土的变形性质及地基沉降计算课件.ppt
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- 变形 性质 地基 沉降 计算 课件
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1、 上部结构荷载(外力)上部结构荷载(外力)基底附加压力基底附加压力 地基土中产生附加应力地基土中产生附加应力-地基变形(沉降)地基变形(沉降)-基础随之位移上部结构内力重基础随之位移上部结构内力重新分布新分布-破坏破坏第四章第四章 土的变形性质及地基沉降计算土的变形性质及地基沉降计算1 1 土的压缩性土的压缩性一一.土的压缩变形特点土的压缩变形特点土的压缩性土的压缩性:在外力作用下土体积缩小的特性在外力作用下土体积缩小的特性土的压缩性的特点土的压缩性的特点:1.1.在工程压力作用下(在工程压力作用下(100kpa-200kpa),100kpa-200kpa),土的体积缩小土的体积缩小,是由于孔
2、隙是由于孔隙 体积减少而引起的体积减少而引起的2.2.对于饱和土对于饱和土,土的压缩过程土的压缩过程,是孔隙中的水在外力作用下排出是孔隙中的水在外力作用下排出,土土 粒发生位移粒发生位移,相互挤密的过程相互挤密的过程3.3.土的压缩土的压缩,是一个缓慢的过程是一个缓慢的过程渗透固结:在外力作用下,孔隙水随时间的迁移而逐步排出,同时渗透固结:在外力作用下,孔隙水随时间的迁移而逐步排出,同时 孔隙体积也随之缩小的过程孔隙体积也随之缩小的过程二二.室内压缩试验及指标室内压缩试验及指标(一一)室内压缩试验室内压缩试验试验目的试验目的:了解土的孔隙比随压力变化的规律了解土的孔隙比随压力变化的规律,评定土
3、的压缩性大小评定土的压缩性大小试验方法试验方法:侧限压缩试验侧限压缩试验试验结果试验结果:任一压力任一压力p pi i下的孔隙比下的孔隙比e ei i之间的关系之间的关系(二二)压缩曲线及有关指标压缩曲线及有关指标1.1.压缩曲线压缩曲线(e-p(e-p曲线曲线)2.2.压缩系数压缩系数 用曲线上某点的斜率来表示压缩性大小用曲线上某点的斜率来表示压缩性大小a:a:压缩系数压缩系数,MPa,MPa-1-1 压缩系数越大压缩系数越大,压缩性越高压缩性越高.取压力取压力100kpa-200kpa100kpa-200kpa对应的压缩系数对应的压缩系数a a1-21-2作为作为评价土的压缩性大小的指标评
4、价土的压缩性大小的指标 a a1-21-20.1Mpa0.1Mpa-1-1 低压缩性土低压缩性土 0.1Mpa0.1Mpa-1-1aa1-21-20.5Mpa0.5Mpa-1-1 中压缩性土中压缩性土 a a1-21-20.5Mpa0.5Mpa-1-1 高压缩性土高压缩性土1221ppeepeaddooioie1heeh2.2.压缩模量压缩模量压缩模量压缩模量(E(Es s):):土在完全侧限的条件下土在完全侧限的条件下,竖向应力增量与相应的应变竖向应力增量与相应的应变 增量之比增量之比 E Es s不是常数不是常数,它随压力大小而变化它随压力大小而变化3.3.压缩指数压缩指数压缩指数压缩指数
5、(C(Cc c):):压缩曲线直线段斜率压缩曲线直线段斜率 C Cc c0.2 0.2 低压缩性土低压缩性土 0.40.4C Cc c0.2 0.2 中压缩性土中压缩性土 C Cc c0.4 0.4 高压缩性土高压缩性土ae1pE1s1221clgplgpee(lgp)eCdd三三.土的回弹曲线及弹性模量土的回弹曲线及弹性模量 采用室内无侧限压缩试验和室内三轴压缩试验,得到土的回弹采用室内无侧限压缩试验和室内三轴压缩试验,得到土的回弹曲线曲线.土的弹性模量为弹性变形阶段,土的应力与相应的应变增量土的弹性模量为弹性变形阶段,土的应力与相应的应变增量之比之比四四.现场载荷试验现场载荷试验(一)试验
6、方法一)试验方法 通过承载板对地基土施加压力和测定承载板的沉降通过承载板对地基土施加压力和测定承载板的沉降,得到压力和得到压力和沉降的关系曲线沉降的关系曲线(p-s(p-s曲线曲线),),根据弹性理论公式反算土的变形模量根据弹性理论公式反算土的变形模量P Pr r:比例界限荷载(临塑荷载)比例界限荷载(临塑荷载)P P1/41/4:临界荷载临界荷载P Pu u:极限荷载极限荷载(二)土的变形模量(二)土的变形模量(E(Eo o):泊松比,见泊松比,见p75p75表表4.14.1:沉降影响系数沉降影响系数,刚性方形承压板取刚性方形承压板取0.88,0.88,圆形承压板取圆形承压板取0.790.7
7、9s:p-ss:p-s曲线直线段上任一点沉降量曲线直线段上任一点沉降量,如无直线段如无直线段,对中高压缩性土对中高压缩性土,取取 0.02b,0.02b,对砂土和低压缩性土对砂土和低压缩性土,取取(0.01-0.015)b(0.01-0.015)bP:p-sP:p-s曲线上对应于沉降曲线上对应于沉降s s的压力值的压力值(三)土的变形模量与压缩模量的关系(三)土的变形模量与压缩模量的关系 E E0 0=E=Es s:取值见:取值见p75p75表表4.14.1s21pbEo2 2 地基最终沉降量计算地基最终沉降量计算沉降:在建筑物荷载作用下,基底地基土主要由于压缩而引起的竖沉降:在建筑物荷载作用
8、下,基底地基土主要由于压缩而引起的竖 直方向的位移。通常指基础底面的沉降直方向的位移。通常指基础底面的沉降最终沉降:地基土达到完全固结时的沉降量最终沉降:地基土达到完全固结时的沉降量一一.分层总和法分层总和法(一一)基本假设基本假设1.1.取基底中心点下地基附加应力来计算各土层的竖向压缩量取基底中心点下地基附加应力来计算各土层的竖向压缩量,认为认为 基础的平均沉降量为各分层土竖向压缩量之和基础的平均沉降量为各分层土竖向压缩量之和,即即2.2.计算各分层沉降量计算各分层沉降量s si i时时,假设地基土只有竖向发生压缩变形假设地基土只有竖向发生压缩变形,没没 有侧向变形有侧向变形,故可用室内侧限
9、压缩试验成果进行计算故可用室内侧限压缩试验成果进行计算n1issi(二二)计算原理计算原理 取基底中心点下截面积为取基底中心点下截面积为A A的小土柱进行分析的小土柱进行分析,第第i i层土柱所受力为层土柱所受力为:1.1.自重应力自重应力p p1i1i,稳定后的孔隙比稳定后的孔隙比e e1i1i2.2.施加荷载后施加荷载后,总应力总应力p p2i2i为自重应力叠加附加应力为自重应力叠加附加应力p pi i,即:即:p p2i2i=p=p1i1i+p pi i 稳定后的孔隙比为稳定后的孔隙比为e e2i2i这时第这时第i i层土柱在压力从层土柱在压力从p p1i1i增大到增大到p p2i2i时
10、的压缩量时的压缩量s si i为:为:(三三)计算步骤计算步骤1.1.地基土分层地基土分层 由于成层土的压缩性不同由于成层土的压缩性不同,故成层土故成层土的层面的层面,地下水面是分层界面地下水面是分层界面,在均质在均质土层中土层中,分层厚度一般不宜大于分层厚度一般不宜大于0.4b0.4b或或1-2m1-2m ii1i2i1ihe1ees2.2.计算各分层界面处土的自重应力计算各分层界面处土的自重应力,各层的平均自重应力各层的平均自重应力3.3.计算各分层界面处基底中心下竖向附加应力计算各分层界面处基底中心下竖向附加应力,各层平均附加应力各层平均附加应力 p2i=p1i+pi4.4.确定地基沉降
11、计算深度确定地基沉降计算深度Z Zn n(应力比法应力比法)一般取一般取z z0.20.2cz cz 深度处作为计算深度的限值深度处作为计算深度的限值.当当ZnZn下部的土下部的土层层压缩性大于上部,则取压缩性大于上部,则取z z0.10.1cz cz 深度处深度处5.5.计算各层的压缩量计算各层的压缩量s si i6.6.计算总的沉降量计算总的沉降量s s 2pzi1zii1cc2pzi1ziin1issiisiiiii1iii1i2i1ihEphpe1ahe1ees 二二建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范方法方法(一一)计算方法计算方法 该方法是一种简化的分层总和法该方法是一种简化的
12、分层总和法.这种方法按天然土层来分层这种方法按天然土层来分层,并且在每一土层中取平均压缩模量和平均附加应力系数进行计算并且在每一土层中取平均压缩模量和平均附加应力系数进行计算令令A Ai i=(=(i ip po o)z)zi i,则则 s=s=ii:平均竖向附加应力系数平均竖向附加应力系数,是是l/bl/b和和z/bz/b的函数的函数.均布矩形荷载角点均布矩形荷载角点 下的下的ii见见p83p83表表4.54.5si1iiisiiiEAAhEpssiiEAn1izzEp1i1iiisio1i1iiisioizzEps(二二)确定沉降计算深度确定沉降计算深度z zn n(变形比法变形比法)s
13、sn n:自试算深度往上自试算深度往上z z厚度范围的压缩量厚度范围的压缩量.z z取值见取值见p84p84表表4.64.6(三三)沉降计算经验系数沉降计算经验系数s s 为了提高计算准确度为了提高计算准确度,计算得到的沉降量计算得到的沉降量ss需进行修正需进行修正:s s:根据地区沉降观测资料及经验确定根据地区沉降观测资料及经验确定,或查表或查表p82p82表表4.44.4n1i0.025sinsn1izzEp1i1iiisioss例题例题:柱荷载柱荷载F=1190kn,F=1190kn,基础埋深基础埋深d=1.5m,d=1.5m,基础底面尺寸基础底面尺寸L Lb b=4=42m2m2 2,
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