基礎(chǔ)工程（第4章 柱下條形基礎(chǔ)、筏形和箱形基礎(chǔ)）

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1、基礎(chǔ)工程（第4章柱下條形基礎(chǔ)、筏形和箱形基礎(chǔ)）第4章柱下條形基礎(chǔ)、筏形和箱形基礎(chǔ)4.1概述4.2地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的共同作用4.3地基模型4.4彈性地基上梁的分析4.5柱下條形基礎(chǔ)4.6筏形基礎(chǔ)與箱形基礎(chǔ)設(shè)計簡介24.1概述1.柱下條形基礎(chǔ)、筏形和箱形基礎(chǔ)概念在實際工程中，當(dāng)荷載較大、地基較軟或上部結(jié)構(gòu)對基礎(chǔ)的整體性有較高要求時可將柱下獨立基礎(chǔ)或墻下條形基礎(chǔ)連接起來，形成柱下條形基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)，當(dāng)需要進一步增強基礎(chǔ)的整體剛度時，可將基礎(chǔ)在立面上設(shè)置成一層或若干層，這就成為了箱形基礎(chǔ)。這幾類基礎(chǔ)的

2、結(jié)構(gòu)形式如圖4-1~4-4（p.77）。3來源：http://163.20.72.9/introduce/leading.asp?skeyword=%E8%AB%8B%E8%BC%B8%E5%85%A5%E9%97%9C%E9%8D%B5%E5%AD%97&id={7A394DE1-2D34-4FFD-9E66-8FBB2F23B979}3124456782009年9月24日下午16時，我國第三代核電自主化依托項目之一的山東海陽核電站一號機組核島筏基第一罐混凝土開始澆注。標(biāo)志著海陽核電站一期工程提

3、前實現(xiàn)工程建設(shè)的一項重大里程碑節(jié)點目標(biāo)。102.柱下條形基礎(chǔ)、筏形和箱形基礎(chǔ)的特點與柱下獨立基礎(chǔ)相比，柱下條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)具有更好的整體性、更高的承載力和更強的調(diào)節(jié)地基基礎(chǔ)變形的能力。筏形基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)還可結(jié)合考慮地下空間的開發(fā)利用。然而這3類基礎(chǔ)的設(shè)計較為復(fù)雜，施工難度相對較大，造價也相對較高。3類基礎(chǔ)適用于規(guī)模大、層數(shù)多、結(jié)構(gòu)和地基條件較為復(fù)雜的工程。114.2　上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基的共同作用上部結(jié)構(gòu)、地基和基礎(chǔ)是建筑體系中的3個有機組成部分。在荷載的作用下，3者不但要保持力的平衡

4、，在變形上也必須協(xié)調(diào)一致。也就是說，這3部分之間不但要滿足力的平衡關(guān)系，也需要滿足變形協(xié)調(diào)條件?；A(chǔ)的變形情況對地基反力有重要影響，例如對于絕對剛性和絕對柔性的基礎(chǔ)，其地基反力的分布有極大的差異。反過來，地基的變形和地基反力的分布又會對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力產(chǎn)生影響。這就是通常所說的上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基的相互作用，也就是3者的共同作用問題。121314上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基的相互作用在建筑體系中是廣泛存在的現(xiàn)象，但不同的結(jié)構(gòu)體系有顯著的差異。當(dāng)結(jié)構(gòu)的體型較小，或地基的差異變形對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布不會產(chǎn)生顯

5、著影響時，也沒有必要完全按照共同作用的思想進行設(shè)計。常規(guī)設(shè)計方法的思想如圖4-5所示?？紤]3者共同作用的設(shè)計方法則需要采用迭代法，通常計算工作量很大，所以目前僅用于重要和大型的建筑物。常規(guī)設(shè)計方法僅滿足了力的平衡關(guān)系。本章介紹的三類基礎(chǔ)的平面尺寸均比高度大得多，從力學(xué)上看均屬于柔性基礎(chǔ)，而且由于基礎(chǔ)的平面尺寸很大，基礎(chǔ)的變形狀態(tài)對于地基反力的分布有重要影響，故不應(yīng)采用常規(guī)方法設(shè)計。15圖4-516在實際工作中，為了簡化計算，對大量建筑物通常采用簡化方法進行設(shè)計，即計算時只考慮地基和基礎(chǔ)的共同作用，

6、而在構(gòu)造措施上體現(xiàn)整個系統(tǒng)共同作用的特點。174.3　地基模型考慮地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)共同作用的關(guān)鍵是確定地基模型。所謂地基模型是指地基表面的荷載強度與地基表面的沉降之間的關(guān)系。目前工程中使用的地基模型主要是線性模型。下面介紹3類有代表性的線性模型，其中主要是Winkler地基模型。181.Winkler地基模型Winkler將地基離散為一系列互不相干的彈簧，也就是將地基分解為一系列豎直的土柱并略去了土柱之間的剪力，由此得出了地基表面的沉降與壓力成正比而且地基表面各點之間互不相干的結(jié)論。Winkl

7、er地基模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Winkler地基模型適用于地基土軟弱或壓縮層較薄的情形，因為這兩種情況與模型的假設(shè)條件比較近似。Winkler地基模型只有一個參數(shù)k，稱為基床系數(shù)。k可由地基載荷試驗或地區(qū)經(jīng)驗求得。（4-1）19圖4-9Winkler地基模型202.彈性半空間地基模型該模型將地基視為均勻的彈性半無限體，當(dāng)?shù)鼗砻嬉稽c作用有豎向集中荷載F時，地基表面任意點的豎向位移為：式中各符號的含義見p.82。當(dāng)?shù)鼗砻孀饔糜芯匦畏植己奢d時，以荷載的某一角點為坐標(biāo)原點建立坐標(biāo)系，則任意微元面積上的荷

8、載在地基表面任意點引起的沉降可根據(jù)（4-2）改寫為：（4-2）21yd???d?x22利用上述公式對整個荷載區(qū)域積分，可以求得地基表面任意點i（x，y）的豎向位移為：當(dāng)p為常數(shù)時，地基表面任意點i（x，y）的豎向位移為：求解時應(yīng)注意公式的奇異點。當(dāng)荷載分布復(fù)雜時，通常可對積分進行離散化求解。如將荷載區(qū)域劃分為若干個網(wǎng)格，每個網(wǎng)格的分布荷載可視為一個作用于網(wǎng)格中心的小集中荷載，然后按下述方法求解。23取網(wǎng)格j的集中力為Fj，如網(wǎng)格j中點受單位集中力作用即Fj=l時，在網(wǎng)格i中點引起的