基础应力扩散角是什么?

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2021-04-2621:40:01
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很多时候,我们在图纸中会看到如图所示的构造,这种构造是结构安全方面必须要满足的条件,如果基础与基础之间没有满足此条件,那么结构是不满足安全性的,这个时候就会通过两种方式来解决。

一是相邻的浅处的基础统一加深,二是素混凝土填筑至设计标高来满足条件,这个时候,造价方面成本就会有所增加。那么为什么要满足此条件呢?且往下看

基础应力扩散角是什么?

上图的构造,很多人会以为是刚性角,但是如何仔细观察的话,会发现这是桩基,桩基是没有刚性角的,刚性角只发生在无筋扩展基础或者刚性基础中,那么图上的构造准确的称呼应该是什么呢?

众所周知,基础承受上部传来的荷载并将荷载传递给地基持力层,地基持力层就担负起承担并逐渐分散均匀地传给地壳的责任。这个逐渐分散的方式就是‘扩散’,扩散的规律是按照一定的角度往下逐渐扩大范围,这个扩散角度大小与基础材料的弹性模量与持力层的压缩模量有关、与持力层土的内摩擦角有关。这个扩散角度也叫作应力扩散角。

什么是应力扩散角?局部受压时,受压边缘线向下沿着一定角度破坏,这个角度就是应力扩散角。

这是一个很重要的概念,因为这是所有材料的一个共性,它广泛存在于混凝土结构,钢结构,还有土体中,只是材料有异,应力扩散角度不同罢了。

在混凝土的冲切验算中,我们通常认为扩散角是45度,这个45度用的非常多,包括消防车荷载折算上覆土厚度的确定、无梁楼盖柱的冲切、基础变阶处冲切、核心筒与底板交接处冲切等等,45度就是混凝土这种材料的特性;软弱下卧层验算时的应力扩散角,取决于持力层与软弱下卧层弹性模量之比;关于钢结构吊车梁局部受压的应力扩散角,轨道为1:1,吊车梁腹板翼缘交接处1:2.5。

应力扩散角的确定是通过实验得来的,这也恰恰反映了结构设计是一项基于实验的学科,没有精确解,只有安全解。应力扩散角使得结构承载力得到放大,这个概念的诞生,一方面是客观的存在,另一方面是结构工程师希望在经济性和安全性之间找到一个平衡点。

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