论文部分内容阅读
[摘 要]目前在土木工程施工过程中，弹性地基梁被广泛使用。例如在公路建造、房屋基础建筑及地下结构等工程设计中，由于其具有较高的实用性及简便性，因而备受欢迎。由于弹性地基梁的梁的截面弯曲刚度及其静动力特性与基床的刚度相关，因而其结构损伤可能受基床刚度的变化影响，也可能受梁的弯曲刚度降低的影响。在实际工程中，地基沉陷是导致混凝土路面破损的主要原因。本文就地基沉降对弹性地基梁的影响作用做简要分析。
[关键词]弹性地基梁 剪切变形 地基沉降
中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0099-02
在工程实践过程中，弹性地基梁、板常出现地基沉降的现象，例如由于地基沉降会导致水泥混凝土路面泥泞，公路桥梁的桥头搭板的开裂及损毁现象等。根据地基沉降程度的大小，地基梁会部分变成普通梁或全部变成普通梁。
1. 弹性地基梁与普通梁的区别
弹性地基梁与普通梁的主要区别之一，就是看它们是否考虑地基的变形因素。普通梁的支座通常只考虑梁的变形而忽略地基的变形。实际上地基与梁的变形是同时发生，因此弹性地基梁需要同时考虑地基与梁的变形。梁在对地基施以压力时会使地基沉陷，同时，地基返回给梁的压力，也会使其位移受到限制，而想要满足变形连续的条件地基的沉陷与梁的位移则必须在每一点对等。
弹性地基梁与普通梁的另一个主要区别是由其超静定次数决定。弹性地基梁的超静定次数无限，而普通梁的超静定次数则为有限。由于普通梁是在有限的支座处与基础相连接，因此梁所受到的支座反力也是有限的未知数，从而使得普通梁是有限次超静定或静定的结构；而弹性地基梁在与地基连续接触的过程中使梁受到的反力也呈连续分布的状态，因而弹性地基梁具有无限的支座处及未知反力，使其成为无限多次超静定结构。
2. 地基沉降的计算方法
地基土在承载建筑结构负荷的作用下必须满足其沉降变形的要求，才能够保证建筑物的安全问题及正常使用。因此，对地基沉降的计算必须在设计基础前，进行并使之满足特定要求。
目前在实际工程施工过程中，地基沉降的计算方法通常有两种。其一是实用计算方法，这种方法的典型代表是分层总和法。由于实用计算法具有较高的简便性及实用性，并且能够更好地将土质特性考虑进去，因此在实际工程中处于主流地位，但它也有不足之处，例如其参数主要通过室内试验进行计算，从而导致无法更加精确地考虑到应力状态；其二是有限元等数值方法，它的优点是可以将复杂本构模型考虑进去。
在实际工程设计过程中计算地基沉降时采用实用计算方法，不仅会受到计算模型的误差因素影响，同时土的参数与实际情况的差别，也会使计算结果不精确。
2.1 原位土切线计算方法
地基的沉降变形，主要由两种变形形式组成，即桩侧摩阻变形形式、桩端沉降变形形式。桩侧摩阻变形形式、桩端沉降变形形式都具有非线性的特点，它的这一特点可以通过双曲线方程模拟出来，我们在使用双曲线方程来进行桩端摩阻变形现象模式时，可以计算出桩基的非线性沉降。同时我们也可以采用土体切线模量法计算出桩基的非线性沉降。
2.2 筏板基础沉降计算方法
在进行筏板和地基梁的计算时，可以使用双曲线割线模量的方法。通过这个计算方法，我们可以建立一个筏板和地基梁的有限层地基非线性沉降计算模型。这个沉降计算模型的参数主要来自于原位土试验，因而从这个试验中得出的参数值建立起的计算模型，要优于现有的其他弹性地基梁板模型。例如，图一所示。图中体现了通过土体割线模量法计算出的基地反力值与实测后得出的基地反力值的结果对比情况：
2.3 在荷载条件相对复杂条件下进行的地基沉降计算
当前，地基沉降计算较为热门的一个研究点，是软土地基上堤坝的沉降计算。根据《堤防工程设计规范》中的系数要求，我们可以得知目前软土地基上堤坝的沉降计算所需要的沉降修正经验系数为1.1——1.8.有了这个规范的沉降修正经验系数，那么也就加大了沉降计算的难度。因而，我们要在荷载条件相对复杂的条件下进行的地基沉降计算，必须要依据这个沉降修正经验系数，虽然加大了计算的难度，但是同时也加大了计算数值的精确度。目前，在荷载条件相对复杂条件下进行的地基沉降计算，主要采用的是切线模量法，使用这个方法进行计算时，需要对地基的极限荷载数值进行详细的计算，通过计算，可以确定其地基极限承载数值。虽然这个方法，可以计算出地基沉降，但是它自身还存在着一些不足，需要进一步去研究、完善。
2.4 复合地基沉降计算
复合地基沉降计算对于地基沉降计算而言，是一个很难解决的大难题。我们在进行地基沉降计算时，可以根据桩基的压板试验，以及单桩的荷载试验来进行，在这两个试验中，我们可以使用切线模量法，这个方法可以有效的算出符合地基的曲线，通过这个曲线，我们就能继续进行复合地基的沉降计算。在复合地基沉降计算的过程中，可以从桩基的压板试验中获取相应的参数，然后再通过切线模量法，算出地基的P-S曲线。桩基的压板试验中使用的压板的是小尺寸的压板，但是在进行复合地基的沉降计算中，就需要选择尺寸较大的压板，以此来适应复合地基的尺寸。例如，在桩基的压板试验中，我们选取的是4米×4米的桩基距离，但是在复合地基沉降计算中，需要选取的是8米×8米的压板尺寸。较大尺寸的压板，在进行试验时，可以较为容易的得到相关数值。因此，我们可以依托桩基的压板试验的相关参数，来指导复合地基沉降的计算。
使用切线模量法来计算8米×8米尺寸的复合地基的P-S曲线，在考虑到单桩试验曲线的垫层作用后，在进行下一步计算时，我们就需要采用合成方法求出P-S曲线。具体的计算步骤为：一，我们要在地基沉降量相同的情况下，考虑单桩荷载的垫层作用P，假设当前的复合地基中有N根地基桩，那么我们就要增加N个荷载值，增加之后，接着要把相同地基沉降量压板下的P-S曲线和增加的N各荷载量相加起来，这样就能计算出当前的复合地基的荷载值。二，我们要在地基不同沉降量的情况下，按照上文计算地基同一沉降量下的荷载值的方法，来求出复合地基不同的沉降量所对应的荷载值。
我们在计算实际的复合地基的沉降时，可以通过上述方法来进行计算。具体如图二所示，图二体现了，使用切线模量法计算复合地基沉降的数值，以及实际测量得到的复合地基沉降数值。通过这两个数值的比较，我们可以得出，使用切线模量法计算出的复合地基沉降数值与实际测量得到的数值大致是相似的，因而说明了，使用切线模量法可以有效的计算出复合地基的沉降数值。希望本节探讨的，使用切线模量法计算复合地基的沉降能够为地基沉降计算、检测，提供一个切实可行的思路。
结束语
地基沉降对于弹性地基梁的安全性能而言，有着十分重要的意义，因此我们要重视地基沉降的计算。制约弹性地基梁的安全，从而导致路面破损的主要障碍是地基沉降，原因是：复杂的土质结构，以及很难确定具体模型的参数值所导致的，因而，我们在进行地基沉降计算时，要使用上文中探讨的方法来进行，通过科学、合理的计算，可以使相关的施工人员在进行施工时，能够有效的避免地基沉降带给弹性地基梁的不安全隐患，有效的减少地基沉降对弹性地基梁的影响。
参考文献
[1] 夏桂云，李传习，曾庆元.地基沉降对弹性地基梁的影响[J].中南大学学报（自然科学版），2011（6）.
[2] 杨光华.地基沉降计算的新方法[J].岩石力学与工程学报，2008（4）.
[3] 孙炳书，刘明文.关于弹性地基梁模型与计算方法[J].工业建筑，2014（4）.
[4] 易伟建，刘霞. 弹性地基梁损伤诊断研究[J].计算力学学报，2003（8）.
[关键词]弹性地基梁 剪切变形 地基沉降
中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0099-02
在工程实践过程中，弹性地基梁、板常出现地基沉降的现象，例如由于地基沉降会导致水泥混凝土路面泥泞，公路桥梁的桥头搭板的开裂及损毁现象等。根据地基沉降程度的大小，地基梁会部分变成普通梁或全部变成普通梁。
1. 弹性地基梁与普通梁的区别
弹性地基梁与普通梁的主要区别之一，就是看它们是否考虑地基的变形因素。普通梁的支座通常只考虑梁的变形而忽略地基的变形。实际上地基与梁的变形是同时发生，因此弹性地基梁需要同时考虑地基与梁的变形。梁在对地基施以压力时会使地基沉陷，同时，地基返回给梁的压力，也会使其位移受到限制，而想要满足变形连续的条件地基的沉陷与梁的位移则必须在每一点对等。
弹性地基梁与普通梁的另一个主要区别是由其超静定次数决定。弹性地基梁的超静定次数无限，而普通梁的超静定次数则为有限。由于普通梁是在有限的支座处与基础相连接，因此梁所受到的支座反力也是有限的未知数，从而使得普通梁是有限次超静定或静定的结构；而弹性地基梁在与地基连续接触的过程中使梁受到的反力也呈连续分布的状态，因而弹性地基梁具有无限的支座处及未知反力，使其成为无限多次超静定结构。
2. 地基沉降的计算方法
地基土在承载建筑结构负荷的作用下必须满足其沉降变形的要求，才能够保证建筑物的安全问题及正常使用。因此，对地基沉降的计算必须在设计基础前，进行并使之满足特定要求。
目前在实际工程施工过程中，地基沉降的计算方法通常有两种。其一是实用计算方法，这种方法的典型代表是分层总和法。由于实用计算法具有较高的简便性及实用性，并且能够更好地将土质特性考虑进去，因此在实际工程中处于主流地位，但它也有不足之处，例如其参数主要通过室内试验进行计算，从而导致无法更加精确地考虑到应力状态；其二是有限元等数值方法，它的优点是可以将复杂本构模型考虑进去。
在实际工程设计过程中计算地基沉降时采用实用计算方法，不仅会受到计算模型的误差因素影响，同时土的参数与实际情况的差别，也会使计算结果不精确。
2.1 原位土切线计算方法
地基的沉降变形，主要由两种变形形式组成，即桩侧摩阻变形形式、桩端沉降变形形式。桩侧摩阻变形形式、桩端沉降变形形式都具有非线性的特点，它的这一特点可以通过双曲线方程模拟出来，我们在使用双曲线方程来进行桩端摩阻变形现象模式时，可以计算出桩基的非线性沉降。同时我们也可以采用土体切线模量法计算出桩基的非线性沉降。
2.2 筏板基础沉降计算方法
在进行筏板和地基梁的计算时，可以使用双曲线割线模量的方法。通过这个计算方法，我们可以建立一个筏板和地基梁的有限层地基非线性沉降计算模型。这个沉降计算模型的参数主要来自于原位土试验，因而从这个试验中得出的参数值建立起的计算模型，要优于现有的其他弹性地基梁板模型。例如，图一所示。图中体现了通过土体割线模量法计算出的基地反力值与实测后得出的基地反力值的结果对比情况：
2.3 在荷载条件相对复杂条件下进行的地基沉降计算
当前，地基沉降计算较为热门的一个研究点，是软土地基上堤坝的沉降计算。根据《堤防工程设计规范》中的系数要求，我们可以得知目前软土地基上堤坝的沉降计算所需要的沉降修正经验系数为1.1——1.8.有了这个规范的沉降修正经验系数，那么也就加大了沉降计算的难度。因而，我们要在荷载条件相对复杂的条件下进行的地基沉降计算，必须要依据这个沉降修正经验系数，虽然加大了计算的难度，但是同时也加大了计算数值的精确度。目前，在荷载条件相对复杂条件下进行的地基沉降计算，主要采用的是切线模量法，使用这个方法进行计算时，需要对地基的极限荷载数值进行详细的计算，通过计算，可以确定其地基极限承载数值。虽然这个方法，可以计算出地基沉降，但是它自身还存在着一些不足，需要进一步去研究、完善。
2.4 复合地基沉降计算
复合地基沉降计算对于地基沉降计算而言，是一个很难解决的大难题。我们在进行地基沉降计算时，可以根据桩基的压板试验，以及单桩的荷载试验来进行，在这两个试验中，我们可以使用切线模量法，这个方法可以有效的算出符合地基的曲线，通过这个曲线，我们就能继续进行复合地基的沉降计算。在复合地基沉降计算的过程中，可以从桩基的压板试验中获取相应的参数，然后再通过切线模量法，算出地基的P-S曲线。桩基的压板试验中使用的压板的是小尺寸的压板，但是在进行复合地基的沉降计算中，就需要选择尺寸较大的压板，以此来适应复合地基的尺寸。例如，在桩基的压板试验中，我们选取的是4米×4米的桩基距离，但是在复合地基沉降计算中，需要选取的是8米×8米的压板尺寸。较大尺寸的压板，在进行试验时，可以较为容易的得到相关数值。因此，我们可以依托桩基的压板试验的相关参数，来指导复合地基沉降的计算。
使用切线模量法来计算8米×8米尺寸的复合地基的P-S曲线，在考虑到单桩试验曲线的垫层作用后，在进行下一步计算时，我们就需要采用合成方法求出P-S曲线。具体的计算步骤为：一，我们要在地基沉降量相同的情况下，考虑单桩荷载的垫层作用P，假设当前的复合地基中有N根地基桩，那么我们就要增加N个荷载值，增加之后，接着要把相同地基沉降量压板下的P-S曲线和增加的N各荷载量相加起来，这样就能计算出当前的复合地基的荷载值。二，我们要在地基不同沉降量的情况下，按照上文计算地基同一沉降量下的荷载值的方法，来求出复合地基不同的沉降量所对应的荷载值。
我们在计算实际的复合地基的沉降时，可以通过上述方法来进行计算。具体如图二所示，图二体现了，使用切线模量法计算复合地基沉降的数值，以及实际测量得到的复合地基沉降数值。通过这两个数值的比较，我们可以得出，使用切线模量法计算出的复合地基沉降数值与实际测量得到的数值大致是相似的，因而说明了，使用切线模量法可以有效的计算出复合地基的沉降数值。希望本节探讨的，使用切线模量法计算复合地基的沉降能够为地基沉降计算、检测，提供一个切实可行的思路。
结束语
地基沉降对于弹性地基梁的安全性能而言，有着十分重要的意义，因此我们要重视地基沉降的计算。制约弹性地基梁的安全，从而导致路面破损的主要障碍是地基沉降，原因是：复杂的土质结构，以及很难确定具体模型的参数值所导致的，因而，我们在进行地基沉降计算时，要使用上文中探讨的方法来进行，通过科学、合理的计算，可以使相关的施工人员在进行施工时，能够有效的避免地基沉降带给弹性地基梁的不安全隐患，有效的减少地基沉降对弹性地基梁的影响。
参考文献
[1] 夏桂云，李传习，曾庆元.地基沉降对弹性地基梁的影响[J].中南大学学报（自然科学版），2011（6）.
[2] 杨光华.地基沉降计算的新方法[J].岩石力学与工程学报，2008（4）.
[3] 孙炳书，刘明文.关于弹性地基梁模型与计算方法[J].工业建筑，2014（4）.
[4] 易伟建，刘霞. 弹性地基梁损伤诊断研究[J].计算力学学报，2003（8）.