《分层总法和规范法》PPT课件.ppt

地基最终沉降量计算法 分层总和法 地基的最终沉降量计算 最终沉降量S t 时地基最终沉降稳定以后的最大沉降量 不考虑沉降过程 不可压缩层 可压缩层 z p p 在厚度H的土层上面施加连续均布荷载p 类似于有側限的单向压缩试验的情况 分层总和法 在地基沉降计算深度范围内将地基土划分为若干分层 计算各分层的压缩量 然后求其总和 基本假设 2 只计算基础中心点的附加应力 z 1 地基的平均沉降量等于若干薄层压缩量之和 即 3 将地基分为若干薄层 视为无側胀 利用室内试验成果公式 4 基底附加压力 p0 认为是作用于地表的局部柔性荷载 在非均质地基中引起的附加应力分布可按均质地基计算 对非均一土层的基本假定 理论上不够完备 缺乏统一理论单向压缩分层总和法是一个半径验性方法 a 假设基底压力为线性分布 b 附加应力用弹性理论计算 压缩前 压缩后 z p p e1 a e 曲线 b e lg 曲线 理论计算公式 a e 曲线 b e lg 曲线 优点 可使用推定的原状土压缩曲线可以区分正常固结土和超固结土并分别进行计算 正常固结土 超固结土 并假定p2 p p 情况1 不考虑地基回弹的情形 沉降量从原基底算起 适用于基础底面积小 埋深浅 施工快 考虑地基回弹的情形 沉降量从回弹后的基底算起 基础底面大 埋深大 施工期长 情况2 已知 地基各土层的室内压缩曲线 原状土压缩曲线 计算步骤 情况1 a 计算原地基中自重应力分布 b 计算基底附加压力p0 c 确定地基中附加应力 z分布 自重应力 附加应力 d 确定计算深度zn 压缩层厚度 一般土层 z 0 2 cz 软粘土层 z 0 1 cz 基岩或不可压缩土层 沉降计算深度 cz从地面算起 z从基底算起 z是由基底附加应力p d引起的 a 计算原地基中自重应力分布 b 基底附加压力p0 c 确定地基中附加应力 z分布 d 确定计算深度zn e 地基分层Hi Hi 不同土层界面 地下水位线 每层厚度不超过0 4B或最大4m z变化明显的土层 适当取小 e 地基分层Hi g 各层沉降量叠加 Si f 计算每层沉降量Si zi Hi d 计算步骤 情况2 a 计算原地基中自重应力分布 b 计算开挖后地基中自重应力分布 c 确定地基中附加应力 z分布 czi zi 下同情况1 自重应力 附加应力 由于基坑的平面尺寸和深度较大时 回弹量是明显的 且基底中心部位回弹量大于边缘 且自重应力重分布难以计算 故此 简化为 基底附加应力p d引起的 为0 1之间的修正系数 a e 曲线 正常固结土 b 用e lg 曲线计算 超固结土 b 用e lg 曲线计算 欠固结土 b 用e lg 曲线计算 考虑地基回弹的沉降量计算 正常固结土 e lg 曲线 基面面积大 埋深大 施工期长 i层地基的沉降量Si 再压缩沉降量S1i 压缩沉降量S2i 类似于超固结土的计算 式中采用开挖前地基的天然孔隙比e1i 无论是回弹 再压缩或压缩 均是相对于开挖前的拟定基底高程而言 三者的基准点均是e1i状态时的Hi 各种假定导致S的误差 如 取中点下附加应力值 使S偏大 侧限压缩使计算值偏小 地基不均匀性导致的误差等 沉降经验修正系数 讨论 基底压力线性分布假设弹性附加应力计算单向压缩的假设只计主固结沉降原状土现场取样的扰动参数线性的假设按中点下附加应力计算 建筑沉降观测与计算结果对比 坚硬地基 计算值比实测值显著偏大软弱地基 计算值比实测值显著偏小对超固结土计算结果偏大甚多对高灵敏度土计算结果偏小原因 分层总和法的假定条件与实际不符取样与实验环节上的影响没考虑地基基础与上部结构的共同作用 经统计引入沉降计算经验系数 s 规范 推荐法 建筑地基基础设计规范 所推荐的地基最终沉降量计算方法是另一种形式的分层总和法 它也采用侧限条件的压缩性指标 并运用了平均附加应力系数计算 还规定了地基沉降计算深度的标准以及提出了地基的沉降计算经验系数 使得计算成果接近于实测值 规范法 zi z i 1 Ai zi 1 zi 平均附加应力系数 表沉降计算经验系数 s GBJ7 89 0zi 0z i 1 s 1 4 0 2 1 与土质软硬有关 2 与基底附加应力p0 fk的大小有关 fk 地基承载力标准值 软粘土 应力集中 S偏小 s 1硬粘土 应力扩散 S偏大 s 1 地基总沉降量为 几点说明 1 平均附加应力系数的物理意义 分层总和法中地基附加应力按均质地基计算 即地基土的压缩模量Es不随深度而变化 4 有相临荷载作用时 应将相临荷载引起的附加应力叠加到基础自身引起的附加应力中去 3 对于超固结土 应先求出先期固结压力 分两种情况计算沉降 1 当时 1 当时 5 对于基础面积和埋深均较大的情况应分别计算地基的回弹量 由于开挖卸载 再压缩量 由于建造基础但加载尚未超过开挖的土重 和压缩量 基础加载超过开挖的土重 对于基础面积和埋深均较大的情况1 阴影面积表示卸载所引起的负值应力分布 即由 d d引起的地基负值附加应力 相当于p01 cd 2 分析第层中的应力 先期固结压力 pi czi加载前土体中的应力 卸载后自重 czi加载后土体中的应力 czi zi Hi o a a a 大基坑的沉降计算 1 再压缩或回弹阶段 czi czi 将此时 zi 0 代入计算的再压缩量 2 压缩阶段 czi czi zi 土层压缩量式中 e0i 开挖前的原位孔隙比 与自重 szi对应 Cei和Cci 分别相当于第i土层的回弹再压缩指数和压缩指数 3 第i土层的总沉降量 4 地基总沉降量 大基础沉降计算经验系数 本表适用于基础宽度大于10m 埋深大于5m的箱形基础或筏板基础 SGR0 5b指基底以下0 5b深度范围内砂 卵石层总厚度对该深度之比 称为砂卵石比 此范围内其余土层为一般第四系粘性土 粉土层摘自 岩土工程手册 高层建筑沉降计算经验系数 6 遇下列情况 还要计算沉降差 倾斜 局部倾斜等 基础变形指标沉降值沉降差倾斜局部倾斜相对弯曲 计算方法基础中心沉降值s两相邻独立基础沉降值之差 s 6 10m s s s s s 地基变形验算及其容许变形值 地基的变形验算就是预估各类建筑物的某一变形特征 如沉降 倾斜 弯曲等 不超过相应的容许变形值 确定各类建筑物应进行验算的变形特征 是与建筑物的类型 使用要求等因素有关 确定地基容许变形值是一个非常复杂的课题 地基的变形状态一般是通过变形值及其变化速率来反映的 变形值主要指沉降 最大值 最小值 平均值 差异值 倾斜 相对倾斜 局部倾斜或角畸变 顶端位移 弯曲等 变形的变化速率则是指这些指标随时间变化的规律 根据工程实践的要求和实际技术水平 目前 该课题的研究主要还是集中在确定地基容许变形值的范畴 地基容许变形值的确定一般有两种方法 一是分析方法 即通过分析材料及结构的力学性能 使用功能和生产工艺的要求 以及人们的心理状态来实现 另一种方法是归纳法 既是通过对实际工程结构的变形和性能进行观测调查 然后进行综合归纳来实现 确定地基容许变形值的方法 虽然在近二十年来发展很快 已经从经验性的古典材料力学方法发展到了考虑地基与结构相互作用的各种近代数值分析方法 但是由于问题本身的复杂性 目前仍处在研究探索阶段 尚未形成一套可供实际应用的方法 沉降量 独立基础或刚性特大的基础中心的沉降量 沉降差 相邻两个柱基的沉降之差 倾斜 独立基础在倾斜方向基础的两端点的沉降差与距离的比值 局部倾斜 砖石承重结构沿着纵墙6 10m内基础的沉降差与距离的比值 平均沉降 由三个以上独立基础 或条形基础的几个地方 的沉降量按基底面积加权所得的沉降 相对弯曲 砖石承重结构和基础板的弯曲部分的矢高与其长度的比值 7 依据建筑物的安全等级检算 建筑地基基础设计规范 中根据地基基础破坏造成建筑物的破坏后果 危及人的生命 造成经济损失 造成社会影响及修复的可能性 的严重程度 分级如下 1 选择沉降计算剖面 在每一个剖面上选择若干计算点 求出基底附加压力的大小和分布 选择沉降计算点的位置 通常为基础的中心点 2 地基分层 天然土层的交界面和地下水位面必为分层面 在同一类土层中分层厚度不宜过大 一般取分层厚hi 0 4b或hi 1 2m b为基础宽度 3 求出计算点垂线上各分层层面处的竖向自重应力 cz 从地面起算 并绘出它的分布曲线 4 求出计算点垂线上各分层层面处的竖向附加应力 z 并绘出它的分布曲线 取 z 0 2 c 中 低压缩性土 或 z 0 1 c 高压缩性土 处的土层深度为地基沉降计算深度 5 求出各分层的平均自重应力p1i和平均附加应力 pi 6 由各分层的平均自重应力p1i和平均自