(整理)文克勒地基模型及地基系數(shù)分布規(guī)律

1、精品文檔目前，主要有兩種彈性地基模型一種是溫克勒地基模型；另一種是半空間彈性體地基模型此外尚有介于兩種模型之間的雙參數(shù)彈性地基模型以及有限壓縮層地基模型等。JE2迪盞上集計算栓型遇覚勒地眾模型b彈性半空聞理基當(dāng)型文克勒地基模型是原捷克斯洛伐克工程師文克勒(WINKLER)1876年提出的，其基本假定是地基上任一點的彎沉L,僅與作用于該點的壓力P成正比，而與相鄰點處的壓力無關(guān)，反映壓力與彎沉值關(guān)系的比例常數(shù)K稱為地基反應(yīng)模量，即：、K=(P)/(L)式中K地基的反應(yīng)模量(MPa/m或MN/m3)；P單位壓力(MPa)；L彎沉值(m)。根據(jù)上述假定，可以把地基看作是無數(shù)彼此分開的小土柱組成的體系，

2、或者是無數(shù)互不相聯(lián)的彈簧體系。文克勒地基模型由于假設(shè)簡單，K值測試方便，被廣泛采用，但這種地基模型有明顯的缺點，它忽略了地基中剪應(yīng)力的存在，與實際情況出入較大。文克勒地基模型忽略了地基中的剪應(yīng)力，而正是由于剪應(yīng)力的存在，地基中的附加應(yīng)力才能向旁擴散分布，使基底以外的區(qū)域發(fā)生沉降。凡力學(xué)性質(zhì)與水相近的地基，例如抗剪強度很低的半液態(tài)土(如淤泥、軟粘土)地基或基底下塑性區(qū)相對較大時，采用文克勒地基模型就比較合適。文克勒地基又可稱為稠密液體地基，地基反應(yīng)模量K相當(dāng)于液體的密度，地基反力相當(dāng)于液體的浮力。此外，厚度不超過梁或板的短邊寬度之半的薄壓縮層地基也適于采用文克勒地基模型。(這是因為在面積相對較大

3、的基底壓力作用下，薄層中的剪應(yīng)力不大的緣故。)實際上，沉陷也發(fā)生在受壓范圍以外。半無限彈性體假設(shè)：假設(shè)地基是半無限理想彈性體，采用彈性力學(xué)中半無限大彈性地基的沉陷公式來計算地基的沉陷。顯然一般土壤與理想彈性體是有區(qū)別的。土壤是顆粒體，而且不能或幾乎不能承受拉力。因此，必須土壤中沒有拉應(yīng)力發(fā)生時，這個土壤地基才能當(dāng)做連續(xù)體看待。中厚度假設(shè)：假設(shè)地基是中等厚度的彈性層（有限壓縮層），用彈性力學(xué)導(dǎo)出地基的沉陷公式。按照后兩種假設(shè)計算基礎(chǔ)梁時，必須把問題區(qū)分為平面問題和空間問題，前者又必須區(qū)分為平面應(yīng)力問題和平面形變問題。如果地基是均勻整巖，或是很厚的均勻土層，才能用半無限大彈性體假設(shè)來計算。如果可壓

4、縮土層的厚度和基礎(chǔ)的最大水平尺寸同階大小，則須按照中厚度地基假設(shè)來計算。如果地基的可壓縮層較薄，與基礎(chǔ)的最大水平尺寸相比，成為一個很薄的墊層，那就可以按照文克勒假設(shè)來計算。半無限彈性體模型中忽略了上部結(jié)構(gòu)剛度的影響，而文克勒模型中把基礎(chǔ)當(dāng)作絕對剛性的，忽視上部結(jié)構(gòu)的存在，把基礎(chǔ)看成地基上孤立的梁和板，而事實上結(jié)構(gòu)-基礎(chǔ)-地基是相互作用的。第一節(jié)單排樁基樁內(nèi)力和位移計算J基本概念一）、土的彈性抗力及其分布規(guī)律仁土的彈性抗力樁棊礎(chǔ)在荷載（包括軸向荷載、橫軸向荷載和力矩）作用下產(chǎn)生位移（包括豎向位移、水平位移和轉(zhuǎn)角），樁的豎向位移引起樁側(cè)土的摩阻力和樁底土的抵抗力口樁身的水平位移及轉(zhuǎn)角使樁擠壓樁側(cè)土

5、體，樁側(cè)土必然對樁產(chǎn)L一橫向土抗力馮汩它起抵抗外力和穩(wěn)定樁基礎(chǔ)的作用，土的這種作用力稱為I的彈性抗力。巧M指深度為彳處的橫向（X軸向）土抗力，其大小取決于十一（*性質(zhì)、樁身剛度、樁的入土深度、樁的截面形狀、樁距及荷載等因素。Z地基系數(shù)基本概念：地基系數(shù)C表示單位血積土在彈性限度內(nèi)產(chǎn)生單位變形時所需嚶的力。它的大小與地棊十的類別、物理力學(xué)性質(zhì)仔矢如能測得每并知道C值，樂值即可解得4地基系數(shù)G值是通過對試樁在不同類別-十質(zhì)及不同深度進行實測GZX肩反算得到0C值隨深度的分布規(guī)律：地基系數(shù)C值不僅與十的類別及其性質(zhì)詢關(guān)，而且也隨深度而變化口由丁實測的客觀條件和分析方法不盡和同等原因，所采用的C值隨深度的分布規(guī)律也各有不同常用的幾種地基系數(shù)分布規(guī)律如下所示假定土的橫向土抗力符合文克爾假定，即式中：橫向土抗力kN/m2）；0地基系數(shù)（kN/m。xz深度Z處樁的橫向位移（m）口相應(yīng)的基樁內(nèi)力和位移計算方法為:1）TrT法：假定地基系數(shù)C隨深度呈線性增長，即C=mZ,如丄圖日）所示。m稱為地基系數(shù)隨深度變化的比例系數(shù)（kN/n?）2）火法：假定地基系數(shù)C隨深度呈折線變化即在樁列第一撓曲變形零點（上圖b）所小-深度f處）以上地基系數(shù)C隨深度呈凹形拋物線增加；該點以下，地基系數(shù)C=K（kN/m）為常數(shù)。3）惓法:假定地基系數(shù)C隨深度呈拋物線增加，即6必気當(dāng)無量綱入土深度