柱下條形基礎(chǔ)、筏形和箱形基礎(chǔ)(湖南大學(xué))

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1、1基礎(chǔ)工程電子教案23.柱下條形基礎(chǔ)、筏形和箱形基礎(chǔ)33.1概述優(yōu)點：埋深較大、可提高地基承載力、增大基礎(chǔ)抗滑穩(wěn)定性、并可利用補償作用減小基底附加應(yīng)力、減輕不均勻沉降、減小上部結(jié)構(gòu)次應(yīng)力、并可提供地下空間缺點：技術(shù)要求與造價較高、施工中需處理大基坑、深開挖等問題，且箱基的地下空間利用不靈活計算方法：若按常規(guī)設(shè)計方法（僅滿足靜力平衡條件），誤差較大；應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu)－基礎(chǔ)－地基的相互作用，采用適當(dāng)方法計算可僅考慮地基－基礎(chǔ)的相互作用，采用彈性地基上的梁、板模型計算43.2彈性地基上梁的分析基本假定變形協(xié)調(diào)：計算前后基底與地基不脫開靜力平衡：基礎(chǔ)在外荷和基底反力作用下滿足靜力平

2、衡微分方程及其解答文克爾(Winkler,1867)?假定土體表面任一點壓力強度p僅與該點豎向位移s成正比k—地基抗力系數(shù)或基床系數(shù)，kN/m3，可查表1-12及1-13(P.25)圖３.１文克勒地基上梁的計算圖示53.2彈性地基上梁的分析梁的分類短梁（剛性梁）：ll

pll稱為柔度指數(shù)，為無量綱數(shù)分類求解及其解答集中荷載下的無限長梁（式3-8）集中力偶作用下的無限長梁（式3-10）集中力作用下的半無限長梁（式3-11）力偶作用下的半無限長梁（式3-12）有限長梁（式3-14）短梁（剛性梁）6翼板厚≥200mm，<250m

3、m時等厚；?>250mm變厚i≤1.3；柱荷較大時在柱位處加腋；板寬按地基承載力定肋梁高由計算確定，初估可取柱距的1/8～1/4，肋寬由截面抗剪確定兩端宜伸出柱邊，外伸懸臂長l0宜為邊跨柱距的1/4肋梁縱向鋼筋按計算確定，頂部縱筋通長配置，底部須有1/3以上通長配置。當(dāng)肋梁腹板高≥450mm時，應(yīng)設(shè)腰筋箍筋按計算確定，做成封閉式，并局部加密。底板受力筋按計算確定砼強度等級≥C20，墊層為C10，厚70~100mm3.3.1構(gòu)造要求73.3.2柱下條基的計算計算內(nèi)容與方法基底尺寸確定：按構(gòu)造定基長l，按地基承載力定基寬b，并力使基礎(chǔ)形心與荷載重心重合，地基反力均勻分布翼板計

4、算：按懸臂板考慮，由抗剪定其厚度，按抗彎配筋梁縱向內(nèi)力分析：四種方法(1)靜定分析法假定基底反力線性分布，求基底凈反力pj，按靜力平衡計算任意截面上的V及M并繪圖，以此進行抗剪計算及配筋。沒有考慮基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的相互作用，整體彎曲下計算所得截面最大彎矩絕對值一般偏大，故只宜用于上部為柔性結(jié)構(gòu)、且基礎(chǔ)自身剛度較大的條基及聯(lián)合基礎(chǔ)83.3.2柱下條基的計算前提：剛性梁，基底反力直線分布按設(shè)計要求擬定柱下條基尺寸和作用荷載；計算基底凈反力分布；定計算簡圖：以柱端為不動鉸支的多跨連續(xù)梁，基底凈反力為荷載；用彎矩分配法計算彎矩分布，根據(jù)支座彎矩及荷載，以每跨為隔離體求出支座反力，并

5、繪制剪力分布圖；調(diào)整及消除支座的不平衡力；疊加逐次計算結(jié)果，求最終內(nèi)力分布按連續(xù)梁求內(nèi)力基底反力分布(2)倒梁法圖３.２用倒梁法計算地基梁簡圖93.3.2柱下條基的計算主要缺點：忽略了梁整體彎曲所產(chǎn)生的內(nèi)力以及柱腳不均勻沉降引起上部結(jié)構(gòu)的次應(yīng)力，誤差較大，且偏于不安全存在問題：計算所得反力Ri與原荷載Ni不相等；由于N與σ已知，故按靜定結(jié)構(gòu)也可求出內(nèi)力，且結(jié)果與連續(xù)梁不一致；沒有考慮地基土和梁的撓曲變形影響，導(dǎo)致軟土偏于危險，好土過于安全適用對象：地基比較均勻，上部結(jié)構(gòu)剛度較好，荷載分布較均勻，且基礎(chǔ)梁接近于剛性梁（梁高大于柱距的1/6）103.3.2柱下條基的計算(3)

6、鏈桿法—彈性半空間地基上梁的簡化計算基本思路：將連續(xù)支承于地基上的梁簡化為用有限個鏈桿支承的梁，以階梯形反力逼近實際反力，再將每段分布力用集中力代替。將無數(shù)支點的超靜定問題變?yōu)槿舾蓚€彈性支座上的連續(xù)梁,?再用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求解。主要特點：應(yīng)用較廣，適用于任何荷載及梁斷面變化情況；以階梯型反力代替連續(xù)反力有誤差，計算較繁。113.3.2柱下條基的計算(4)紐馬克（Newmark）法—計算彈性地基梁計算原理：1943年提出，用于計算撓度、力矩和屈曲荷載，適用于變截面桿件。假定地基為文克爾地基，地基系數(shù)沿梁的軸線可任意變化，將梁沿軸線分為n段，每段土反力用一系列彈簧代替，彈簧個數(shù)

7、為n+1，剛度為：li—每段梁長；地基反力為：??yi—該段地基沉降圖３.３用紐馬克法計算地基梁簡圖123.3.2柱下條基的計算(4)紐馬克（Newmark）法分段，并求各支承點的彈簧剛度，ki?=k?bi?li（兩端取半li）；假定僅荷載作用下梁A端位移yA=?0，轉(zhuǎn)角φA=?0，求出各支承點位移；假定無荷載作用時梁A端位移yA=?1，轉(zhuǎn)角φA=?0，求出各支承點位移；假定無荷載作用時梁A端位移yA=?0，轉(zhuǎn)角φA=?1，求出各支承點位移；根據(jù)梁B端邊界條件建立方程（二元線性），求出相應(yīng)的A端實際yA和φA(若另端彎矩和剪力