为了便于比较,此处分别选择柱下独立基础(浅基础的一种,如图1)和柱下多桩承台(桩基础的一种,如图2)的抗弯强度验算进行对比。 图1 柱下独立基础 图2 柱下多桩承台 通常,基础(承台)弯矩最大截面为柱边截面,需进行抗弯强度验算。通过静力平衡分析可知,在基础顶部轴力与弯矩相同的情况下,柱下独立基础的反力由地基提供,为梯形分布荷载;
为了便于比较,此处分别选择柱下独立基础(浅基础的一种,如图1)和柱下多桩承台(桩基础的一种,如图2)的抗弯强度验算进行对比。
图1 柱下独立基础
图2 柱下多桩承台
通常,基础(承台)弯矩最大截面为柱边截面,需进行抗弯强度验算。通过静力平衡分析可知,在基础顶部轴力与弯矩相同的情况下,柱下独立基础的反力由地基提供,为梯形分布荷载;柱下多桩承台的反力由桩基础提供,为多个集中力。基础任意截面弯矩计算公式如图3、图4:
图3 柱下独立基础截面弯矩计算
图4 柱下多桩承台截面弯矩计算
下面对抗弯强度验算过程进行对比:
公式适用条件
柱下独立基础截面弯矩计算公式需满足3个条件:基础台阶宽高比小于等于2.5;e≤b/6;岩石地基不适用本公式。
柱下多桩承台截面弯矩计算则未考虑承台下土的承载力。
反力计算要点
两者计算地基反力和基桩竖向反力时方法相同:
1、均采用基本组合下柱轴力设计值,反力标准值计算方法如图5、图6,公式计算结果为标准值,乘以1.35系数即为反力设计值。
图5 柱下独立基础地基反力标准值计算
图6 柱下多桩承台基桩竖向反力标准值计算
2、从土力学概念上讲,二者的反力设计值均为“净反力”,即扣除基底以上基础和土自重,计算时可直接代入基础顶部轴力和弯矩设计值求得“净反力”设计值p和N。
截面弯矩对比计算
选择算例(2010上午第5题)如下:
为了进行对比,将该算例进行改编:其他条件不变,阶型基础改为4桩阶型承台,桩直径300mm,分别位于承台4个角部,桩中心距离承台边最近距离为400mm,计算柱边截面弯矩。
小结
从以上计算过程可知:浅基础和桩基础抗弯验算时应牢记采用“净反力设计值”,不难理解,基底反力需克服基础和上覆土重后,多余的力(即净反力)才能对基础截面产生作用;此外,相同条件下,采用桩基础产生的截面弯矩远大于浅基础,因此桩基础设计时需保证承台刚度,为减小承台配筋,可尽量使基桩布置在离承台中心较近的地方。
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