刚性角计算.doc

刚性角计算概念刚性基础的宽度大小应能使所产生的基础截面弯曲拉应力和剪应力不超过基础施工材料的强度限值。满足了这个要求,就得到墩台身边缘处的垂线与基底边缘的连线间的最大夹角αmax,即称为刚性角。基础底面积越大其底面压强越小,对地基的负荷越有利,但放大的尺寸超过一定范围,超过基础材料本身的抗拉,抗剪能力,就会引起破坏,折裂的方向不是沿柱或墙的外侧垂直向下的,而是与垂线形成一个角度,这个角度就是材料刚性角。简单的说:刚性基础中压力分布角a称为刚性角。在设计中,应尽力使基础大放脚与基础材料的刚性角相一致,目的:确保基础底面不产生拉应力,最大限度地节约基础材料。受刚性角限制的基础称为刚性基础。2用途刚性角的用途就是在构造上通过限制刚性基础宽高比来满足刚性角的要求。刚性角可用h/d表示(h为基础放宽部分高度,d为基础挑出墙外宽度)。在确定刚性材料基础断面尺寸时,必须考虑刚性角问题。刚性角的取值为:砖基础h/d一般取1(5—2(0,混凝土基础取1(0;当混凝土基础配置少量钢筋之后可变成柔性基础的条形基础,这样就不用考虑刚性角的问题。刚性角:基础的压力分布角。tgα=b/h;αmax=tg-1(b/h)=2/3;α---压力分布。3建筑相关刚性基础中压力分布角,称为刚性角。基础刚性角是刚性基础(相对于混凝土基础而言)从基础传力扩散角度考虑的,用它来控制刚性基础的高度,不同的材料刚性角不同,主要由基础或其台阶的高宽比确定,地基规范中有具体的规定。在设计中,应尽力使基础大放脚与基础材料的刚性角一致,以确保基础底面不产生拉力,最大限度地节约基础材料。与容许的台阶宽高比相对应的角成为刚性角。4影响因素刚性角主要与基础所用的圬工材料强度有关在一般情况下砖砌基础:26,33度素混凝土基础:45度以内一、刚性基础:由刚性材料制作的基础称为刚性基础。一般指抗压强度高,而抗拉、抗剪强度较低的材料就称为刚性材料。常用的有砖、灰土、混凝土、三合土、毛石等。按刚性材料的受力状况,基础在传力时只能在材料的允许范围内控制,这个控制范围的夹角称为刚性角,用α表示。砖、石基础的刚性角控制在(26o~33o)以内,混凝土基础刚性角控制在45o以内。二、非刚性基础:当建筑物的荷载较大而地基承载能力较小时,基础底面B必须加宽,如果仍采用混凝土材料做基础,势必加大基础的深度,这样很不经济。如果在混凝土基础的底部配以钢筋,利用钢筋来承受拉应力,使基础底部能够承受较大的弯矩,这时,基础宽度不受刚性角的限制,故称钢筋混凝土基础为非刚性基础或柔性基础。三、条形基础:当建筑物上部结构采用墙承重时,基础沿墙身设置,多做成长条形,这类基础称为条形基础或带形基础,是墙承式建筑基础的基本形式。四、独立式基础:当建筑物上部结构采用框架结构或单层排架结构承重时,基础常采用方形或矩形的独立式基础,这类基础称为独立式基础或柱式基础。独立式基础是柱下基础的基本形式。当柱采用预制构件时,则基础做成杯口形,然后将柱子插人并嵌固在杯口内,故称杯形基础。三、井格式基础当地基条件较差,为了提高建筑物的整体性,(防止柱子之间产生不均匀沉降,常将柱下基础沿纵横两个方向扩展连接起来,做成十字交叉的井格基础。四、片筏式基础当建筑物上部荷载大,而地基又较弱,这时采用简单的条形基础或井格基础已不能适应地基变形的需要,通常将墙或柱下基础连成一片,使建筑物的荷载承受在一块整板上成为片筏基础。片筏基础有平板式和梁板式两种。五、箱形基础当板式基础做得很深时,常将基础改做成箱形基础。箱形基础是由钢筋混凝土底板、顶板和若干纵、横隔墙组成的整体结构,基础的中空部分可用作地下室(单层或多层的)或地下停车库。箱形基础整体空间刚度大,整体性强,能抵抗地基的不均匀沉降,较适用于高层建筑或在软弱地基上建造的重型建筑物复合地基[1]作为一种地基处理技术,在我国土建工程中已得到广泛的应用与发展。采用复合桩基处理地基主要有两个目的:其一是提高天然地基的承载力,其二是减小地基沉降量及不均匀沉降。许多工程采用复合地基主要是为了减少沉降。因此复合地基沉降计算在复合地基设计中具有相当重要的地位。但就目前的认识水平,复合地基沉降计算水平低于复合地基承载力计算水平,也远远落后于工程实践的需要。这就给复合地基的设计带来一定的困难。因此对复合地基沉降理论的研究具有相当重要的现实意义。1柔性基础下复合桩基性状模型试验研究[2]表明,柔性基础和刚性基础有着不同的破坏模式。刚性基础下,复合地基随着荷载增加桩体先达到极限状态然后造成复合地基破坏。柔性基础下,桩间土先进入极限状态,导致桩体荷载集中系数增加,之后荷载的增加主要由桩承受,进而造成复合地基破坏。还有研究指出[3],[4],柔性基础下复合地基桩体不但有刺入下卧层的趋势,而且有刺入柔性基础的趋势。这些与刚性基础有着显著的区别。