專利名稱:利用剛性板靜載試驗實地測量雙參數地基基床系數的方法
技術領域:
本發明涉及土木工程領域,具體指一種利用剛性板靜力荷載試驗實地測量雙參數地基基床系數的方法。
背景技術:
目前,應用最為廣泛的基床系數是單參數地基(Winkler地基)的基床系數,單參數地基模型將地基視為一系列側面無摩擦的獨立土柱,忽略了土體中存在的剪應力,由單參數地基模型確定的荷載——地基變形關系為W= Pik ,表明地基地表變形值研與剛性板的尺寸無關,只與板面荷載及壓縮基床系數相關,而實際上地基變形不僅包括壓縮變形還包括剪切變形,即地基地表變形值研不僅與板面荷載及壓縮基床系數相關,還與剪切基床系數及剛性板的尺寸有關。
目前,由于地基土的非連續性,雙參數地基模型中基床系數的確定存在很多困難,業內尚無成熟或較普遍認可的方法,更沒有可行的實地測量方法。
發明內容
針對目前雙參數地基基床系數確定困難的問題,本發明提供了一種利用不同平面尺寸剛性板靜力荷載試驗實地測量雙參數地基基床系數的方法,能夠有效的解決問題并且便于推廣應用。本發明為實現上述目的所采用的技術方案是
首先根據雙參數地基模型的特性將剛性板作用下的地基區域劃分為板內區域、板邊區域和板角區域(圖1),建立地基一剛性板系統的總勢能泛函,采用能量變分法推導出雙參數地基上矩形剛性板的荷載一變形平衡方程,建立了靜力荷載下剛性板尺寸(a X/0、基床系數U,O、豎向荷載大小0°)與地基豎向變形(#)之間的關系式。采用常規地基承載板試驗設備和方法,對某一選定平面尺寸剛性板荷載試驗,獲取不同平面尺寸剛性板的荷載0°)—地基豎向變形(#)關系曲線,選取在一定應力狀態下的一組荷載和變形值(Λ #),利用剛性板尺寸(a X/0、基床系數U,O、豎向荷載大小0°)與地基豎向變形(0之間的關系式,可建立一個以基床系數U,G)為待求未知量的關系方程。通過兩種或兩種以上尺寸的剛性板荷載試驗,依照前述方法,可建立對應于一定受力狀態下的關于基床系數aw)的一組方程,求解此方程組,可求得對應雙參數地基的基床系數U,O。下面結合附圖,對本發明進一步說明。
圖I為剛性地基板土體區域劃分示意圖,剛性板下土體為板內區域,為、
為板邊區域,為板角區域。
具體實施例方式結合附圖,本發明的具體實施步驟如下
將地基劃分為板內區域、板邊區域為、和板角區域次、在荷載P作用下板內區域撓度為W。根據邊界條件無窮遠處各區域土體表面撓度為零,與板相接處為板邊或板角撓度,即W,確定各區域土體表面撓度表達式。
_ 1]區域次:= We^yj (χ< < O);
JT
區域:訴(;^^;)=而相(O < x<a,y <0);
區域4 : w(x,^) =(a < χ,γ < 0);
謙)
區域 A : j)= we相 {a< χ,Ο <y <b);
區域A : w(x y) = wJ貧(κ<030 <y<h);
區域^6:i (U) =爾展 (x <0 i <> );
區域4 : #(U)=觸慕' (0 < x<a,h <y);
區域 A : w(x > ) =^ (a <x,b<y) °雙參數地基一剛性板系統的總勢能泛函Π ;
Π = Πι+Π2+Π3+Π4(I)
式中,EE1——剛性板的變形勢能,II1 = O ;
Π>1——板下地基的變形(壓縮和剪切)勢能,n2 =;
Π3——板上集中荷載的勢能,Π3=-Fw ;
Π4——板外地基的變形勢能,
■η· I ff . _2 {9wY {
Π4 = - Ij ^ Aw +G — + — \dxdy ;
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a、b、w、W—分別為板長、板寬、板內區域及板外區域地基表面撓度。板角區域次、為、地基的變形勢能
權利要求
1.一種測量雙參數地基基床系數的方法,其特征在于所述的方法包括以下步驟首先根據雙參數地基的受力特征,將剛性板作用下的地基區域劃分為板內區域、板邊區域和板角區域,采用能量法求得雙參數地基上矩形剛性板的平衡方程,建立靜力荷載下剛性板尺寸(a X/0、基床系數(K)、豎向荷載大小0°)與地基豎向變形(W)之間的關系式;利用此關系式,采用常規地基承載板試驗方法,獲取不同平面尺寸剛性板在一定豎向荷載下的撓度,于是每一種平面尺寸的剛性板荷載試驗可得到一個基床系數a,G)的關系方程;通過兩種或兩種以上尺寸的剛性承載板試驗,可獲取基床系數αο的一組方程組,利用此方程組可求得對應雙參數地基的基床系數(々,G、。
全文摘要
本發明公開了一種利用剛性板靜力荷載試驗實地測量雙參數地基的基床系數的方法。該方法將剛性板作用下的地基區域劃分為板內區域、板邊區域和板角區域(附圖1),采用能量法推導出雙參數地基上矩形剛性板的平衡方程,建立靜力荷載下剛性板尺寸、基床系數、豎向荷載大小與地基豎向變形之間的關系式。利用此關系式,采用常規地基承載板試驗方法,通過兩種或兩種以上尺寸的剛性承載板試驗,獲取不同平面尺寸剛性板在一定豎向荷載下的撓度,得到基床系數的一組方程組,求得對應雙參數地基的基床系數。所述測試方法通過實測獲取雙參數地基的壓縮基床系數k和剪切基床系數G,概念明確清晰,借助常規地基承載板試驗設備和方法即可進行,便于應用和推廣。
文檔編號E02D1/00GK102776875SQ201210294310
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月19日 優先權日2012年8月19日
發明者周亮, 張望喜, 易偉建 申請人:張望喜