基底附加压力和附加应力.ppt

基底附加压力和地基附加应力计算 学习目标知识目标 掌握基底附加压力分布计算 掌握土中竖向附加应力计算 能力目标 能分析基底附加压力和地基附加应力分布对地基受力和变形的影响 素质目标 质量意识 环保意识 文明意识 学时 2学时 教学内容 基底附加压力计算地基附加应力计算 一 基底附加压力计算 p0 基底面处以下在原土自重应力作用下已沉降完毕 如不考虑地基回弹 基槽开挖后只有超出基底面处土自重应力以外的力 才能引起地基变形 基底新增加的应力 称为基底附加压力 用于地基变形计算 轴心受压 偏心受压 挖槽卸荷 建造后总荷 新增荷载 基底附加压力计算原理示意图 地基产生变形主要原因 挖槽卸荷 建造后总荷 新增荷载 基础补偿性设计 高层建筑利用箱形基础或地下室 使设计埋深部分的结构自重小于挖去的土自重 即减小p0 从而减少地基变形 d p0 pk不变 这种基础设计方法适应范围比较广 对一些特殊情况如地基土较软弱 如果处理得好 能节省工程的造价 达到经济效益和社会效益的目的 一 基底附加压力计算 p0 基础补偿性设计实例 云浮市某局综合楼的基础设计 该工程为八层框架结构 建筑面积为7520m2 原基础形式为钻孔桩基础 原为某设计院设计 甲方原要求把土建投资控制在550万以内 但根据施工图预算 发现土建预算为630多万 比原计划投资多了近15 经过分析 多出部分主要集中在基础部分 于是甲方找原设计单位 要求采用其他基础形式或采取其他措施以降低工程造价 原设计单位以地质情况复杂为由 拒绝修改 后来甲方找到另外一家建筑设计院 根据地质勘探报告 土层如下 第 层为素填土 平均厚度为2 5m 第 层为粉质粘土 承载力特征值为117kPa 最大厚度为6 2m 最小厚度约为4 9m 平均厚度5 5m 第 层土为淤泥质土 承载力特征值为90kPa 第 层土为粉质粘土 平均厚度为7 5m 第 层土为粉砂 第 层为岩层 但岩层埋深很不均匀 最小埋深为29m 最大埋深将近38m 岩层的承载力特征值为4000kPa 且岩层中有溶洞 地质报告中最大溶洞的厚度竟有3m 在所钻的孔中 岩层的溶洞率约为16 地下水位标高为 2 800m 场地土类别为二类 钻孔位置基本上是根据柱位布置 查看原设计的桩基础 最大桩径为1 7m 最小桩径为1 2m 平均桩长35m 仅桩基础的投资就超过140万 基础补偿性设计实例 云浮市某局综合楼的基础设计 首先考虑采用换土法 但下卧层淤泥质土承载力不满足要求 再考虑采用筏板基础 当基础埋深为 2 500m时 基础底面的压力计算得Pk 147 3kPa 修正后的地基承载力特征值fa 137kPa Pk 147 3kPa 不满足要求 由于该工程在市繁华地带 周围没有大的停车场 经甲方同意 增加地下室作为停车场 这样既可以扩大建筑物使用功能 又能减轻基础底面处土的压力 进而可以减小基底附加压力 当基础埋深为 3 500m时 基础底面的压力计算得Pk 117 3kPa 修正后的地基承载力特征fa 141 9kPa Pk 117 3kPa 满足要求 基础补偿性设计实例 通过对筏板基础和桩基础比较 筏板基础造价比桩基础少了七十多万 这样整个工程的投资就基本控制在甲方的投资预算范围之内 且筏板基础施工过程简单 时间短 又增加了建筑的使用功能 增加地下室 甲方表示很满意 现该工程建成近五年 变形已稳定 通过观测 没有大的下沉 沉降也很均匀 完全满足要求 基础补偿性设计实例 例1 基础埋深内土分为两层 重度分别为 1 2 求基底附加压力 解题要点 基底附加压力计算实例 例2 某轴心受压基础底面尺寸l b 2m 基础顶面作用Fk 450kN 基础埋深d 1 5m 已知地质剖面第一层为杂填土 厚0 5m 1 16 8kN m3 以下为黏土 2 18 5kN m3 试计算基底压力和基底附加压力 基础自重及基础上回填土重 解 二 地基中附加应力 附加应力 建筑物荷载 p0 在地基中产生的应力 计算假定 地基土为均质 各向同性 用弹性理论计算 1 竖向集中荷载作用下地基中附加应力计算 布辛内斯克 法 公式 K 附加应力计算系数与 r z有关 二 地基中附加应力 附加应力扩散规律 附加应力随深度增加而减小 同深度水平方向越远附加应力越小 附加应力成扩散状分布 深度 水平方向 水平方向 地面 P 附加应力扩散规律示意图 2 竖向均布矩形荷载作用下附加应力计算 矩形荷载 基础 角点下任意深度处附加应力值可根据前述布氏公式 应用力的叠加原理 得如下计算公式 式中 KC 矩形荷载下附加应力计算系数 与l b z b有关 p0 基底附加压力 矩形荷载即 基底附加压力 一 均布矩形荷载角点下附加应力计算 二 均布矩形荷载任意点下应力 角点法利用角点法和力的叠加原理求基底面任意点处的附加应力 有如下四种情况 Kc K K Kc K K K K Kc Kob Koc Koa Kod Kc Kob Kod Koa Koc 例题 例3 基础底面尺寸l 3m b 2m 基底附加压力p0 100kPa 试计算基础底面中心点以下z 2m z 4m深处M点的附加应力 解 利用角点法 过M点将基底面分成四个矩形 M点位于四个角点下 计算每个角点下M点的附加应力系数 当z 2m时 l b 1 5 1 0 1 5 z b 2 1 2 0 查表得Kc1 0 1034 0 1103 2 0 10685 当z 4m时 l b 1 5 1 0 1 5 z b 4 1 4 0 查表得Kc2 0 0362 0 0403 2 0 0382