土力学地基沉降量计算-课件.ppt
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1、第二节第二节 地基沉降量计算地基沉降量计算 地基压缩在其表面形成的垂直变形量称为地基压缩在其表面形成的垂直变形量称为建筑物的沉降量。建筑物的沉降量。在外荷载作用下地基土层被在外荷载作用下地基土层被压缩达到稳定压缩达到稳定时基础底面的沉时基础底面的沉降量称为降量称为地基最终沉降量。地基最终沉降量。一、分层总和法计算地基最终沉降量一、分层总和法计算地基最终沉降量 计算地基的最终沉降量,目前最常用的就是计算地基的最终沉降量,目前最常用的就是分层总和法和分层总和法和规范推荐法。规范推荐法。(一)基本原理(一)基本原理 该方法只考虑地基的垂向变形,没有考虑侧向变形,地基该方法只考虑地基的垂向变形,没有考
2、虑侧向变形,地基的变形同室内侧限压缩试验中的情况基本一致,属一维压缩的变形同室内侧限压缩试验中的情况基本一致,属一维压缩问题。地基的最终沉降量可用室内压缩试验确定的参数(问题。地基的最终沉降量可用室内压缩试验确定的参数(e ei i、E Es s、a a)进行计算,根据式()进行计算,根据式(4-14-1)有:)有:变换后得:变换后得:或或 式中:式中:S S-地基最终沉降量(地基最终沉降量(mmmm););e e1 1-地基受荷前(自重应力作用下)的孔隙比;地基受荷前(自重应力作用下)的孔隙比;e e2 2-地基受荷(自重与附加应力作用下)沉降稳定后的地基受荷(自重与附加应力作用下)沉降稳定
3、后的孔隙比;孔隙比;H H-土层的厚度。土层的厚度。计算沉降量时,在地基可能受荷变形的压缩层范围内,计算沉降量时,在地基可能受荷变形的压缩层范围内,根据土的特性、应力状态以及地下水位进行分层。然后根据土的特性、应力状态以及地下水位进行分层。然后按式(按式(4-94-9)或()或(4-104-10)计算各分层的沉降量)计算各分层的沉降量S Si i。最后将各。最后将各分层的沉降量总和起来即为地基的最终沉降量:分层的沉降量总和起来即为地基的最终沉降量:(二)假设条件(二)假设条件地基土的为均匀、连续、各向同性的半无限空间弹地基土的为均匀、连续、各向同性的半无限空间弹性体;性体;地基沉降量计算的部位
4、取基础底面中心点处;地基沉降量计算的部位取基础底面中心点处;地基土在完全侧限条件下发生变形(可用侧限压缩地基土在完全侧限条件下发生变形(可用侧限压缩试验指标);试验指标);(三)计算步骤(三)计算步骤1 1)划分土层划分土层 如图如图4-74-7所示,各天然所示,各天然土层界面和地下水位必须土层界面和地下水位必须作为分层界面;各分层厚作为分层界面;各分层厚度必须满足度必须满足H Hi i0.40.4B B(B B为基底宽度)。为基底宽度)。4.4.沉降计算深度为一有限深度。沉降计算深度为一有限深度。中心荷载:中心荷载:偏心荷载:偏心荷载:附加应力附加应力2 2)计算基底附加压力计算基底附加压力
5、p p0 03 3)计算各分层界面计算各分层界面的自重应力的自重应力 sz sz和附加和附加应力应力 z z;并绘制应力;并绘制应力分布曲线。分布曲线。4 4)确定压缩层厚度确定压缩层厚度 一般满足一般满足 z z=0.2=0.2 sz sz的深度点可作为压缩层的的深度点可作为压缩层的下限;下限;对于软土则应满足:对于软土则应满足:z z=0.1=0.1 sz sz 对一般建筑物无相邻荷对一般建筑物无相邻荷载时,可按下式计算:载时,可按下式计算:z zn n=B B(2.5-0.4ln(2.5-0.4lnB B)5 5)计算各分层加载前计算各分层加载前后的平均垂直应力后的平均垂直应力p p1
6、1=sz sz;p p2 2=sz sz+z z6 6)按各分层的按各分层的p p1 1和和p p2 2在在e-pe-p曲线上查取相应的孔隙比或确曲线上查取相应的孔隙比或确定定a a、E Es s等其它压缩性指标等其它压缩性指标7 7)根据不同的压缩性指标,根据不同的压缩性指标,选用公式(选用公式(4-94-9)、()、(4-104-10)计算各分层的沉降量计算各分层的沉降量S Si i8 8)按公式(按公式(4-114-11)计算总沉降量)计算总沉降量S S。【例题【例题4 41 1】已知柱下单独方形基础,基础底面尺寸为已知柱下单独方形基础,基础底面尺寸为2.52.52.5m2.5m,埋深,
7、埋深2m2m,作用于基础上(设计地面标高处)的轴,作用于基础上(设计地面标高处)的轴向荷载向荷载N N=1250kN=1250kN,有关地基勘察资料与基础剖面详见下图。,有关地基勘察资料与基础剖面详见下图。试用分层总和法计算基础中点的最终沉降量。试用分层总和法计算基础中点的最终沉降量。解:按分层总和法计算解:按分层总和法计算(1 1)计算地基土的自重应力。)计算地基土的自重应力。z z自基底标高起算。自基底标高起算。当当z z=0m=0m,sDsD=19.5=19.52=392=39(kPakPa)z z=1m=1m,sz sz1 1=39+19.5=39+19.51=58.51=58.5(k
8、PakPa)z z=2m=2m,sz sz1 1=58.5+20=58.5+201=78.51=78.5(kPakPa)z z=3m=3m,sz sz1 1=78.5+20=78.5+201=98.51=98.5(kPakPa)z z=4m=4m,sz sz1 1=98.5+20=98.5+201=118.51=118.5(kPakPa)z z=5m=5m,sz sz1 1=118.5+20=118.5+201=138.51=138.5(kPakPa)z z=6m=6m,sz sz1 1=138.5+18.5=138.5+18.51=1571=157(kPakPa)z z=7m=7m,sz s
9、z1 1=157+18.5=157+18.51=175.51=175.5(kPakPa)(2 2)基底压力计算。基础底面以上,基础与填土的混合)基底压力计算。基础底面以上,基础与填土的混合容重取容重取 0 0=20kN/m=20kN/m3 3。(3 3)基底附加压力计算。)基底附加压力计算。(4 4)基础中点下地基中竖向附加应力计算。)基础中点下地基中竖向附加应力计算。用角点法计算,用角点法计算,L/BL/B=1=1,zi zi=4=4K Ksi sip p0 0,查附加应力系数,查附加应力系数表得表得K Ksi si。(5 5)确定沉降计算深度)确定沉降计算深度z zn n考虑第考虑第层土压
10、缩性比第层土压缩性比第层土大,经计算后确定层土大,经计算后确定z zn n=7m=7m,见下表。见下表。例题例题4-14-1计算表格计算表格1 1z z (m)(m)z zB/2B/2K Ks s z z (kPa)(kPa)sz sz(kPa)(kPa)z z/sz sz(%)(%)z zn n (m)(m)0 01 12 23 34 45 56 67 70 00.80.81.61.62.42.43.23.24.04.04.84.85.65.60.250 00.250 00.199 90.199 90.112 30.112 30.064 20.064 20.040 10.040 10.027
11、 00.027 00.019 30.019 30.014 80.014 8201201160.7160.790.2990.2951.6251.6232.2432.2421.7121.7115.5215.5211.9011.90393958.558.578.578.598.898.8118.5118.5138.5138.5157157175.5175.527.2127.2115.6815.689.889.887.67.6按按7m7m计计 zi zi=4=4K Ksi sip p0 0(6 6)计算基础中点最终沉降量。利用勘察资料中的)计算基础中点最终沉降量。利用勘察资料中的e-pe-p曲线,求曲
12、线,求 按分层总和法公式按分层总和法公式计算结果见下表。计算结果见下表。例题例题4-14-1计算表格计算表格2 2 118.5138.5157175.5108.5128.5147.8166.25150.43155.48165.62179.96二、二、建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范推荐的沉降计算法推荐的沉降计算法(自学自学)这种方法是这种方法是建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范所推荐的,简称所推荐的,简称规范规范推荐法,也叫推荐法,也叫应力面积法。应力面积法。(一)计算原理(一)计算原理 规范推荐法一般规范推荐法一般按地基土的天然分层面划分计算土层按地基土的天然分层面划分计算土层
13、,引入土层引入土层平均附加应力平均附加应力的概念,通过平均附加应力系数,的概念,通过平均附加应力系数,将基底中心以下地基中将基底中心以下地基中z zi i-1-1-z zi i深度范围的附加应力按等面积深度范围的附加应力按等面积原则化为相同深度范围内矩形分布时的分布应力大小,再原则化为相同深度范围内矩形分布时的分布应力大小,再按矩形分布应力情况计算土层的压缩量,各土层压缩量的按矩形分布应力情况计算土层的压缩量,各土层压缩量的总和即为地基的计算沉降量。总和即为地基的计算沉降量。基础的平均沉降量可表示为基础的平均沉降量可表示为:式中:式中:SS-地基最终沉降量(地基最终沉降量(mmmm););n
14、n-地基压缩层(即受压层)范围内所划分的土层数;地基压缩层(即受压层)范围内所划分的土层数;p p0 0-基础底面处的附加压力(基础底面处的附加压力(kPakPa););E Esi si-基础底面下第基础底面下第i i层土的压缩模量(层土的压缩模量(MPaMPa););z zi i、z zi i-1-1-分别为基础底面至第分别为基础底面至第i i层和第层和第i i-1-1层底面的距离(层底面的距离(m m););i i、i i-1-1-分别为基础底面计算点至第分别为基础底面计算点至第i i层和第层和第i i-1-1层底面范围内层底面范围内平均附加应力系数,可查平均附加应力系数,可查P91P91
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