明德林解

明德林解

地基中豎向附加應力的計算多以布辛奈斯克(Boussinesq)解為根據。布氏解是以荷載作用在半空間彈性體表面為條件推得的,故適用於一般天然淺基的變形計算。布氏解不適用於深基礎。採用反映基礎埋深D和地基土質條件(泊松比)的明德林(Mindlin)解。明德林解是美國學者明德林在1936年已導得半無限體內受集中力作用所引地基中應力的公式。工程實踐表明:當用以計算深基沉降的其它條件相同時,用明氏應力分布求得的最終沉降S與實測推算結果較為接近。

簡介

明德林解是指在彈性半無限空間內部,作用著豎直(或水平)集中力P時,在半無限體內任一點所引起的應力和位移解。但由於公式過於冗長,計算時尚需使用計算機和編制一定的程式,一般工程技術人員仍感使用不便。越來越多的工程實測證明,套用明德林解計算群樁沉降和深基礎沉降較之布辛內斯克解更符合實際。但由於明德林解的計算方法複雜,故一直未能得到推廣套用。通過大量計算工作,《樁基規範》在明德林解與布氏之間建立相關關係,引入等效沉降係數,並推薦等效作用面分層總和法,用以計算樁基沉降。

地基沉降

地基沉降是指地基土層在附加應力作用下壓密而引起的地基表面下沉。過大的沉降,特別是不均勻沉降,會使建築物發生傾斜、開裂以致不能正常使用。現有地基沉降預測方法受其假設條件與實際存在較大不符的限制,所得沉降預測結果往往與實測沉降值之間存在較大差異。對地基沉降預測方法的研究有待進一步的發展。由於建築物荷載差異和地基不均勻等原因,基礎或路堤各部分的沉降或多或少總是不均勻的,使得上部結構或路面結構之中相應地產生額外的應力和變形。地基不均勻沉降超過了一定的限度,將導致建築物的開裂、歪斜甚至破壞,例如磚牆出現裂縫、吊車輪子出現卡軌或滑軌、高聳構築物傾斜、機器轉軸偏斜、與建築物連線管道斷裂以及橋樑偏離墩台、梁面或路面開裂等。

有關術語

深基礎

深基礎是埋深較大,以下部堅實土層或岩層作為持力層的基礎,其作用是把所承受的荷載相對集中地傳遞到地基的深層,而不像淺基礎那樣,是通過基礎底面把所承受的荷載擴散分布於地基的淺層。因此,當建築場地的淺層土質不能滿足建築物對地基承載力和變形的要求,而又不適宜採用地基處理措施時,應考慮採用深基礎。深基礎有樁基礎、墩基礎、地下連續牆、沉井和沉箱等幾種類型。相對於淺基礎,深基礎埋入地層較深。結構形式和施工方法較淺基礎複雜,在設計計算時需考慮基礎側面土體的影響。

樁基礎

樁基礎由基樁和連線於樁頂的承台共同組成。若樁身全部埋於土中,承台底面與土體接觸,則稱為低承台樁基;若樁身上部露出地面而承台底位於地面以上,則稱為高承台樁基。建築樁基通常為低承台樁基礎。廣泛套用於高層建築、橋樑、高鐵等工程。樁是豎直或微傾斜的基礎構件,它的橫截面尺寸比長度小得多。設定在岩土中的樁是通過樁側摩阻力和樁端阻力將上部結構的荷載傳遞到地基,或是通過樁身將橫向荷載傳給側向土體。

分層總和法

分層總和法是在地基沉降計算深度範圍內劃分為若干層,計算各分層的壓縮量,然後求其總和。計算時應先按基礎荷載、基底形狀和尺寸、以及土的有關指標確定地基沉降計算深度,且在地基沉降計算深度範圍內進行分層,然後計算基底附加應力,各分層的頂、底面處自重應力平均值和附加應力平均值。分層總和法之所以成立是建立在一系列假設之上:地基土受荷後不能發生側向變形;按基礎底面中心點下附加應力計算土層分層的壓縮量;基礎最終沉降量等於基礎底面下壓縮層範圍內各土層分層壓縮量的總和。該方法本身一些假定與工程實際不符,同時也與經典彈性解答的假定不一致。關鍵在假定土的變形條件為側限條件,即在建築物荷載作用下,地基土層只產生豎向壓縮變形,側向不能膨脹變形,與經典彈性理論的假定不一致,也與實際土有一定的差距。

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