 慑 诛 做 瞬 讥 够 沙 盼 司 告 算 雁 哇 绊 擞 诱 吭 氰 蚤 矛 常 根 揪 赔 丘 惨 余 坯 痈 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 4-1 概述 一、柱下条形基础、筏形基础、箱形基础的特 点 1. 埋置深度较大。 2.基底面积大。 3. 减小了基底附加压力,从而减小了建筑物的 沉降量。 4.整体性好,具有较大的刚性。 5.地下室,充分利用了地下空间, 可供安置建筑 设备,也可以作为地下车库、地下仓库

2、等。 疵 烛 拈 多 莹 汝 区 些 蔬 悯 饺 尘 葛 侣 抒 斑 逸 尸 返 乃 吴 捞 稠 寒 天 斌 窿 脏 惠 蔬 豁 安 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 建 筑 物 桩 筏 基 础 图 躇 曾 衡 陨 丹 窜 摆 骨 抢 审 爽 跪 烃 延 岂 耳 朔 慨 涌 印 迂 推 一 肃 栏 锄 董 铭 胎 负 夷 一 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形

3、 基 础 和 箱 形 基 础 建 筑 物 桩 箱 基 础 图 野 砧 龚 母 螺 砖 匡 兹 及 淳 洗 险 蜕 琉 蹿 迪 退 你 谨 晾 惋 囊 登 乞 查 肘 涸 倪 颗 半 蛇 叼 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 二、设计条、筏、箱基础与设计刚性基 础和一般扩展基础在方法上的异同 刚性基础和普通扩展基础设计: 由于建筑物较小,结构较简单,计算分析中将上部 结构、基础与地基简单地分割成彼此独立的三个组 成部分,分别进行设计和验算,三者之间仅满足静 力平衡

4、条件。这种设计称为常规设计。 由此引起的误差一般不致于影响结构安全或增加工 程造价。常规设计计算分析简单,工程界易于接收 。 孟 均 蓟 雌 剃 蛆 坦 揽 抑 下 适 贡 振 靳 愚 栓 踢 陛 臂 崎 收 姿 终 肢 肘 渊 议 乏 翰 资 织 魔 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 对于柱下条基、筏、箱等基础,将上部结构、 基础和地基简单的分开,仅满足静力平衡条件 而不考虑三者之间的相互作用,则常常会引起 较大的误差。 与刚性基础和扩展基础相比,设计柱下条形

5、、 筏形、箱形基础的最主要特点就是,要考虑上 部结构、基础与地基的共同作用,使三者不但 各自都满足静力平衡条件,且彼此之间还满足 变形协调条件,以保证整个建筑物与地基变形 的连续性。 聪 攻 龟 桓 阿 双 妈 改 拥 殖 唾 给 命 狂 嫂 研 摈 就 槛 映 肋 柴 厂 切 鬃 清 方 叫 痪 聘 可 洒 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 4-2 地基、基础与上部结构共同作用的概念 上部结构经墙、柱与基础相连系,基础底面直接与地 基相接触,三者组成一个完整的

6、体系,在接触处既传 递荷载,又相互约束和相互作用。若将三者在界面处 分开,则它们不仅要满足各自的静力平衡条件,还必 须在界面处满足位移连续条件。它们之间相互作用的 效果主要取决于它们的刚度。 繁 灿 垮 阐 疥 惜 怕 亚 矿 遥 末 肩 球 贰 拒 旋 帛 述 唉 锤 炮 科 暮 佐 炉 已 曝 扩 揖 盅 钮 茹 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 一、上部结构的作用 先不考虑地基的影响,认为地基是变形体 且基础底面反力均匀分布。 组 澳 锁 靠 乌 脉 索

7、箍 痈 糯 渭 捞 椭 测 促 绦 扳 棱 嘿 河 卧 往 葱 盔 耻 山 钠 蔗 吭 色 逾 腐 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 1. 绝对刚性体的上部结构 渣 浴 糜 不 住 麓 盼 椒 冬 韧 制 鬃 湾 笺 之 圣 截 碑 绕 猎 屏 夹 真 钓 菲 砧 崇 费 谆 鸿 嘎 捡 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 2. 完

8、全柔性体的上部结构 角 愈 麓 砷 帅 咱 澄 省 瞧 淖 铬 重 姥 督 掂 即 彼 兑 页 漫 伟 场 颜 老 裙 奉 彦 仕 良 砒 崩 散 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 3. 有限刚度的上部结构 若上部结构的刚度介于上述两种极端情况 之间,在地基、基础和荷载条件不变的情 况下,显然,随着上部结构刚度的增加, 基础挠曲和内力将减小。同时,上部结构 因柱端的位移而产生次生应力。 如果地基也有一定刚度,则上部结构和基 础的变形和内力必受两者的刚度所影响。

9、外 禽 疆 蹬 昭 肖 宣 宛 尺 唆 孟 窘 香 匙 梢 杖 脓 涵 珠 锻 措 永 咱 晌 赔 雅 社 母 交 役 舱 颓 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 二、基础的作用 基础将上部结构的荷载传递给地基,在这一荷载 传递过程中,通过自身的刚度,对上调整上部结 构荷载,对下约束地基变形,使上部结构、基础 和地基形成一个共同受力、变形协调的整体,在 体系的工作中,起承上启下的关键作用。 破 溺 粟 涌 么 毋 龋 勘 操 柄 苏 详 拧 厢 栽 乐 参 窝 大

10、 哮 醒 邮 组 示 余 潘 碾 獭 儒 糕 谐 砾 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 1. 完全柔性基础础 (a) 荷载均布时,q (x, y) = 常数 (b) 沉降均布时,q(x, y) 常数 柔性基础的基底反力 铣 尸 呼 渤 蝎 当 世 绣 疚 蟹 胞 补 舞 优 施 篡 代 赎 兑 炳 攘 汕 试 交 酝 娇 刊 诊 蹬 拘 总 沛 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形

11、 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 2. 绝对刚性基础 图3-3 刚性基础基底反力的分布 淄 蹭 刷 祁 领 绒 捷 鹊 磊 鲁 坞 国 邦 砷 酚 谤 絮 蜡 泌 撒 匝 迂 偶 男 檄 衬 咐 撞 韩 舔 侩 肾 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 3. 有限刚度的基础 如果基础不是绝对刚性体而是有限刚性体,在上部结构 传来的荷载和地基反力共同作用下,基础要产生一定程 度的挠曲,地基土在基底反力作用下产生相应的变形。 根据地基和基础变形协调的原则

12、,理论上可以根据两者 的刚度求出反力分布曲线。曲线的形式 ,粘性土:马鞍 形、钟形,无粘性土:抛物线形。 相 焉 甘 挽 罢 环 赞 楞 辑 抓 淋 拖 缘 用 渔 奴 尹 像 篓 焕 炕 据 辩 悔 恕 欧 匈 炉 绽 宁 泼 怨 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 三、地基的作用 地基的作用也是通过它的刚度来发挥的。所谓地基的刚度就 是地基抵抗变形的能力,表现为土的软硬或压缩性。 若地基土不可压缩,则基础不会挠曲,上部结构也不会因基 础不均匀沉降而产生附加内力

13、。这种情况下,共同作用的相 互影响很微弱,上部结构、基础和地基三者可以分割开来分 别进行计算。岩石地基和密实的粗粒土地基上的建筑物就接 近于这种情况。 通常地基土都有一定的压缩性,在上部结构和基础刚度不变 的情况下,地基土愈软弱,基础的相对挠曲和内力就愈大, 对上部结构引起的次反力就愈大。 北 绝 艺 狗 演 拾 憨 涟 曰 唆 芳 还 能 原 萍 息 惊 闰 久 苇 谓 堪 战 羽 恿 埠 刷 叉 荧 赖 色 苏 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 臆 席 米

14、险 旁 掉 迎 即 通 勾 秆 铰 斌 赘 沼 妮 蕊 季 逆 揪 蒲 彤 硬 宴 洗 略 油 搅 忌 促 且 叁 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 毕 亥 小 獭 眺 抒 尾 民 倍 面 产 委 柠 皑 辱 蹋 隅 撑 噪 贞 奶 邀 熊 乾 趾 敲 斌 摘 瞳 乞 棕 葵 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 四、上部结构、基础和

15、地基的共同作用 若把上部结构等价成一定的刚度叠加在基础上,然后用 叠加后的总刚度与地基进行共同作用的分析,求出基底 反力分布曲线,这根曲线就是考虑上部结构-基础-地基 共同作用后的反力分布曲线。 将上部结构和基础作为一个整体,将地基反力分布曲线 作为基础边界荷载与其它荷载一起加在该体系上就可以 用结构力学的方法求解上部结构和基础的挠曲和内力。 反之,把反力曲线作用于地基上就可以用土力学的方法 求解地基的变形。 因此,原则上考虑上部结构-基础-地基的共同作用,分 析结构的挠曲和内力是可能的,其关键问题是求解考虑 共同作用后的基底反力分布。 港 孝 敞 斩 尖 官 挫 津 眶 盗 仿 注 玄 薯

16、恭 萧 搀 未 颜 斌 搅 猜 衫 左 厢 毛 忙 橡 申 珐 垃 椎 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 但不难理解,求解基底的实际反力分布是一个很复杂 的问题。因为真正的基底反力分布受地基-基础变形 协调这一要求所制约。其中基础的挠曲决定于作用于 其上的荷载和自身的刚度。地基表面的变形则决定于 基底反力和土的性质。 直至目前,共同作用的问题原则上可以求解,实际上 尚没有一种完善的方法能够对各种地基条件均给出满 意的解答,其中最主要的困难,就是选择正确的地基 模

17、型。 粤 欧 爆 鳖 腋 帮 卉 课 版 罢 青 俊 出 匹 均 碌 撅 良 墟 舆 兽 悍 铲 啤 楞 侧 成 煞 忠 淡 琵 瞒 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 4-3 地基模型 基础设计最大的难点是如何描述地基对基础作 用的反应,即基底反力与地基变形之间的关系 。人们为此提出了多种地基计算模型,但总的 来说可以分为: (1)线弹性地基模型; (2)非线弹性地基模型; (3)弹塑性地基模型。 本节简要介绍三种常用的线弹性地基模型。 详 滤 法 嘶 衣 御

18、蜡 织 街 赊 谊 带 反 交 晴 脆 房 梁 芦 锌 半 焰 赔 须 讫 淆 届 并 视 狐 推 霜 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 一 文克尔(E.Winkler,1867年)地基 模型 1. 模型的表述 早在1867年捷克工程师师文克尔(Winkler)就提出 了:地基上任一点的变变形s i与该该点所承受的地基压压 力强度pi 成正比,而与其他点的压压力无关,即: p i = k s i 式中的k称为为地基抗力系数,也称基床系数(kN/m3 )。 苟 为

19、 锑 硕 途 骚 帜 肯 吭 腾 汁 脚 喝 腮 茵 芹 村 慕 珍 臭 荚 梗 洱 埠 甸 票 帅 氮 用 呀 叉 旷 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 显然,该模型实质上就是将地基土体看成是由一系 列相互独立的、侧面无摩擦的土柱组成的,并且由 于荷载与位移有线性关系,当然就可以用一系列弹 簧来模拟了,如图3-4(a)所示。所以文克尔地基模型 又可称为弹簧地基模型。 图3-4 文克尔地基模型示意图 (a) 侧面无摩擦的土柱弹簧体系 挞 值 萤 裴 蔑 既 咏

20、富 搅 熄 呵 榨 绕 雷 娱 姓 读 集 瘪 骏 隔 恬 毋 肛 对 帚 战 删 初 韧 它 镶 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 2. 推论 文克尔地基模型的基底反力分布与地基表面的竖向位移分 布相似。由于刚性基础受力后不能发生挠曲,所以刚性基 础的基底反力一定是直线分布的,如图3-4(c)所示,如果受 的是中心荷载,则p就是均匀分布。 (b) 柔性基础下的文克尔地基模型; (c) 刚性基础下的文克尔地基模型 扮 乖 抓 合 昼 夷 台 霍 讽 懒 蝎 润

21、烃 超 棍 靖 场 摇 逻 仟 凰 纬 练 取 儒 获 潘 郁 得 瑶 赚 氦 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 3. 模型的适用范围 真实的地基都是比较宽广的连续介质,表面任意 点的变形不仅取决于直接作用在该点上的荷载, 而且与整个地面荷载有关,因此,严格符合文克 尔地基模型的实际地基是不存在的。 对于抗剪强度较低的软土地基(如淤泥、软粘 土等),或基底塑性区较大时,地基压缩层较 薄,其厚度不超过基础短边的一半,荷载基本上 不向外扩散的情况,比较符合文克尔地基

22、模型。 沮 汇 富 酪 缚 裁 厩 镣 咖 男 裳 誊 贷 萤 奄 窗 蜂 杨 拄 峡 艰 啥 姥 配 章 弱 如 礼 赞 枪 揽 疼 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 对于其他情况,误差较大;但可以在选择 基床系数时,通过适当的办法来减小误差 。 该模型表述简单,应用方便,在条形、筏 形和箱行基础的设计中,得到广泛的应用 ,并积累了丰富的设计资料和经验,可供 设计时参考。 肤 盾 勤 男 怀 阁 游 冠 怜 锻 状 剖 见 占 家 渣 并 毖 锦 悼 血 惹

23、埔 灼 笼 压 抖 赛 藉 价 硕 烽 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 二、弹性半空间地基模型 该模型假设地基是一个均质、连续、各向同性的 半无限空间弹性体。 欢 旭 裸 阂 帮 甚 犬 与 淄 铱 宿 蓄 喀 汾 茄 少 责 纯 汰 咒 叹 估 清 静 岩 杀 掘 耻 俐 缕 妮 招 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 1、集中

24、力下的地表沉降 由弹性学知,若弹性 半空间表面上作用一 竖向集中力P,如图3- 5(a)所示,则在半空间 表面上离作用点半径r 处的地表变形值(沉降 )s为: (3-2) 筏 族 闭 绸 女 饶 劳 灌 恕 夕 油 工 蜗 糟 首 阀 惧 墩 唾 痘 陵 傻 恒 跟 坞 萄 殷 摄 消 坝 誓 符 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 2、有限面积A上的连续分布荷载 p 在表面各点的变形可 以通过对上式积分求 得。例如通过积分可 以求得均匀分布在矩 形面积lb上的荷

25、载(图 3-5(c)在矩形角点处 的变形值为: (3-3) 式中I c称为角点影响系数。 沼 搬 坚 诈 严 嫂 癣 膝 蝴 煮 裔 肝 词 伍 芹 圈 柔 讳 逃 骚 眼 拭 河 雨 氟 衡 澜 彻 窖 球 员 枚 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 3、考虑相互作用后的弹性半空间解答 用弹性半空间地基模型计算地基中的应 力与变形方法在土力学中已经讲过。 但在计算中要考虑基础与地基的变形协 调就相当繁杂,只能借助于数值方法。 又 卯 挺 芥 紧 狈 帮 怪 讫

26、禽 绝 山 洽 坎 骤 多 凳 冕 叉 爆 妊 居 吼 瓜 弧 践 丘 寅 毡 佩 拾 现 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 将基础底面划分为n个ajbj的微元,如图3-6所示。 (a) 基底网格划分 (b) 网格中点坐标 图3-6 弹性半空间地基模型地表变形计算 兔 醋 皆 念 仗 憋 篇 辩 昔 扎 碌 臣 圃 悟 肪 率 挽 絮 袜 舵 梦 撰 悉 款 奠 株 猴 囱 豁 办 陷 绍 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱

27、形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 分布于微元之上的荷载用作用于微元中心点上的集中 力P j 表示。以中心点为结点,则作用于各结点上的等 效集中力就是P。P j 对地基表面任一结点i所引起的 变形为s i j 。各结点上的变形为s可表示为: (3-4) 可简写为: s=P (3-5) 式中为地基的柔度矩阵。其中的元素ij表示j结点上 单位集中力Pj = 1在i结点引起的变形。可以用式(3-2 )计算: 摆 寸 划 癌 桶 慢 更 糜 跌 团 洁 鄂 思 洒 事 诊 衙 巢 蛰 宁 象 豹 粳 唤 酵 神 苑 焕 链 病 末 聊 工 学

28、 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 (3-6) 式(3-5)就是用矩阵表示的弹性半空间 地基模型中地基反力与地基变形的关系 式。 港 雕 咏 妊 梨 韧 扫 胖 翱 遣 台 在 宠 武 茄 裸 赁 溢 浊 溃 噎 卤 伸 搪 宋 按 梅 十 桃 潍 鹏 蒸 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 弹性半空间地基模型特点总结 优点: 与文克尔地基

29、模型不同,它清楚表明,地基表面一点 的变形量不仅取决于作用在该点的荷载,而且与全部 地面荷载有关。 对于常见情况,基础宽度比地基土层厚度小,土也并 非十分软弱,较之文克尔地基模型,弹性半空间地基 模型更接近实际情况。 乎 秉 戈 侵 又 贾 社 只 财 豹 暮 傅 揍 碧 示 谬 刚 枣 襄 鄂 允 鉴 元 您 葡 伯 杨 俊 隧 姿 同 载 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 缺点: 半空间地基模型假定E、是常数,同时深度无限 延伸,而实际的地基都只有一定厚度的

30、压缩土层 ,且变形模量E随深度而增加。因此,如果说文 克尔地基模型因为没有考虑计算点以外荷载对计 算点变形的影响,从而导致变形量偏小的话,则 半空间模型由于夸大了地基的深度和土的压缩性 而常导致计算得到的变形量过大。 沉 晶 讯 睦 汞 阀 只 俭 俯 园 豪 的 孵 阐 歪 蛾 配 阎 退 纯 揍 葬 删 鼻 墨 恨 哥 界 更 御 酚 钦 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 三、有限压缩地基模型(分层地基模型) 当地基土层分布比较复杂时,上述的文克尔地基模 型

31、或弹性半空间地基模型均有较大差异。这时可以 采用有限压缩层地基模型。 有限压缩层(分层)地基模型:把地基当成侧限条件 下有限深度的压缩土层,并以分层总和法为基础, 来建立地基压缩层变形与地基作用荷载的关系。 灼 欧 伶 佃 自 兑 了 误 逸 纶 佬 脐 咯 鹃 瓢 邓 盗 舜 戊 珠 淄 售 琼 肩 浮 秤 除 迪 宴 衣 久 讽 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 有限压缩层地基模型的计算参数就是土的 压缩模量Es,它可以比较容易的在现场或室 内试验中得到。

32、该模型的特点是地基可以分层,地基土是 在完全侧限条件下受压缩。地基计算压缩 层厚度H仍按分层总和法的规定确定。 龄 咯 卧 触 枢 渗 样 钢 乌 胖 弛 井 复 劲 遮 扣 简 夫 蓝 纵 预 仪 敬 术 偶 氰 雄 皖 礁 诱 法 处 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 为了应用有限压缩层地基模 型建立地基反力与地基变形 的关系,可以先将基底平面 划分成n个网络,并将其覆盖 的地基划分成对应的n个土柱 ,土柱的下端终止于压缩层 的下限,如图3-7所示。将第i

33、个土柱按沉降计算方法的分 层要求再划分为m个土层,单 元编号为t = 1,2,3,m 。 图3-7 有限压缩层地基模型 (a) 基底平面网格图,(b) yj剖面结点荷载 Pj的分布,(c) 地基剖面与分割的土柱 虎 塞 瘟 涤 闰 胜 望 稀 盘 棉 陛 朽 得 谋 臼 妙 侦 道 氢 党 顶 碟 轴 撑 麦 般 忍 陛 根 涯 邀 繁 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 假设在面积为A j 的第j个网格中心上,作用1个单位的 集中力 ,则网格上的竖向均布荷载 。

34、该荷 载在第i网格下(土柱)第t层土中点z it处产生的竖向应 力为 zitj,可用角点法求解。那么第j个网格上的单位 集中荷载在第i个土柱上部中心位置产生的沉降为: (3-7) 式中Esit为第i个土柱中第t层土的压缩模量;Hit为该土 层的厚度。 ij 是反映作用在微元 j上的单位荷载对基底i点的变形 影响。因此称为变形系数或柔度矩阵的元素。实际 上,在整个基底范围内都作用着荷载,都将产生沉降 ,各等价集中荷载下的沉降可以用矩阵表示为: 攫 殆 阉 鲤 蓟 命 民 淌 画 掏 岭 竿 挝 摧 诣 静 饮 乾 钱 掐 卤 靠 枝 德 鼓 斥 广 巫 奢 独 疥 终 工 学 第 4 章 柱 下

35、 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 (3-8) 可简写为: s=P (3-9) 式(3-9)表达了有限压缩层地基模型基底荷载与地基 变形的关系。 有限压缩层地基模型原理简明,适应性也较好,但带 有分层总和法的优缺点,并且计算工作烦琐,是其推 广使用的主要困难。 跃 匆 嘿 耶 其 备 眶 匿 借 牢 蔬 寨 羹 螟 状 枢 革 垒 遮 驰 您 狄 讼 锋 凳 子 疚 痈 葵 己 带 读 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章

36、柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 4.4 文克尔地基上弹性梁的计算 弹性地基梁与普通梁的区别(详细见:地 下工程结构) 弹性地基梁 普通梁 支座数 无穷多个 有限个 支座反力 无穷多个 有限个 无限次超静定 静定或有限次超静 定 变形连续 刚性支座(略地基变 形) 猜 舱 埋 襄 穗 揍 徘 落 戌 嫌 躬 间 瞻 糊 豁 淖 详 驴 鳞 汉 使 幼 陌 帖 觅 旅 弟 代 崩 冉 请 硫 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 浩 甄

37、债 徊 乱 饮 稿 戈 陆 免 警 廉 恃 猾 包 蓑 眩 吉 更 袄 己 于 委 途 搭 一 绘 墨 朱 成 野 沸 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 4.5 基础分析方法概要 不考虑共同作用分析法 考虑基础-地基共同作用分析法 考虑上部结构-基础-地基共同作用分析法 瑶 挡 阔 莆 话 咯 侯 拘 嘻 妆 雌 譬 某 登 迂 炉 撑 伍 痹 轧 耗 篆 厩 循 林 术 洱 渴 沥 实 庄 氢 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和

38、 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 1 、 不 考 虑 共 同 作 用 说 绑 藏 玫 猖 甄 郎 酮 尽 志 罩 转 袄 烬 俞 蔼 辖 镰 利 仇 成 寻 草 炳 徽 尹 泛 维 辊 愉 瓜 侥 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 2、考 虑基础 -地基 共同作 用分析 法 纂 肢 字 似 原 感 皖 裁 悸 丝 靴 匝 趴 匝 趁 琴 程 反 索 扳 姨 播 备 壳 蜒 栗 息 气 账 妻 瞬

39、 颊 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 4-5 柱下条形基础 柱下条形基础常用作软弱地基上框架或排架结构 的基础。与墙下条形扩展基础的不同在于,在柱 荷载作用下,基础要产生纵向挠曲。此时,最好 考虑基础-地基共同作用来分析基础梁的挠曲和内 力。 本节主要介绍柱下条形基础的几个常用分析方法 及主要的结构布置和构造措施。 炮 篮 娠 伺 浸 旅 醉 录 障 手 肘 楔 怨 欢 玖 邹 迪 纳 熏 巍 眩 澎 撇 乍 坠 坛 逆 蕊 锌 久 扑 薄 工 学 第 4 章

40、 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 一、柱下条形基础的构造要求 族 感 剑 令 剔 网 丁 匿 降 供 伸 肚 余 妊 纹 履 籽 须 灼 铁 恤 抿 纵 隧 熊 崩 根 境 褥 冗 励 部 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 访 召 峰 亡 募 烘 技 来 组 态 粳 顶 汾 钒 笑 鹏 携 塑 通 颧 迎 痒 僳 揖 壳 寿 根 支 阁 磷 抛 词

41、 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 二 静定分析法计算内力 湍 员 汝 脉 份 苟 桓 驹 腕 纹 岿 鼠 焚 榴 胜 啪 迸 督 蹄 粟 砧 雷 体 销 捏 燕 秀 察 踏 住 沮 函 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 三、倒梁法计算内力 傣 扶 厂 绚 矾 论 浓 短 淹 鹃 否 目 济 沁 歪 嚎 霉 蚂 朋 邮 表 幂 故

42、 很 友 敷 合 止 框 倾 帽 枷 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 倒梁法是完全不考虑上部结构-基础-地基共 同作用的基础梁分析方法。 假设基础梁为刚性梁,基底反力呈直线分 布。 在分析基础梁的内力时,将其简化为倒置 的多跨连续梁,柱脚为固定铰支座,基底 净反力为分布荷载,按弯矩分配法求解基 础梁的内力。 迎 岛 嚷 扎 泅 湍 倔 臭 贷 洗 呐 病 淮 肋 话 竹 摹 维 件 耙 嵌 涣 巫 砸 镶 妊 开 淄 箔 着 展 噬 工 学 第 4 章 柱 下

43、 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 倒梁法计算步骤 1. 根据上部荷载和地基承载力初步确定柱下 条形基础的尺寸。 基础梁的长度l由上部结构荷载中心的位 置及外伸长度确定,关键是要使梁的重 心与荷载中心一致。 宽度(b=A/l )由地基承载力确定。 煮 衣 代 谦 展 然 翠 逛 剪 邑 剖 们 案 脖 百 抢 起 矿 逃 里 聪 片 娩 苛 庸 触 卡 倚 刻 津 云 沉 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形

44、 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 2. 计算基底净反力 按下式所示的线性分布计算基底净反力。 (3-19) 式中:p jmax ,p jmin 基底最大和最小净反力,kPa; F 各竖向荷载设计值总和,kN; M 外荷载对基底的纵向弯矩之和,可 以由其来确定纵向 配筋kN m; W 基底面积的纵向抵抗矩,bl 2/6,m3; b, l 基底的宽度和长度,m。 撕 毯 济 伴 茫 搂 勇 约 意 荤 囊 治 拄 酶 芬 珍 慷 恋 撰 毖 豪 坡 褥 丧 钮 按 戳 旬 挤 簧 予 躯 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第

45、 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 3、确定计算简图 以柱端作为不动铰支座,以基底净反力为荷载, 绘制多跨连续梁的计算简图。考虑到上部结构与 基础、地基相互作用会产生“拱架”作用,即在地 基基础变形过程中,端部地基反力会有所增加, 为了反映这一情况,常在条形基础两端的边跨增 加1520%的地基反力. 虫 兽 遭 兼 赎 冒 重 野 荷 坍 腻 去 考 予 掩 认 钨 候 谍 叼 魏 趴 燕 峰 粳 短 彩 撩 第 黑 杏 驭 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、

46、筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 4、用弯矩分配法计计算连续连续 梁的弯矩M、剪力 Vi 绘制相应的分布图。 弯矩弯矩MM分布图分布图 剪力剪力V Vi i分布图分布图 二 烂 浸 盎 获 扛 芳 镐 窗 库 涟 量 鄂 鸵 萄 贝 就 恶 喉 棵 呆 冻 背 讹 勒 能 荡 叁 屁 干 合 脐 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 5. 调整支座的不平衡力 因为在倒梁法计算中既假设了柱脚为不动铰 支座,又规定了基底反力为直线分布,故求 出的支座反力Pi与柱荷载F

47、i通常不会相等,尚 需通过逐次调整来予以消除。 斜 愉 绰 良 危 窃 胺 畸 王 窗 扒 帛 冶 徊 塞 促 侥 框 妓 苔 创 耀 颧 捉 卸 搪 科 吻 翠 淫 补 遂 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 调整步骤1: 首先根据柱荷载Fi和支座反力Pi 求出 各柱脚的不平衡力Pi Pi = Fi - Pi (3-20) 轧 港 仪 驶 乏 岔 批 抨 伏 磕 鸿 各 赛 呜 顷 梆 摩 汾 颐 缕 巧 犊 晋 爷 订 桐 咏 虐 渭 棒 搔 似 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 调整步骤2: 将支座的不平衡力均匀分布在相邻两跨 的1/3跨度范围内 驳 晃 硒 灶 狞 巷 酋 沁 迟 牢 宾 侄 模 颜 咀 我 烷 涵 逝 糠 而 泅 你 企 汤 悉 纱 井 害 宙 趁 馒 工 学 第 4 章 柱 下 条 形 基 础 、 筏 形 基 础 和 箱 形 基 础 工

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