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随着山地城市建设的发展,大荷载作用下岩石地基上的扩展基础采用越来越多,而岩石地基刚度比基础刚度大、岩石地基变形量小等特点,使得基础的基底反力和受力特性与土质地基有所不同,基础高度主要由抗剪承载能力确定。因此现行混凝土结构设计规范中关于一般板、梁类受弯构件的抗剪计算公式直接应用于岩石地基上的扩展基础的计算和设计有待研究。
本文就此问题开展了包括现场试验、数值计算和理论推导在内的分析研究,获得了关于岩石地基上有筋扩展基础的受力特性、剪切破坏模式及其影响因素,推导了其抗剪强度理论计算公式,并根据有限元数值计算和现场试验结果的回归分析,建立了岩石地基上有筋扩展基础抗剪经验公式。论文的主要工作和成果如下:
①进行了岩石地基上有筋扩展基础现场试验,测定其基底反力、基础表面混凝土应变和基础抗剪承载力极限值,并观察基础的破坏模式;运用有限元方法对岩石地基上有筋扩展基础进行了数值模拟,分析了其基底反力和混凝土塑性应变分布情况、钢筋应力和基础裂缝发展情况。
②对比分析了现场试验测试数据与有限元数值计算结果,总结了岩石地基上有筋扩展基础基底反力的分布规律,并分析了基础高度和基础配筋率对基底反力分布的影响规律;
③通过有限元数值分析结果,总结了有筋扩展基础塑性发展特点及基础高度和配筋率对其影响规律,并与试验结果对比验证,指出岩石地基上有筋扩展基础受力特点与一般受弯梁不同之处;
④依据现场试验和有限元数值分析,提出了岩石地基上有筋扩展基础的剪切破坏模式,总结了影响有筋扩展基础抗剪承载能力的各种因素。并结合岩石地基上有筋扩展基础的剪切破坏特性,建立了两种抗剪模型并推导了抗剪承载力理论公式;
⑤回归分析了试验测试数据和有限元数值计算结果,建立了岩石地基上有筋扩展基础抗剪承载力经验公式。
本文主要针对岩石地基上有筋扩展基础的受力特性和抗剪承载力进行分析,所获得的结论和成果,在学术研究和工程应用上都有参考意义。