彈性地基梁法

1、彈性地基梁法整體式平底板的平而尺寸遠較厚度為大，可視為地基上的受力復雜的一塊板。目前工程 實際仍用近似簡化計算方法進行強度分析。一般認為閘墩剛度較大，底板順水流方向彎曲變 形遠較垂直水流方向小，假圮順水流方向地基反力呈直線分布，故常在垂直水流方向截取單 寬板條進行內(nèi)力計算。按照不同的地基情況采用不同的底板應力計算方法。 相對密度Dr0.5的砂上地基或粘 性上地基，可采用彈性地基梁法。相對密度Dr0.5的砂土地基，因地基松軟，底板剛度相對 較大，變形容易得到調(diào)整，可以采用地基反力沿水流流向呈直線分布、垂直水流流向為均勻 分布的反力直線分布法。對小型水閘，則常采用倒置梁法。（-）彈性地基梁法該法認

2、為底板和地基都是彈性體，底板變形和地基沉降協(xié)調(diào)一致，垂直水流方向地基反 力不呈均勻分布（圖1）,據(jù)此計算地基反力和底板內(nèi)力。此法考慮了底板變形和地基沉降 相協(xié)調(diào)，又訃入邊荷載的影響，比較合理，但計算比較復雜。當采用彈性地基梁法分析水閘閘底板應力時，應考慮可壓縮上層厚度T與彈性地基梁 半長L/2之比值的影響。當蘭小于0.25時，可按基床系數(shù)法（文克爾假泄）計算；當蘭LL大于2.0時，可按半無限深的彈性地基梁法計算：當2T/L為0.25-2.0時，可按有限深的彈 性地基梁計算。彈性地基梁法計算地基反力和底板內(nèi)力的具體步驟如下：（1）用偏心受壓公式計算閘底縱向（順水流方向）地基反力。（2）在垂直水流

3、方向截取單寬板條及墩條，計算板條及墩條上的不平衡剪力。以閘門槽上游邊緣為界，將底板分為上、下游兩段，分別在兩段的中央截取單寬板條及 墩條進行分析，如圖1 （a）所示。作用在板條及墩條上的力有：底板自重 5）、水重（於）、 中墩重（GM刀）及縫墩重（GE,中墩及縫墩重中（包括其上部結(jié)構(gòu)及設備自重在內(nèi)），在 底板的底而有揚壓力（的）及地基反力（厲），見圖1 （b）所示。rnwfflTOmmiriwq（底感）QSBEUI訂1 hmil?2（水IR）OIWHEB（b）圖1作用在單寬板條上的荷載及地基反力示意圖由于底板上的荷載在順水流方向是有突變的，而地基反力是連續(xù)變化的，所以，作用在 單寬板條及墩條上

4、的力是不平衡的，即在板條及墩條的兩側(cè)必然作用有剪力Q及Q?,并由Q】及Q2的差值來維持板條及墩條上力的平衡，差值AQ=QI-Q2,稱為不平衡剪力。以下 游段為例，根據(jù)板條及墩條上力的平衡條件，取ZFY=O,則yL+ 2 + A（2 + （71+72-t73-t74）L = O（1）by b2由式（1）可求出AQ,式中假/AQ的方向向下，如算得結(jié)果為負值，則AQ的實際作 用方向應向上，q2=q2（L-2d2-di）/L（3）確泄不平衡剪力在閘墩和底板上的分配。不平衡剪力Q應由閘墩及底板共同承擔，各自承擔的數(shù)值，可根據(jù)剪應力分而圖面積 按比例確定。為此，需要繪制計算板條及墩條截而上的剪應力分布圖。

5、對于簡單的板條和墩 條截而，可直接應用枳分法求得，如圖2所示。由材料力學得知，截而上的剪應力勺為：歆或心營式中AQ不平衡剪力，kN：J一一橫面慣性矩，m4；S計算截而以下的而積對全截而形心軸的而積矩，nNb一一截面在y處的寬度，底板部分b=L,閘墩部分b=d1+2d2, mtm、中墩tt*WBiJHPx/：/目M平迪（平均地墓反力）下游段V7777上游段顯然，底板截而上的不平衡剪力應為:Ow =匕r、L、=匕-Ldv=牛J；Sd,箏張一悴+叨警討 7“護一般情況，不平衡剪力的分配比例是：底板約占10%15%，閘墩約占85%90%。（4）計算基礎梁上的荷載。1）將分配給閘墩上的不平衡剪力與閘墩及

6、其上部結(jié)構(gòu)的重量作為梁的集中力。2）將分配給底板的不平衡剪力化為均布荷載，并與底板自重.水重及揚壓力等合并,作為梁的均布荷載，即底板自重q】的取值，因地基性質(zhì)而異：由于粘性上地基固結(jié)緩慢，計算中可采用底板 自重的50%-100%；而對砂性土地基，因其在底板混凝丄達到一沱剛度以前，地基變形幾 乎全部完成，底板自重對地基變形影響不大，在計算中可以不訃。（5）考慮邊荷載的影響邊荷載是指計算閘段底板兩側(cè)的閘室或邊墩背后回填土及岸墻等作用于計算閘段上的 荷載。如圖中墩集中力縫墩集中力圖2不平衡剪力AQ分配計算簡圖1一中墩：2-縫墩3所示，計算閘段左側(cè)的邊荷載為其相鄰閘孔的閘基壓應力，右側(cè)的邊荷載為回填丄

7、的重力以及側(cè)向上壓力產(chǎn)生的彎矩。邊荷載對底板內(nèi)力的影響，與地基性質(zhì)和施工程序有關，在實際工程中.可按表1的規(guī)立計及邊荷載的計算百分數(shù)。表1邊荷載計算百分數(shù)地基類別邊荷戦使il算閘段底板內(nèi)力減少邊荷軼使計算閘段底板內(nèi)力増加砂性土50%100%粘性土0100%注1.對于粘性土地基的老閘加固.邊荷載的影響可按木表規(guī)定適、”1減少。2.計算采用的邊荷載作用范闌可根據(jù)基坑開挖及增后土料回填的實際悄況研究確定，通?？刹捎脧椥缘鼗洪L度的1倍或可斥縮層厚度的1 2倍。（6）計算地基反力及梁的內(nèi)力。根據(jù)2T/L值判別所需采用的計算方法，然后利用已編制好的數(shù)表（例如郭氏表）il-算地基反力和梁的內(nèi)力，并繪岀內(nèi)力包絡圖，然后按鋼筋混凝上或少筋混凝上結(jié)構(gòu)配筋，并 進行抗裂或限裂計算，底板的鋼筋布置形式如圖4所示。（單位：長度m：彎矩kN-.m：直徑mm：間距cm）底板的主拉應力一般不大，可由混凝上承擔，不需要配程橫向鋼筋，故面層、底層鋼筋 作分離式布置 見圖4）。受力鋼筋每米不少于3根，直徑不宜小于12inm和大于032mni,一般為1225inm，構(gòu)造鋼筋為1012mm底板底層如il算不需配筋，施工質(zhì)屋有保證 時，可不配宜。而層如汁算不需配筋，每米可配34根構(gòu)適鋼筋以抵抗表而水流的劇烈沖刷。 垂直于受力鋼筋方向，每米可配宜34根1012mm的