m法的計(jì)算土彈簧-剛度

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1、《JTGD63-2007公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》樁基土彈簧計(jì)算方法根據(jù)地基基礎(chǔ)規(guī)范中給出的m法計(jì)算樁基的土彈簧：基本公式：K=ab1mz③式中：a：各土層厚度b1：樁的計(jì)算寬度m：地基土的比例系數(shù)z：各土層中點(diǎn)距地面的距離計(jì)算示例：當(dāng)基礎(chǔ)在平行于外力作用方向由幾個(gè)樁組成時(shí)，b1=0.9×k(d+1)①h1=3×(d+1)∵d=1.2∴h1=6.6L1=2mL1＜0.6×h1＝3.96M∴k＝b′＋((1－b′)/0.6)×L1/h1②當(dāng)n1=2時(shí)，b′＝0.6代入②式得：k=當(dāng)n1=3時(shí)，b′

2、＝0.5代入②式得：k=0.92087542當(dāng)n1≥4時(shí)，b′＝0.45帶入②式得：k=0.912962963將k值帶入①式可求得b1，對(duì)于非巖石類地基，③式中m值可在規(guī)范表P.0.2-1中查到對(duì)于巖石類地基，③式中m值可由下式求得：m=c/z其中c值可在表P.0.2-2中查得將a、b1、m、z帶入③可求得K值表1非巖石類土的比例系數(shù)序號(hào)土的名稱（kN/m4）1流塑粘性土，淤泥3000～50002軟塑粘性土，粉砂5000～100003硬塑粘性土，細(xì)砂、中砂10000～200004堅(jiān)硬，半堅(jiān)硬粘性土

3、，粗砂20000～300005礫砂，角砂，圓礫，碎石，卵石30000～800006密實(shí)卵石夾粗砂，密實(shí)漂卵石80000～120000同時(shí)，《08抗震細(xì)則》，第6.3.8條文說(shuō)明中規(guī)定，對(duì)于考慮地震作用的土彈簧：M動(dòng)=（2~3倍）M靜。橋梁的地震反應(yīng)分析研究中，考慮樁-土共同作用時(shí)，在力學(xué)圖式中作如下處理。假定土介質(zhì)是線彈性的連續(xù)介質(zhì)，等代土彈簧剛度由土介質(zhì)的動(dòng)力m值計(jì)算?！癿-法”是我國(guó)公路橋梁設(shè)計(jì)中常用的樁基靜力設(shè)計(jì)方法。在此采用的動(dòng)力m值最好以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)。由地基比例系數(shù)的定義可表示為式中，

4、是土體對(duì)樁的橫向抗力，z為土層的深度，為樁在深度z處的橫向位移(即該處土的橫向變位值)。由此，可求出等代土彈簧的剛度為式中，a為土層的厚度，為該土層在垂直于計(jì)算模型所在平面的方向上的寬度，m值見表1。一般來(lái)說(shuō)承臺(tái)位置樁基的模擬有以下幾種方法。1.不模擬樁時(shí):a.將承臺(tái)上樁位置視為固定（一般用于擴(kuò)大基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)、錨定等）。方法：一般支撐全部固結(jié)b.將承臺(tái)上樁位置視為彈性支承(最普遍的做法)方法：墩底作用六個(gè)方向的彈簧等代群樁的作用，這六個(gè)彈簧剛度是豎向剛度、順橋向剛度、橫橋向剛度的抗推剛度、繞豎軸

5、的抗扭剛度和繞兩個(gè)水平軸的抗彎剛度，它們的計(jì)算方法與靜力法相同，只是考慮到在瞬間荷載作用下的抗力比持續(xù)荷載作用的大，一般取2.模擬樁時(shí)a.端承樁，不考慮樁土共同作用，將樁下端固結(jié)。方法：在樁底全部固結(jié)b.端承樁，考慮土對(duì)樁的側(cè)向約束，將樁下端固結(jié)，樁身隔一段間距布置側(cè)向約束僅受壓彈性支承。c.摩擦樁，考慮土對(duì)樁的側(cè)向和豎向約束，樁身隔一段間距布置兩個(gè)方向的僅受壓彈性支承。方法：用三維梁?jiǎn)卧M實(shí)際的樁基礎(chǔ)，用土彈簧單元模擬樁周圍土抗力的影響，地震波從樁端或者土彈簧輸入。土彈簧模擬：選擇模型〉邊界條

6、件〉面彈性支撐，支撐類型選擇節(jié)點(diǎn)彈性支撐，單元類型選擇梁?jiǎn)卧?，然后在下面輸入三個(gè)方向土的基床系數(shù)即可，或者三個(gè)方向取同樣的剛度也可以，基床系數(shù)在地質(zhì)勘探報(bào)告或土力學(xué)書上查。單獨(dú)模擬樁基是可行的，有相關(guān)書籍介紹，可把樁基上部視為鉸接、抗固、彈性支承等幾種方式。問(wèn)題：1、要求加上樁土共同作用。在midas中，用梁?jiǎn)卧?，然后用彈性支撐模擬樁土共同作用（水平方向），用的是m法。豎向就在樁端固結(jié)了（是嵌巖樁）。承臺(tái)用板元建，將群樁樁頂與承臺(tái)共同作用（共用節(jié)點(diǎn)）。再往上就是橋墩，用梁?jiǎn)卧??！皩?duì)樁土聯(lián)合更加

7、重要的應(yīng)該是樁底豎向摩阻”。樁底豎向摩阻是如何考慮的？是用彈簧單元嗎？做水平方向的時(shí)候用m法，由m值可以方便的得到彈簧的勁度系數(shù)。而豎向用什么參數(shù)來(lái)模擬彈簧的勁度系數(shù)？2、用空間桿系核平面桿系的結(jié)果相差應(yīng)該還是比較大的吧。3、群樁，我想用如下方法來(lái)做：把群樁的等效面積和等效剛度算出（其中等效剛度和面積確定時(shí)采用等效寬度b1）不知道行不行?；卮穑?、對(duì)于嵌巖樁來(lái)說(shuō)，樁底做成固接就可以了，不考慮樁底豎向摩阻。樁土聯(lián)合作用只有樁側(cè)摩阻。2、對(duì)于摩擦樁來(lái)說(shuō)，土對(duì)樁的摩阻力由樁底摩阻和樁側(cè)摩阻組成，樁的極限

8、承載力就是兩者之和，但兩者并不在同一時(shí)間發(fā)生，因?yàn)樗鼈兏髯赃_(dá)到極限值所需的位移量是不同的。3、計(jì)算樁底豎向摩阻不一般使用m法（不存在h，沒辦法使用）來(lái)求剛度系數(shù)了。用的是當(dāng)樁底土層支承反力達(dá)到極限值時(shí)求出的樁底剛度系數(shù)，可以參考地基基礎(chǔ)規(guī)范。4、對(duì)于群樁來(lái)說(shuō)，計(jì)算樁的有效寬度時(shí)，已經(jīng)由一個(gè)樁間的相互影響系數(shù)考慮到了群樁效應(yīng)，不需要去等效處理了。