文克勒地基模型由捷克工程师文克勒(Winkler)于1867年提出,此模型是极为简单的线弹性模型。
它假定地基上任一点所受压力强度p与该点竖向位移(沉降)s成正比。文克勒地基模型还假定地基表面某点沉降与其他点压力无关。实际上,该模型将连续的地基土体划分成众多竖直土柱,把每一条土柱视为一根独立弹簧。若在弹簧体系施加荷载,那么每根弹簧所受压力与该弹簧变形成正比。此模型的地基反力图形与基础底面竖向位移形状相似。要是基础刚度极大,基础底面受荷后维持平面状态,地基反力便按直线规律变化。这与前面常规设计采用的基底压力简化计算方法完全相同。按图示弹簧体系,每根弹簧与相邻弹簧的压力和变形毫无关联,如此由弹簧代表的土柱,在产生竖向变形时与相邻土柱间不存在摩擦阻力,即地基中仅有正应力而无剪应力。所以,地基变形仅局限于基础底面范围之内。
但实际上,土柱之间(即地基中)存在剪应力。正是剪应力的存在,致使基底压力在地基中产生应力扩散,且使基底以外地表出现沉降。
尽管文克勒地基模型存在一定局限性,然而因其参数少、应用便捷,所以至今仍是最常用的地基模型之一。一般而言,力学性质与水相近的地基,采用文克勒模型较为适宜。在下述情形下,可考虑采用文克勒地基模型:
(1)当地基主要受力层为软土时。因软土抗剪强度低,所能承受的剪应力值极小。
(2)对于厚度不超基础底面宽度一半的薄压缩层地基。此时地基中产生附加应力集中现象,剪应力很小。
(3)当基底下塑性区相应较大时。
(4)对于支承在桩上的连续基础,可用弹簧体系替代群桩。
