计算基础底板弯矩,当宽高比小于2.5时,设计规范有计算公式;当宽高比大于2.5时,没有计算公式。在板式基础尤其是输电线路大尺寸柔性基础设计时按现有规范控制底板宽高比,将使得基础底板厚度偏大,钢筋砼用量偏大。现有规范基础设计弯矩计算,认为基础底板与土壤接触应力呈线性分布,实际上,在荷载作用下,基础底板与土壤的接触应力往往呈非线性幂、指函数分布,其幂、指函数中的系数将由地基土的类型、基础底板的宽厚比以及荷载大小等决定。因此分析基础底板与地基间的接触应力分布真实形式、给出在幂、指接触应力分布作用下基础板的弯曲内力计算方法是一项具有理论和应用价值的研究工作。对于圆形基础板,本文采用解析法推导出基础板上部受集中力作用、下部受幂函数分布荷载作用时的位移场、径向和环向应力场。首先假设在粘土和砂土中的基础板在荷载作用下基础板和土壤间接触应力的幂函数分布形式,然后代入板的微分控制方程,通过力和位移的边界条件求解出板的位移场,最后求解出了圆形基础板的内力场和应力场。对于四边自由方形基础板,本文对双重余弦位移挠度函数引入结构对称性条件,并将板的内力用位移函数表示,把用位移函数表示的力的边界条件以及基础板上、下的幂、指接触应力分布函数展开成余弦级数函数,通过基础板的微分控制方程和板的力的边界条件求解出板的位移场,然后根据位移场与基础板的内力关系求解出基础板内承受的剪力、弯矩。为了验证我们提出非线性幂、指函数在描述真实接触应力分布的能力,本文从数值仿真和实验测量两方面开展了大量研究工作。数值仿真方面,利用有限元分析软件ANSYS建立了有限元模型,分析了轴向荷载和偏心荷载作用下基础底板与地基之间的相互作用,数值仿真得到了不同宽高比、不同土壤类型下基础底板与地基间的接触应力分布形式,并将我们提出的非线性幂、指接触应力分布函数与有限元计算结果进行了拟合,发现具有很好的拟合性,验证了本文提出的幂、指接触应力分布函数的适用性。实验测量方面,主要进行了室内压力分布测试系统基础模型实验、室内模型实验、野外真型实验和实践运用,拟通过实验检查我们提出的幂、指接触应力分布函数是否能够很好地拟合大柔度基础底板与土壤和砂土间真实的接触应力分布。本文设计了一系列不同宽高比的基础板,在三个地方开展了相应的实验测量工作:(1)在学校力学实验中心,采用压力分布测试系统进行了不同宽高比基础板的模型实验,模型基础板尺寸较小,测量了模型基础板与土壤和沙土的接触应力分布形式;(2)在学校土力学实验室深基坑,利用土压力盒测量基础板应力分布,测量不同宽高比基础板与土壤和沙土的接触应力分布形式;(3)在野外开展了柔性基础在真型输电线路铁塔的实践运用,实验测量真型柔性基础板接触应力分布形式,接触应力采用土压力盒测量。通过实验测量,给出了基础板与土壤非线性接触应力分布的实验测量方法和相应实验数据的幂、指接触应力分布函数拟合方法;了解了大柔度基础板与土壤的接触应力分布形式;了解了粘土、砂土对大柔度基础板接触应力分布的影响;了解了偏心上拔、偏心下压等多种荷载工况下,大柔度基础板接触应力分布情况;通过实验确定了我们提出的幂、指接触应力分布函数和相应待定系数的实验确定方法;将实测结果用我们提出的幂、指接触应力分布函数进行了拟合,发现具有很好的拟合性,从而进一步验证了我们提出的幂、指接触应力分布函数的合理性。相对于常规基础板宽高比小于2.5,大柔度基础板宽高比大于2.5底部四条边界附近的接触应力较小,而基础底部中心附近的接触应力较大。大柔度基础的这种接触应力分布使得其承受的弯矩较小。从实验结果来看:现有常规柔性基础的弯矩和剪力计算方法,基于线性分布假设并没有很好地给出柔性基础承受的真实弯矩和剪切力,其值偏大;目前的常规柔性基础弯矩和剪力计算方法在工程中广泛采用,其结果偏于安全,造成材料的浪费。为此,本文以现有常规柔性基础强度设计方法作为参考标准,提出了大柔度基础折减系数的概念,其结果不仅具有理论价值,也可成为工程设计的参考依据。