新基床反力系数K值.doc

1 基床反力系数K值的理解和确定1.1基床反力系数K值的物理意义： 单位面积地表面上引起单位下沉所需施加的力基床反力系数K值的影响因素包括： 基床反力系数K值的大小与土的类型、基础埋深、基础底面积的形状、基础的刚度及荷载作用的时间等因素试验表明，在相同压力作用下，基床反力系数K随基础宽度的增加而减小，在基底压力和基底面积相同的情况下，矩形基础下土的K值比方形的大.对于同一基础，土的K值随埋置深度的增加而增大试验还表明，粘性土的K值随作用时间的增长而减小因此，K值不是一个常量，它的确定是一个复杂的问题1.2 基床反力系数K值的计算方法（a） 静载试验法：静载试验法是现场的一种原位试验，通过此种方法可以得到荷载-沉降曲线（即P-S曲线），根据所得到的P-S曲线，则K值的计算公式如下：K=P2-P1/S2-S1；其中，P2、P1分别为基底的接触压力和土自重压力，S2、S1——分别为相应于P2、P1的稳定沉降量 静载试验法计算出来的K值是不能直接用于基础设计的，必须经太沙基修正后才能使用，这主要是因为此种方法确定K值时所用的荷载板底面积远小于实际结构的基础底面积，因此需要对K值进行折减（HiStruct注：折减要适当且有依据）。

b）按基础平均沉降Sm反算： 用分层总和法按土的压缩性指标计算若干点沉降后取平均值Sm，得 K=p/ Sm  式中p为基底平均附加压力，这个方法对把沉降计算结果控制在合理范围内是非常重要的用这种方法计算的k值不需要修正，JCAD在“桩筏筏板有限元计算”中使用的就是这种方法c）经验值法 JCCAD说明书附录二中建议的K值1.3 讨论基床反力系数K是基础设计中非常重要的一个参数，因为它的大小直接影响到地基反力的大小和基础内力因此，合理地确定此参数的大小就显得至关重要1.3.1已知沉降算K值:JCCAD软件在“桩筏筏板有限元计算”中，K值的计算公式为：“板底土反力基床系数建议（kN/m3）”=“总面荷载值（准永久值）”/“平均沉降S1（m）”1.3.2不知道沉降算K值:如果设计人员无法准确预估沉降量，而按经验值法输入K值，或者采用程序提供的建议值这两种方法产生的K值在很多情况下会有很大的差别，有时甚至相差一个数量级这主要是因为采用经验值法计算出的K值不仅受人为因素的影响很大，而且其考虑的因素比较粗糙的缘故而采用程序提供的建议值时，只要输入的地质资料准确无误，则程序计算出的结构平均基床反力系数K一般是可以接受（Histruct注，请务必理解JCCAD的刚度K计算和修正原理！）。

1.3.3 对于某些工程，若基础埋深比较大，当基础开挖的土体重量大于结构本身重量时，地基土产生回弹，则程序将无法给出K的建议值此时设计人员可以考虑回弹再压缩，用结构“总面荷载值（准永久值）”/“回弹再压缩沉降值（mm）”得到基床反力系数K值 1.3.4 JCCAD中附录给出的K值很大，计算可能会比它小一个数量级的原因：1）来源于苏联规范，正常用于路基上枕木、轨道计算（压力泡小，与表层土相关）2）没有考虑压缩深度的影响，没有考虑荷载大小的影响，建筑物宽度方向也在几十米多3）原有研究成果没有考虑上部结构的影响4）计算内力反映的变形与实际的沉降不是一个量级HiStruct对这些原因的说法持保留意见）1.4建议建议：a、取用附录给出的K值，不考虑上部结构共同作用b、如取沉降反算的值，应考虑上部结构共同作用HiStruct 注，一般来说取沉降反算法对于大部分筏板合理，建议可以采用中点沉降，并根据筏板特征适当提高边缘区域的K值，而对于大型的地下室筏板，采用平均值计算或者用附录给出的K值可适当选择采用而其它关于桩筏基础设计中群桩的弹簧刚度取值，承台下土的分担，基础设计建议等，可以联系本人咨询基床系数: 基床反力系数(温克尔系数) 弹性半空间地基上某点所受的法向压力与相应位移的比值。

又称温克尔系数基床反力系数K应如何取值？这个应该就是文克勒在1867年提出的文克勒地基模型（弹性地基梁）中的基床反力系数吧，文克勒假设：地基上任一点所受的压力强度p与该点的地基沉降量s成正比， p=ks ，这个比例系数k称为基床反力系数，简称基床系数就是把地基土体划分成许多的土柱，然后用一根独立的弹簧来代替，k就是弹簧刚度，就如楼主所说吧不过基床系数的确定比较复杂，它又不是单纯表征土的力学性质的计算指标，还受基底压力的大小和分布、压缩性、土层厚度、邻近荷载等等的影响有些书推荐按基础的预估沉降量或者载荷试验成果来确定K的取值可参阅说明书中的附表，在同一类土中，相对偏硬的土取大值，偏软的土取小值，若考虑垫层的影响K值还可取大些，当有多种土层时，应按土的变形情况取加权平均值K值的改变对荷载均匀的基础内力影响不大，但荷载不均匀时则会对内力产生一定的影响应适当调整K值，选择较理想的内力与变形的K值，并最好使垂直位移不出现负值· 【资料来源】顾晓鲁等主编．地基与基础（第三版）．北京：中国建筑工业出版社，2003基床系数 κ 值    表 12-2-1土的名称状态κ（kN/m3）天然地基淤泥质土、有机质土或新填土　0.1×104～0.5×104软弱粘性土　0.5×104～1.0×104粘土、粉质粘土软塑1.0×104～2.0×104可塑2.0×104～4.0×104硬塑4.0×104～10.0×104砂土松散1.0×104～1.5×104中密1.5×104～2.5×104密实2.5×104～4.0×104砾石中密2.5×104～4.0×104黄土及黄土类粉质粘土　4.0×104～5.0×104桩基软弱土层内摩擦桩　1.0×104～5.0×104穿过软弱土层达到密实砂层或粘性土层的桩　5.0×104～15.0×104打到岩层的支承桩　800×104　· 【资料来源】中国船舶工业总公司第九设计院编写．弹性地基梁及矩形板计算．附录A：基床系数的参考数值表地基的一般特征土 壤 种 类κ0值（千牛/米3）松软土壤流砂新填筑的砂土湿的软粘土弱淤泥质土壤或有机质土壤*981～4905981～4905981～49054905～9810中等密实土壤粘土及亚粘土    软塑的*    可塑的*砂    松散的*    中密的*    密实的*    石土中密的    黄土及黄土性亚粘土*9810～1962019620～292409810～1471514715～2452524525～3924024525～3924039240～49050密实土壤紧密下卧层砂紧密下卧层砾石碎石砾砂硬塑土壤49050～98100极密实土壤人工夯实的亚粘土硬粘土98100～196200硬土壤软质岩石中等风化或强风化的坚硬岩石冻土层196200～981000硬质岩石完好的坚硬岩石981000～14715000人工桩基*木桩：    打至岩层的桩    穿到弱土层达到密实砂层及粘土层的桩    软弱土层内摩擦桩钢筋混凝土桩：    打至岩层的桩    穿过弱土层及粘土层的桩49050～1471509050～1471509810～490507484800049050～147150建筑材料砖块石砌体混凝土钢筋混凝土3924000～49050004905000～58860007484600～147150007484800～14715000注：1．凡有*号，原文注明适用于地基面积＞10平米。

　　2．上表系数与基础埋置深度无关　　3．本表摘自中国船舶工业总公司第九设计院编写的《弹性地基梁及矩形板计算》岩土基床系数的学习最近要新上一个项目，要求采用室内试验测定土的基床系数，因为对基床系数这个参数还不太熟悉，于是到百度里搜寻一通，一下子冒出那么多词条，一时不知所措，难以甄别    ‘地基系数’、‘基床系数’、‘基床反力系数’、‘弹性抗力系数’、‘地基抗力系数’......，嗬这么多专业名词究竟哪个才是我需要的正解啊，又从各种规范或教材中查找相关定义，似乎都在表述同一个意思，即温克尔系数的中文解译，或许由于缺少统一协调，不同的规范不同的作者弄出些不同称谓和不同的理解    比如，《地基基础与设计规范》中称“基床反力系数”，《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》中称“基床系数”，《铁路路基设计规范》中又称“地基系数”，《岩土工程勘察规范》中“基准基床系数”，再看看它们各自的定义，几乎一致，搞明白之前权当作与基床系数同一概念吧 一、基床系数的定义：    基床系数是基于原位平板载荷试验得到的，是公路、机场、地下工程和建筑地基基础工程，特别是近年来在城市地铁工程中经常使用的一个重要参数。

    其定义是“弹性半空间地基上某点所受的法向压力与相应位移的比值”又称温克尔系数它的物理意义：使土体(围岩)产生单位位移所需的应力，或者使单位面积土体产生单位位移所需要的力，量纲为kN/m3或kPa/m《铁路路基设计规范》（TB 10001-2005）对基床系数是这样规定的：“通过试验测得的直径 30cm荷载板下沉1.25mm时对应的荷载强度P（MPa）与其下沉量1.25mm的比值”，这好像是从应用的角度阐述的，又简称为K30方法，但太沙基原本是根据边长30.5cm的方形刚性板的试验资料提出地基土的基床系数表，这里却骤然改成了圆形板，不知是想当然还是另有理论支撑，其实两者的应力分布并不相同（好像高大钊老师有一篇文章专门谈到这个问题）《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》第10.3.1的条文“基床系数是地基土在外力作用下产生单位预算变位时所需的应力，也称弹性抗力系数或地基反力系数” 二、基床系数的确定方法：    基床系数分垂直基床系数和水平基床系数，确定基床系数首选原位试验，可采用平板载荷试验（垂直载荷和水平载荷）、旁压试验或扁铲试验等到原位测试手段确定（旁压和扁铲仅用于估测水平基床系数），由于受场地条件和土层深度的限制，原位测试在很多情况下是难以实施的。

    采用室内试验手段确定基床系数具有较好前景，尤其是当现场试验难以实施时，采用室内试验也是比较可行的，《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》第10.3.2条规定，“在室内宜采用三轴试验或固结试验的方法测得地基土的基床系数”，并在条文说明中给出了利用室内试验确定基床系数的试验方法和相关公式作为室内测试手段之一，也可根据规范提供的弹性模量及泊松比与基床系数的经验换算公式，通过测定泊松比及弹性模量间接测定基床系数    对于一般工程应用而言，更多的时候还是采用经验值，一些教科书、规范及工程资料中给出了大量的参考数据(如附表)，当然这也是最省钱的方法因此概括地说有三种方法可以确定基床系数，即现场试验、室内试验、经验值附表：(垂直)基床系数K的经验值(MPa/m)岩土类别状态K值软土、淤泥质土、有机土　1～8粘性土软塑8～15可塑15～35硬塑35～70坚硬70～90砂土松散5～10稍密10～15中密15～25密实25～40圆砾、角砾中密25～40密实40～95黄土、黄土质土　30～50 注：此表摘自《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》三、几种室内试验方法的比较：。