[理学]3b第3章 天然地基承载力和沉降.ppt

高层建筑地基基础,3 天然地基承载力和沉降,3.1 概述,3.2 承载力,3.2.1 概述,3.2.2 浅基的破坏模式,地基破坏主要是由于基础下持力层抗剪强度不够，土体产生剪切破坏所致，地基的破坏模式可分为： 1.整体剪切破坏 （密实砂土，坚硬粘土） 2.局部剪切破坏 （土质较软） 3.冲剪破坏 （软粘土，深埋）,3.2.3 地基承载力验算内容,3.2.4 地基承载力的确定,确定地基承载力的方法,（1）理论公式法。不做宽度深度修正 （2）现场试验法：载荷试验、标准贯入试验、静力触探等。要进行修正 （3）规范公式计算法，不做宽度深度修正 （4）根据经验确定容许承载力，做宽度深度修正,地基承载力,地基承载力,根据规范推荐的理论公式确定承载力特征值 采用建筑地基基础设计规范（GB500072002）推荐的、以浅基础地基的临界荷载为基础的理论公式，计算地基承载力特征值，其计算公式为：,地基承载力,3.2.5 影响地基承载力因素的讨论,3.3 沉降,1. 普通分层总和法 假定：无侧向变形。故可用室内压缩试验得到的指标计算沉 降； 取基底中心轴线上的附加应力计算沉降。 假定将使沉降偏小，假定则使沉降偏大。两者相互补充。 沉降计算公式如下： 式中 si第i层土的压缩量； i第i层土的侧限压缩应变； Hi第i层土的厚度; n 地基沉降计算深度（压缩层厚度）范围内所划分的土层数,根据所采用的土体压缩性指标，上式也可改写成下述几种形式。 (1) 直接采用压缩试验 曲线: 考虑 ，可改写为： 式中 e1i 根据第i层土的自重应力平均值 （即p1i）从土的 压缩曲线上得到的相应土体孔隙比。 和 第i层土底面处和顶面处自重应力； e2i 根据第i层土的自重应力平均值 和附加应力平 均值 之和（即p2i=p1ipi）从压缩曲线上得 到的相应土体孔隙比。 和 第i层土底面和顶面处的附加应力。,（2）采用压缩系数计算，可改写成： 式中 ai第i层土的压缩系数； 其他符号意义同前。 （3） 采用压缩模量计算，可改写成： 式中 Esi第i层土的压缩模量； （4）采用体积压缩系数计算，还可以改写为： 式中 mvi第i层土的体积压缩系数。,分层总和法的计算简图,分层总和法的计算步骤：,（1）计算基底附加压力p0； （2）分层：地下水位面和各土层交界面；层厚取0.4b（b为基底宽度） 或1 2m； （3）计算自重应力 （基底、各分层处）； （4）计算附加应力 （基底中心线与各分层交界点处）； （5）计算 和 ； （6）由 和 值在e p曲线上查对应的孔隙比； （7）确定地基沉降计算深度（即地基压缩层厚度）：一直往下算，直至 （如其下有高压缩性土，须算至 ）； （8） 计算各分层沉降： ； （9） 计算总沉降：,第i层土体压缩量为： 式中 p0 对应于荷载效应永久组合时的基底附加压力（kPa); Esi 基础底面下第i层土的压缩模量（MPa），应取土的自重 应力至土的自重应力与附加应力之和的应力段计算； zi，zi-1 分别为基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离。 ， 分别为基础底面至第i层土、第i-1层土底面范围内平均 附加应力系数，可查表。,为了提高计算精确度，规范法规定地基总沉降按上式采用分层总和法得到各层土体压缩量之和后尚需乘以一沉降计算经验系数。于是得到沉降计算表达式为： 式中 按分层总和法计算出的地基变形量； 沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定， 也可采用表6-7推荐的数值；,表6-7 沉降计算经验系数,注：fak为地基承载力特征值； 为沉降计算范围（压缩层）内的压缩模量的当量值，即 ，其中 , 第i层土附加应力系数沿土层厚度的积分值，故,压缩层厚度的确定 采用分层总和法计算时，需要确定（地基变形）计算深度。地基变形计算深度又称压缩层厚度。压缩层厚度通常根据荷载作用下地基中位移场分布情况，或应力场分布情况确定： 建筑地基基础设计规范规定地基变形计算深度zn的计算方法为： （1）由深度zn处向上取表6-8中规定的计算厚度z所得的压缩量不大于zn范围内总的压缩量的2.5，即应满足下式要求（包括考虑相邻荷载影响）： 若由上式确定的计算深度zn以下还有软土层，尚应向下继续计算，直至软土层中按规定厚度z计算的压缩量满足上式为止。,表6-8 计算厚度z,（2）当无相邻荷载影响，基础宽度在130m范围以内时，基础中点地基变形计算深度也可按下式计算： 式中 b 基础宽度。 （3）遇到基岩，zn取至基岩面。 上述规定是从位移场