基礎(chǔ)工程（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(jì)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(shí)際工程中，當(dāng)荷載較大、地基較軟或上部結(jié)構(gòu)對(duì)基礎(chǔ)的整體性有較高要求時(shí)可將柱下獨(dú)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(jìn)一步增強(qiáng)基礎(chǔ)的整體剛度時(shí)，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)的結(jié)構(gòu)形式如圖4-1~4-4（p.77）。3來源：http://163.20.72.9

2、/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(shí)，我國第三代核電自主化依托項(xiàng)目之一的山東海陽核電站一號(hào)機(jī)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前實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)的一項(xiàng)重大里程碑節(jié)點(diǎn)目標(biāo)。102.柱下條形基礎(chǔ)、筏形和箱形基礎(chǔ)的特點(diǎn)與柱下獨(dú)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

3、強(qiáng)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(jì)較為復(fù)雜，施工難度相對(duì)較大，造價(jià)也相對(duì)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(gè)有機(jī)組成部分。在荷載的作用下，3者不但要保持力的平衡，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(duì)地基反力有重要影響，例如對(duì)于絕對(duì)剛性和絕對(duì)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(huì)對(duì)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的

4、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(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布不會(huì)產(chǎn)生顯著影響時(shí)，也沒有必要完全按照共同作用的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)。常規(guī)設(shè)計(jì)方法的思想如圖4-5所示?？紤]3者共同作用的設(shè)計(jì)方法則需要采用迭代法，通常計(jì)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(jì)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(duì)于地

5、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(jì)。15圖4-516在實(shí)際工作中，為了簡化計(jì)算，對(duì)大量建筑物通常采用簡化方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，即計(jì)算時(shí)只考慮地基和基礎(chǔ)的共同作用，而在構(gòu)造措施上體現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)共同作用的特點(diǎn)。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(qiáng)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，

6、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(diǎn)之間互不相干的結(jié)論。Winkler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?yàn)檫@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(gè)參數(shù)k，稱為基床系數(shù)。k可由地基載荷試驗(yàn)或地區(qū)經(jīng)驗(yàn)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(diǎn)作用有豎向集中荷載F時(shí)，地基表面任意點(diǎn)的豎向位移為：式中各符號(hào)的含義見p.82。當(dāng)?shù)鼗砻孀饔糜芯匦畏植己奢d時(shí)，以荷載的某一角點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，則任意微元面積上的荷載

7、在地基表面任意點(diǎn)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(duì)整個(gè)荷載區(qū)域積分，可以求得地基表面任意點(diǎn)i（x，y）的豎向位移為：當(dāng)p為常數(shù)時(shí)，地基表面任意點(diǎn)i（x，y）的豎向位移為：求解時(shí)應(yīng)注意公式的奇異點(diǎn)。當(dāng)荷載分布復(fù)雜時(shí)，通?？蓪?duì)積分進(jìn)行離散化求解。如將荷載區(qū)域劃分為若干個(gè)網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格的分布荷載可視為一個(gè)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(diǎn)受單位集中力作用即Fj=l時(shí)，在網(wǎng)格i中點(diǎn)引起的