10-1 弹性地基梁的解析方法

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2. 弹性地基梁法

弹性地基梁内力计算:基床系数法和半无限弹性体法。

基床系数法:采用文克勒(Winkler)地基模型,地基由许多互不联系的弹簧所组成,某点的地基沉降仅由该点上作用的压力所产生。通过求解弹性地基梁的挠曲微分方程,可求出基础梁的内力。

半无限弹性体法:假定地基为半无限弹性体,将柱下条形基础看作放在半无限弹性体表面上的梁,而基础梁在荷载作用下,满足一般的挠曲微分方程。应用弹性理论求解基本挠曲微分方程,并引入基础与半无限弹性体满足变形协调的条件及基础的边界条件,求出基础的位移和基底压力,进而求出基础的内力。

半无限弹性体法的求解一般采用有限单元法等数值方法。

,根据微分梁单元力的平衡,则:

Y

M x w EI -=22d d 由材料力学知,梁的挠曲微分方程为:或22

44d d d d x

M x w EI -=根据截面剪力与弯矩的相互关系,即则:x x M d dQ d d 22=q bp x w EI +-=44d d q bkw x w EI =+44

d d 引入文克勒地基模型及地基沉降s 与基础梁的挠曲变形协调条件,可得:。

w s =kw ks p ==代入上式,可得文克勒地基上梁的挠曲微分方程为:当梁上的分布荷载q =0时,梁的挠曲微分方程变为

齐次方程:0d d 44=+bkw x w EI 有缘学习+V星ygd3076或关注桃报:奉献教育(店铺)

令,称为梁的柔度指标,其单位为(长度)-1。的倒数值称为特征长度,值愈大,梁对地基的相对刚度愈大。

4

4EI kb =λλλλ1λ104d d 444

=+w x w λ该微分方程的通解为

)sin cos ()sin cos (4321x C x C e x C x C e w x x λλλλλλ+++=-于是,梁的挠曲微分方程可进一步写成如下形式:

式中C 1、C 2、C 3、C 4为待定参数,根据荷载及边界条件定;为无量纲量,当x =L (L 为基础长度),称为柔性指数,它反映了相对刚度对内力分布的影响。x λL λ