作为一种天然地基基础形式,箱形基础广泛应用于工业与民用建筑中,但是目前关于箱型结构的计算方法还不是很完善,实测的箱型基础内力等数据表明在计算方法方面还有待改进,特别是地基、基础与上部结构作为一个整体,三者的共同作用对于箱型基础的受力与变形有比较大的影响,然而在目前的设计中还难以考虑这些因素。本文针对这一课题,对复杂箱型结构体系进行了比较精确的解析分析,同时采用半解析半数值方法对上部结构与箱型基础以及非线性地基的共同作用进行了分析,主要工作和成果如下。 (1)在现有文献的基础上,将箱形结构分为多块板,建立板块在不同荷载作用下的位移和转角方程,通过板块之间的位移和转角协调进行求解,给出解析解答。克服了目前采用双向板来计算板结构时,边界条件只能用简支或固支进行简化计算,而有限元等数值方法虽然可以计算各种复杂箱形结构,但存在建模比较麻烦,实际应用不方便的缺点。 (2)对于中间含有隔墙的多箱结构,考虑到纵横墙的长(宽)高比一般较大,因此在计算时,对隔墙的纵向弯曲加以考虑,同样通过建立多箱结构中各板块的变形和转角方程,最后利用板块之间的变形和转角协调建立整体平衡方程,给出解析解答。 (3)在地基基础共同作用计算中,土的非线性对计算结果的影响是很重要的,本文在现有的邓肯一张模型的基础上,选取其中的变量k、n、b作为待定函数,在弹性半空间Boussinesq理论解基础上,推导得到了地基中的应力解,并给出了用应力表示的地基沉降计算公式。对于给定的P-S曲线,按照最小二乘法,用解析方法对邓肯一张模型参数进行反演分析,工程算例显示了该方法的正确性和实用性。反馈得到的地基参数能很好地反映现场沉降试验结果。 (4)在以上分析的基础上,利用箱型基础各板块与地基之间的变形和位移协调建立箱型基础-非线性地基的共同作用方程,给出半数值半解析解答,并通过工程实例说明本文方法的具体应用。通过将上部结构简化成一层等效刚度板,建立板、柱、箱形基础以及地基之间的变形协调方程,分析上部结构刚度参与箱形基础和地基的共同作用,并通过工程实例说明基础的内力和变形受上部结构刚度的影响情况。 (5)以工程实例模型为例,对地基基础共同作用进行了计算,并对筏板基础内力受侧墙的影响进行了分析。由于本文的半解析半数值方法可以灵活地考虑文克尔地基、弹性半空间地基、分层地基以及非线性地基等多种地基模型,而且地基变形模量等计算参数可很方便地由岩土工程勘察以及现场压板试验得到,加之本文方法未知量少,计算速度快,因此与有限元法等数值方法相比,本文方法可更方便地应用于实际工程计算。