早在1876年,文克勒(E.Winkler)将地基视为水平向互不联系的弹簧,并提出了地基的弹簧模型,通常称之为Winkler地基假设。按照Winkler地基假定,路基顶面任一点的弯沉量W仅与作用于该点的垂直压力p成正比,而与其相邻点处的压力无关(图4-17)。压力与弯沉的比例系数k称作地基反应模量,单位为MN/m3。
图4-17 荷载-回弹弯沉曲线
Winkler地基又称为稠密液体地基,地基反应模量相当于该液体的密度,路面板受到的地基反力相当于液体对它的浮力。实际上这种路基是不存在的,这样的模型假定是出于求解弹性地基板挠曲面微分方程的方便。当然,地基反应模量的确在一定程度上反映了路基的荷载-弯沉关系特征。
地基反应模量k值用承载板法试验确定,测定方法与回弹模量现场测定方法类似,通过逐级加载但中间无卸载过程,测定相应的总弯沉量,得到荷载-弯沉曲线。由于荷载与总弯沉量的关系为曲线,所以k值随着所取压力值(或弯沉值)的不同而不同。因此,根据水泥混凝土路面板下路基的弯沉量或压力水平,通常规定:按弯沉量W=1.27 mm(路基较弱时)或压力p=70 kPa(路基较强时)确定地基反应模量k值。(www.xing528.com)
承载板试验测定地基反应模量时,承载板的直径对测试结果有较大影响。对绝大多数路基而言,承载板直径越小,k值越大;但当承载板直径超过76 cm以后,对k的取值影响较小,因而规定采用直径为76 cm的承载板测定k值。如果采用30 cm直径承载板进行测定,则k值可按式(4-18)换算:
按上述方法确定的k值反映的是路基在一定荷载或弯沉条件下荷载与总弯沉量(包括回弹弯沉和残余弯沉)的关系。如果改用回弹弯沉值,则可得到地基回弹反应模量kr。kr与k值之间的统计关系如下:
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