土木在线论坛 \ 建筑结构 \ 武汉老庄结构院 \ 基床反力系数K值的理解和确定

基床反力系数K值的理解和确定

发布于:2014-06-24 10:44:24 来自:建筑结构/武汉老庄结构院 [复制转发]
本帖最后由 武汉老庄王工 于 2014-6-24 10:46 编辑

基床反力系数K值的理解和确定



1 基床反力系数K值的理解和确定

1.1基床反力系数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。基床反力系数K值的影响因素包括:基床反力系数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,基床反力系数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 基床反力系数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
基床反力系数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:“板底土反力基床系数建议(kN/m3)”=“总面荷载值(准永久值)”/“平均沉降S1(m)”。
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基床反力系数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)”得到基床反力系数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。
基床系数: 基床反力系数(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
基床反力系数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)中的基床反力系数吧,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称为基床反力系数,简称基床系数。
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。
不过基床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。





全部回复(51 )

只看楼主 我来说两句
  • 萧萧风
    萧萧风 沙发
    我看这里提到的都是天然地基下的K值取值吧,如果进行了地基处理,那K值又该如何取值呢?总不能和处理之前一样的。比如进行CFG桩处理,原来是粉土,地基承载力特征值是200kpa,打完CFG桩之后地基承载力特征值是400kpa,这时候K值取多少?
    2016-03-14 12:42:14

    回复 举报
    赞同1
  • workhard111
    workhard111 板凳

    谢谢楼主分享

    2020-11-04 09:24:04

    回复 举报
    赞同0
加载更多

武汉老庄结构院

返回版块

10.49 万条内容 · 521 人订阅

猜你喜欢

阅读下一篇

求静力动力弹塑性分析视频

:'( 求静力动力弹塑性分析视频,哪位大大有

回帖成功

经验值 +10