B.2 扩大基础集中参数建模方法

B.2.1 当确定土与扩大基础静力相互作用模型(图B.2.1-1)时，应计入基础及地基土中的墩身部分水平地基反力、基础底面剪切反力和基础底面的抵抗弯矩，并应分别采用非线性弹簧模拟(图B.2.1-2)。

图B.2.1-1 扩大基础集中参数模型示意图

kh-侧面水平弹簧地基弹簧初始刚度；ks-基底剪切弹簧地基弹簧初始刚度；

kr-基底转动弹簧地基弹簧初始刚度

图B.2.1-2 非线性地基弹簧模型

Ph-水平地基反力；uh-水平地基变形；Phy-水平地基反力上限；

uhy-水平地基屈服变形；Ps-基底剪切反力；us-基底地基剪切变形；

Psy-基底剪切反力上限；usy-基底地基剪切屈服变形；M-基底抵抗弯矩；

θ-基底地基转角；M1-基底提离弯矩；θ1-基底地基提离转角；

M2-基底抵抗弯矩上限；θ2-基底地基屈服转角

B.2.2 水平地基弹簧计算可符合下列规定：

1 地基土中墩身(或基础)水平地基弹簧刚度可按下式计算：

式中：kh——墩身(或基础)水平地基弹簧初始刚度(kN/m)；

Ah——计算范围内墩身(或基础)正面受土压计算面积(m2)。

2 水平地基反力上限值，可按下列公式计算：

Phy＝［σp］b0Δl （B.2.2-2）

式中：b0——水平弹簧刚度计算范围内基础侧面土抗力的计算宽度(m)，按现行行业标准《铁路桥涵地基与基础设计规范》TB 10002.5计算；

△l——水平弹簧计算范围的高度(m)；

[σp]——基础侧面水平地基压应力强度(kPa)；

η——系数，η＝b0/b；

b——垂直于荷载作用方向的基础水平宽度(m)。

B.2.3 基底剪切弹簧计算可符合下列规定：

1 基底剪切弹簧初始刚度ks可按下列公式计算：

ks＝KsAv （B.2.3-1）

Ks＝Kv/3 （B.2.3-2）

式中：ks——基底剪切弹簧初始刚度(kN/m)；

Ks——剪切基床系数(kN/m3)；

Av——基础底面面积(m2)；

Kv——基底竖向基床系数，取计算位置处的基床系数K(kN/m3)。

2 基底最大剪切抗力Psy可按下式计算：

Psy＝μVd （B.2.3-3）

式中：Psy——基底最大剪切抗力(kN)；

Vd——基底竖向荷载(kN)；

μ——基底摩擦系数，由地质勘察报告提供，或按表B.2.3取值。

表B.2.3 基底摩擦系数

B.2.4 基底转动弹簧计算可符合下列规定：

1 基底转动弹簧刚度计算可按下列规定：

1)转动弹簧第一段折线刚度kr可按下式计算：

kr＝KvIy （B.2.4-1）

式中：kr——转动弹簧第一段折线刚度(kN·m/rad)；

Iy——基底截面惯性矩(m4)。

2)转动弹簧第二段折线刚度可按下式计算：

3)转动弹簧第三段折线刚度应取0。

2 基础界限弯矩计算。

1)扩大基础的提离界限弯矩M1可按下式计算：

M1＝VdB/6 （B.2.4-3）

式中：M1——提离界限弯矩(kN·m)；

Vd——基础底面的竖向荷载(kN)；

B——水平荷载作用方向的基础宽度(m)。

2)基础最大抵抗弯矩M2可按下式计算：

M2＝VdB/2-V²d/（2σdL） （B.2.4-4）

式中：M2——基础最大抵抗弯矩(kN·m)；

L——与水平荷载作用方向垂直的基础宽度(m)；

σd——修正后的地基极限承载力(kPa)，根据现行行业标准《铁路桥涵地基与基础设计规范》TB 10002.5规定的基本承载力，按表B.2.4进行地震作用下的修正后得到。

表B.2.4 各类土和岩石地基地震作用下极限承载力建议值[σd]

注：[σ0]为地基土基本承载力。