第44地基沉降計(jì)算

第44地基沉降計(jì)算第一頁，共27頁。1、計(jì)算簡圖壓縮前壓縮后側(cè)限條件σz=ppHH/2H/2γ,e1§4地基沉降計(jì)算一、單一土層一維壓縮問題第二頁，共27頁。ee1e2p1p2p2、計(jì)算公式一、單一土層一維壓縮問題e-σ′曲線pσz=pHH/2H/2γ,e1§4地基沉降計(jì)算第三頁，共27頁。以公式為例

確定：

測定：e-p曲線

查定：

算定：3、計(jì)算步驟側(cè)限條件Hσz=ppH/2H/2γ,e1ee1e2p2p1§4地基沉降計(jì)算一、單一土層一維壓縮問題第四頁，共27頁。1、基本假定和基本原理理論上不夠完備，缺乏統(tǒng)一理論；單向壓縮分層總和法是一個(gè)半徑驗(yàn)性方法。（a）假設(shè)基底壓力為線性分布（b）附加應(yīng)力用彈性理論計(jì)算（c）只發(fā)生單向沉降：側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)（d）只計(jì)算固結(jié)沉降，不計(jì)瞬時(shí)沉降和次固結(jié)沉降（e）將地基分成有限層，認(rèn)為整個(gè)地基的最終沉降量為各層沉降量之和：

為了彌補(bǔ)假定所引起誤差，取基底中心點(diǎn)下的附加應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，以基底中點(diǎn)的沉降代表基礎(chǔ)的平均沉降ei第i層土的壓縮應(yīng)變§4地基沉降計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法第五頁，共27頁。e1i———由第i層的自重應(yīng)力均值從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙比e2i———由第i層的自重應(yīng)力均值與附加應(yīng)力均值之和從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙比ei土的壓縮應(yīng)變計(jì)算公式：二、地基最終沉降量分層總和法§4地基沉降計(jì)算第六頁，共27頁。2、計(jì)算步驟(b)計(jì)算原地基中自重應(yīng)力分布(c)基底附加壓力p0(d)確定地基中附加應(yīng)力z分布d地面基底pp0d自重應(yīng)力附加應(yīng)力沉降計(jì)算深度(a)地基分層Hi①不同土層界面；②地下水位線；③每層厚度不宜0.4B或4m；④z變化明顯的土層，適當(dāng)取小。sziziHi§4地基沉降計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法σsz從地面算起；p0=p-dσz從基底算起；σz是由基底附加應(yīng)力p-d引起的第七頁，共27頁。d地面基底2、計(jì)算步驟pp0d自重應(yīng)力附加應(yīng)力①一般土層：σz=0.2σsz；②軟粘土層：σz=0.1σsz；③一般房屋基礎(chǔ)：Zn=B(2.5-0.4lnB)；④至基巖或不可壓縮土層。沉降計(jì)算深度§4地基沉降計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法(g)各層沉降量疊加Si(f)計(jì)算每層沉降量Si(e)確定計(jì)算深度zn第八頁，共27頁。由《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007－2002）提出分層總和法的另一種形式，沿用分層總和法的假設(shè)，并引入平均附加應(yīng)力系數(shù)和地基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)

均質(zhì)地基土，在側(cè)限條件下，壓縮模量Es不隨深度而變，從基底至深度z的壓縮量為附加應(yīng)力面積深度z范圍內(nèi)的附加應(yīng)力面積附加應(yīng)力通式σz=K

p0代入引入平均附加應(yīng)力系數(shù)因此附加應(yīng)力面積表示為因此§4地基沉降計(jì)算二、地基最終沉降量《規(guī)范》法第九頁，共27頁。利用附加應(yīng)力面積A的等代值計(jì)算地基任意深度范圍內(nèi)的沉降量，因此第i層沉降量為根據(jù)分層總和法基本原理可得成層地基最終沉降量的基本公式zi-1地基沉降計(jì)算深度znzi△zzi-1534612b12345612aip0ai-1p0p0p0第n層第i層ziAiAi-1二、地基最終沉降量《規(guī)范》法§4地基沉降計(jì)算第十頁，共27頁。地基沉降計(jì)算深度zn應(yīng)該滿足的條件zi、zi-1——基礎(chǔ)底面至第i層土、第i-1層土底面的距離(m)ai、ai-1——基礎(chǔ)底面至第i層土、第i-1層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)當(dāng)確定沉降計(jì)算深度下有軟弱土層時(shí)，尚應(yīng)向下繼續(xù)計(jì)算，直至軟弱土層中所取規(guī)定厚度的計(jì)算沉降量也滿足上式;若計(jì)算深度范圍內(nèi)存在基巖，zn可取至基巖表面為止。當(dāng)無相鄰荷載影響，基礎(chǔ)寬度在1～30m范圍內(nèi)，基礎(chǔ)中點(diǎn)的地基沉降計(jì)算深度可以按簡化公式計(jì)算為了提高計(jì)算精度，地基沉降量乘以一個(gè)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)ys，可以查有關(guān)系數(shù)表得到地基最終沉降量修正公式§4地基沉降計(jì)算二、地基最終沉降量《規(guī)范》法第十一頁，共27頁?；赘郊討?yīng)力2.54.07.015.020.0p0fk1.41.31.00.40.2p00.75fk1.11.00.70.40.2表4-6沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)s4、結(jié)果修正0zi0z(i-1)Ai附加應(yīng)力p0s=1.4-0.2,(1)與土質(zhì)軟硬有關(guān),(2)與基底附加應(yīng)力p0/fk的大小有關(guān)fk：地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值§4地基沉降計(jì)算二、地基最終沉降量《規(guī)范》法第十二頁，共27頁。要點(diǎn)小結(jié)：①準(zhǔn)備資料②應(yīng)力分布③沉降計(jì)算建筑基礎(chǔ)（形狀、大小、重量、埋深）地基各土層的壓縮曲線原狀土壓縮曲線計(jì)算斷面和計(jì)算點(diǎn)確定計(jì)算深度確定分層界面計(jì)算各土層的szi，zi計(jì)算各層沉降量地基總沉降量自重應(yīng)力基底壓力基底附加應(yīng)力附加應(yīng)力④結(jié)果修正二、地基最終沉降量分層總和法§4地基沉降計(jì)算第十三頁，共27頁。1.分層總和法在計(jì)算中假定不符合實(shí)際情況假定地基無側(cè)向變形計(jì)算結(jié)果偏小計(jì)算采用基礎(chǔ)中心點(diǎn)下土的附加應(yīng)力和沉降

計(jì)算結(jié)果偏大兩者在一定程度上相互抵消誤差，但精確誤差難以估計(jì)2.分層總和法中附加應(yīng)力計(jì)算應(yīng)考慮土體在自重作用下的固結(jié)程度，未完全固結(jié)的土應(yīng)考慮由于固結(jié)引起的沉降量相鄰荷載對沉降量有較大的影響，在附加應(yīng)力計(jì)算中應(yīng)考慮相鄰荷載的作用

3.當(dāng)建筑物基礎(chǔ)埋置較深時(shí)，應(yīng)考慮開挖基坑時(shí)地基土的回彈，建筑物施工時(shí)又產(chǎn)生地基土再壓縮的情況三、地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問題§4地基沉降計(jì)算第十四頁，共27頁?；貜椩趬嚎s影響的變形量計(jì)算深度取至基坑底面以下5m，當(dāng)基坑底面在地下水位以下時(shí)取10msc——考慮回彈再壓縮影響的地基變形Eci——土的回彈再壓縮模量，按相關(guān)試驗(yàn)確定yc——考慮回彈影響的沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取1.0Pc——基坑底面以上土的自重應(yīng)力，kPa式中：§3的壓縮性與地基沉降計(jì)算§4地基沉降計(jì)算三、地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問題第十五頁，共27頁。1.土的回彈與再壓縮pe彈性變形塑性變形adbcb

壓縮曲線回彈曲線再壓縮曲線1.土的卸荷回彈曲線不與原壓縮曲線重合，說明土不是完全彈性體，其中有一部分為不能恢復(fù)的塑性變形2.土的再壓縮曲線比原壓縮曲線斜率要小得多，說明土經(jīng)過壓縮后，卸荷再壓縮時(shí)，其壓縮性明顯降低2.粘性土沉降的三個(gè)組成部分1.sd——瞬時(shí)沉降2.sc——固結(jié)沉降3.ss——次固結(jié)沉降§4地基沉降計(jì)算三、地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問題第十六頁，共27頁。3.土的應(yīng)力歷史對土的壓縮性的影響土的應(yīng)力歷史：土體在歷史上曾經(jīng)受到過的應(yīng)力狀態(tài)先期固結(jié)壓力pc

：土在其生成歷史中曾受過的最大有效固結(jié)壓力討論：對試樣施加壓力p時(shí)，壓縮曲線形狀p<pc再壓曲線，曲線平緩p>pc正常壓縮曲線，斜率陡，土體壓縮量大

土層的先期固結(jié)壓力對其固結(jié)程度和壓縮性有明顯的影響，用先期固結(jié)壓力pc與現(xiàn)時(shí)的土壓力p0的比值描述土層的應(yīng)力歷史，將粘性土進(jìn)行分類1.正常固結(jié)土先期固結(jié)壓力等于現(xiàn)時(shí)的土壓力pc＝p02.超固結(jié)土先期固結(jié)壓力大于現(xiàn)時(shí)的土壓力pc>p03.超固結(jié)土先期固結(jié)壓力小于現(xiàn)時(shí)的土壓力pc<p0§4地基沉降計(jì)算三、地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問題第十七頁，共27頁。3、單向分層總和法的評價(jià)2、砂性土地基的沉降計(jì)算1、粘土地基的沉降量計(jì)算§4.3地基沉降計(jì)算三、地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問題第十八頁，共27頁。1、粘土地基的沉降量計(jì)算研究表明：粘性土地基在基底壓力作用下的沉降量S由三種不同的原因引起：次固結(jié)沉降Ss主固結(jié)沉降完成以后，在有效應(yīng)力不變條件下，由于土骨架的蠕變特性引起的變形。這種變形的速率與孔壓消散的速率無關(guān)，取決于土的蠕變性質(zhì)，既包括剪應(yīng)變，又包括體應(yīng)變。初始沉降(瞬時(shí)沉降)

Sd有限范圍的外荷載作用下地基由于發(fā)生側(cè)向位移(即剪切變形)引起的。主固結(jié)沉降(滲流固結(jié)沉降)

Sc由于超孔隙水壓力逐漸向有效應(yīng)力轉(zhuǎn)化而發(fā)生的土滲透固結(jié)變形引起的。是地基變形的主要部分。tSSi：初始瞬時(shí)沉降Ss:次固結(jié)沉降Sc：主固結(jié)沉降§4地基沉降計(jì)算三、地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問題第十九頁，共27頁。2、砂性土地基的沉降計(jì)算原位試驗(yàn)砂性土地基的沉降速率比較快，大部分沉降在施工期間便完成，運(yùn)用期沉降量一般不會很大。難以取到有代表性的土樣標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)靜力觸探試驗(yàn)載荷板試驗(yàn)Schmertman（薛邁脫曼）建議的簡易算法（P142）

基于經(jīng)驗(yàn)公式的估算方法（P126，公式4-16）辦法：特點(diǎn)：問題：

原位凍結(jié)取樣

單向分層總和法

S

SS§4地基沉降計(jì)算三、地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問題第二十頁，共27頁。3、單向分層總和法的評價(jià)可計(jì)算成層地基；可計(jì)算不同形狀基礎(chǔ)（條、矩、圓）不同分布的基底壓力；參數(shù)的試驗(yàn)測定方法簡單；已經(jīng)積累了幾十年應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)修正。（1）基本假定：（2）優(yōu)點(diǎn)：（a）假設(shè)基底壓力為線性分布（b）附加應(yīng)力用彈性理論計(jì)算（c）只發(fā)生單向沉降：側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)（d）只計(jì)算固結(jié)沉降，不計(jì)瞬時(shí)沉降和次固結(jié)沉降（e）整個(gè)地基的最終沉降量為各層沉降量之和§4地基沉降計(jì)算三、地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問題第二十一頁，共27頁。①西方②可判定原狀土壓縮曲線③區(qū)分不同固結(jié)狀態(tài)④計(jì)算結(jié)果偏大相差比較大修正靠經(jīng)驗(yàn)（3）精度：（4）e-p曲線與e-lgp曲線的對比：①原蘇聯(lián)②無法確定現(xiàn)場土壓縮曲線③不區(qū)分不同固結(jié)狀態(tài)④計(jì)算結(jié)果偏小e-σ′e-lgσ′均需修正3、單向分層總和法的評價(jià)§4地基沉降計(jì)算三、地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問題第二十二頁，共27頁?！纠磕硰S房柱下單獨(dú)方形基礎(chǔ)，已知基礎(chǔ)底面積尺寸為4m×4m，埋深d＝1.0m，地基為粉質(zhì)粘土，地下水位距天然地面3.4m。上部荷重傳至基礎(chǔ)頂面F＝1440kN,土的天然重度＝16.0kN/m3,飽和重度

sat＝17.2kN/m3，有關(guān)計(jì)算資料如下圖。試分別用分層總和法和規(guī)范法計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降（已知fk=94kPa）3.4md=1mb=4mF=1440kN501002003000.900.920.940.96eσ四、例題分析§4地基沉降計(jì)算第二十三頁，共27頁。【解答】A.分層總和法計(jì)算1.計(jì)算分層厚度每層厚度hi＜0.4b=1.6m，地下水位以上分兩層，各1.2m，地下水位以下按1.6m分層2.計(jì)算地基土的自重應(yīng)力自重應(yīng)力從天然地面起算，z的取值從基底面起算z(m)σc(kPa)01.22.44.05.67.21635.254.465.977.489.03.計(jì)算基底壓力4.計(jì)算基底附加壓力3.4md=1mF=1440kNb=4m自重應(yīng)力曲線附加應(yīng)力曲線§4地基沉降計(jì)算四、例題分析第二十四頁，共27頁。5.計(jì)算基礎(chǔ)中點(diǎn)下地基中附加應(yīng)力用角點(diǎn)法計(jì)算，過基底中點(diǎn)將荷載面四等分，計(jì)算邊長l=b=2m，σz=4Kcp0,Kc由表確定z(m)z/bKcσz(kPa)σc(kPa)σz

/σczn

(m)01.22.44.05.67.200.61.22.02.83.60.25000.22290.15160.08400.05020.032694.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.00.240.147.26.確定沉降計(jì)算深度zn根據(jù)σz

=0.2σc的確定原則，由計(jì)算結(jié)果，取zn=7.2m7.最終沉降計(jì)算根據(jù)e-σ曲線，計(jì)算各層的沉降量§4地基沉降計(jì)算四、例題分析