基礎(chǔ)工程第九節(jié)動力機器基礎(chǔ)與地基基礎(chǔ)抗震簡介

1、 第9章動力機器基礎(chǔ)與地基基礎(chǔ)抗震簡介 本章提要 本章簡要介紹了動力機器基礎(chǔ)的類型、特點，目的在于了解動力機器基礎(chǔ)與其他結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)的區(qū)別，以便在實際工程中注意其自身的設(shè)計以及對周圍建筑物的影響；本章同時介紹了地基基礎(chǔ)抗震的基本要求。 9.1動力機器基礎(chǔ)概述 9.1.1動力機器基礎(chǔ)的特點 9.1.2 動力機器基礎(chǔ)的荷載 可分為兩類： 靜力機器基礎(chǔ)； 動力機器基礎(chǔ)。 9.1.3 動力機器基礎(chǔ)的類型 9.1.4 動力機器基礎(chǔ)設(shè)計的基本要求 9.2 動力機器基礎(chǔ)計算理論簡介 (a)實體式 (b)墻式 (c)構(gòu)架式圖9.1 動力機器基礎(chǔ)類型 質(zhì)量彈簧模型(圖9.2)理論 剛體-彈性半空間模型(圖9.4)

2、理論 9.2.1 質(zhì)阻彈理論 (1)質(zhì)阻彈理論的基本假定 (2)質(zhì)阻彈理論的基本方程 1)基礎(chǔ)的豎向振動 若任一時刻的豎向位移為z，根據(jù)達倫貝爾原理可得豎向振動微分方程為： 2)基礎(chǔ)的水平搖擺振動 基礎(chǔ)耦合振動微分方程組可寫成如下形式:圖9.7水平搖擺耦合振動 圖9.8扭轉(zhuǎn)振動的轉(zhuǎn)角 在基礎(chǔ)的水平面上作用一個繞豎軸z的扭轉(zhuǎn)力矩m(t)=msint，則產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動，以扭角(t)表示，如圖9.8所示，振動微分方程為： 9.2.2 彈性半空間理論簡介 彈性半空間理論是將基礎(chǔ)假設(shè)為剛體，并將其置于彈性半空間土體上，此處設(shè)地基土為勻質(zhì)、各向同性、線性的彈性半無限體，這時的振動問題，主要是分析基礎(chǔ)與地基的

3、相互作用，即動力接觸問題。 地面任意點的位移w(r,0,t)的積分形式解為： 然后建立位移與基底動反力的關(guān)系式，再代入基礎(chǔ)振動微分方程，得到： 9.3 振動對地基承載力的影響和地基剛度及阻尼的取值 9.3.1 振動對地基承載力的影響 機器基礎(chǔ)下地基承載力驗算應(yīng)符合式(9.6)要求： 鍛錘基礎(chǔ)可按式 9.3.2 天然地基剛度及阻尼 (1)天然地基剛度 1)地基的彈性均勻壓縮 對于彈性變形來說，壓力與彈性變形之間呈線性關(guān)系： 當基礎(chǔ)底面積小于20m2時，抗壓剛度系數(shù)值可采用表9.1中的數(shù)值乘以底面積修正系數(shù)，修正系數(shù)r值可按式(9.8)計算： 當?shù)鼗鶠榉謱油習r，基礎(chǔ)下彈性變形的影響深度按2d計算(

4、d圓形基礎(chǔ)的直徑或矩形基礎(chǔ)的短邊)，在此深度內(nèi)的地基綜合抗壓剛度系數(shù)cz按下式計算： 2)地基的彈性非均勻壓縮和均勻剪切 對于非均勻壓縮 對于均勻剪切 3)地基的彈性扭轉(zhuǎn)(非均勻剪切)z和x按下式計算：圖9.9 1.6m2.5m2.05m基礎(chǔ)垂直激振共振曲線(圖中hm基礎(chǔ)旁回填土的厚度； az最大振幅； pz干擾力幅值) (2)天然地基阻尼比 粘性土 砂土、粉土 (b)水平回轉(zhuǎn)向、扭轉(zhuǎn)向阻尼比可按下列公式計算： 9.4 防止動力機器基礎(chǔ)振動影響的措施 9.4.1 振動波在土中的傳播 我國動力機器基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(gb 5004096)提供的振動基礎(chǔ)振波隨距離的衰減公式為： 9.4.2 防止動力機械

5、基礎(chǔ)振動影響的措施 把某些易受振動影響的實驗室、精密儀表車間等設(shè)置在離動力基礎(chǔ)較遠的地方 采取減震措施，使基礎(chǔ)的振動減??； 增大建筑物的剛度 采用樁基或人工地基，以減小基礎(chǔ)振幅。 9.5 地震區(qū)地基基礎(chǔ)的特點 9.5.1 地震概述 火山地震： 陷落地震： 構(gòu)造地震： 9.5.2 地震波及地震反應(yīng) 地震引起的振動以波的形式從震源向各個方向傳播并釋放能量，這就是地震波 9.5.3 地震的震級和烈度 震級是表示地震本身強度大小的尺度。目前較通用的是里氏震級，即地震震級m為: 9.5.4 地震震害及場地因素 (1)地震震害 1)地基震害 地基液化、震陷和山石崩裂、滑坡、地裂等現(xiàn)象。 2)建筑物損壞 3

6、)引發(fā)次生災(zāi)害 (2)場地因素 建筑物場地的地形條件、地質(zhì)構(gòu)造、地下水位及場地土覆蓋層厚度、場地類別等對地震災(zāi)害的程度有顯著影響。 9.6 地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計 9.6.1 基本原則 抗震設(shè)防的基本原則是“小震不壞，大震不倒”。 9.6.2 天然地基抗震驗算 天然地基基礎(chǔ)抗震驗算時，在荷載組合中應(yīng)計入地震荷載。 驗算天然地基地震作用下的豎向承載力時，基礎(chǔ)底面平均應(yīng)力和邊緣最大壓力應(yīng)符合下列公式要求，且基礎(chǔ)底面與地基土之間的零應(yīng)力區(qū)面積不應(yīng)超過基礎(chǔ)底面積的25%。 9.6.3 不良地基抗震設(shè)計 (1)液化土地基抗震設(shè)計 1)全部消除地基液化沉陷的措施 2)部分消除地基液化沉陷的措施 處理深度范圍內(nèi)，應(yīng)挖除其液化土層或采用加密法加固，對加固后的復(fù)合地基，其標準貫入錘擊數(shù)可按下式計算: 3)減輕液化影響的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理 (2)軟弱土地基抗震設(shè)計 1)采用樁基 2)改進基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)設(shè)計 (3)不均勻地基抗震設(shè)計 1)滑動土體對抗滑結(jié)構(gòu)的側(cè)向作用力可按下列原則確定 對上覆非液化層按被動土壓力計算; 對液化層按豎向壓力的1/3計算。 2