单向偏心受压独立柱基基底尺寸计算,目前有试算法和表格法两种。前者计算虽简单但误差较大,往往计算后需调整基底尺寸;后者计算虽准确但计算过程较繁,且需配合表格进行。现提出一种简捷计算方法。
图1 为一单向偏心受压独立柱基。由应力计算公式可知,其基底最大应力与最小应力分别为:
式(1)、(2)中
F ——基底面积;
W ——基底抵抗矩。
将式(3)、(4)代入式(1)、(2)得:
将式(5)表示成 B 的二次方程得:
解式(7)二次方程得:
为(8)为基底尺寸 B 的直接计算公式。
图1 单向偏心受压独立柱基示意图
已知轴心受压矩形独立柱基的 A 轴 计算公式为:
现令偏心受压与轴心受压基底短边之比为 β ,即:
则偏心受压基底尺寸 A 偏 的计算式为:
式中 n ——基底长宽之比;
β ——基础偏心修正系数。
现对 n 和 β 的取值介绍如下:
1.基底长宽之比 n 的取值。
(1)对不限制基底偏心程度的单向偏压独立柱基,在常用工程范围内,一般取 n = 1.25 ;
(2)对控制基底偏心程度的单向偏压独立柱基;
式中
ξ ——基础底面边缘的最小应力与最大应力之比,取值范围为:
2.基础偏心修正系数 β 的取值。
已知偏心受压基底面积为:
轴心受压基底面积为:
又由式(12)得:
所以
将式(14)代入式(20)得:
又将式(18)、(19)代入式(21)得:
所以
当 N 、 M 、 R 、 H 、 n 确定后,在1< n <2 范围内;
式
所以 β 的取值为:
(1)当不控制基底偏心程度时,取
(2)当控制基底偏心程度时,取
应用本文公式计算单向偏压独立柱基基底尺寸,其最大误差一般在±5%以内。
已知 N = 250kN , M = 100kN · m , R = 250kN/m 2 , H = 2.0m , γ = 20kN/m 3 ,要求〔 ξ 〕= 0 ,求基底尺寸。
解:(1)求 n
将以上数字代入式(13)或式(26)得:
(2)求基底尺寸 A
将以上数字代入式(11)直接求解得:
(3)求基底尺寸 B
将以上数字代入式(8)直接求解得:
(4)验算
将以上数字代入式(5)、(6)得:
(胡信芳)