第三节地基沉降有效计算方式

第三节地基沉降有效计算方式_、弹性理论法计算沉降（-）大体假设弹性理论法计算地基沉降是基于布辛奈斯克课题的位移解，因此该法假左地基是均质的、各向同性的、线弹性的半无穷体，期外还假左基础整个底而和地基一直维持接触。布辛奈斯克是研究荷载作用于地表的情形，因此能够近似用来研究荷载作用面埋置深度较浅的情形。当荷载作用位置埋巻深度较大时，则应采纳明徳林课题的位移解进行弹性理论法沉降讣算。（二）计算公式建筑物的沉降虽:，是指地基上紧缩变形达固结稳固的最大沉降量，或称地基沉降量。地基最终沉降量：是指地基上在建筑物荷载作用下，变形完全稳固时基底处的最大竖向位移。基础沉降按其缘故和顺序分为：瞬时沉降Sd；主固结沉降和次固结沉降S,三部份组成。瞬时沉降：是指加荷后当即发生的沉降，对饱和上地基，土中水尚未排出的条件下，沉降要紧由上体测向变形引发；这时上体不发生体积转变。（初始沉降，不排水沉降）固结沉降：是指超静孔隙水压力慢慢消散，使上体积存缩而引发的渗透固结沉降，也称主固结沉降，它随时刻而慢慢增加。（主固结沉降）次固结沉降：是指超静孔隙水压力大体消散后，要紧由上粒表而结合水膜发生蠕变等引发的，它将随时刻极为缓慢地沉降。（徐变沉降）因此：建筑物基础的总沉降量应为上述三部份之和，即计算地基最终沉降量的目的：（1）在于确信建筑物最大沉降量：（2）沉降差；（3）倾斜和局部倾斜；（4）判立是不是超过允许值，以便为建筑物设il•值采取相应的方法提供依据，保证建筑物的安全。1、点荷载作用下地表沉降2、绝对柔性基础沉降3、绝对刚性基础沉降（1）中心荷载作用下，地基各点的沉降相等。圆形基础：Sc=—jr—矩形基础：》=兽00內（2）偏心荷载作用下，基础要产生沉降和倾斜。二、分层总和法计算最终沉降分层总和法都是以无側向变形条件下的紧缩量公式为基础，它们的大体假设是：上的紧缩完满是由于孔隙体积减少致使骨架变形的结果，而土粒本身的紧缩可不计：上体仅产生竖向紧缩，而无测向变形：在土层髙度范囤内，压力是均匀散布的。目前在工程中普遍采纳的方式是以无测向变形条件下的紧缩量讣算基础的分层总和法。具体分为e-p曲线和e-lgp曲线为已知条件的总和法。以c~p曲线为已知条件的分层总和法计算步骤：（1） 选择沉降计算剖而，在每一个剖而上选择若干计算点。1） 依照建筑物基础的尺寸，判左在计算英底压力和地基中附加应力时是属于空间问题仍是采纳平而问题：2） 再按作用在基础上的荷载的性质（中心、偏心或倾斜等情形）求出基底压力的大小和散布：3） 然后结合地基中上层性状，选择沉降讣算点的位置。（2） 将地基分层：在分层时天然上层的交壤而和地下水位应为分层而，同时在同一类土层中分层的厚度不宜过大。分层厚度h小于；或h=2~4m。对每一分层，能够为压力是均匀散布的。（3） 计算基础中心轴线上各分层界而上的自重应力和附加应力并按同一比例绘岀自重应力和附加应力散布图。应当注意：当基础有埋置深度d时，应采纳基底尽压力：p（）=P~Yd〃去计算地基中的附加应力（从基底算起）。（4） 确信紧缩层厚度：实践体会表明：当基础中心轴线上某点的附加应力与自重应力知足下式时，这时的深度称为紧缩层的下限或沉降计算深度Zn： <0.2^6当Zn以下存在软弱土层时，则计算深度应知足b；S0.1b“。对一样衡宇基础，可按下列体会公式确信Zn：Z;,=5（2.5-0.4InB）（5）按算术平均各分算出层的平均自重应力be和平均附加应力b”

（6）依照第i分层的初始应力P"=%和初始应力与附加应力之和，即由紧缩曲线查出相应的初始孔隙比J和紧缩稳固后孔隙比。⑺按式求出第i分层的紧缩壯亠=诗/（8）最后加以总和，即得基础的沉降量：S=f 竺二LR,r-1 f-1 1+e\i有时勘探单位提供的不是紧缩曲线，而是其它紧缩性指标。此法优缺点：（1）优势：适用于各类成层土和各类荷载的沉降量计算：紧缩指标a,E,•等易确信。（1）缺点：作了许多假设，与实际情形不符.側限条件，基底压力讣算有必然误差；室内实验指标也有必然误差：计算工作量大；利用该法il•算结果，对坚实地基，英结果偏大，对软弱地基，其结果偏小。【讨论】分层越细越准确吗？有效汁算步骤:分层 讣算每一层的自重应力和附加应力 确信计算深度——计算每一层的平均自重应力（Fez）和平均附加应力亍三自重应力（Fez）和平均附加应力亍三P\=查ep曲线、e\9Pi—cz+z—Si S=》Sii=[【小结】一样压力作用下，土体Vs不变，久减少：用紧缩指标分析土体的紧缩性：分层总和法讣算地基沉降原理：紧缩（固结）实验功效在沉降讣算中的应用。【温习试探】什么缘故说丄的紧缩变形事实上是上的孔隙体积的减少？上体在某一荷载作用下英固结进程的长短与哪些因素有关？饱和上体其固结进程是一排水进程，待英紧缩稳固时，上体中的水是不是被排完?地基丄的紧缩模量和变形模量在槪念上有什么区别？分层总和法计算基础的沉降量时，若土层较厚，什么缘故一样应将地基分层？若是地基为均质土，且地基中自重应力和附加应力均为（沿髙度）均匀散布，是不是还有必要将地基分层？三、应力面积法（《地基设计规范》方式）计算最终沉降地基设计规范提出的汁算最终沉降量的方式，是基于分层总和法的思想，运用平均附加应力而积的槪念，按天然上层界而以简化由于过度分层引发的繁琐汁算，并结合大量工程实际中沉降量观测的统汁分析，以体会系数©进行修正，求得地基的最终变形量。（一）大体公式1.大体计算公式的推导（如书P85）/-I 匕si式中，s:地基的最终沉降nuns'：为按分层总和法求得的地基沉降量；mmnn：为地基变形计算深度范围内天然土层数“0：为基底附加应力E.z为基底以下第i层上的紧缩模量，按第I层实际应力转变范羽取值，别离为基础底而至第i层，I一1层底而的距离，4，®“别离为基础底而到第i层，1一1层底而范围内中心点下的平均附加系数，关于矩形基础，基底为均散布附加应力时，中心点以下的附加应力为//b，z/b的函数，可查表4一6得。地基沉降计算深度Z”的确信地基沉降计算深度Z”应知足：Asr；,<0.025乞山：/-I式中：△$:为计算深度处向上取厚度的分层的沉降计算值，Az的厚度选取与基础宽度b有关，见下表：&值表B(m)W22-44〜88〜1515〜30>30(m)心;为讣算深度范用内第j层土的沉降汁算值。注：当基础无相邻荷载阻碍时，基础中心点以下地基沉降讣算深度也按下式参数取值。Zn=Z?(2.5-0.41nb)沉降讣算修正系数代J、 ns= 。工（Z"-ZM-】）才（-1 匕M仇综合反映了il•算公式中一些未能考虑的因素，它是依照大量工程实例中沉降的观测值与计算值的统计分析比较而得的。®的确信与地基丄的紧缩模量E八经受的荷载有关，具体见下表中:沉降讣算体会系数？EsMpa基底附加应力粘性土Po=fkPo<砂土Ej沉降讣算深度范用内的紧缩模量当量值，按下式讣算:vAt4：为第i层平均附加应力系数，沿丄层深度的积分值：Esl:为相应于该上层的紧缩模量A：地基承载力标准值。利用s=（p「=叭丈也（z“・-S“J计算地基的最终沉降崑在考虑相邻荷载阻碍时，平均附加应力仍）-1Esi可应用叠加原理。（二）与分层总和法的比较（1）由于附加应沿尝深度的散布是非线性的，分层总和法会产生较大的误差：而规范法采纳了精准的“应力而积”的概念.划分层数相对更少，简化。（2）计算深度“的确信方式比分层总和法更为合理。（3）提出了沉降il•算体会系数仇，反映了诸多因素的阻碍。因此，应力面积法更接近于实际。四、用原位紧缩曲线讣算最终沉降按e-\gp曲线来汁算地基的最终沉降量与按e-p曲线的讣算一样，都是以无测向变形条件下的紧缩量大体公式s= 并采纳分层总和法进行的。所不同的是初始孔隙比应取由现场紧缩曲线的紧缩指数去1+H取得&。（-）正常固结上层的沉降计算当上层属于正常固结土时，建筑物外荷引发的附加应力是对土层产生紧缩的紧缩应力，设现场上层的分层厚度为紧缩指数为则该分层的沉降》为：又因为Z严C”[lg（"”+3,）—lgpu]=Ccfilg[丿叮勺]「=空打1/”+5]'1+5JPu本地基又n分层时，则地基的总沉降量为：/=1i=l1+e0i P\i式中：Si—一第i分层的初始孔隙比Pu一一第i分层的平均自重应力Ccfi——第i分层的现场紧缩指数h,——第i分层的厚度Ap,——第i分层的平均紧缩应力（二）欠固结上层的沉降计算关于欠固结土，由于在自重等作用下还未达到完全紧缩稳固，Pc<Po,因此沉降量应该包括由于自重作用引发的紧缩和建筑物荷载引发的沉降量之和。（三）超固结上层的沉降计算计算超固结土层（几</"的沉降时，涉及到利用紧缩曲线的紧缩指数Cc和Cs,因此汁算时应该区别两种情形：（1