豎向分布荷載作用下應(yīng)力場分析與統(tǒng)一沉降計(jì)算公式的建立.pdf

1、基礎(chǔ)沉降計(jì)算一直以來是巖土工程中的一個(gè)重要課題,同時(shí)也是工程設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵的一部分。由于穩(wěn)定要求或功能要求,高層建筑和超高層建筑的基礎(chǔ)埋深往往很大,這些建筑的興建對(duì)基礎(chǔ)沉降計(jì)算提出了主要來自兩個(gè)方面的新挑戰(zhàn)： (1)在我國現(xiàn)行的各類技術(shù)規(guī)范中,主要采用分層總和法進(jìn)行基礎(chǔ)沉降計(jì)算,在確定應(yīng)力場時(shí),采用Boussinesq解。對(duì)于深埋天然地基基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ),很多學(xué)者認(rèn)為,采用Mindlin解計(jì)算附加應(yīng)力較為合理。這里包含了兩個(gè)需要進(jìn)行

2、探討的問題。其一是Mindlin課題只有在集中荷載作用下才有解析解,這個(gè)解在表達(dá)上的復(fù)雜性,造成了解決分布荷載問題時(shí)積分的困難和對(duì)積分解答正確性驗(yàn)核上的困難；其二是前人的研究中忽略了典型Mindlin邊界條件與工程實(shí)際邊界條件之間的差別,以及這些差別在實(shí)際應(yīng)用中可能造成的誤差。 (2)在我國的各類規(guī)范中對(duì)于樁基礎(chǔ)的沉降,幾乎都采用“等代實(shí)體基礎(chǔ)法”進(jìn)行計(jì)算。但是,對(duì)于樁基礎(chǔ)的荷載在半無限空間體中引起的應(yīng)力場分布,在我國的國家標(biāo)準(zhǔn)

3、、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和各地方標(biāo)準(zhǔn)中卻存在明顯的差別：有的采用Boussinesq課題的解答,有的采用通過對(duì)Boussinesq解的修正而得到近似的Mindlin解答,二者各自存在一定的缺欠和需要進(jìn)一步研究的問題。 針對(duì)上述情況,本文主要進(jìn)行了以下幾方面的研究： (1)利用數(shù)學(xué)軟件對(duì)經(jīng)典課題Mindlin解的二次積分進(jìn)行了探索,得到了矩形面積受均布荷載和三角形荷載作用時(shí)矩形角點(diǎn)下任意一點(diǎn)的Mindlin附加應(yīng)力表達(dá)式,并對(duì)表達(dá)式進(jìn)行

4、了退化驗(yàn)證。 (2)較為系統(tǒng)地分析對(duì)比了Boussinesq解和Mindlin解在地基中引起的應(yīng)力場的差異,通過“歸一化分析”建立了矩形面積受不同分布荷載作用時(shí)應(yīng)力系數(shù)Mindlin解與Boussinesq解之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系。 (3)利用SIGMA/W軟件對(duì)不同埋深基礎(chǔ)中點(diǎn)下Mindlin附加應(yīng)力、Boussinesq附加應(yīng)力及非典型條件下的附加應(yīng)力進(jìn)行了模擬對(duì)比分析,首次提出了Mindlin解與實(shí)際基礎(chǔ)下應(yīng)力分布的差別,

5、需要經(jīng)過統(tǒng)計(jì)修正,才可用于工程計(jì)算。 (4)利用“歸一化函數(shù)”,引入“荷載作用深度修正系數(shù)”,通過北京地區(qū)數(shù)十個(gè)工程沉降實(shí)測值的反分析得到了沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù),提出了對(duì)不同埋深的天然地基與樁基都適用的“統(tǒng)一沉降計(jì)算公式”,該公式可同時(shí)適用于天然地基和樁基的沉降計(jì)算。工程算例表明,采用該公式進(jìn)行沉降計(jì)算具有很好的可靠性。近年來,很多學(xué)者提出建筑結(jié)構(gòu)沉降控制的設(shè)計(jì)理念,這個(gè)理念不僅體現(xiàn)在具體工程的設(shè)計(jì)中,而且也已經(jīng)被一些規(guī)范所采納。在