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，

2、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

3、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

4、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

5、.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

6、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

7、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 值 表 12-2

8、-1土的名称状态（kN/m3）天然地基淤泥质土、有机质土或新填土0.11040.5104软弱粘性土0.51041.0104粘土、粉质粘土软塑1.01042.0104可塑2.01044.0104硬塑4.010410.0104砂土松散1.01041.5104中密1.51042.5104密实2.51044.0104砾石中密2.51044.0104黄土及黄土类粉质粘土4.01045.0104桩基软弱土层内摩擦桩1.01045.0104穿过软弱土层达到密实砂层或粘性土层的桩5.010415.0104打到岩层的支承桩800104 【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

9、床系数的参考数值表地基的一般特征土 壤 种 类0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*98149059814905981490549059810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*98101962019620292409810147151471524525245253924024525392403924049050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4905098100极密实土壤人工夯实的亚粘土硬粘土98100硬土壤软质岩石中等风化或强风化的坚硬岩石冻土层硬质岩石完好的坚硬岩石人工桩基*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