土弹簧计算表优化
m法土弹簧计算表格
《JTG D63-2007公路桥涵地基与基础设计规范》m法:地基土的比例系数桩基土弹簧计算方法根据地基基础规范中给出的m法计算桩基的土弹簧：基本公式：K=ab1mz式中：a：各土层厚度b1:桩的计算宽度m:地基土的比例系数Z：各土层中点距地面的距离b1:桩的计算宽度桩的计算宽度可按下式计算:当d≥1.0m时b1=k*k f*(d+1)当d＜1.0m时b1=k*k f*(1.5*d+0.5)对单排桩或L1≥0.6h1的多排桩 k=1.0对L1＜0.6h1的多排桩 k=b2+(1-b2)/0.6*L1/h1式中:b1————桩的计算宽度（m),b1≤2dd————桩径或垂直于水平外力作用方向桩的宽度(m)k f—————桩形状换算系数，视水平力作用面（垂直于水平力作用方向）而定，圆形或圆形端面 k—————平行于水平力作用方向的桩间相互影响系数L1—————平行于水平力作用方向的桩间净距；梅花形布桩时，若相邻两排桩中心距c小于（d+ h1—————地面或局部冲刷线以下桩的计算埋入深度，可取h1=3*(d+1)，单不得大于地面或局部 b2—————与平行于水平力作用方向的一排桩的桩数n有关的系数，当n=1时，b2=1.0；n=2时，h=8.000d= 1.000b1L1= 4.000h1= 6.000n 5.000k= 1.061b2=0.450k f=0.900桩型圆形单元划分长度（m) 1.000.5*d+0.5)方向）而定，圆形或圆形端面k f=0.9；矩形截面k f=1.0；对圆端形与矩形组合截面k f=(1-0.1*a/d)相邻两排桩中心距c小于（d+1）m时，可按水平力作用面各桩间的投影距离计算d+1)，单不得大于地面或局部冲刷线以下桩入土深度h，当n=1时，b2=1.0；n=2时，b2=0.6；n=3时，b2=0.5；n=4时，b2=0.45=k*kf(d+1)= 1.910隧道箱涵，采用节点弹性支撑的仅受压桩基模拟用节点弹性支(1-0.1*a/d)弹性支撑里面的线性节点弹性支撑，其中SDX=SDY,其余均为0，采用节点弹性支撑的仅受压b1取每延米即为1m。
M法的计算土弹簧-刚度
《JTG D63-2007公路桥涵地基与基础设计规范》桩基土弹簧计算方法根据地基基础规范中给出的m法计算桩基的土弹簧：基本公式：K=ab1mz ③式中： a：各土层厚度b1：桩的计算宽度m：地基土的比例系数z：各土层中点距地面的距离计算示例：当基础在平行于外力作用方向由几个桩组成时，b1=0.9×k(d + 1) ①h1=3×(d+1)∵ d=1.2∴ h1=6.6L1=2mL1＜0.6×h1＝3.96M∴ k＝b′＋((1－b′)/0.6)×L1/h1 ②当n1=2时，b′＝0.6代入②式得：k=当n1=3时，b′＝0.5代入②式得：k=0.92087542当n1≥4时，b′＝0.45带入②式得：k=0.912962963将k值带入①式可求得b1，对于非岩石类地基，③式中m值可在规范表P.0.2-1中查到对于岩石类地基，③式中m值可由下式求得：m=c/z其中c值可在表P.0.2-2中查得将a、b1、m、z带入③可求得K值m同时，《08抗震细则》，第6.3.8中规定，对于考虑地震作用的土弹簧，M动=（2~3倍）M静。
桥梁的地震反应分析研究中，考虑桩-土共同作用时，在力学图式中作如下处理。
假定土介质是线弹性的连续介质，等代土弹簧刚度由土介质的动力m 值计算。
“m -法”是我国公路桥梁设计中常用的桩基静力设计方法。
在此采用的动力m 值最好以实测数据为依据。
由地基比例系数的定义可表示为z zx x z m ⋅⋅=σ式中，zx σ是土体对桩的横向抗力，z 为土层的深度，z x 为桩在深度z 处的横向位移(即该处土的横向变位值)。
由此，可求出等代土弹簧的刚度为s K z m b a x x z m b a x A x P K p zz p z zx z s s ⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅===)()(σ 式中，a 为土层的厚度，p b 为该土层在垂直于计算模型所在平面的方向上的宽度，m 值见表1。
弹簧设计计算
弹簧设计计算弹簧在材料选定后，设计时需要计算出弹簧刚度F、中径D、钢丝直径d、有效圈数ｎ、变形量f。
以下面弹簧设计为例；1.计算弹簧受力：假设弹簧端克服１个标准大气压,即推动钢球,则弹簧受力为：F=PA＝1×１0错误!N/mm错误!×πd1错误!/4其中d1——钢球通道直径弹簧还须克服钢球下降重力:Ｇ=mρV=ｍ×4ρπR错误!/３其中R——钢球半径弹簧受合力：F合=F+G考虑制造加工因素,增加1.２倍系数F′=1.2F合2.选材料:（一般选用碳素弹簧钢丝６５Mn或琴钢丝)以6５Mｎ为例,钢丝直径d=１．4mm3.查表计算许用应力：查弹簧手册８-10表中Ⅰ类载荷的弹簧考虑(根据阀弹簧受力情况而言) 材料的抗拉强度σb与钢丝直径d有关查表2-３０(选用D组): σｂ=2150~24５０Ｍｐａ安全系数Ｋ＝1．１～1.3, 可取Ｋ=1.２, 则σb＝１791.7~２0４１.7Mpa因此σb=１７9１.７Ｍｐa(下限值）查表2-10３,取切变模量Ｇ=78.８×10错误!Ｍpａ查表8-１0,取许用切应力τs=＝0．5σb＝0.3×1791.7＝53７.51Mｐａ4．选择弹簧旋绕比C:根据表８-4初步选取C=10５.计算钢丝直径：d≥1．6√KFC/[τ]其中Ｋ——曲度系数,取K＝1.1~1．3F——弹簧受力6．计算弹簧中径：Ｄ=Cｄ7.计算弹簧有效圈数:n＝Ｇd错误!ｆ／8FD错误!则总圈数n总=n＋n1(查表8-6) 8.计算试验载荷:Fs=πd错误!τs／８D９.自由高度:Ｈ0=nt+1.５ｄ其中：ｔ——初步估计节距t=ｄ＋f/n+δ1(δ1=0.１d)查表8-7系列值Ｈ0取整数１０.节距计算:t=（H0-1.5ｄ)/n１1.弹簧螺旋角:（此值一般符合=5°～9°)α=aｒcｔａｎ(t/πD)12．弹簧的稳定性验算:（b＜5.3,即可满足稳定性要求=ｂ=H0/D13.展开长度：L＝πＤn1/cｏｓα14.弹簧刚度:F′=Gd错误!／8D错误!n１４．弹簧载荷:F＝F′×ｆ15.弹簧试验变形:fs＝Fs/ F其中在绘制弹簧图纸时,压紧弹簧时的长度L1（即受装配积压时的长度）下弹簧对应受力F1,在阀开启时弹簧压缩的长度Ｌ２=L1+f,对应弹簧受力F2 例如:ZYB-14１6N１５－3０６H０=６8．5ｍm,装配时弹簧被压缩至37mm,阀开启时再次压缩8mm 则L1=３7，L2=３７+８=４5Ｆ1=37×F′F2=4５F′验算比较L2与Fs／Ｆ的大小：若L2＞Fｓ／F′重新设计刚度;反之设计合理。
岩土桩土相互作用土弹簧刚度计算方法
岩土桩土相互作用土弹簧刚度计算方法岩土桩土相互作用土弹簧刚度计算方法一、引言对于城市高架桥梁、大跨桥梁等桩承重要工程结构，除保证其上部结构的抗震安全性外，在遭受大地震作用时避免其基础受损也十分重要。
近几年国外发生的大地震（如日本神户地震等）的震害表明，坐落在软弱土层上的桥梁桩基的震害十分突出，桩土相互作用这一课题又引起了人们的重视。
对于基础坐落在软弱土层上的桥梁结构来说，在地震发生时，桥梁上部结构的惯性力将通过基础反馈给地基，使地基产生局部变形。
同时，地基自身也会因地震力作用而发生变形，反过来影响上部结构的反应。
这即所谓地基一结构系统的相互作用。
考虑地基一结构系统的相互作用的影响，不仅可以更准确地掌握桥梁上部结构的地震反应，对于正确计算土中基础的内力和变形也十分必要。
土与结构相互作用的研究已有近 60～70 年的历史，待别是近 30 年来，计算机技术的发展为其提供了有力的分析手段。
桩基础是土建工程中广泛采用的基础形式之一，许多建于软土地基上的大型桥梁结构往往都采用桩基础，桩一土动力相互作用又是土一结构相互作用问题中较复杂的课题之一。
至今已有不少关于桩基动力特性的研究报告，国内外研究人员[1-8] 也提出了许多不同的桩一土动力相互作用计算方法。
从研究成果的归类来看，理论上主要有离散理论和连续理论及两者的结合，解决的方法一般有集中质量法、有限元法、边界元法和波动场法。
60～70 年代，美国学者J.penzien[9]等在解决泥沼地上大桥动力分析时提出了集中质量法，目前已在国内外得到了广泛的应用。
集中质量法将桥梁上部结构多质点体系和桩一土体系的质量联合作为一个整体，来建立整体耦联的地震振动微分方程组进行求解。
该模型假定桩侧土是Winkler 连续介质。
以半空间的Mindlin 静力基本解为基础，将桩一土体系的质量按一定的厚度简化并集中为一系列质点，离散成一理想化的参数系统。
并用弹簧和阻尼器模拟土介质的动力性质，形成一个包括地下部分的多质点体系。
土弹簧计算
等代土弹簧刚度ks 计算参照《土力学与基础工程》（赵明华主编）中的“地基土横向抗力系数的比例系数m 值”，桩的计算宽度可按下式计算，且：d b 21≤:当时m d 0.1≥ )1(1+=d kk b f当时m d 0.1∠ )5.05.1(1+=d kk b f当桩m d 0.1∠、单排桩或116.0h L ≥的多排桩K=1.0对的多排桩116.0h L 11226.01h L b b k •-+= 式中：1b —桩的计算宽度（m ） d —桩径或垂直于水平外力作用方向桩的宽度（m ）f k —桩形状换算系数，视水平力作用面（垂直于水平力作用方向）而定，圆形或圆端截面9.0=f k ；矩形截面0.1=f k ；对圆端形与矩形组合截面da k f 1.01-= k —桩间相互影响系数；1L —平行于水平力作用方向的桩间净距；梅花形布桩时，若相邻两排桩中心距c 小于（d+1）m 时，可按水平力作用面各桩间的投影距离计算。
1h —地面或局部冲刷线以下桩的计算埋入深度，可取1h =3（d+1）,但不得大于地面或局部冲刷线以下桩入土深度h .2b —平行于水平力作用方向的一排桩的桩数n 有关系数，当n=1时，2b =1.0；n=2时，2b =0.6；n=3时，2b =0.5；n ≧4时，2b =0.45；采用式-1公式计算土弹簧刚度ks 。
mz ab k s 1= 式-1式中：a ——计算位置所处的土层厚度，取每个单元长度a=1.0m 。
z ——计算位置土层深度m ——水平地基抗力系数M 值列表 地基土质情况M 值（KN/m 4） 0.1≥L I 的粘性土，淤泥 1000～20005.00.1≥L I 的粘性土，粉砂 2000～400005.0≥L I 的粘性土，中、细沙 4000～60000 L I 的粘性土，粗砂 6000～10000砾石、砾砂、碎石、卵石10000～20000 注：①I L 为粘性土的液限指数；②地下连续墙在计算土体面或开挖面处的水平变位大于10mm 时，取表中较小值。
土弹簧计算
等代土弹簧刚度ks计算参照《土力学与基础工程》（赵明华主编）中的“地基土横向抗力系数的比例系数m值”，桩的计算宽度可按下式计算，且：:当当当、单排桩或的多排桩K=1.0对式中：—桩的计算宽度（m）—桩径或垂直于水平外力作用方向桩的宽度（m）—桩形状换算系数，视水平力作用面（垂直于水平力作用方向）而定，圆形或圆端截面；矩形截面；对圆端形与矩形组合截面—桩间相互影响系数；—平行于水平力作用方向的桩间净距；梅花形布桩时，若相邻两排桩中心距c小于（d+1）m时，可按水平力作用面各桩间的投影距离计算。
—地面或局部冲刷线以下桩的计算埋入深度，可取=3（d+1）,但不得大于地面或局部冲刷线以下桩入土深度.—平行于水平力作用方向的一排桩的桩数n有关系数，当n=1时，=1.0；n=2时，=0.6；n=3时，=0.5；n≧4时，=0.45；采用式-1公式计算土弹簧刚度ks。
式-1式中：a——计算位置所处的土层厚度，取每个单元长度a=1.0m。
z——计算位置土层深度m——水平地基抗力系数M值列表地基土质情况M值（KN/m4）的粘性土，淤泥1000～2000的粘性土，粉砂2000～4000的粘性土，中、细沙4000～6000的粘性土，粗砂6000～10000砾石、砾砂、碎石、卵石10000～20000注：①IL为粘性土的液限指数；②地下连续墙在计算土体面或开挖面处的水平变位大于10mm时，取表中较小值。
上海南浦大桥纵向地震反应分析2007-05-07 16:17上海南浦大桥纵向地震反应分析范立础袁万城胡世德（同济大学）【摘要】本文采用克拉夫(CIough)拟静力位移的概念，建立包括柱周土弹簧在内的结构多点激振增量动力平衡方程，并考虑了拉索、塔和辅助墩预应力拉索支座的非线性，对上海南浦大桥进行了考虑桩一土一结构相互作用和行波效应的纵向水平地震反应分析。
一、前言上海南浦大桥是一座双塔双素面斜拉桥，跨径为76．5十94．5十423．0十94．5十76．5m。
m法土弹簧计算表格
《JTG D63-2007公路桥涵地基与基础设计规范》m法:地基土的比例系数桩基土弹簧计算方法根据地基基础规范中给出的m法计算桩基的土弹簧：基本公式：K=ab1mz式中：a：各土层厚度b1:桩的计算宽度m:地基土的比例系数Z：各土层中点距地面的距离b1:桩的计算宽度桩的计算宽度可按下式计算:当d≥1.0m时b1=k*k f*(d+1)当d＜1.0m时b1=k*k f*(1.5*d+0.5)对单排桩或L1≥0.6h1的多排桩 k=1.0对L1＜0.6h1的多排桩 k=b2+(1-b2)/0.6*L1/h1式中:b1————桩的计算宽度（m),b1≤2dd————桩径或垂直于水平外力作用方向桩的宽度(m)k f—————桩形状换算系数，视水平力作用面（垂直于水平力作用方向）而定，圆形或圆形端面 k—————平行于水平力作用方向的桩间相互影响系数L1—————平行于水平力作用方向的桩间净距；梅花形布桩时，若相邻两排桩中心距c小于（d+ h1—————地面或局部冲刷线以下桩的计算埋入深度，可取h1=3*(d+1)，单不得大于地面或局部 b2—————与平行于水平力作用方向的一排桩的桩数n有关的系数，当n=1时，b2=1.0；n=2时，h=8.000d= 1.000b1L1= 4.000h1= 6.000n 5.000k= 1.061b2=0.450k f=0.900桩型圆形单元划分长度（m) 1.000.5*d+0.5)方向）而定，圆形或圆形端面k f=0.9；矩形截面k f=1.0；对圆端形与矩形组合截面k f=(1-0.1*a/d)相邻两排桩中心距c小于（d+1）m时，可按水平力作用面各桩间的投影距离计算d+1)，单不得大于地面或局部冲刷线以下桩入土深度h，当n=1时，b2=1.0；n=2时，b2=0.6；n=3时，b2=0.5；n=4时，b2=0.45=k*kf(d+1)= 1.910隧道箱涵，采用节点弹性支撑的仅受压桩基模拟用节点弹性支(1-0.1*a/d)弹性支撑里面的线性节点弹性支撑，其中SDX=SDY,其余均为0，采用节点弹性支撑的仅受压b1取每延米即为1m。
弹簧计算
计算用于承受静态或循环负载下各种金属弹簧的几何和强度设计。
程序执行以下任务：1.以下种类金属弹簧的几何设计和工作循环参数计算：•圆线和棒螺旋圆柱压缩弹簧•方线和棒螺旋圆柱压缩弹簧•圆线和棒螺旋圆锥压缩弹簧•方线和棒螺旋圆锥压缩弹簧•盘形弹簧•圆线和棒螺旋圆柱拉伸弹簧•方线和棒螺旋圆柱拉伸弹簧•螺旋弹簧•圆线和棒螺旋圆柱扭转弹簧•方线和棒螺旋圆柱扭转弹簧•圆截面扭力杆弹簧•方形截面扭力杆弹簧•恒定截面片弹簧•抛物线截面片弹簧•叠板弹簧2.适合尺寸的自动调整弹簧3.静态和动力强度检查4.程序包含常用弹簧材料表依据EN, ASTM/SAE, DIN, BS, JIS, UNI, SIS, CSN 和其他。
计算基于数据，程序，运算法则。
这些来自专业文献和以下标准EN 13906, DIN 2088, DIN 2089, DIN 2090, DIN 2091, DIN 2092, DIN 2093, DIN 2095, DIN 2096, DIN 2097。
计算的法则和控制可以在以下文档中找到"控制，结构和计算法则".项目信息章节的目的，使用和控制可以通过链接文档找到 "项目信息".理论-基础弹簧被设计为保留和集聚机械能量的结构零件，利用材料的弹性变形原理。
弹簧输入常用于以下方面的负载机械零件：•驱动和摆动设备的能量吸收•静态和动态力的阻隔•创造力传递的元素•防震动保护的冲击吸收•控制和测量力的设备弹簧的功能计算依据在其负载下的变形曲线和区域。
根据不同的变形模式，弹簧可以分成以下三种类型：1.线性弹簧2.递减弹簧3.递增弹簧图中W区域弹簧特性曲线以下为弹簧在其负载下所积聚的变形能量。
变形能量按压缩弹簧，扭转弹簧或折弯弹簧定义以下的公式：扭转弹簧：基本的量化弹簧功能是弹簧的硬度（弹簧常量），弹簧系数k定义由于单位变形（位移或转距）而产生的负载（力或扭矩）强度。
线性弹簧拥有固定的弹簧系数，其他弹簧为变化的弹簧系数。