钢筋混凝土浅基础底板抗剪、抗冲切问题探讨

摘要

现行地基规范关于钢筋混凝土浅基础的冲切和剪切计算,存在一些不明确之处,本文主要针对GB50007-2002《建筑地基基础设计规范》和GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》两版规范中关于柱下独立基础冲切和剪切计算中存在的较大差异问题进行算例分析,并与欧美规范进行对比,得到影响柱下独立基础冲切和剪切计算的因素和各因素对冲切和剪切计算的影响规律,并提出相关建议;针对梁板式筏基底板冲切和剪切受力规律及其底板的单双向板划分问题,进行有限元模拟计算研究,得到梁板式筏基底板在均布荷载作用下,板格的变形和内力分布规律及单双向板的划分界限。方便了工程设计,为地基规范的进一步完善提供了参考。
　　本文针对独立基础冲切、剪切破坏问题,做了如下工作并得到相关结论:
　　(1)对我国新旧《建筑地基基础设计规范》中关于独立柱下基础冲切和剪切公式,进行算例分析,得到:当基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度时,新规范的抗剪验算算得基础底板厚度要比旧规范按冲切算得的厚度大很多,新规范变化较大;
　　(2)分析并得到了基础底面宽度、长度和有效厚度对新旧规范扩展基础冲剪验算的影响规律。通过数据分析得知,底板长厚比可以很好的反应旧规范冲切力和新规范剪切力之间的关系,当长厚比大于4.0时,剪冲比值接近2.0,建议按新规范来进行验算。当长厚比小于4.0时,新旧规范计算差异较大,建议对新规范的抗剪验算进行进一步的研究;
　　(3)对中美欧三国规范中混凝土柱下独立基础抗剪验算进行了大量的算例分析,找出影响受剪承载力和剪力效应的因素。得到了基础长度、宽度、有效厚度、配筋率、验算截面位置对各国规范抗剪承载力和剪力效应的影响规律,并对我国规范提出相应建议。
　　本文针对梁板式筏基底板冲切、剪切受力规律及其单双向板划分问题做了如下工作:
　　通过ABAQUS有限元分析软件对梁板式筏基进行建模,模拟实际状态下梁板式筏基的内力分布与变形,通过数据的分析讨论,得到梁板式筏基板格内力分布规律,提出梁板式筏基单双向板的划分建议。相关结论如下:
　　(1)板格支承边单元截面上的内力在角部趋于0,随着向跨中靠近内力快速增大,在达到离板格角部1.6m处时,内力趋于稳定并达到峰值,内力方向与截面有一个角度,在靠近跨中时接近45°;
　　(2)通过大量数据的分析和讨论,本文建议,选取长宽比ly/lx=3.0作为梁板式筏基底板单双向板的划分界限,明确了当ly/lx<3.0时应全部按双向板设计;当ly/lx≥3.0时可按单向板设计,但应在垂直于受力的方向布置构造钢筋,构造筋的配筋率不宜小于长支承截面配筋率的15％。

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第一章 绪论

1.1 课题工程背景

1.2 国内扩展基础和筏形基础研究现状

1.3 欧美扩展基础和筏形基础研究现状

1.4 本文的研究内容和目的

第二章 基础底板冲、剪机理及板的受力机理分析

2.1 混凝土板冲切与剪切破坏概念辨析

2.2 板冲切与弯曲的对比

2.3 板的抗剪机理

2.4 Marcus板带法及板的受力机理

2.5 本章小结

第三章 扩展基础抗剪承载力对比分析

3.1 我国规范扩展基础冲切与剪切的计算方法

3.2 欧美规范抗剪承载力计算方法

3.3 中美欧抗剪承载力计算对比分析

3.4 本章小结

第四章 梁板式筏基单双向板问题的提出与ABAQUS建模

4.1 梁板式筏基单双向板问题的提出

4.2 ABAQUS软件简介

4.3 有限元模型的建立

4.4 有限元分析与试验结果对比

4.5 模型内力分析及改进

4.6 本章小结

第五章 数值分析与单双向板划分界限的确定

5.1 梁板式筏基板格的数值分析

5.2 有限元计算结果整理

5.3 板格内力随长宽比的变化规律

5.4 梁板式筏基板格单、双向区分界限的确定

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢