首页 理论教育 基础刚度对基底反力分布的影响-基础工程学

基础刚度对基底反力分布的影响-基础工程学

时间:2026-01-26 理论教育 南栀 版权反馈
【摘要】:由于基础刚度太小,它不能调整这一沉降形态,也不能使基底的荷载分布情况有所改变。此时,基底面沉降趋于均匀,但基础上的荷载及基底反力呈非均匀状分布。由柔性基础沉降均匀时基底反力分布情况可推想,中心荷载作用下的刚性基础,其基底反力分布应为中部小而边缘大,如图1-8所示。工程中把刚性基础能跨越基底中部,将荷载相对集中地传递至基底边缘地基土的现象称为基础的架越作用。

现以绝对柔性基础和绝对刚性基础为例,在只考虑基础自身刚度的情况下,说明地基与基础的相互作用。

图1-7 绝对柔性基础基底反力分布

(a)均布荷载;(b)保持均匀沉降所需荷载分布形式

1.绝对柔性基础

因绝对柔性基础的抗弯刚度极小,当忽略上部结构刚度时,基础会随着地基的变形而弯曲,基础上各处的荷载传递到基础底面时不可能向附近扩散,如同荷载直接作用于地基上。所以,柔性基础的基底反力分布与基础上的荷载分布一致,如图1-7(a)所示,即反力分布p(x,y)与荷载q(x,y)大小相等,方向相反。若地基为均质弹性半空间,当基础承受均布荷载时,由角点法可求算出柔性基础基底沉降量是中部大、边缘小,即称之为盆形沉降。由于基础刚度太小,它不能调整这一沉降形态,也不能使基底的荷载分布情况有所改变。要使基础的沉降趋于均匀,若基础的刚度不变,唯一的办法就是使基础边缘的荷载增加,而基础中部相应减载,如图1-7(b)所示。此时,基底面沉降趋于均匀,但基础上的荷载及基底反力呈非均匀状分布。

2.绝对刚性基础

由于绝对刚性基础的抗弯刚度极大,受荷载作用后不产生挠曲变形,沉降后基底仍为一平面。由柔性基础沉降均匀时基底反力分布情况可推想,中心荷载作用下的刚性基础,其基底反力分布应为中部小而边缘大,如图1-8所示。对具有一定刚度的基础,在调整基底沉降使之趋于均匀的同时,也使基底压力从中部向边缘相应地转移。工程中把刚性基础能跨越基底中部,将荷载相对集中地传递至基底边缘地基土的现象称为基础的架越作用。

如果将地基土视为弹性体,刚性基础基底反力理论解为边缘趋向无穷大、中间小的分布。实际上,当荷载增至一定程度时,由于地基局部剪切破坏,边缘处的接触压力不会继续增加,当边缘处地基土产生塑性变形后,塑性区会发展至一定范围,此时基底反力将重新分布,最先出现塑性区的基底边缘处反力将减小,并向中部转移,即形成马鞍形分布,如图1-8所示。

图1-8 绝对刚性基础基底反力分布(https://www.xing528.com)

一般情况下,在黏性土或非黏性土地基中,只要基础的底面积及埋深足够大,荷载不太大时,基底反力往往呈马鞍形分布。

3.基底反力分布的规律

理论分析及试验研究表明,基底反力的分布,除了与基础刚度密切相关外,还受土的类别与变形特性、荷载大小与分布、土的固结与蠕变特性、基础埋深及基础形状等众多因素的影响,根据模型试验与大量现场实测资料分析,基底反力分布大致呈以下三种类型:

(1)若基底面积足够大,基础有一定埋深,荷载不大,地基尚处于线性变形阶段时,基底反力图往往呈马鞍形,如图1-9(a)所示;若地基较坚硬,则反力最大值的位置更接近于基底边缘。

(2)砂土地基上的小型基础,当埋深较浅,或者荷载较大时,临近基础边缘的塑性区将逐渐扩大,塑性区地基土所卸除的荷载必然转移给基底中部的土体,使基底中部的反力增大,最后呈抛物线形,如图1-9(b)所示。

(3)当荷载非常大,以致地基土接近整体破坏时,反力更加向中部集中,呈钟形分布,如图1-9(c)所示;当基础周围有非常大的地面堆载,或者受到相邻建筑的影响时,也可能出现钟形的反力分布。

图1-9 基底反力分布的几种典型情况

(a)马鞍形;(b)抛物线形;(c)钟形

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈