[科普中國]-動基床反力法

動基床反力法又稱為彈性基床反力法，計算地基土上負荷結(jié)構(gòu)的撓曲的一種方法就是用一組獨立的彈簧來代替地基土，而彈簧變形時能產(chǎn)生同樣的反力。這一概念叫做彈性基床反力理論，并曾在諸如林(Hayashi)(1921)、太沙基(1943)和赫坦伊(1946)等人的著作中討論過，太沙基(1955)還對確定彈性基床反力系數(shù)的方法進行過詳盡的論述。1

計算公式對于一個給定的體系，基床反力系數(shù)和彈簧常數(shù)的關(guān)系為：

式中彈簧常數(shù)k為基床反力系數(shù)k′(或引起單位位移所需的壓力)與基礎(chǔ)面積A的乘積。所以,如果能獲得有關(guān)作用荷載與位移的試驗資料,就可算出k值,并從上式求出k′。

根據(jù)載荷試驗和基礎(chǔ)的現(xiàn)場試驗資料，可以確定機器基礎(chǔ)的k值。巴爾坎(1962)曾引用了大量野外試驗資料，證明動彈簧常數(shù)實質(zhì)上等于靜反復(fù)載荷試驗中荷載增量與變形增量(或力矩增量與轉(zhuǎn)角增量)之比。他把從基礎(chǔ)塊上的動力試驗所測得的共振頻率與計算所得的無阻尼固有頻率進行了比較。計算中采用了基礎(chǔ)塊加機器的總質(zhì)量以及從同一基礎(chǔ)的靜反復(fù)載荷試驗所測出的k值。根據(jù)在砂土、粘土或黃土上，基礎(chǔ)面積從5~161。所得的15個試驗數(shù)據(jù)，他發(fā)現(xiàn)實測頻率平均為計算頻率的97%，而極限值從85%到121%。 1

相關(guān)概念巴爾坎方法巴爾坎方法的關(guān)鍵是利用靜反復(fù)載荷試驗。此外, “恒載"和“活荷載”的數(shù)值應(yīng)與預(yù)計作用在實際基礎(chǔ)上的數(shù)值相近，這一點也是重要的。因為預(yù)期的振動很小,所以不容易從模型基礎(chǔ)或原型基礎(chǔ)中獲得可靠的荷載—變形資料。 這些測試通常要用專門的儀器， 并在做試驗時特別細心。

從模型基礎(chǔ)試驗得到野外試驗數(shù)據(jù)之后，下一步工作就是把這些資料外推到原型尺寸的基礎(chǔ)上去。太沙基(1955)和其他人有關(guān)靜荷載下選擇基床反力系數(shù)的論述，也適用于動力機器基礎(chǔ)的問題中。太沙基(1955)給出了外插試驗數(shù)據(jù)的建議方法。對于豎向振動，它們可表示如下：

對粘性土：

對無粘性圖：

式中：

2d：梁寬或基礎(chǔ)底面的短邊。

:基礎(chǔ)短邊為2d時的豎向基床反力系數(shù);

:基礎(chǔ)短邊為1時的豎向基床反力系數(shù)。

因此,試驗數(shù)據(jù)提供了資料以確定單位尺寸的值,再應(yīng)用上式把調(diào)整為原型尺寸基礎(chǔ)的基床反力系數(shù)。這種方法只有當(dāng)模型基礎(chǔ)和原型基礎(chǔ)在相同的土中都產(chǎn)生同等的應(yīng)力時オ是合理的。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所