豎向分布荷載作用下應力場分析與統(tǒng)一沉降計算公式的建立.pdf

1、基礎沉降計算一直以來是巖土工程中的一個重要課題,同時也是工程設計中非常關鍵的一部分。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埋深往往很大,這些建筑的興建對基礎沉降計算提出了主要來自兩個方面的新挑戰(zhàn)： (1)在我國現(xiàn)行的各類技術規(guī)范中,主要采用分層總和法進行基礎沉降計算,在確定應力場時,采用Boussinesq解。對于深埋天然地基基礎或樁基礎,很多學者認為,采用Mindlin解計算附加應力較為合理。這里包含了兩個需要進行

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,這個解在表達上的復雜性,造成了解決分布荷載問題時積分的困難和對積分解答正確性驗核上的困難；其二是前人的研究中忽略了典型Mindlin邊界條件與工程實際邊界條件之間的差別,以及這些差別在實際應用中可能造成的誤差。 (2)在我國的各類規(guī)范中對于樁基礎的沉降,幾乎都采用“等代實體基礎法”進行計算。但是,對于樁基礎的荷載在半無限空間體中引起的應力場分布,在我國的國家標準

3、、行業(yè)標準和各地方標準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一步研究的問題。 針對上述情況,本文主要進行了以下幾方面的研究： (1)利用數(shù)學軟件對經(jīng)典課題Mindlin解的二次積分進行了探索,得到了矩形面積受均布荷載和三角形荷載作用時矩形角點下任意一點的Mindlin附加應力表達式,并對表達式進行

4、了退化驗證。 (2)較為系統(tǒng)地分析對比了Boussinesq解和Mindlin解在地基中引起的應力場的差異,通過“歸一化分析”建立了矩形面積受不同分布荷載作用時應力系數(shù)Mindlin解與Boussinesq解之間的統(tǒng)計關系。 (3)利用SIGMA/W軟件對不同埋深基礎中點下Mindlin附加應力、Boussinesq附加應力及非典型條件下的附加應力進行了模擬對比分析,首次提出了Mindlin解與實際基礎下應力分布的差別,

5、需要經(jīng)過統(tǒng)計修正,才可用于工程計算。 (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)十個工程沉降實測值的反分析得到了沉降計算經(jīng)驗系數(shù),提出了對不同埋深的天然地基與樁基都適用的“統(tǒng)一沉降計算公式”,該公式可同時適用于天然地基和樁基的沉降計算。工程算例表明,采用該公式進行沉降計算具有很好的可靠性。近年來,很多學者提出建筑結構沉降控制的設計理念,這個理念不僅體現(xiàn)在具體工程的設計中,而且也已經(jīng)被一些規(guī)范所采納。在