明德林解
地基中竖向附加应力的计算多以布辛奈斯克(Boussinesq)解为根据。布氏解是以荷载作用在半空间弹性体表面为条件推得的,故适用于一般天然浅基的变形计算。布氏解不适用于深基础。采用反映基础埋深D和地基土质条件(泊松比)的明德林(Mindlin)解。明德林解是美国学者明德林在1936年已导得半无限体内受集中力作用所引地基中应力的公式。工程实践表明:当用以计算深基沉降的其它条件相同时,用明氏应力分布求得的最终沉降S与实测推算结果较为接近。
基本信息
- 中文名
明德林解
- 外文名
Mindlin's solution
- 学科
基础工程
- 提出者
明德林
- 目的
计算深基础的沉降
- 时间
1936
简介
明德林解是指在弹性半无限空间内部,作用着竖直(或水平)集中力P时,在半无限体内任一点所引起的应力和位移解。但由于公式过于冗长,计算时尚需使用计算机和编制一定的程序,一般工程技术人员仍感使用不便。越来越多的工程实测证明,应用明德林解计算群桩沉降和深基础沉降较之布辛内斯克解更符合实际。但由于明德林解的计算方法复杂,故一直未能得到推广应用。通过大量计算工作,《桩基规范》在明德林解与布氏之间建立相关关系,引入等效沉降系数,并推荐等效作用面分层总和法,用以计算桩基沉降。
地基沉降
地基沉降是指地基土层在附加应力作用下压密而引起的地基表面下沉。过大的沉降,特别是不均匀沉降,会使建筑物发生倾斜、开裂以致不能正常使用。现有地基沉降预测方法受其假设条件与实际存在较大不符的限制,所得沉降预测结果往往与实测沉降值之间存在较大差异。对地基沉降预测方法的研究有待进一步的发展。由于建筑物荷载差异和地基不均匀等原因,基础或路堤各部分的沉降或多或少总是不均匀的,使得上部结构或路面结构之中相应地产生额外的应力和变形。地基不均匀沉降超过了一定的限度,将导致建筑物的开裂、歪斜甚至破坏,例如砖墙出现裂缝、吊车轮子出现卡轨或滑轨、高耸构筑物倾斜、机器转轴偏斜、与建筑物连接管道断裂以及桥梁偏离墩台、梁面或路面开裂等。
有关术语
深基础
深基础是埋深较大,以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础,其作用是把所承受的荷载相对集中地传递到地基的深层,而不像浅基础那样,是通过基础底面把所承受的荷载扩散分布于地基的浅层。因此,当建筑场地的浅层土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求,而又不适宜采用地基处理措施时,应考虑采用深基础。深基础有桩基础、墩基础、地下连续墙、沉井和沉箱等几种类型。相对于浅基础,深基础埋入地层较深。结构形式和施工方法较浅基础复杂,在设计计算时需考虑基础侧面土体的影响。
桩基础
桩基础由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中,承台底面与土体接触,则称为低承台桩基;若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上,则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。广泛应用于高层建筑、桥梁、高铁等工程。桩是竖直或微倾斜的基础构件,它的横截面尺寸比长度小得多。设置在岩土中的桩是通过桩侧摩阻力和桩端阻力将上部结构的荷载传递到地基,或是通过桩身将横向荷载传给侧向土体。
分层总和法
分层总和法是在地基沉降计算深度范围内划分为若干层,计算各分层的压缩量,然后求其总和。计算时应先按基础荷载、基底形状和尺寸、以及土的有关指标确定地基沉降计算深度,且在地基沉降计算深度范围内进行分层,然后计算基底附加应力,各分层的顶、底面处自重应力平均值和附加应力平均值。分层总和法之所以成立是建立在一系列假设之上:地基土受荷后不能发生侧向变形;按基础底面中心点下附加应力计算土层分层的压缩量;基础最终沉降量等于基础底面下压缩层范围内各土层分层压缩量的总和。该方法本身一些假定与工程实际不符,同时也与经典弹性解答的假定不一致。关键在假定土的变形条件为侧限条件,即在建筑物荷载作用下,地基土层只产生竖向压缩变形,侧向不能膨胀变形,与经典弹性理论的假定不一致,也与实际土有一定的差距。