资源预览内容
第1页 / 共5页
第2页 / 共5页
第3页 / 共5页
第4页 / 共5页
第5页 / 共5页
亲,该文档总共5页全部预览完了,如果喜欢就下载吧!
资源描述
在用一些岩土软件(比如 GEO5 岩土软件等)进行岩土设计计算的时候,我们经常需要输入水平反力系数 k,1 水平反力系数 k 值的理解和确定1.1 水平反力系数 k 值的物理意义: 单位面积地表面上引起单位下沉所需施加的力。水平反力系数在老规范中称为基床反力系数,2012 年新规范修改为更加贴切的名称水平反力系数。影响因素包括: 水平反力系数 k 值的大小与土的类型、基础埋深、基础底面积的形状、基础的刚度及荷载作用的时间等因素。试验表明,在相同压力作用下,水平反力系数 K 随基础宽度的增加而减小,在基底压力和基底面积相同的情况下,矩形基础下土的 K 值比方形的大.对于同一基础,土的 K 值随埋置深度的增加而增大。试验还表明,粘性土的 K 值随作用时间的增长而减小。因此,K 值不是一个常量,它的确定是一个复杂的问题。1.2 水平反力系数 k 值的计算方法(a) 静载试验法:静载试验法是现场的一种原位试验,通过此种方法可以得到荷载-沉降曲线(即 P-S 曲线),根据所得到的 P-S 曲线,则 K 值的计算公式如下:K=P2-P1/S2-S1;其中,P2、P1 分别为基底的接触压力和土自重压力,S2、S1分别为相应于 P2、P1 的稳定沉降量。 静载试验法计算出来的K 值是不能直接用于基础设计的,必须经太沙基修正后才能使用,这主要是因为此种方法确定 K 值时所用的荷载板底面积远小于实际结构的基础底面积,因此需要对 K 值进行折减(HiStruct 注:折减要适当且有依据)。(b)按基础平均沉降 Sm 反算: 用分层总和法按土的压缩性指标计算若干点沉降后取平均值 Sm,得 K=p/ Sm 式中 p 为基底平均附加压力,这个方法对把沉降计算结果控制在合理范围内是非常重要的。用这种方法计算的 k 值不需要修正,JCAD 在“桩筏筏板有限元计算”中使用的就是这种方法。(c)经验值法 JCCAD 说明书附录二中建议的 K 值。1.3 讨论水平反力系数 K 是基础设计中非常重要的一个参数,因为它的大小直接影响到地基反力的大小和基础内力。因此,合理地确定此参数的大小就显得至关重要。1.3.1 已知沉降算 K 值:JCCAD 软件在“桩筏筏板有限元计算”中,K 值的计算公式为:“板底土反力水平反力系数建议(kN/m3)”=“总面荷载值(准永久值)”/“平均沉降 S1(m)”。GEO5 岩土软件中也有相应的计算公式。1.3.2 不知道沉降算 K 值:如果设计人员无法准确预估沉降量,而按经验值法输入 K 值,或者采用程序提供的建议值。这两种方法产生的 K 值在很多情况下会有很大的差别,有时甚至相差一个数量级。这主要是因为采用经验值法计算出的 K 值不仅受人为因素的影响很大,而且其考虑的因素比较粗糙的缘故。而采用程序提供的建议值时,只要输入的地质资料准确无误,则程序计算出的结构平均水平反力系数 K 一般是可以接受(Histruct 注,请务必理解 JCCAD 的刚度 K 计算和修正原理!)。1.3.3 对于某些工程,若基础埋深比较大,当基础开挖的土体重量大于结构本身重量时,地基土产生回弹,则程序将无法给出 K 的建议值。此时设计人员可以考虑回弹再压缩,用结构“总面荷载值(准永久值)”/“回弹再压缩沉降值(mm)”得到水平反力系数 k 值。 1.3.4 JCCAD 中附录给出的 K 值很大,计算可能会比它小一个数量级的原因:1)来源于苏联规范,正常用于路基上枕木、轨道计算(压力泡小,与表层土相关)。2)没有考虑压缩深度的影响,没有考虑荷载大小的影响,建筑物宽度方向也在几十米多。3)原有研究成果没有考虑上部结构的影响。4)计算内力反映的变形与实际的沉降不是一个量级。(HiStruct 对这些原因的说法持保留意见)1.4 建议建议:a、取用附录给出的 K 值,不考虑上部结构共同作用。b、如取沉降反算的值,应考虑上部结构共同作用。HiStruct 注,一般来说取沉降反算法对于大部分筏板合理,建议可以采用中点沉降,并根据筏板特征适当提高边缘区域的 K 值,而对于大型的地下室筏板,采用平均值计算或者用附录给出的 K 值可适当选择采用。而其它关于桩筏基础设计中群桩的弹簧刚度取值,承台下土的分担,基础设计建议等,可以联系本人咨询。水平反力系数: 水平反力系数(温克尔系数) 弹性半空间地基上某点所受的法向压力与相应位移的比值。又称温克尔系数水平反力系数 K 应如何取值?这个应该就是文克勒在 1867 年提出的文克勒地基模型(弹性地基梁)中的水平反力系数吧,文克勒假设:地基上任一点所受的压力强度 p 与该点的地基沉降量 s 成正比, p=ks ,这个比例系数 k 称为水平反力系数,简称水平反力系数。就是把地基土体划分成许多的土柱,然后用一根独立的弹簧来代替,k 就是弹簧刚度,就如楼主所说吧。不过水平反力系数的确定比较复杂,它又不是单纯表征土的力学性质的计算指标,还受基底压力的大小和分布、压缩性、土层厚度、邻近荷载等等的影响。有些书推荐按基础的预估沉降量或者载荷试验成果来确定。K 的取值可参阅说明书中的附表,在同一类土中,相对偏硬的土取大值,偏软的土取小值,若考虑垫层的影响 K 值还可取大些,当有多种土层时,应按土的变形情况取加权平均值。K 值的改变对荷载均匀的基础内力影响不大,但荷载不均匀时则会对内力产生一定的影响。应适当调整 K 值,选择较理想的内力与变形的 K 值,并最好使垂直位移不出现负值。 【资料来源】顾晓鲁等主编地基与基础(第三版)北京:中国建筑工业出版社,2003水平反力系数 值 表 12-2-1土的名称 状态 (kN/m3)天 淤泥质土、有机质土 0.11040.5或新填土 104软弱粘性土 0.51041.0104软塑1.01042.0104可塑2.01044.0104粘土、粉质粘土硬塑4.010410.0104松散1.01041.5104中密1.51042.5104砂土密实2.51044.0104砾石 中密 2.51044.0104然地基黄土及黄土类粉质粘土 4.01045.0104软弱土层内摩擦桩 1.01045.0104穿过软弱土层达到密实砂层或粘性土层的桩 5.010415.0104桩基打到岩层的支承桩 800104 【资料来源】中国船舶工业总公司第九设计院编写弹性地基梁及矩形板计算附录 A:水平反力系数的参考数值表地基的一般特征 土 壤 种 类0 值(千牛/米3)松软土壤流砂新填筑的砂土湿的软粘土弱淤泥质土壤或有机质土壤*98149059814905981490549059810中等密实土壤粘土及亚粘土软塑的*可塑的*砂松散的*中密的*密实的*石土中密的黄土及黄土性亚粘土*98101962019620292409810147151471524525245253924024525392403924049050密实土壤紧密下卧层砂紧密下卧层砾石碎石砾砂硬塑土壤4905098100极密实土壤人工夯实的亚粘土硬粘土98100196200硬土壤软质岩石中等风化或强风化的坚硬岩石冻土层196200981000硬质岩石 完好的坚硬岩石98100014715000人工桩基 *木桩:打至岩层的桩穿到弱土层达到密实砂层及粘土层的桩软弱土层内摩擦桩钢筋混凝土桩:打至岩层的桩穿过弱土层及粘土层的桩4905014715090501471509810490507484800049050147150建筑材料砖块石砌体混凝土钢筋混凝土3924000490500049050005886000748460014715000748480014715000在一些岩土计算软件中也会给出一些建议的取值,比如 GEO5 岩土软件等的帮助文档会给出一些建议取值。
收藏 下载该资源
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号