專利名稱：利用剛性板靜載試驗(yàn)實(shí)地測量雙參數(shù)地基基床系數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木工程領(lǐng)域，具體指一種利用剛性板靜力荷載試驗(yàn)實(shí)地測量雙參數(shù)地基基床系數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
目前，應(yīng)用最為廣泛的基床系數(shù)是單參數(shù)地基(Winkler地基)的基床系數(shù)，單參數(shù)地基模型將地基視為一系列側(cè)面無摩擦的獨(dú)立土柱，忽略了土體中存在的剪應(yīng)力，由單參數(shù)地基模型確定的荷載——地基變形關(guān)系為W= Pik ,表明地基地表變形值研與剛性板的尺寸無關(guān)，只與板面荷載及壓縮基床系數(shù)相關(guān)，而實(shí)際上地基變形不僅包括壓縮變形還包括剪切變形，即地基地表變形值研不僅與板面荷載及壓縮基床系數(shù)相關(guān)，還與剪切基床系數(shù)及剛性板的尺寸有關(guān)。
目前，由于地基土的非連續(xù)性，雙參數(shù)地基模型中基床系數(shù)的確定存在很多困難，業(yè)內(nèi)尚無成熟或較普遍認(rèn)可的方法，更沒有可行的實(shí)地測量方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前雙參數(shù)地基基床系數(shù)確定困難的問題，本發(fā)明提供了一種利用不同平面尺寸剛性板靜力荷載試驗(yàn)實(shí)地測量雙參數(shù)地基基床系數(shù)的方法，能夠有效的解決問題并且便于推廣應(yīng)用。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是
首先根據(jù)雙參數(shù)地基模型的特性將剛性板作用下的地基區(qū)域劃分為板內(nèi)區(qū)域、板邊區(qū)域和板角區(qū)域(圖1)，建立地基一剛性板系統(tǒng)的總勢能泛函，采用能量變分法推導(dǎo)出雙參數(shù)地基上矩形剛性板的荷載一變形平衡方程，建立了靜力荷載下剛性板尺寸(a X/0、基床系數(shù)U，O、豎向荷載大小0°)與地基豎向變形(#)之間的關(guān)系式。采用常規(guī)地基承載板試驗(yàn)設(shè)備和方法，對某一選定平面尺寸剛性板荷載試驗(yàn)，獲取不同平面尺寸剛性板的荷載0°)—地基豎向變形(#)關(guān)系曲線，選取在一定應(yīng)力狀態(tài)下的一組荷載和變形值(Λ #)，利用剛性板尺寸(a X/0、基床系數(shù)U，O、豎向荷載大小0°)與地基豎向變形(0之間的關(guān)系式，可建立一個(gè)以基床系數(shù)U，G)為待求未知量的關(guān)系方程。通過兩種或兩種以上尺寸的剛性板荷載試驗(yàn)，依照前述方法，可建立對應(yīng)于一定受力狀態(tài)下的關(guān)于基床系數(shù)aw)的一組方程，求解此方程組，可求得對應(yīng)雙參數(shù)地基的基床系數(shù)U，O。下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步說明。


圖I為剛性地基板土體區(qū)域劃分示意圖，剛性板下土體為板內(nèi)區(qū)域，為、
為板邊區(qū)域，為板角區(qū)域。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖，本發(fā)明的具體實(shí)施步驟如下
將地基劃分為板內(nèi)區(qū)域、板邊區(qū)域?yàn)椤⒑桶褰菂^(qū)域次、在荷載P作用下板內(nèi)區(qū)域撓度為W。根據(jù)邊界條件無窮遠(yuǎn)處各區(qū)域土體表面撓度為零，與板相接處為板邊或板角撓度，即W,確定各區(qū)域土體表面撓度表達(dá)式。
_ 1]區(qū)域次:= We^yj (χ< < O);
JT
區(qū)域:訴(；^^；)=而相(O < x<a,y <0);
區(qū)域4 : w(x,^) =(a < χ,γ < 0);
謙)
區(qū)域 A : j)= we相 {a< χ,Ο <y <b);
區(qū)域A : w(x y) = wJ貧(κ<030 <y<h);
區(qū)域^6:i (U) =爾展 (x <0 i <> );
區(qū)域4 : #(U)=觸慕' (0 < x<a,h <y);
區(qū)域 A : w(x > ) =^ (a <x,b<y) °雙參數(shù)地基一剛性板系統(tǒng)的總勢能泛函Π ；
Π = Πι+Π2+Π3+Π4(I)
式中，EE1——剛性板的變形勢能，II1 = O ；
Π>1——板下地基的變形(壓縮和剪切)勢能，n2 =；
Π3——板上集中荷載的勢能，Π3=-Fw ；
Π4——板外地基的變形勢能，
■η· I ff . _2 {9wY {
Π4 = - Ij ^ Aw +G — + — \dxdy ；
2JJ
a、b、w、W—分別為板長、板寬、板內(nèi)區(qū)域及板外區(qū)域地基表面撓度。板角區(qū)域次、為、地基的變形勢能
權(quán)利要求
1.一種測量雙參數(shù)地基基床系數(shù)的方法，其特征在于所述的方法包括以下步驟首先根據(jù)雙參數(shù)地基的受力特征，將剛性板作用下的地基區(qū)域劃分為板內(nèi)區(qū)域、板邊區(qū)域和板角區(qū)域，采用能量法求得雙參數(shù)地基上矩形剛性板的平衡方程，建立靜力荷載下剛性板尺寸(a X/0、基床系數(shù)(K)、豎向荷載大小0°)與地基豎向變形(W)之間的關(guān)系式；利用此關(guān)系式，采用常規(guī)地基承載板試驗(yàn)方法，獲取不同平面尺寸剛性板在一定豎向荷載下的撓度，于是每一種平面尺寸的剛性板荷載試驗(yàn)可得到一個(gè)基床系數(shù)a，G)的關(guān)系方程；通過兩種或兩種以上尺寸的剛性承載板試驗(yàn)，可獲取基床系數(shù)αο的一組方程組，利用此方程組可求得對應(yīng)雙參數(shù)地基的基床系數(shù)(々，G、。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用剛性板靜力荷載試驗(yàn)實(shí)地測量雙參數(shù)地基的基床系數(shù)的方法。該方法將剛性板作用下的地基區(qū)域劃分為板內(nèi)區(qū)域、板邊區(qū)域和板角區(qū)域(附圖1)，采用能量法推導(dǎo)出雙參數(shù)地基上矩形剛性板的平衡方程，建立靜力荷載下剛性板尺寸、基床系數(shù)、豎向荷載大小與地基豎向變形之間的關(guān)系式。利用此關(guān)系式，采用常規(guī)地基承載板試驗(yàn)方法，通過兩種或兩種以上尺寸的剛性承載板試驗(yàn)，獲取不同平面尺寸剛性板在一定豎向荷載下的撓度，得到基床系數(shù)的一組方程組，求得對應(yīng)雙參數(shù)地基的基床系數(shù)。所述測試方法通過實(shí)測獲取雙參數(shù)地基的壓縮基床系數(shù)k和剪切基床系數(shù)G，概念明確清晰，借助常規(guī)地基承載板試驗(yàn)設(shè)備和方法即可進(jìn)行，便于應(yīng)用和推廣。
文檔編號E02D1/00GK102776875SQ201210294310
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月19日
發(fā)明者周亮, 張望喜, 易偉建 申請人:張望喜