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巖石地基柱下獨(dú)立基礎(chǔ)抗剪設(shè)計(jì)研究

發(fā)布時(shí)間：2014-09-28 10:39

【摘要】 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分,合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不但能給上部結(jié)構(gòu)提供安全保障,同時(shí)也可以節(jié)約工程造價(jià)和縮短工期。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需滿足地基承載力、抗沖切、抗剪承載力及抗彎承載力要求。巖石地基相對(duì)于土質(zhì)地基而言,有承載力高與變形小的特點(diǎn),基礎(chǔ)底面積相對(duì)較小,基礎(chǔ)的高寬比較大,基礎(chǔ)的沖切和抗彎承載力均能滿足要求,而基礎(chǔ)高度通常由抗剪承載力驗(yàn)算確定。但現(xiàn)行《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的抗剪承載力計(jì)算只適用于高寬比較小(基礎(chǔ)底面短邊尺寸小于或等于柱寬加兩倍基礎(chǔ)有效高度)的擴(kuò)展基礎(chǔ),而巖石地基上高寬比較大的擴(kuò)展基礎(chǔ)是否需進(jìn)行抗剪承載力計(jì)算及采用的公式均沒(méi)有相關(guān)的說(shuō)明和規(guī)定。本文主要在結(jié)合工程實(shí)例和有限元數(shù)值分析的基礎(chǔ)上,對(duì)柱下獨(dú)立基礎(chǔ)在巖石地基上的基底反力分布和抗剪計(jì)算公式進(jìn)行研究和探討。主要工作和成果如下：以工程實(shí)例為背景分析了現(xiàn)行巖石地基柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)缺陷。通過(guò)有限元數(shù)值分析了柱下獨(dú)立基礎(chǔ)塑性發(fā)展特點(diǎn)及基礎(chǔ)內(nèi)部正應(yīng)力分布形式,基礎(chǔ)高度和基巖剛度的巖石地基柱下獨(dú)立基礎(chǔ)基底反力的影響規(guī)律。在分析巖石地基柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的受力形式的基礎(chǔ)上指出：柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的受力形式接近于矩形短梁直接剪切實(shí)驗(yàn)的受力,故可以考慮采用相關(guān)文獻(xiàn)提出的基于矩形短梁直剪實(shí)驗(yàn)的抗剪承載力公式。 

【關(guān)鍵詞】 巖石地基； 柱下獨(dú)立基； 設(shè)計(jì)缺陷； 基礎(chǔ)高度； 基巖剛度； 基底反力； 分布規(guī)律； 

第一章緒論

1.1引言
我國(guó)的廣西、貴州、云南、重慶等地廣泛分布有嗜斯特地貌，隨著工業(yè)化和城市化的飛速發(fā)展，在城市建筑物基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中常常會(huì)遇到很多埋藏較淺的巖石（溶）地基。從工程造價(jià)、施工難易程度、工期等角度考慮建筑基礎(chǔ)的選型和設(shè)計(jì)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。巖石地基與土質(zhì)地基相比承載力高、變形量小、施工爆破開(kāi)槽難度大等特點(diǎn)，同時(shí)作用在巖石地基上的基礎(chǔ)的受力形態(tài)也與土質(zhì)地基有顯著的差異，探索置于巖石地基上基礎(chǔ)的受力形式和破壞形態(tài)是合理正確的進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的必要條件。柱下獨(dú)立基礎(chǔ)是低層和多高層框架結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)最常用的基礎(chǔ)形式，對(duì)于埋藏較淺的巖石（巖溶）地基，采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，不但可以利用巖石地基*的高承載力、沉降小的特點(diǎn)，還可以節(jié)約工程費(fèi)用、縮短工期，且施工簡(jiǎn)單�，F(xiàn)行規(guī)范柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)比較適合土質(zhì)地基，在設(shè)計(jì)巖石地基上柱下獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí)遇到了由抗剪承載力確定基礎(chǔ)高度過(guò)高的問(wèn)題，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員產(chǎn)生這樣的疑問(wèn)：柱下獨(dú)立基礎(chǔ)在巖石地基上的受力形態(tài)有什么規(guī)律？控照現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)是否安全合理？是否可以適當(dāng)A的降低基礎(chǔ)高度？本文將從實(shí)際工程案例出發(fā)，分析探討現(xiàn)行規(guī)范的設(shè)計(jì)缺陷，巖石地?基柱下獨(dú)立基礎(chǔ)基底反力的分布規(guī)律，相對(duì)合理的抗剪承載力計(jì)算公式，借本論文表達(dá)一些自己的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)，與大家交流，期望能起到拋磚引玉的作用。
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1.2論文選題背景及其意義
從工程地質(zhì)和承載力大小角度劃分建筑物地基，可將地基分為兩大類：土質(zhì)地基與巖石地基。在進(jìn)行建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，常常會(huì)遇到埋藏較淺、承載力高的巖石地基。當(dāng)建筑物為低層及多層時(shí)，無(wú)論是土質(zhì)地基還是巖石地基，由于柱端軸力較小，基礎(chǔ)常設(shè)計(jì)為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)和墻下條形基礎(chǔ)；當(dāng)建筑物為高層和超高層時(shí)，由于建筑場(chǎng)地為埋藏較淺的巖石地基，采用傳統(tǒng)的樁基礎(chǔ)基礎(chǔ)施工難度極大，而滿堂紅基礎(chǔ)造價(jià)也較高，且不能有效的利用巖石地基的高承載力和防水性能好的特點(diǎn)。采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)往往可以節(jié)約工程費(fèi)用和縮短工期，且施工工藝簡(jiǎn)單。
在土質(zhì)地基上，擴(kuò)展基礎(chǔ)的高度一般由抗沖切承載力確定，抗沖切基礎(chǔ)高度通常能抗剪承載力要求。巖石地基相比土質(zhì)地基，具有高承載力和形變量小的特點(diǎn)，基礎(chǔ)的底面積也較土質(zhì)地基小，基礎(chǔ)的受力形態(tài)主要為剪力大而彎矩較小。設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)：柱端軸力較大時(shí)，抗剪承載力確定的柱下獨(dú)立基礎(chǔ)高度離奇的高，基礎(chǔ)材料消耗大，且在基礎(chǔ)施工過(guò)程中需對(duì)巖石地基進(jìn)行開(kāi)槽，基礎(chǔ)過(guò)高造成開(kāi)槽深度大，施工困難導(dǎo)致工期延長(zhǎng)。

1.3巖石地基柱下獨(dú)立基礎(chǔ)抗剪設(shè)計(jì)研究進(jìn)展
1.3.1 土質(zhì)地基基底反力分布情況
基底反力的分布規(guī)律主要是取決于上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)抗彎剛度和地基的變形條件，是三者共同工作的結(jié)果。
柔性基礎(chǔ)：地基反力分布與上部荷載分布基本相同，而基礎(chǔ)底面的沉降分布則是中央大而邊緣小上部荷載為均勻分布，基底接觸壓力也為均勻分布。
剛性基礎(chǔ)：基礎(chǔ)的抗彎剛度較大，可認(rèn)為無(wú)限剛，在外荷載作用下，基礎(chǔ)底面基本保持平面，基礎(chǔ)底面下地基各點(diǎn)的沉降相同�；A(chǔ)底面反力分布狀態(tài)與上部荷載的分布不同。剛性基礎(chǔ)在上部荷載的作用下，當(dāng)荷載較小時(shí)，地基反力在邊緣處較大，中間部位較小呈倒置的馬鞍形；當(dāng)荷載增大到導(dǎo)致基礎(chǔ)邊緣的地基土產(chǎn)生塑性變形時(shí)，邊緣地基土層發(fā)生剪切塑性變形，邊緣處的基底反力不再增加，地基反力向中心區(qū)域集中呈典型的拋物線分布。
根據(jù)彈性理論中圣維南原理，在荷載總量保持恒定的條件下，對(duì)于基礎(chǔ)底面以下一定深度范圍內(nèi)的土層，基礎(chǔ)底面壓應(yīng)力對(duì)土層應(yīng)力分布影響較小。因此，除了在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，對(duì)于面積較大的片搜基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)等需要考慮基底壓力的分布形狀的影響外，對(duì)于具有一定抗彎剛度和基礎(chǔ)底面較小的擴(kuò)展基礎(chǔ)，實(shí)際設(shè)計(jì)中通常依據(jù)材料力學(xué)的方法假定基礎(chǔ)底面應(yīng)力均勻分布，以便進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。
1.3.2基礎(chǔ)底面反力分布特征的研究現(xiàn)狀
朱愛(ài)軍[7]通過(guò)ANSYS分析發(fā)現(xiàn)巖石地基上擴(kuò)展基礎(chǔ)的基底反力曲線的非線性特征比較明顯，且其基礎(chǔ)底面的受力形式與土質(zhì)地基有著明顯的差異，同時(shí)提出以下觀點(diǎn)：基礎(chǔ)高度的增加，改變了基礎(chǔ)與地基的相對(duì)剛度，基底反力分布更均勻。
陰可通[8]進(jìn)行了巖石地基擴(kuò)展基礎(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，測(cè)得了各荷載作用下的基底反力值，繪制出相關(guān)的基底反力分布曲線圖，經(jīng)過(guò)分析對(duì)比，總結(jié)了如下幾條規(guī)律：（1)巖石地基上擴(kuò)展基礎(chǔ)的基底反力分布主要特征為中心區(qū)域大，向側(cè)逐漸減小，靠近基礎(chǔ)邊緣又增大，邊緣應(yīng)力集中比較明顯。（2)巖石地基的承載力是影響基底反力分布的主要因素，隨著基巖剛度的增大，基底反力越來(lái)越向基底中心部位集中。（3)荷載也是影響反力分布的因素，荷載較小時(shí)基底反力分布比較均勻，荷載較大時(shí)應(yīng)考慮基底邊緣區(qū)域地基發(fā)生局部剪切破壞。
張莉?經(jīng)過(guò)ANSYS有限元分析也得出了一些結(jié)論：（1)巖石地基上高度較小的擴(kuò)展基礎(chǔ)基底反力分布曲線呈現(xiàn)出典型的非線性特征，土質(zhì)地基上擴(kuò)展基礎(chǔ)基底反力均勾分布的假定不適用于巖石地基。（2)巖石地基上高度較小的的擴(kuò)展基礎(chǔ)，當(dāng)基巖彈性模量較大時(shí)，基底反力主要向中心區(qū)域集中，對(duì)擴(kuò)展基礎(chǔ)的抗剪和抗彎是有利的。當(dāng)基巖為軟質(zhì)巖石時(shí)，若基底反力仍然集中在中心區(qū)域，可能會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)底面中心區(qū)域的軟質(zhì)巖石地基發(fā)生一定程度的破壞。
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第二章巖石地基上柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)缺陷分析

2.1工程概況
桂林市某五期住宅樓，棟號(hào)為69、70、73、74、41、42、36號(hào)樓，共7棟擬建建筑，其中69、70、73、74號(hào)樓高為18層，框剪結(jié)構(gòu)；41、42號(hào)樓高為11層，框剪結(jié)構(gòu)；36號(hào)樓為幼兒園，樓高3層，框架結(jié)構(gòu)；本期建筑室外地坪標(biāo)高158.20?159.60m，北高南低。目前在建的有69，70, 73,74號(hào)樓共4單體，為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，下設(shè)地下室一層，總建筑面積為7萬(wàn)平米。本工程按現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年，基本風(fēng)壓：Wo=0. 30KN/m' (n=50年)，地面粗糙度為B類
(1)抗震設(shè)防烈度6度設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.058
(2)設(shè)計(jì)地震分組：第一組
⑶建筑抗震設(shè)防分類：丙類
(4)建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)：二級(jí)
(5 )抗震等級(jí)四級(jí)  
(6)建筑場(chǎng)地類別：II類       
(7 )砲體結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制等級(jí)：B級(jí)
(8)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)：乙級(jí)。
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2.2工程地質(zhì)條件
工程位于廣西桂林市臨桂縣城西北部，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，場(chǎng)地處于巖溶孤峰平原亞區(qū)，其主要工程地質(zhì)特征是地形較平坦、第四紀(jì)覆蓋層較薄，主要土層的工程性質(zhì)一般，巖溶較為發(fā)育，在覆蓋土層較薄及地下水較活躍的局部地段，具備形成土洞、塌陷的條件，屬淺覆蓋型巖溶塌陷易發(fā)區(qū)。地基土從上至下分為4層，土層分布情況見(jiàn)表2.1。


2.3地基基礎(chǔ)選型
由于本場(chǎng)地分布的土層在水平、垂直分布極不均勻，厚度及物理力學(xué)性質(zhì)差異大，各土層地基承載力不能滿足擬建建筑對(duì)地基承載力的要求。但場(chǎng)地巖面埋藏較淺，巖石地基承載力高，僅局部地段存在溶洞、溶溝，且場(chǎng)地周?chē)_(kāi)闊，附近無(wú)采用土層作天然地基的建筑，地下水量中等，抽排地下水難度不大。因此場(chǎng)地具備進(jìn)行基坑開(kāi)挖的有利條件，可將地基土層全部挖除，采用獨(dú)立柱（壤）基礎(chǔ)，以石灰?guī)r作獨(dú)立柱（壤）基持力層。剪力墻下設(shè)置鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，且淺基礎(chǔ)必須有合理的埋置深度，以確保穩(wěn)定性要求。印象桂林前期有20棟住宅樓采用該類型基礎(chǔ)方案，對(duì)該基礎(chǔ)方案已有較豐富的設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)。該基礎(chǔ)方案施工簡(jiǎn)單，工程質(zhì)量可靠度高，工程造價(jià)較低或適中，工期短。

2.4巖石地基柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)算例
DJ5柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，置于微風(fēng)化的石灰?guī)r上，豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值為NK=5000KN,MxK=20.00KN m,設(shè)計(jì)值 N=6750. 00KN，MX=27.00KN*m。經(jīng)地基承載力設(shè)計(jì)值為h3000KPa,基礎(chǔ)埋置深度的d=1.5m，柱及基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)均采用C35，柱截面尺寸為500mmx500mm鋼筋級(jí)別:HRB400,fy=360N/mm，基礎(chǔ)混凝土縱筋保護(hù)層厚度:40imn，基礎(chǔ)與覆土的平均容重:20KN/M,修正后的地基承載力特征值:3000KPa初步選用基礎(chǔ)底面尺寸a=b=1800mn,基礎(chǔ)高h(yuǎn)=1500mm。
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第三章巖石地基柱下獨(dú)立基礎(chǔ)基底反力數(shù)值分析......................................16
3.1有限元數(shù)值分析的基本思路......................................16
3.2基巖及混凝土的力學(xué)參數(shù)......................................16
3. 2.1基巖力學(xué)參數(shù)......................................16
3. 2. 2鋼筋混凝土力學(xué)參數(shù)......................................17
3. 3數(shù)值分析模型......................................18
3.4有限元分析結(jié)果......................................19
3.4.1基礎(chǔ)底部塑性區(qū)分布......................................19
3. 4. 2基礎(chǔ)內(nèi)部切片應(yīng)力云圖......................................22
3. 5小結(jié)......................................25
第四章巖石地基柱下獨(dú)立基礎(chǔ)基底反力分布規(guī)律......................................26
4.1基礎(chǔ)高度對(duì)基底反力分布曲線的影響......................................26
4.1.1基巖1情況下不同基礎(chǔ)高度的基底反力分布......................................26
4. 1. 2基巖2情況下不同基礎(chǔ)高度的基底反力分布......................................32
4. 1. 3基巖3情況下不同基礎(chǔ)高度的基底反力分布......................................38
4. 2基巖剛度對(duì)基底反力的影響分析......................................43
4.3本章小結(jié)......................................47

第五章巖石地基基底反力分布規(guī)律與抗剪理論探討

基底壓力的分布規(guī)律主要是取決于上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)的剛度和地基的變形條件，是三者共同工作的結(jié)果。巖石地基的承載力高和變形小，作用在上部的柱下獨(dú)立基礎(chǔ)一般基礎(chǔ)底面積較小，基礎(chǔ)底面積一般小于沖切破壞錐體底面積，無(wú)需進(jìn)行抗沖切承載力驗(yàn)算，而由抗剪驗(yàn)算確定基礎(chǔ)高度；其次由于基礎(chǔ)高度較土質(zhì)地基高，兩種地基上基礎(chǔ)的破壞形態(tài)也有本質(zhì)差別。在這些差異下，如果釆用規(guī)范的基于土質(zhì)地基獨(dú)立基礎(chǔ)的抗剪設(shè)計(jì)方法驗(yàn)算柱下獨(dú)立基礎(chǔ)抗剪承載力，就會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)高度過(guò)高，造成不必要的材料浪費(fèi)。本章通過(guò)對(duì)巖石地基上柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的基底反力的分布形式和基礎(chǔ)的受力狀態(tài)進(jìn)行研究總結(jié)，對(duì)巖石地基上柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的抗剪問(wèn)題進(jìn)行了探討，對(duì)有關(guān)公式中的系數(shù)提出了修改建議。

5.1巖石地基與土質(zhì)地基基底反力分布研究
基底反力的分布形式對(duì)和基礎(chǔ)的受力狀態(tài)對(duì)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)起著決定性的作用，掌握基礎(chǔ)底面實(shí)際的反力分布規(guī)律是結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的精髓�；追戳Φ姆植紶顩r與基礎(chǔ)高度和基巖剛度有著直接或間接關(guān)系，伴隨著基礎(chǔ)和巖基相對(duì)剛度的強(qiáng)弱變化而呈現(xiàn)相應(yīng)的特征。
5.1.1 土質(zhì)地基柱下獨(dú)立基礎(chǔ)基底反力分布規(guī)律
土是由固體土顆粒、液體、氣體組成的三相體，在荷載作用下土的體積容易被壓縮，孔隙中液體和氣體會(huì)被擠出，所以地基變形量較大、承載能力較低。目前關(guān)于土質(zhì)地基上基底反力分布狀況的研究比較充分，已經(jīng)有許多試驗(yàn)研究、工程實(shí)測(cè)和理論分析，并且也取得了豐富的成果。土質(zhì)地基上的基礎(chǔ)，相對(duì)剛度大，對(duì)荷載架越作用較強(qiáng)，能有效的將上部荷載擴(kuò)散到基底荷載作用位置以外的區(qū)域，使基底反力分布較均勻均勻，故設(shè)計(jì)上常假定基底反力均勻分布。
柔性基礎(chǔ)：在混凝土基礎(chǔ)底部配置受力鋼筋，利用鋼筋受拉抵抗彎矩，基礎(chǔ)發(fā)生明顯的彎曲變形，從而將荷載傳遞的遠(yuǎn)端�；A(chǔ)能跟隨地基土表面變形而發(fā)生相應(yīng)變形，一部分的柱端荷載通過(guò)基礎(chǔ)直接傳遞給中部的土層，其余的柱端荷載通過(guò)基礎(chǔ)的彎曲和剪切變形（在基礎(chǔ)內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力)，將荷載傳遞到柱端兩側(cè)的土層，這就是柔性基礎(chǔ)的架越作用。這種架越作用與簡(jiǎn)支梁受集中荷載F作用時(shí)的原理是一致的。簡(jiǎn)支梁產(chǎn)生彎曲和剪切變形從而將豎向力荷載F傳遞到了支座兩端。基礎(chǔ)的抗彎剛度決定著地基土層和柔性基礎(chǔ)的變形協(xié)調(diào)，也決定著基礎(chǔ)架越作用的強(qiáng)弱。柔性基礎(chǔ)的變形與基底應(yīng)力分布情況見(jiàn)5-1圖

剛性基礎(chǔ)：基底土層與基礎(chǔ)底面保持平面，即基礎(chǔ)底面各點(diǎn)的變形量相同，基礎(chǔ)的抗彎剛度較大可認(rèn)為無(wú)限剛，理論與實(shí)踐證明，通常剛性基礎(chǔ)的基底反力分布呈馬鞍形�；A(chǔ)端部除抵抗土層正應(yīng)力外還需抵抗剪應(yīng)力，故邊緣會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中，如圖5-1所示。
5.1.2巖石地基柱下獨(dú)立基礎(chǔ)基底反力分布規(guī)律

荷載有向剛度較大部位及近端傳遞的特點(diǎn)，1.當(dāng)基礎(chǔ)高度較小時(shí)，基礎(chǔ)抗彎剛度小，由于巖石地基變形量小，基礎(chǔ)的彎曲變形也小，基礎(chǔ)不能對(duì)柱端荷載起到有效的架越(擴(kuò)散）作用。基底反力主要集中在中心區(qū)域，向兩側(cè)反力急劇減小，只在近邊緣增大趨勢(shì)。2.隨著基礎(chǔ)高度的增加，基礎(chǔ)的抗彎剛度增大，架越作用增強(qiáng)，柱端荷載能夠較有效的擴(kuò)散，故中心區(qū)域的基底反力會(huì)減小，兩側(cè)會(huì)增大，邊緣應(yīng)力集中更明顯。但由于荷載有向剛度較大部位及近端傳遞的特點(diǎn)，基底反力曲線仍表現(xiàn)為：中心區(qū)域大，向兩側(cè)逐漸減小，近端部和角部又增大出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，基底反力最大值出現(xiàn)在端角部或基底中心。3.當(dāng)基礎(chǔ)高度繼續(xù)增加，基礎(chǔ)然成為墩基，基底的高寬比較大，抗彎剛度極大可視為無(wú)限剛或基礎(chǔ)成為典型的受壓構(gòu)件時(shí)，基底反力趨于均勻分布，由于在端角部基礎(chǔ)除了抵抗正應(yīng)力外還需克服巖基的剪切應(yīng)力，故靠近端角部出現(xiàn)急劇的應(yīng)力集中，基底反力約為平均值的2-3倍。
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第六章結(jié)論與展望

本文通過(guò)對(duì)工程實(shí)際案例分析、有限元模擬數(shù)值計(jì)算和分析對(duì)比相結(jié)合的方法，針對(duì)不同基巖剛度和基礎(chǔ)高度的巖石地基柱下獨(dú)立基礎(chǔ)基底反力分布做了一些分析研究：利用有限元數(shù)值分析了巖基上柱下獨(dú)立基礎(chǔ)基巖剛度與基礎(chǔ)高度對(duì)基底反力曲線的影響規(guī)律；初步探討了更適合巖石地基柱下獨(dú)立基礎(chǔ)抗剪承載力公式；通過(guò)本論文針對(duì)巖石地基柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)提出了自己的一些觀點(diǎn)和看法，期望能起到拋磚引玉的作用。

6.1本文主要內(nèi)容與結(jié)論
1.以工程實(shí)例為背景分析了現(xiàn)行巖石地基柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)缺陷主要表現(xiàn)為下面幾個(gè)方面：①基于無(wú)腹筋梁抗剪計(jì)算確定的基礎(chǔ)高度只適用于基礎(chǔ)高寬比較小的擴(kuò)展基礎(chǔ)，對(duì)于巖石地基的柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底面較土質(zhì)地基小，沖切破壞錐體常位于基礎(chǔ)底面以外，基礎(chǔ)的高寬比較大。新版《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2011也明確說(shuō)明，驗(yàn)算柱與基礎(chǔ)交接處截面受剪承載力計(jì)算公式（即為無(wú)腹筋梁抗剪計(jì)算公式）只適用于當(dāng)基礎(chǔ)底面短邊尺寸小于或等與柱寬加兩倍基礎(chǔ)有效高度的擴(kuò)展基礎(chǔ)。故當(dāng)沖切破壞錐體常位于基礎(chǔ)底面以外，基礎(chǔ)的高寬比較大時(shí)，是否進(jìn)行柱與基礎(chǔ)交接處截面的抗剪計(jì)算及釆用哪個(gè)抗剪承載力計(jì)算公式，規(guī)范中并沒(méi)有相關(guān)的說(shuō)明和設(shè)計(jì)方法。②.擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積來(lái)降低基礎(chǔ)高度會(huì)導(dǎo)致混凝土用量急劇增加，然而基礎(chǔ)高度降低不明顯。③.抗彎計(jì)算要求的基礎(chǔ)底面鋼筋較小，但需滿足基礎(chǔ)底面0.15%的最小配筋率及底板鋼筋間距100mm≤S<200mm的構(gòu)造要求，由于基礎(chǔ)高度較大，使得構(gòu)造配筋量較大，造成不必要的浪費(fèi)，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)底板鋼筋無(wú)法按規(guī)范要求布置的情況。
2.柱端軸向內(nèi)力（正應(yīng)力）在基礎(chǔ)內(nèi)的擴(kuò)散形式呈棗核狀，隨著基礎(chǔ)高度的增加，基礎(chǔ)邊緣會(huì)出現(xiàn)塑性區(qū)，在基礎(chǔ)與基巖接觸的界面應(yīng)力云圖有明顯的突變。
3.巖石地基基底反力分布規(guī)律：①.基礎(chǔ)高度的影響主要表現(xiàn)為：基礎(chǔ)高度較小時(shí)，基礎(chǔ)抗彎剛度小，由于巖石地基變形量小，基礎(chǔ)的彎曲變形也小，基礎(chǔ)不能對(duì)柱端荷載起到有效的架越（擴(kuò)散）作用。基底反力主要集中在中心區(qū)域，向兩側(cè)反力急劇減小，只在近邊緣增大趨勢(shì)。，隨著基礎(chǔ)高度的增加，基礎(chǔ)的抗彎剛度增大，基礎(chǔ)對(duì)荷載的架越作用增強(qiáng)，柱端荷載能夠得到有效的擴(kuò)散，故中心區(qū)域的基底反力會(huì)減小，兩側(cè)的基底反力會(huì)增加，邊緣應(yīng)力現(xiàn)象集中也更明顯。當(dāng)基礎(chǔ)高度足夠高的時(shí)候，基礎(chǔ)的抗彎剛度相對(duì)于基巖可視為無(wú)限剛，基底反力幾乎呈均勻分布，只在邊緣部位出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。②.基巖剛度的影響主要表現(xiàn)為：基巖剛度主要影響基底中心區(qū)域的應(yīng)力分布，基巖剛度越大基底反力越向中心區(qū)域集中；基礎(chǔ)高度較高,基礎(chǔ)的抗彎剛度可視為無(wú)限剛時(shí)，基巖的彈性模量接近或大于基礎(chǔ)混凝土的彈性模量時(shí)，基巖剛度對(duì)基底反力的影響較小。
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參考文獻(xiàn):


本文編號(hào)：9314

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