基床反力系数K值的理解和确定

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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，通

2、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（HiStruet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

3、算结果控制在合理围是非常重要的。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。（e）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

4、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（His true t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

5、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）来源于联规，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）计算力反映的变形与 实际的沉降不是一个量级。（HiStruet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。HiStruet 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

6、 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

7、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 基础力影响不大，但荷载不均匀时则会对力产生一定的影响。应适当调整K值，选择较理想的力与变形的 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）：中国建 筑工业，2003

8、基床系数k值表12-2-1土的名称态状k(kN/m3)淤泥质土、有机质土或新填土0.1X10 40.5X104软弱粘性土0.5X10 41.0X104天粘土、粉质粘土然地塑软1.0X10 42.0X104塑可2.0X10 44.0X104塑硬4.0X10 410.0X104基砂土散松1.0X10 41.5X104密中1.5X10 42.5X104实密2.5X10 44.0X104砾石密中2.5X10 44.0X104黄土及黄土类粉质粘土4.0X10 45.0X104软弱土层摩擦桩 桩1.0X10 45.0X104穿过软弱土层达到密实砂层 或粘性土层的桩5.0X10 415.0X104打到岩层的

9、支承桩800X104【资料来源】中国船舶工业总公司第九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K0值（千牛/米3）流砂9814905松软新填筑的砂土9814905土壤湿的软粘土9814905弱淤泥质土壤或有机质土壤*49059810粘土及亚粘土9810 19620软塑的*19620可塑的*29240砂9810 14715中等松散的*密实土壤中密的*1471524525密实的*2452539240石土中密的24525黄土及黄土性亚粘土39240*139240490501紧密下卧层砂紧密下卧层砾石密实碎石49050土壤98100砾砂硬塑土壤1极密人工夯实的

10、亚粘土98100实土壤硬粘土1962001软质岩石硬土中等风化或强风化的坚硬岩196200壤石981000冻土层硬质山V*岩石完好的坚硬岩石981000147150001木桩：49050打至岩层的桩147150穿到弱土层达到密实9050 砂层及粘土层的桩147150人工 桩基*软弱土层摩擦桩9810 钢筋混凝土桩：4905074848000打至岩层的桩49050穿过弱土层及粘土层147150的桩1砖39240004905000建筑块石砌体材料混凝土49050005886000钢筋混凝土748460014715000748480014715000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编写的弹性地基梁及矩形板计 算。