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第一节 概 述
实际工程中,搁置在地基上的粱的实例是非常多的,如铁路钢轨下的枕木,房屋结构中的条形基础,靠山边坡的抗滑桩等都是地基上梁的实例。水面上漂浮的木排也可以看作地基上的粱,此时地基介质为水。地下工程中直墙拱结构的侧墙,油罐结构中的罐壁也是地基上粱的例子。如果假设地基是弹性的,那么上述这样一类粱就叫做弹性地基梁。
显然,弹性地基梁是指搁置在一定弹性性质的地基上的梁,这种梁可以是平放的,也可以是竖放的,地基介质可以是岩石、粘土等固体材料,也可以是水、油之类的液体介质。弹性地基粱是超静定粱,其计算有专门的一套计算理论。
弹性地基梁具有将粱上载荷分布到较大面积的地基上,减少地基所受的压力强度的作用,同时也由于梁的各点都支承在弹性地基上,因而可使梁的变形减少、刚度提高及内力降低。
弹性地基梁与普通梁比较有如下两个区别:
(1)普通粱超静定次数是有限的,而弹性地基梁的超静定次数是无限的。普通粱只是在有限个支座处与基础相连,梁所受的支座反力是有限个未知数。因此,普通梁是静定的或是有限次超静定的结构;弹性地基粱与地基连续接触,梁所受的反力是连续分布的,也就是说,弹性地基梁具有无穷多个支座和无穷多个未知反力,因此,弹性地基梁是无穷多次超静定结构。
(2)普通梁的支座通常看作刚性支座,即略去地基的变形,只考虑粱的变形。弹性地基粱则必须同时考虑地基的变形。实际上,梁与地基是共同变形的。一方面梁给地基以压力,使地基沉陷,反过来,地基给梁以相反的压力,限制梁的位移,而梁的位移与地基的沉陷在每一点又必须彼此相等,才能满足变形连续条件。由此看出,地基的变形是考虑还是略去,这是它们的另一个主要区别。
第二节 弹性地基梁的计算模型
由于地基粱搁置在地基上,梁上作用有荷载,地基粱在荷载作用下与地基一起产生沉陷,因而粱底与地基表面存在相互作用反力。,d的大小与地基沉降y有密切关系,很显然,沉降了越大,反力。也越大,因此在弹性地基梁的计算理论中关键问题是如何确定地基反力与地基沉降之间的关系,或者说如何选取弹性地基的计算模型问题(图8—1)。
一、局部弹性地基模型(局部变形理论)
1867年,德国科学家E.winkler对地基提出如下假设:地基表面任一点的沉降与该点
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单位面积上所受的压力成正比,即
这个理论实际上是把弹性地基模拟为刚性底座上的一系列独立的弹簧<图8—2)。当地基表面上某点承受压力尸时,由于弹簧是彼此独立的,故在该点局部产生沉陷,而在其他地方不产生任何沉陷,因此,这种地基模型称作局部弹性地基模型。
按局部弹性地基模型计算地基梁时,其缺点是没有反映地基变形的连续性,实际上,当地基表面在某一点承受压力时,不仅在该点会局部产生沉陷,而且也在邻近区域产生沉陷,由于没有考虑地基变形的连续性,所以局部弹性地基模型不能全面地反映地基的实际变形情况,特别对于密实厚土层和整体岩石地基,将会引起较大的误差。局部弹性地基模型虽然存在有缺点,但是由于计算简便,基本能反映地基变形情况,故工程实际中大多采用这一模型。
二、半无限体弹性地基模型(共同变形理论) 为了消除局部地基模型中没有考虑地基变形连续性这个缺点,后来人们又提出了另一种地基模型:把地基看作一个均质,连续,弹性的半无限体,用弹性力学理论来计算沉陷,从而进一步确定地基反力的大小及分布规律。
这个假设的优点是反映了地基的连续整体性,同时也存在着缺点。如其中的弹性假设没有反映土壤的非弹性性质,均质假设没有反映土壤的不均匀性,半无限体假设没有反映地层的分层特点等,此外,这个模型在数学处理上比较复杂,因而在应用上也受到一定的限制。
本章所讨论的弹性地基梁计算理论采用局部弹性地基模型。
第三节 弹性地基梁的挠曲微分方程及其初参数法
一、基本假设
在弹性地基粱的计算理论中,除上述局部弹性地基模型假设外,还需作如下三个假设:
随着国家的强大,人们的生活水平也提高了,扶贫政策也要求农村的危房需要拆除。因此农村很多人选择在老家的地皮上盖自建房。盖房时其实最复杂和细致的觉得地基了,打地基是非常重要的事情。老子中说道:合抱之木,生于毫末;九层之台,起于累土;千里之行,始于足下。若基础不牢,房子的寿命也不会长。
而地梁也是地基中的重要组成部分,地梁也叫基础梁、地基梁。主要起联系作用,一般在框架结构和框-剪结构或者也有多层砖混结构(但基础为特殊地基形式比如桩基也用到的)。地梁虽然为梁,但和房子的基础梁又有不同,地梁并不起承重的功能,它圈起后呈闭合状态,地圈梁的作用主要是调节房子可能发生的不均匀沉降,加强房子基础的整体性,使地基反力更均匀点,同时还具有圈梁和防水防潮的作用。地圈梁一般用于砖混、砌体结构中,不起承重作用,对砌体有约束作用,有利于抗震。那么地梁要挖多深呢?由于基础的埋深是指从室外地坪至基础底面的垂直距离,因此在考虑地梁要挖多深,也是需要看建造房屋的地面是什么地质条件。这方面需要咨询专门从事建筑的专家,毕竟建造地基是大事,需谨慎小心。
地梁在一定程度上决定了房子的稳固性,与房子的寿命有重要联系。而中国人讲究四世同堂,想要房子世世代代都可以居住,那么寿命自然不能短。因此农村建房子时是一定会设地梁的。地桩头的钢筋横向,纵向将地梁的的钢筋连接焊在一起固定,形成手拉手式的牵制作用,同时以此增强了房屋的整体性,提高砖墙的抗震能力和楼盖的水平刚度。
2.地梁安装后,要任意1m长度内,水平偏差度不大于1mm,全长不大于2mm,轨道这间对应点的水平偏差不大于1mm,每两条轨道之间的平行度偏差小于2mm。
3.地梁轨道的固定方法,在轨道的内侧两边,按要求间距(约500-700mm)用M8铁膨胀钉或射钉固定牢靠。轨道底面与地面必须紧密着力,不得有虚跨间隙,以防止轨道载荷后弯曲变形。
轴线桩,这和独立承台桩基还不一样,这样的轴线桩基基础梁就应该是承台,不应该是基础梁,应该按承台的构造要求,这两者概念是不同的。在承台以外的部分可以按一般基础梁设计。另轴线桩的承台一般应为单排布置,也有交错插花布置的,这样的承台要做的刚些才能起到共同作用的目的。