《地基沉降量计算》PPT课件
《《地基沉降量计算》PPT课件》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《地基沉降量计算》PPT课件(35页珍藏版)》请在装配图网上搜索。
1、第 二 节 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 建 筑 物 的 沉 降 量 。 在 外 荷 载 作 用 下 地 基 土 层 被 压 缩 达 到 稳 定 时 基 础 底 面 的 沉降 量 称 为 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 分 层 总 和 法 和规 范 推 荐 法 。( 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 基的
2、 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 ( e i、Es、 a) 进 行 计 算 , 根 据 式 ( 4-1) 有 : 变 换 后 得 : 或 式 中 : S-地 基 最 终 沉 降 量 ( mm) ;e1-地 基 受 荷 前 ( 自 重 应 力 作 用 下 ) 的 孔 隙 比 ;e 2-地 基 受 荷 ( 自 重 与 附 加 应 力 作 用 下 ) 沉 降 稳 定 后 的孔 隙 比 ;H-土 层 的 厚 度 。 计 算 沉 降 量 时 ,
3、 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 后按 式 ( 4-9) 或 ( 4-10) 计 算 各 分 层 的 沉 降 量 Si。 最 后 将 各分 层 的 沉 降 量 总 和 起 来 即 为 地 基 的 最 终 沉 降 量 :( 二 ) 假 设 条 件1. 地 基 土 的 为 均 匀 、 连 续 、 各 向 同 性 的 半 无 限 空 间 弹性 体 ;2. 地 基 沉 降 量 计 算 的 部 位 取 基 础 底 面 中 心 点 处 ;3. 地 基 土 在 完 全 侧 限 条 件
4、 下 发 生 变 形 ( 可 用 侧 限 压 缩 试 验 指 标 ) ; ( 三 ) 计 算 步 骤1) 划 分 土 层 如 图 4-7所 示 , 各 天 然土 层 界 面 和 地 下 水 位 必 须作 为 分 层 界 面 ; 各 分 层 厚度 必 须 满 足 Hi 0.4B( B为 基 底 宽 度 ) 。4. 沉 降 计 算 深 度 为 一 有 限 深 度 。 中 心 荷 载 :偏 心 荷 载 :附 加 应 力2) 计 算 基 底 附 加 压 力 p03) 计 算 各 分 层 界 面的 自 重 应 力 sz和 附 加应 力 z; 并 绘 制 应 力分 布 曲 线 。 4) 确 定 压 缩 层
5、 厚 度 一 般 满 足 z=0.2sz的 深 度 点 可 作 为 压 缩 层 的下 限 ; 对 于 软 土 则 应 满 足 : z=0.1sz 对 一 般 建 筑 物 无 相 邻 荷载 时 , 可 按 下 式 计 算 : zn=B(2.5-0.4lnB)5) 计 算 各 分 层 加 载 前后 的 平 均 垂 直 应 力p 1=sz; p2=sz+z 6) 按 各 分 层 的 p1和 p2在 e-p曲 线 上 查 取 相 应 的 孔 隙 比 或 确定 a、 Es等 其 它 压 缩 性 指 标7) 根 据 不 同 的 压 缩 性 指 标 ,选 用 公 式 ( 4-9) 、 ( 4-10)计 算
6、各 分 层 的 沉 降 量 Si8) 按 公 式 ( 4-11) 计 算 总 沉 降 量 S。 【 例 题 4 1】 已 知 柱 下 单 独 方 形 基 础 , 基 础 底 面 尺 寸 为2.5 2.5m, 埋 深 2m, 作 用 于 基 础 上 ( 设 计 地 面 标 高 处 ) 的 轴向 荷 载 N=1250kN, 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 。 解 : 按 分 层 总 和 法 计 算( 1) 计 算 地 基 土 的 自 重 应 力 。 z自 基 底 标 高 起 算 。当
7、z=0m, sD=19.5 2=39( kPa)z=1m, sz1=39+19.5 1=58.5( kPa)z=2m, sz1=58.5+20 1=78.5( kPa)z=3m, sz1=78.5+20 1=98.5( kPa)z=4m, sz1=98.5+20 1=118.5( kPa)z=5m, sz1=118.5+20 1=138.5( kPa)z=6m, sz1=138.5+18.5 1=157( kPa)z=7m, sz1=157+18.5 1=175.5( kPa) ( 2) 基 底 压 力 计 算 。 基 础 底 面 以 上 , 基 础 与 填 土 的 混 合容 重 取 0=20
8、kN/m3。 ( 3) 基 底 附 加 压 力 计 算 。 ( 4) 基 础 中 点 下 地 基 中 竖 向 附 加 应 力 计 算 。 用 角 点 法 计 算 , L/B=1, zi=4Ksi p0, 查 附 加 应 力 系 数表 得 Ksi。( 5) 确 定 沉 降 计 算 深 度 zn考 虑 第 层 土 压 缩 性 比 第 层 土 大 , 经 计 算 后 确 定 zn=7m,见 下 表 。 例 题 4-1计 算 表 格 1z (m) zB/2 Ks z (kPa) sz(kPa) z/sz(%) zn (m)01234567 00.81.62.43.24.04.85.6 0.250 00
9、.199 90.112 30.064 20.040 10.027 00.019 30.014 8 201160.790.2951.6232.2421.7115.5211.90 3958.578.598.8118.5138.5157175.5 27.2115.689.887.6 按 7m计 zi=4Ksi p0 ( 6) 计 算 基 础 中 点 最 终 沉 降 量 。 利 用 勘 察 资 料 中 的 e-p曲 线 , 求 按 分 层 总 和 法 公 式计 算 结 果 见 下 表 。 例 题 4-1计 算 表 格 2 118.5138.5157175.5 108.5128.5147.8166.25
10、 150.43155.48165.62179.96 二 、 建 筑 地 基 基 础 设 计 规 范 推 荐 的 沉 降 计 算 法 (自 学 ) 这 种 方 法 是 建 筑 地 基 基 础 设 计 规 范 所 推 荐 的 , 简 称 规 范 推 荐 法 , 也 叫 应 力 面 积 法 。( 一 ) 计 算 原 理 规 范 推 荐 法 一 般 按 地 基 土 的 天 然 分 层 面 划 分 计 算 土 层 ,引 入 土 层 平 均 附 加 应 力 的 概 念 , 通 过 平 均 附 加 应 力 系 数 ,将 基 底 中 心 以 下 地 基 中 zi-1-zi深 度 范 围 的 附 加 应 力 按
11、 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 。 基 础 的 平 均 沉 降 量 可 表 示 为 : 式 中 : S -地 基 最 终 沉 降 量 ( mm) ; n-地 基 压 缩 层 ( 即 受 压 层 ) 范 围 内 所 划 分 的 土 层 数 ; p0-基 础 底 面 处 的 附 加 压 力 ( kPa) ; Esi-基 础 底 面 下 第 i层 土 的 压 缩 模 量 ( MP
12、a) ; zi、 zi-1-分 别 为 基 础 底 面 至 第 i层 和 第 i-1层 底 面 的 距 离 ( m) ; i、 i-1-分 别 为 基 础 底 面 计 算 点 至 第 i层 和 第 i-1层 底 面 范 围 内平 均 附 加 应 力 系 数 , 可 查 P91表 5-3。 ( 二 ) 规 范 推 荐 公 式 及 公 式 推 导 1. 规 范 推 荐 公 式 由 ( 4-12) 式 乘 以 沉 降 计 算 经 验 系 数 s, 即 为 规 范 推 荐 的 沉 降 计 算 公 式 : 式 中 : s-沉 降 计 算 经 验 系 数 , 应 根 据 同 类 地 区 已 有 房 屋和
13、构 筑 物 实 测 最 终 沉 降 量 与 计 算 沉 降 量 对 比 确 定 , 一 般 采用 P90表 5-2的 数 值 ; ( 三 ) 地 基 受 压 层 计 算 深 度 的 确 定 计 算 深 度 zn可 按 下 述 方 法 确 定 :1) 存 在 相 邻 荷 载 影 响 的 情 况 下 , 应 满 足 下 式 要 求 : 式 中 : Sn -在 深 度zn处 , 向 上 取 计 算 厚度 为 z的 计 算 变 形 值 ; z查 P92表 5-4; Si -在 深 度 zn范 围内 , 第 i层 土 的 计 算 变形 量 。 2) 对 无 相 邻 荷 载 的 独 立 基 础 , 可 按
14、 下 列 简 化 的 经 验 公 式确 定 沉 降 计 算 深 度 zn:( 四 ) 关 于 沉 降 计 算 经 验 系 数 ES为 沉 降 计 算 深 度 范 围 内 压 缩 模 量 的 当 量 值 , 即 假定 地 基 为 均 匀 地 基 , 当 压 缩 模 量 为 ES时 , 地 基 的 计 算 沉降 量 与 ES各 不 相 同 的 分 层 土 计 算 的 沉 降 量 相 等 。 即 : 【 例 题 4 2】 已 知 柱 下 单 独 方 形 基 础 , 基 础 底 面 尺 寸 为2.5 2.5m, 埋 深 2m, 作 用 于 基 础 上 ( 设 计 地 面 标 高 处 ) 的轴 向 荷
15、载 N=1250kN, 有 关 地 基 勘 察 资 料 与 基 础 剖 面 详 见 下图 。 试 用 规 范 法 计 算 基 础 中 点 最 终 沉 降 量 。 解 : 按 建 筑 地 基 基 础 设 计 规 范 计 算 , 采 用 下 式 , 计 算 结 果详 见 下 表 。 例 题 4-2 计 算 表 格z (m) L/B z/B Esi (kPa) (cm) (cm) 0 0 0.2500 0 1.0 0.8 0.2346 0.2346 0.2346 4418 4.27 4.27 2.0 1.6 0.1939 0.3878 0.1532 6861 1.80 6.07 3.0 2.4 0.
16、1578 0.4734 0.0856 7749 0.89 6.96 4.0 3.2 0.1310 0.5240 0.0506 6848 0.59 7.55 5.0 4.0 0.1114 0.5570 0.033 4393 0.60 8.15 6.0 4.8 0.0967 0.5802 0.0232 3147 0.59 8.74 7.0 5.6 0.0852 0.5964 0.0162 2304 0.57 9.31 7.6 6.08 0.0804 0.6110 0.0146 35000 0.03 9.34 按 规 范 确 定 受 压 层 下 限 , zn=2.5(2.5-0.4ln2.5)=5.
17、3m; 由 于下 面 土 层 仍 软 弱 , 在 层 粘 土 底 面 以 下 取 z厚 度 计 算 , 根据 P92表 5-4的 要 求 , 取 z=0.6m, 则 zn=7.6m, 计 算 得 厚 度 z的 沉 降 量 为 0.03cm, 满 足 要 求 。查 P90表 5-2得 沉 降 计 算 经 验 系 数 s=1.17。 那 么 , 最 终 沉 降量 为 : 三 、 按 粘 性 土 的 沉 降 机 理 计 算 沉 降 根 据 对 粘 性 土 地 基 在 局 部 ( 基 础 ) 荷 载 作 用 下 的 实 际 变形 特 征 的 观 察 和 分 析 , 粘 性 土 地 基 的 沉 降 S可
18、 以 认 为 是 由机 理 不 同 的 三 部 分 沉 降 组 成 ( 图 4-8) , 亦 即 : 式 中 : Sd-瞬 时 沉 降( 亦 称 初 始 沉 降 ) ;S c-固 结 沉 降 ( 亦 称 主固 结 沉 降 ) ; Ss-次 固 结 沉 降 ( 亦称 蠕 变 沉 降 ) 。 瞬 时 沉 降 是 指 加 载 后 地 基 瞬 时 发 生 的 沉 降 。 由 于 基 础加 载 面 积 为 有 限 尺 寸 , 加 载 后 地 基 中 会 有 剪 应 变 产 生 ,剪 应 变 会 引 起 侧 向 变 形 而 造 成 瞬 时 沉 降 。 固 结 沉 降 是 指 饱 和 与 接 近 饱 和 的
19、 粘 性 土 在 基 础 荷 载 作用 下 , 随 着 超 静 孔 隙 水 压 力 的 消 散 , 土 骨 架 产 生 变 形 所造 成 的 沉 降 ( 固 结 压 密 ) 。 固 结 沉 降 速 率 取 决 于 孔 隙 水的 排 出 速 率 。 次 固 结 沉 降 是 指 主 固 结 过 程 ( 超 静 孔 隙 水 压 力 消 散 过程 ) 结 束 后 , 在 有 效 应 力 不 变 的 情 况 下 , 土 的 骨 架 仍 随时 间 继 续 发 生 变 形 。 这 种 变 形 的 速 率 取 决 于 土 骨 架 本 身的 蠕 变 性 质 。 ( 一 ) 瞬 时 沉 降 计 算 瞬 时 沉 降
20、 没 有 体 积 变 形 , 可 认 为 是 弹 性 变 形 , 因 此 一般 按 弹 性 理 论 计 算 , 按 式 ( 4-17) 求 解 。式 中 : -沉 降 系 数 ;p0-基 底 附 加 应 力 ;-泊 松 比 , 这 时 是 在 不 排 水 条 件 下 没 有 体 积 变 形 所 产生 的 变 形 量 , 所 以 应 取 =0.5; E u-不 排 水 变 形 模 量 (弹 性 模 量 ), 常 根 据 不 排 水 抗 剪 强度 Cu和 Eu的 经 验 关 系 式 ( 4-18) 求 得 。 上 式 中 的 低 值 适 用 于 较 软 的 、 高 塑 性 有 机 土 , 高 值
21、适 用于 一 般 较 硬 的 粘 性 土 。 ( 二 ) 固 结 沉 降 计 算 固 结 沉 降 是 粘 性 土 地 基 沉 降 的 最 主 要 的 组 成 部 分 , 可 用分 层 总 和 法 计 算 。 但 是 分 层 总 和 法 采 用 的 是 一 维 课 题 ( 有侧 限 ) 的 假 设 , 这 与 一 般 基 础 荷 载 ( 有 限 分 布 面 积 ) 作 用下 的 地 基 实 际 性 状 不 尽 相 符 。 司 开 普 顿 ( Skempton,A W.) 和 贝 伦 ( Birrum,L.) 建 议根 据 有 侧 向 变 形 条 件 下 产 生 的 超 静 孔 隙 水 压 力 计
22、 算 固 结 沉降 Sc。 以 轴 对 称 课 题 为 例 , 分 层 总 和 法 计 算 的 沉 降 量 为 S,Sc可 用 下 式 求 解 :其 中 , u为 Sc与 S之 间 的 比 例 系 数 , 有 : u与 土 的 性 质 密 切 相 关 , 另 外 , 还 与 基 础 形 状 及 土 层 厚度 H与 基 础 宽 度 B之 比 有 关 。( 三 ) 次 固 结 沉 降 的 计 算 对 一 般 粘 性 土 来 说 , 次 固 结 沉 降 数 值 Ss不 大 , 但 如 果 是塑 性 指 数 较 大 的 、 正 常 固 结 的 软 粘 土 , 尤 其 是 有 机 土 , Ss值 有 可
23、 能 较 大 , 不 能 不 予 考虑 。 目 前 在 生 产 中 主 要 使 用 下述 半 经 验 方 法 估 算 土 层 的 次 固结 沉 降 。 图 4-9为 室 内 压 缩 试 验 得出 的 变 形 S与 时 间 对 数 lgt的关 系 曲 线 , 取 曲 线 反 弯 点 前 后 两 段 曲 线 的 切 线 的 交 点 m作 为 主 固 结 段 与 次 固 结 段 的 分界 点 ; 设 相 当 于 分 界 点 的 时 间 为 t1, 次 固 结 段 ( 基 本 上 是一 条 直 线 ) 的 斜 率 反 映 土 的 次 固 结 变 形 速 率 , 一 般 用 Cs表示 , 称 为 土 的
24、 次 固 结 指 数 。 知 道 Cs也 就 可 以 按 下 式 计 算 土层 的 次 固 结 沉 降 Ss: 式 中 : H和 e1分 别 为 土 层 的 厚 度 和 初 始 孔 隙 比 ;t 1对 应 于 主 固 结 完 成 的 时 间 ; t2为 欲 求 次 固 结 沉 降 量 的 那 个 时 间 。 第 二 章 作 业1.如 图 , 矩 形 基 础 尺 寸 2m 4m, 上 部 结 构 荷 载 为 500kN,基 础 埋 深 1.2m, 地 下 水 位 在 基 底 面 以 下 0.6m, 地 基 土 层室 内 压 缩 试 验 成 果 见 e、 p数 据 表 , 试 用 分 层 总 和 法 计 算基 础 中 心 点 的 沉 降 量 。 ( 参 照 图 中 分 层 ; e、 p数 据 表 查用 时 可 以 线 性 内 插 )
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 装配图网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。