建築物荷載通過基礎傳給地基,基礎底面傳給地基的單位面積上的壓力稱為基底壓力,或稱接觸壓力。 基底壓力既是計算地基中附加應力的外荷載,也是計算基礎結構内力的外荷載。因此,在計算地基中的附加應力及設計基礎結構時,都必須研究基底壓力的分布規律和計算方法。
基底壓力的分布規律基底壓力分布涉及上部結構、基礎和地基土的共同作用,是一個十分複雜的問題,但在簡化分析中一般将其看作是彈性理論中的接觸壓力問題。 試驗和研究證明,基底壓力分布與基礎剛度、形狀、尺寸、埋置深度、土的性質及荷載大小等許多因素有關。 在理論分析中要綜合考慮所有因素非常困難。 目前在彈性理論分析中,主要研究不同剛度的基礎在彈性半空間體表面的接觸壓力分布問題。
如果基礎的抗彎剛度 EI =0,這種基礎相當于絕對柔性基礎,好像放置于地基上的柔性薄膜,能随地基發生相同的變形,則基底壓力分布與作用于基礎上的荷載分布相同,如圖(a)所示;
實際工程中可以把柔性較大(剛度較小)能适應地基變形的基礎看成柔性基礎,如土壩或路堤,可近似認為其本身不傳遞剪力,自身重力引起的基底壓力分布服從溫克爾假定,基底壓力與該點的地基豎向變形成正比,故其分布與荷載分布相同,如圖(b)所示。
對于一些剛度很大 EI→∞,不能适應地基變形的基礎可視為剛性基礎。 剛性基礎的基底壓力分布随上部荷載的大小、基礎的埋深和土的性質而異,建築工程中的墩式基礎、箱形基礎,水利工程中的水閘基礎、混凝土壩等可看做剛性基礎,此類基礎受中心荷載作用,若建造于砂土地基上,由于砂土地基沒有黏聚力,其基底壓力是中間大而邊緣等于零,類似于抛物線分布,如圖(a)所示;
若建造于黏性土地基上,由于黏性土具有黏聚力,基礎邊緣土體能承受一定的壓力,荷載較小時基底壓力分布中間小,邊緣大,呈馬鞍形分布;而當荷載逐漸增大并超過粒間的黏結強度後,基底壓力重新分布,向中間集中,當荷載達到使地基産生破壞的極限荷載時,基底壓力轉為抛物線分布,如圖 b)所示
工程中許多基礎的剛度處于剛性和柔性之間,稱為彈性基礎。 對于有限剛度基礎底面的壓力分布,可根據基礎的實際剛度及土的性質,用彈性地基上梁和闆的方法或數值方法進行計算。
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