A.0.1 盆式支座、球形支座在固定方向,可简化为约束或根据产品力学特性确定线性刚度[图A.0.1(a)];在可滑动方向,可简化为刚塑性本构模型[图A.0.1(b)],滑动力可按下式计算:
(A.0.1 )
式中:Fs——滑动力(kN);
μf——动摩擦系数;
N——支座承担的恒载(kN)。
图A.0.1 盆式支座、球形支座恢复力模型
F-水平力;u-水平变形
A.0.2 板式橡胶支座可简化为线性弹簧(图A.0.2),其刚度可按下式计算:
(A.0.2 )
式中:kH——板式橡胶支座的剪切刚度(kN/m);
A——板式橡胶支座的剪切面积(m2);
G——板式橡胶支座的动剪切模量(kN/m2);
∑te——橡胶层的总厚度(m)。
图A.0.2 板式橡胶支座线性恢复力模型
A.0.3 具有滑动面的板式橡胶支座,可按本规范A.0.1建立刚塑性本构模型。
A.0.4 铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等可根据产品说明中提供的初始刚度k1和二次刚度k2建立双线性本构模型(图A.0.4)。
图A.0.4铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座的非线性本构模型和等效线性刚度
k1、k2-隔震支座初始刚度和二次刚度;Qy-隔震支座屈服荷载;
Qd-位移为0时的荷载;uy、uBe-隔震支座屈服位移和有效设计位移
B.1.1 土与桩基础静力相互作用建模的集中参数法(图B.1.1-1)中非线性土弹簧可采用理想弹塑性本构模型(图B.1.1-2);地基反力上限值可按表B.1.1规定确定。
图B.1.1-1 桩基础集中参数模型示意图
1-简化为梁单元模拟;2-桥墩;3-承台;4-桩;kv-桩尖竖向地
基弹簧初始刚度;ksv-桩周竖向地基弹簧初始刚度;kh-桩侧水平地基弹
簧初始刚度;khf-承台侧面水平地基弹簧初始刚度
表B.1.1 地基反力的上限值
图B.1.1-2 桩土相互作用地基弹簧模型
1-桩压入;2-桩拔出;Ph-水平地基反力;Phy-水平地基反力上限;
uh-水平地基变形;Pv-桩尖竖向地基反力;Pvy-桩尖竖向地基反力上限;
uv-桩尖竖向地基变形;Psv-桩周竖向地基反力;
Psvy-桩周竖向地基反力上限值;usv-桩周竖向地基变形
B.1.2 桩侧水平地基弹簧计算应符合下列规定:
1 桩侧水平地基弹簧初始刚度应按下式计算:
(B.1.2-1)
式中:kh——桩侧水平地基弹簧初始刚度(kN/m);Kh——桩侧水平基床系数(kN/m3),取计算位置的基床系数K,包含由于基础尺寸效应而对基本基床系数的修正,根据现行国家标准《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》GB 50307规定的方法确定;
△1——水平弹簧刚度计算范围内桩的长度(m);
D——桩的直径或宽度(m)。
2 当水平地震作用方向所在竖直面内有n根桩时,初始刚度kh应乘以桩构件相互影响系数k,并应按下式计算: (B.1.2-2) 式中:L0——桩在水平地震作用方向所在竖直面内的净距(m);
h0——桩构件埋入地面或局部冲刷线以下的计算深度(m),h0=3(D+1);
xn——与桩构件数目有关的水平地基刚度调整系数,可按表B.1.2-1取值。
表B.1.2-1 水平地基刚度调整系数xn
3 水平地基反力上限值,应按下列公式计算:
(B.1.2-3)
(B.1.2-4)
(B.1.2-5)
(B.1.2-6)
式中:D0——桩构件侧面土抗力的计算宽度(m),可按表B.1.2-2取值;
[σp]——桩侧水平地基压应力(kPa);
z——计算位置的深度(m);
γ——土的容重(有水时考虑水浮力)(kN/m3);
c——土的黏聚力(kPa);
k——桩构件相互影响系数;
Kp——被动土压力系数;
Ks——主动土压力系数;
φ——土的内摩擦角;
η——系数,η=D0/D。
表B.1.2-2 桩构件侧面土抗力的计算宽度D0
B.1.3 桩尖竖向地基弹簧计算应符合下列规定:
1 桩尖竖向地基弹簧初始刚度应按下式计算:
(B.1.3)
式中:kv——桩尖竖向地基弹簧初始刚度(kN/m);
Kv——桩尖竖向基床系数(kN/m3),取计算位置的基床系数K,根据现行国家标准《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》GB 50307规定的方法确定;
Av——桩尖面积(m2)。
2 桩尖承载力上限值,应按现行行业标准《铁路桥涵地基与基础设计规范》TB 10002.5计算。
3 当桩尖土受拉时,不计其地基反力。
B.1.4 桩周竖向地基弹簧计算应符合下列规定:
1 桩周竖向地基弹簧初始刚度应按下列公式计算:
(B.1.4-1)
(B.1.4-2)
式中:ksv——桩周竖向地基弹簧初始刚度(kN/m);
Ksv——桩周竖向基床系数(kN/m3);
△1——桩周竖向基床系数计算范围内桩的长度(m);
U——桩截面周长(m)。
2 桩周承载力上限值应按现行行业标准《铁路桥涵地基与基础设计规范》TB 10002.5计算。
3 桩顶(或局部冲刷线)以下计算桩土分离段长度以内不宜设置桩周竖向地基弹簧,计算桩土分离段长度应按下式计算:
(B.1.4-3)
式中:hs——计算桩土分离段长度(m);
D——桩径或宽度(m);
EI——桩的抗弯刚度(kN·m2)。
B.1.5 承台侧面的水平地基弹簧初始刚度可按下式计算:
(B.1.5)
式中:khf——承台正面的水平地基弹簧初始刚度(kN/m);
Af——承台正面的面积(m2)。
B.1.6 桩的非线性特性应采用计入轴力影响的弯矩-曲率关系描述,并应按一般的钢筋混凝土构件或钢构件计算。