地基最终沉降量计算讲义ppt（40页附实例）

1、地基最终沉降量计算 向娟 2017-9-162地基最终沉降量计算一、概念说明：1、地基最终沉降量：地基土在建筑物荷载作用下，不断产生压缩，直至压缩稳定时地基表面的沉降量。32、计算目的：在建筑设计中，预知该建筑物建成后将产生的最终沉降量、沉降差和倾斜及局部倾斜，并判断这些地基变形值是否超出允许的范围，以便在建筑物设计时，为采取相应的工程措施提供科学依据，保证建筑物的安全和正常使用。43、计算地基最终沉降量的方法很多，本节主要介绍国内常用的几种方法：分层总和法、建筑地基基础设计规范推荐的方法和弹性力学公式。5分层总和法假设土层只有垂直单向压缩，侧向不能膨胀。规范推荐法根据建国以来二十多年实践经验

2、，对分层总和法进行了修正。61）基本计算原理二、分层总和法72） 基本假定 (1) 地基土是均质、各向同性的半无限线性体。 (2) 地基土在外荷载作用下，只产生竖向变形，侧向不发生膨胀变形。 目的：可利用完全侧限压缩试验的指标。 (3) 采用基底中心点下的附加应力计算地基变形量。8分层总和法计算地基最终沉降量 93、计算方法及步骤 1) 分层从基础底面开始将地基土分为若干薄层，分层原则： 厚度hi0.4b(b为基础宽度)； 天然土层分界处； 地下水位处。 2) 计算基底压力p及基底附加压力p0。 3) 计算各分层面上土的自重应力 和附加应力 ,并绘制分布曲线。104) 确定地基沉降计算深度Zn

3、 地基土的压缩性随着深度的增大而降低，局部荷载引起的附加应力又随深度的增大而减少，所以超过一定深度的土，其变形对沉降量的贡献小到可忽略不计。沉降时应考虑其土体变形的深度范围内的土层称为地基压缩层，该深度称为地基沉降计算深度（地基压缩层厚度）。11地基沉降计算深度的下限，一般取地基附加应力等于自重应力的20%处，z=20%c ,但在该深度以下如有高压缩性土，则应继续向下计算至z=10%c 处；在沉降计算深度范围内存在基岩时，Zn可取至基岩表面为止。这种确定沉降计算深度的传统方法称为应力比法。12 5) 计算各分层土的平均自重应力和平均附加应力,6) 计算每一分层土的变形量。13 7) 计算地基最

4、终沉降量s。 将沉降计算深度Zn范围内各土层（n层）压缩变形量相加，可得：144. 例题分析 【例】已知某厂房柱下单独基础基底尺寸为4m4m, 埋深d1.0m, 地基为粉质粘土, 地下水位距天然地面3.4m。上部荷重传至基础顶面F1440kN, 土的天然重度16.0kN/m, 饱和重度 sat17.2kN/m, 其它资料如图。试用分层总和法计算基础最终沉降。3.4md=1mb=4mF=1440kN501002003000.900.920.940.96e15【解】采用分层总和法计算1. 分层每层厚度hi0.4b=1.6m, 地下水位以上分两层, 各1.2m; 地下水位以下按1.6m分层。2. 计

5、算sczi和szisczi从天然地面起算,szi从基底起算z(m)czi(kPa)01.22.44.05.67.21635.254.465.977.489.0基底压力:基底附加压力:3.4md=1mF=1440kNb=4m自重应力曲线附加应力曲线基底中点下szi：用角点法计算, 过基底中点将荷载面四等分, 计算边长l=b=2m, zi=4ac p0, ac由表3.2查取。16z(m)z/bacszi(kPa)sczi(kPa)szi /sczizn (m)01.22.44.05.67.200.61.22.02.83.60.25000.22290.15160.08400.05020.032694

6、.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.00.240.147.23. 确定沉降计算深度zn：由sz 0.2scz，可得zn=7.2m4.计算最终沉降量:根据e-p曲线, 列表计算各层沉降量如下z(m)z(kPa)01.22.44.05.67.294.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.0c(kPa)h(mm)12001200160016001600c(kPa)25.644.860.271.783.2z(kPa)88.970.444.325.315.6z+ c(kPa)114.5115.2104.597

7、.098.8e10.9700.9600.9540.9480.944e20.9370.9360.9400.9420.940e1i- e2i1+ e1i0.01680.01220.00720.00310.0021si(mm)20.214.611.55.03.4最终沉降量：s=si =54.7mm17【解】1）绘柱基及地基土的剖面图。1819209)柱基中点总沉降量。 (4.28)21 通过对大量建筑物进行沉降观测，并与分层总和法计算结果相对比发现： 中等强度地基，计算沉降量实测沉降量 软弱地基，计算沉降量实测沉降量22原因： 分层总和法所作的几点假定，与实际情况不完全符合。 土的压缩性指标的代表性

8、、取原状土技术及试验准确度存在问题。 在地基沉降计算中，未考虑地基、基础与上部结构的共同作用。 建筑地基基础设计规范提出分层总和法的另一种形式, 引入平均附加应力系数和地基沉降计算经验系数。1. 计算原理ziz(i-1)Ai附加应力p0zi-1zi第i层土附加应力曲线所包围的面积Ai由及可得:三、建筑地基基础设计规范方法地基沉降计算深度znzizzi-1534612b第n层第i层1234aip0p0ziAizi-15612ai-1p0p0Ai-1应力面积引入平均附加应力系数概念2. 经验系数修正修正后地基沉降:为沉降经验修正系数,可根据p0及Es按表4.4查取附加应力面积 由于 推导时作了近似

9、假定和近似处理，而且对某些复杂因素也难以综合反映，因此规范法引入经验系数对公式（4.22）进行修正，即地基沉降计算深度zn应该满足： （3）当无相邻荷载影响，基础宽度在130m范围内时，基础中点的地基沉降计算深度可按简化公式计算：3. 地基沉降计算深度计算深度zn范围内，第i层土的计算沉降值(mm);在zn处向上取厚度为z的土层沉降计算值(mm)（1）当沉降计算范围内存在基岩时，可取至基岩表面为止。（2）当存在较厚的坚硬粘性土层，其孔隙比小于0.5，压缩模量大于50MPa，或存在较厚的密实砂卵石层，其压缩模量大于80MPa时，可取至该层土表面。4. 计算步骤 计算基底压力p和附加压力p0 以天

10、然土层界面划分土层 初估地基沉降计算深度zn 计算地基沉降量 校核确定zn，要求:其中 计算最终沉降量 按Es和p0确定 , 则：其中 某基础底面尺寸4.8 m3.2 m, 埋深1.5 m,传至地面的中心荷载F=1800 kN, 地基土层为粘土, 其参数如图所示, 持力层地基承载力fak=180 kPa, 试用规范法计算基础中点的最终沉降量。 【例1】Zn4m, 故计算深度为4m基底压力与附加压力：【解】按天然土层面分层, 基底至岩面仅一层土, 单独基础,故zn: 确定修正系数ys 因p00.75fak=135 kPa, 查表4.6线性内插可得: ys =0.9, 故 基底沉降量分成4块, l

11、=4.8/2=2.4m, b=3.2/2=1.6m4块:基底: z=0, l/b=1.5, z/b=0,查表4.7：岩层顶面: z=4, l/b=1.5, z/b=2.54块:查表：30 与分层总和法相同之处：采用单向压缩条件下的压缩性指标; 与传统的分层总和法不同之处： 1. 不按0.4b分层，基本上每天然土层就当作一层来计算，省去了分层总和法中压缩性指标随深度变化的麻烦； 2. 采用平均附加应力系数，使烦琐的计算表格化，简单化；31 3. 规定了地基沉降计算深度的标准，考虑了基础大小这一因素，比应力比法更为合理； 4. 提出了地基的沉降计算经验系数，使得计算结果接近于实测值。某矩形基础及地

12、质资料如图所示,试用规范法计算地基的沉降量。( ) 【例2】解：(1)求基底压力和基底附加压力基底平均压力 基底附加应力 (2) 确定基础地基受压层计算深度因为，所以说明计算的压缩层底部位于基岩层中，按照天然土层面分层计算到基岩层顶部即可； (3)沉降计算(说明:角点法计算平均附加应力影响系数时,按 ,查,表格中所计算的基础底面中心为1号点,向下在土层分界面为2、3号点)沉降计算见下表： 因为沉降经验系数所以最终沉降量为。 点号 1 40.1533=0.6132 1839.61839.6 45.53 45.53 40.1271=0.5084 2033.6 194.0 12.00 57.53 3

13、6四、 弹性力学方法 对于矩形分布荷载中心点的沉降、平均沉降和圆形、方形均布荷载以及刚性基础的沉降，一般可归纳成如下弹性力学公式的一般形式： p0基底附加压力； b矩形基础宽度或圆形基础直径；m, E0分别为土的泊松比和变形模量 ； w沉降影响系数, 按表4.8采用。表中wc、w0和wm分别为柔性基础(均布荷载)角点、中点和平均值的沉降影响系数。wr为刚性基础轴心荷载下的沉降影响系数。37五、地基最终沉降量的组成 在荷载作用下，黏性土地基沉降量随时间的变化如下图，总沉降量由三部分组成:tssd :瞬时沉降ss: 次固结沉降sc:主固结沉降38 (1)瞬时沉降指在加荷瞬间土孔隙中水来不及排出 ,孔隙体积尚未变化,地基土在荷载作用下仅发生剪切变形时的地基沉降； (2)瞬时沉降一般不予考虑； (3)对于控制要求较高的建筑物，瞬时沉降可用弹性理