计算条形基础时基床系数的取值问题

2015-05-11程丽

中国新技术新产品 2015年18期

程丽

（中油辽河工程有限公司规划建筑所，辽宁盘锦 124010）

基床反力系数K值的物理意义：指地基土在外力作用下产生单位变位时所需要的压力。即K=p/s，式中：K为基床系数，MPa/m；p为地基土所受的应力，MPa；s为地基的变位，m。

基床反力系数K值的大小与土的类型、基础埋深、基础底面积的形状、基础的刚度及荷载作用的时间等因素。试验表明，在相同压力作用下，基床反力系数K随基础宽度的增加而减小，在基底压力和基底面积相同的情况下，矩形基础下土的K值比方形的大。对于同一基础，土的K值随埋置深度的增加而增大。试验还表明，粘性土的K值随作用时间的增长而减小。因此，K值不是一个常量，它的确定是一个复杂的问题。

基床系数K在地基基础设计中直接影响结构位移和内力计算，对工程造价、安全可靠性程度均有直接影响。为此，国内外学者进行了大量的室内试验和现场原位试验，提出了若干个计算地基土基床系数K的经验公式，但仍然存在诸多不确定因素。因此，本文通过具体工程实例来说明基床系数对基础计算影响。

1 实际工程中常用基床反力系数K的确定

1.1 室内外试验。目前测定基床系数的试验主要有3种：场载荷试验、室内三轴试验及固结试验。遗憾的是不论哪种方法，其试验条件和取值方法都缺少严格定义或统一规定。

1.2 按地基平均沉降反算。用分层总和法按土的压缩性指标计算若干点沉降后取平均值S，得 K=p/ S 式中p为基底平均附加压力，这个方法对把沉降计算结果控制在合理范围内是非常重要的。用这种方法计算的K不需要修正，JCCAD在“桩筏筏板有限元计算”中使用的就是这种方法。

1.3 经验值法。JCCAD说明书附录中建议的K值。

2 结合工程实例，讨论K的合理取值

2.1 工程概况。辽宁省盘锦市某食堂建设工程，结构类型为二层框架结构，建筑高度8.7m，建筑面积1304m2。现将场地各岩土层特征从上至下分述如下：第1层杂填土：杂色，为场地平整时回填的砂砾、沥青块及原来旧楼房基础，厚度为0.60m～0.80m，该层在设计时要全部清除。第2层粉质黏土：呈软塑～可塑状态，土质较均匀，厚度为1.90m～2.20m，该层为主要持力层。第3层粉砂：呈松散～稍密状态，厚度1.20m～1.40m。第4层黏土，厚度2.60m～2.80m。根据拟建场地工程特点及场地的岩土工程条件，本工程建议采用浅基础，基础形式为条形基础。

表1 K取不同值地梁最大反力与最小反力差值

2.2 K值如何选取。条形基础梁高度取1000mm，约为柱距的1/6，地基反力分布均匀。天然地基下粉质黏土软塑～可塑黏土基床反力系数K值可取1.0×104kN/m3～ 4.0×104kN/m3，本工程计算采用K=1.0×104，2.0×104，4.0×104三种情况计算条形基础，根据地基反力分布图来讨论K取何值比较合理。基础计算模型取三种不同K值，得到地梁反力图对比可知，当K=10000时，地梁最大反力与最小反力值相差一般不超过20%，工程设计中可近似认为地基反力分布较均匀，符合工程实际。当K=20000时，地梁最大反力与最小反力值相差基本都超过20%，地梁反力分布不均匀。当K=40000时，地梁最大反力与最小反力值相差基本都在50%左右，地梁反力分布更加不均匀，此时所取的地基反力系数值已经不符合实际工程情况。②轴情况特殊，在K=10000是就出现地基反力分布很不均匀的情况，这是因为建筑功能影响。此食堂二层有个大餐厅，考虑到使用要求，在②轴与B轴相交处抽掉一个柱子，这样得到②轴两端柱子和中间柱子的轴力相差不多，导致端部地基反力很大，而中间地基反力很小。实际上地基梁刚度很大，两端反力相差不会很大，此轴最后所得计算结果与实际不符，设计中应该注意。地基反力系数K取不同值时，地梁弯矩也不同。基本变化情况是K值越大梁端负弯矩越小，6m跨的正弯矩变大，7m跨的负弯矩变小。