Excel复合地基沉降计算(规范2011)

本项目主要包括地基的沉降计算和强度计算，沉降计算涉及到分层总和法和固结度计算，其中分层总和法用于计算软土层的总沉降量，固结度计算则确定不同时期的沉降发展情况。

（1）沉降计算地基总沉降用分层总和法计算。

预压荷载下地基的最终竖向变形量按下式计算：∑=+-=ni i iii f h e e e S 10101ξ式中：S f ——最终竖向变形量（m ）； n ——压缩层范围的土层数；i e 0——第i 层土在平均自重应力作用下的孔隙比，由室内固结试验e-p 曲线查得；i e 1——第i 层土在平均自重应力和平均附加应力共同作用下的孔隙比，附加应力取80kPa ；i h ——第i 层土层的厚度（m ）；ξ——经验系数，取ξ=0.9,吹填土ξ=1.0。

（2）固结度计算固结度的计算则根据相关规范，其计算理论如下。

地基中某一深度的竖向固结度⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=∑∞=t c H M H M M U v z m zt 220exp sin 21 地基中某一深度的径向固结度()t H M MU r m z rt β--=∑∞=exp sin 210 地基中某一深度的总固结度zt rt zt rt rzt U U U U U -+=整个地基的竖向平均固结度⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=∑∞=t c HM M U v m zt2202exp 21 整个地基的径向平均固结度()t M U r m rt β--=∑∞=exp 2102 整个地基的总平均固结度zt rt zt rt rzt U U U U U -+=π212+=m M ,3,2,1,0=m 2222MH M r +=ρλβae h F d c 28=λ()ae w h F d K n K 22218-=ρ⎪⎭⎫⎝⎛--+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=22222222411114111143ln ln n n K K n s KK n s n n s K K s n F s h s hs h a w e r r n =ws r rs = 式中：h c ——土的水平向排水固结系数，()ae K c s cm w h h γ121,+=；v c ——土的竖向排水固结系数，()ae K c s cm w v v γ121,+=； H ——待加固土层的厚度，m ； z ——地基土的计算深度，m ；h K ——地基土的水平向渗透系数，s cm ； v K ——地基土的竖向渗透系数，s cm ；e d ——砂井或塑料排水板的等效影响圆直径，cm ；s r ——涂抹区半径，cm ；e r ——砂井或塑料排水板的等效影响圆直径，cm ；w r ——砂井或塑料排水板的当量半径，cm ； w K ——砂井或塑料排水板的渗透系数，s cm ；s K ——涂抹区的渗透系数，s cm ；1e ——土的原始孔隙比；w γ ——水的容重，3m kN ；a ——压缩系数，1-a MP ； t ——抽真空的时间，s ；G ——井阻因子，()()2w w h d H K K G =；w d ——砂井或塑料排水板的当量直径，cm ；（3）强度计算加固后软土地基的强度为()ct ct ττητ∆+=0η—考虑剪切蠕动及其他因素对强度影响的折减系数；0τ—天然抗剪强度；ct τ∆—抗剪强度增加量，根据摩尔-库仑理论进行计算。

基于Excel沉降数据处理摘要：在路基沉降及建筑物沉降的观测工作中，为掌握路基和建筑物沉降规律和趋势、控制和安排施工进度，就必须按要求进行长期沉降及稳定观测，随之即来的便是大量的观测数据。

为了对实习获得的沉降观测数据用Excel软件进行处理，将沉降观测外业数据输入Excel表格，用Excel内置的函数计算功能计算出观测数据的平差值以及沉降随时间的变化值。

接着对表格中出现的异常数据进行分析和处理，最后通过Excel强大的图表功能绘出沉降观测曲线图，对Excel在沉降观测上的工作性能进行完整的描述。

关键词：Excel，沉降数据，建筑物，表格The settlement data processing based on ExcelAbstract：Subgrade settlement and building settlement observations in order to master the roadbed and buildings, settlement patterns and trends, control and arrange the construction schedule, must be required to carry out the observation of long-term settlement and stability, along with that is, to the large number of observationsthe data. With Excel software internship settlement observation data processing and settlement observation of field data input Excel spreadsheet, Excel built-in function to calculate the calculated level difference of the observational data, and settlement change in value over time. Went on to appear in the form of abnormal data analysis and processing, the final settlement observation curve drawn through Excel's powerful charting capabilities, a complete description of the performance of Excel on the settlement observation.Key Words：Excel, Settlement Data,building,Form目录1 绪论 (3)2 沉降观测的介绍以及Excel处理沉降数据的特点以及优势 (4)2.1沉降观测的介绍 (4)2.1.1 沉降观测的目的和意义 (4)2.2.2 建筑物沉降信息获取的方法的发展 (5)2.2.3 建筑物沉降变形信息预测的发展 (6)2.2 Excel处理沉降数据的特点以及优势 (7)2.2.1 Excel的工作表与4维数据 (7)2.2.2 图与表的互动 (7)2.2.3 软件构思设计与功能介绍 (9)2.2.4 沉降监测数据处理的难点和 Excel方法的提出 (10)3 Excel对沉降观测的内业数据处理 (11)3.1 Excel对一次沉降观测的数据处理 (11)3.1.1 用Excel内置函数处理沉降数据 (11)3.1.2 Excel对测量平差的计算 (14)3.2 Excel对多次沉降观测数据的处理 (15)3.2.1 VBA在多次沉降数据处理上的应用 (15)3.2.2 用Excel处理沉降量统计数据 (21)3.2.3 用Excel的自动填充功能处理沉降观测数据 (22)3.3 用Excel绘制沉降观测曲线图 (25)3.3.1 Excel图标功能简单介绍 (25)3.3.2 利用Excel绘制沉降观测曲线图步骤 (26)结论 (28)参考文献 (30)致谢 (31)1、绪论建筑物的沉降观测是一项重要工作，特别是对于高层建筑和软弱地基条件，尤显重要。

基础J-1(按《地基基础设计规范地基承载力特征值fak承载力修正系数ηb 承载力修正系数ηd 基底以下土的重度γ基底以上土的加权平均重度γm 基础埋深d(用于承载力修正)基础根部高度H 基础端部高度h1柱宽bc'柱高hc'Y向双柱形心距离cy X向双柱形心距离cx 覆土厚度 ds(用于计算基础自重)永久荷载控制的荷载组合分项系数γz 混凝土强度等级钢筋强度fy 保护层厚度as 柱1竖向力Fk1柱1基础顶面弯矩Mkx1'柱1基础顶面弯矩Mky1'柱1基础顶面剪力Vkx1柱1基础顶面剪力Vky1基础长宽比(L/B)0mm h0=向轴力点=Fk2*cy/(Fk1+Fk2)=0mm (双柱)柱根宽度bc 600mm X向轴力偏心距ex0=0mm (双柱)柱根长度hc 600mm Y向轴力偏心距ey0=0mmFk=2540.00kN fc=11.9N/mm^2竖向力F=γz*Fk=3429.00kN ft= 1.27N/mm^2fa ＝fak+ηb*γ*(b-3)+ηd*γm*(d-0.5)=240kpa 轴心受压基底面积=(Fk+Gk)/(fa-γg*ds)12.70M^2(注：γg 取20.0kN/M^3)计算基础长度b=3564mm 取基础长度b=计算基础宽度L=3564mm 取基础宽度L=Mx=γz*{(Mkx1'+Mkx2')-(Vky1+Vky2)*H+Fk*ey0}=-55.4kN·M My=γz*{(Mky1'+Mky2')+(Vkx1+Vky2)*H+Fk*ex0}=-50.2kN·M Y 轴方向截面面积 Acb 2.3M^2X 轴方向截面面积 AcL 2.3M^2X 轴基础顶面坡度15.42°Y 轴基础顶面坡度15.42°基础底面积A 12.96M^2X向Wx ＝l * b * b / 67.78M^3Y 向Wy ＝ b * l * l / 67.78M^3基础及土自重标准值Gk＝γg*A*ds＝518.40kN 基础及的土重设计值G＝γz*Gk＝699.84kN 轴心荷载作用下pk ＝ (Fk + Gk) / A 235.99<fa=240.0kpa 通过X 向pkmaxX ＝(Fk+Gk)/A+|Mky|/Wx=240.77< 1.2*fa=288.0kpa 通过X 向pkminX ＝(Fk+Gk)/A －|Mky|/Wx=231.20>0.00kpa >0可以X 向偏心矩ex＝Mky/(Fk+Gk)=-0.012<b/6=0.60m Y 向pkmaxY ＝(Fk+Gk)/A+|Mkx|/Wy=241.26< 1.2*fa=288.0kpa通过Y向pkminY＝(Fk+Gk)/A－|Mkx|/Wy=230.72>0.00kpa>0可以Y向偏心矩ey＝Mkx/(Fk+Gk)=-0.013<L/6=0.600mpmaxX＝γz*PkmaxX=325.04kpa pjmaxX＝pmaxX-G/A=271.0kpapmaxY＝γz*PkmaxY=325.70kpa pjmaxY＝pmaxY-G/A=271.7kpaX方向冲切验算因b - hc=3000=L - bc=3000mmb=3600>hc+2*Ho=2040mmL=3600>b c+2*Ho=2040mmAlx＝0.5*(b-hc+2*bc+2*Ho)*[(b-hc)/2-Ho]=2199600mm^2ab ＝ Min{bc + 2 * Ho，l} ＝2040mmamx ＝ (bc + ab) / 2 ＝1320mm0.7 * βhp * ft * amx * Ho ＝760.42>Flx＝pjmaxX*Alx＝596.18通过Y方向冲切验算Aly＝0.5*(l-bc+2*hc+2*Ho)*[(l-bc)/2-Ho]=2199600m m^2ab ＝ Min{hc + 2 * Ho，b}2040mmamy ＝ (hc + ab) / 21320mm0.7 * βhp * ft * amY * Ho ＝760.42>Fly＝pjmaxY*Aly＝597.63通过X 方向（b 方向）剪切验算计算宽度Lo＝{1.0-0.5*[1.0-(bc+2*50)/L]*(Ho-h1)/Ho}*L＝2955.56mmVx＝pj*Ax＝pj*(b-hc)*L/2＝1463.63<0.7*βh*ft*Lo*Ho＝1891.79通过Y 方向（l 方向）剪切验算计算宽度bo＝{1.0-0.5*[1.0-(hc+2*50)/b]*(Ho-h1)/Ho}*b＝2955.56mmVy＝pj*Ay＝pj*(l-bc)*b/2=1463.63<0.7*βh*ft*bo*Ho＝1891.79通过X 方向（b 方向）柱边（绕 Y 轴）抗弯计算pmaxX＝γz*PkmaxX=325.04kpapminX＝γz*PkminX=312.13kpapX＝pminX+(pmaxX-pminX)*(b+hc)/b/2=319.66kpaMIx=(b-hc)^2*[(2*L+bc)*(pmaxX+pX-2*G/A)+(pmaxX-pX)*L]/48=788.6kN·MMⅡx=(L-bc)^2*(2*b+hc)*(pmaxX+pminX-2*G/A)/48=773.9kN·MY 方向（l 方向）柱边（绕 X 轴）抗弯计算pmaxY＝γz*PkmaxY=325.70kpapminY＝γz*PkminY=311.47kpapY＝pminY+(pmaxY-pminY)*(L+bc)/L/2=319.77kpaMIy=(b-hc)^2*[(2*L+bc)*(pmaxY+pY-2*G/A)+(pmaxY-pY)*L]/48=790.1kN·MMⅡy=(L-bc)^2*(2*b+hc)*(pmaxY+pminY-2*G/A)/48=773.9kN·MMⅠ＝ Max{MⅠx，MⅡy} ＝788.56kN·MAsⅠ=MⅠ/0.9*h0*fy*L=1127mm^2/MΦ12@100MⅡ＝ Max{MⅡx，MⅠy} ＝790.06kN·MAsⅡ=MⅡ/0.9*h0*fy*B=1129mm^2/MΦ12@100柱下局部受压承载力计算混凝土局部受压面积 Al ＝ bc * hc ＝360000mm^2Ab ＝ (bx + 2 * c) * (by + 2 * c)=490000mm^2βl ＝ Sqr(Ab / Al)= 1.171.35 * βc * βl * fc * Al ＝6747.30> F =3429.0kN通过pumpa@注意啦:轴心荷载pk通过X向pkmaxX通过X向pkminX>0可以Y向pkmaxY通过Y向pkminY>0可以X方向冲切验算通过Y方向冲切验算通过X方向剪切验算通过Y方向剪切验算通过柱下局部受压通过AsI=1127mm^2/M AsⅡ=1129mm^2/MΦ12@100Φ12@100中间结果Alx＝0.5*(L+bc+2*Ho)*(L-bc-2*Ho)/2+L*(b-hc-L+bc)/2=2199600 Alx＝L*[0.5*(b-hc)-h0]=2808000 Alx＝0.5*(b-hc+2*bc+2*Ho)*[(b-hc)/2-Ho]=2199600Aly＝0.5*(b+hc+2*Ho)*(b-hc-2*Ho)/2+b*(L-bc-b+hc)/2=2199600 Aly＝b*[0.5*(L-bc)-h0]=2808000 Aly＝0.5*(l-bc+2*hc+2*Ho)*[(l-bc)/2-Ho]=2199600。

地基沉降量计算地基沉降量计算地基变形在其表面形成的垂直变形量称为建筑物的沉降量。

在外荷载作用下地基土层被压缩达到稳定时基础底面的沉降量称为地基最终沉降量。

一、分层总和法计算地基最终沉降量计算地基的最终沉降量，目前最常用的就是分层总和法。

（一）基本原理该方法只考虑地基的垂向变形，没有考虑侧向变形，地基的变形同室内侧限压缩试验中的情况基本一致，属一维压缩问题。

地基的最终沉降量可用室内压缩试验确定的参数（e i、E s、a）进行计算，有：变换后得：或式中：S--地基最终沉降量（mm）；e--地基受荷前（自重应力作用下）的孔隙比；1e--地基受荷（自重与附加应力作用下）沉降稳定后的孔隙比；2H--土层的厚度。

计算沉降量时，在地基可能受荷变形的压缩层范围内，根据土的特性、应力状态以及地下水位进行分层。

然后按式（4-9）或（4-10）计算各分层的沉降量S。

最后将各分层的沉降量总和起来即为地基的最终沉降量：i（二）计算步骤1）划分土层如图4-7所示，各天然土层界面和地下水位必须作为分层界面；各分层厚度必须满足H i≤0.4B（B为基底宽度）。

2）计算基底附加压力p03）计算各分层界面的自重应力σsz和附加应力σz；并绘制应力分布曲线。

4）确定压缩层厚度满足σz=0.2σsz的深度点可作为压缩层的下限；对于软土则应满足σz=0.1σsz；对一般建筑物可按下式计算z n=B(2.5-0.4ln B)。

5）计算各分层加载前后的平均垂直应力p=σsz；p2=σsz+σz16）按各分层的p1和p2在e-p曲线上查取相应的孔隙比或确定a、E s等其它压缩性指标7）根据不同的压缩性指标，选用公式（4-9）、（4-10）计算各分层的沉降量Si8）按公式（4-11）计算总沉降量S。

分层总和法的具体计算过程可参例题4-1。

例题4－1已知柱下单独方形基础，基础底面尺寸为2.5×2.5m，埋深2m，作用于基础上（设计地面标高处）的轴向荷载N=1250kN，有关地基勘察资料与基础剖面详见下图。

EXCEL在岩土工程计算中的应用EXCEL在岩土工程计算中的应用摘要MicrosoftExcel是Office中的一个电子表格软件，它在自动化办公中得到了广泛应用，其强大的计算功能和丰富的函数，可以方便地应用于工程计算中去。

本文以滑坡剩余推力法计算和地基沉降量计算为例，介绍Excel在岩土工程计算中的的一些应用。

关键词岩土工程EXCEL剩余推力法地基沉降量中图分类号：前言计算机技术在岩土工程计算中已经得到了普遍的应用，虽然商业的专业软件层出不穷，但由于这些软件的不可见性、不可修改性，这给使用者带来了诸多的不便。

MicrosoftExcel是美国微软公司研制的电子表格软件，它具有强大的计算、制图、制表和数据库操作功能，使用较为简单、方便，它在各个领域得到了广泛的应用［1］［2］。

笔者就EXECL以岩土工程勘察中的滑坡剩余推力法计算和地基沉降量计算为例，介绍一些常见计算问题的解决方法和实践体会，以达到抛砖引玉的目的。

２．EXCEL的一些主要特点［3］（1）具有强大的函数计算功能：它的内部函数包括对数函数、三角函数、工程函数、字符串函数及逻辑函数等等，它支持公式的编辑、复制、粘贴；同时还支持VisualBasic编程，通过宏和VisualBasic可以定义用户自定义函数。

（2）具有强大的数据库功能：可以对数据进行修改、插入、删除、查询、替换、排序、筛选、链接等操作。

（3）计算结果自动更新：更改原始数据后，计算结果自动更新。

３．用EXECL计算滑坡剩余推力在《岩土工程勘察规范》（GB50021-94）中用剩余推力法计算滑坡稳定系数Fs和各滑块的剩余下滑力Pi计算公式如下［4］：Pi=Pi-1·ψ+Ｆst·Ti-Ri下面以山西大运高速公路清徐县附近一滑坡的稳定性计算为例，介绍利用EXCEL进行计算的步骤。

根据野外钻探揭露，滑体的主滑断面如图1所示，断面几何参数及滑面的力学参数见图2。

建立计算工作表录入原始数据建立如图2、图3格式的工作表，工作表中需要输入的项目有分块编号，分块边界的横坐标X，顶部纵坐标Y1，底部纵坐标Y2，滑体容重γi、滑动面粘聚力Ci、摩擦角φi及设计安全系数Fs。

1 总则1．0．1 为了在地基基础设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境，制定本规范。

1．0．2 本规范适用于工业与民用建筑（包括构筑物）的地基基础设计。

对于湿陷性黄土、多年冻土、膨胀土以及在地震和机械振动荷载作用下的地基基础设计，尚应符合国家现行相应专业标准的规定。

1．0．3 地基基础设计，应坚持因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源的原则；根据岩土工程勘察资料，综合考虑结构类型、材料情况与施工条件等因素，精心设计。

1．0．4 建筑地基基础的设计除应符合本规范的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

1 2 术语和符号2．1 2．1．1 地基Subgrade, Foundation soils 支承基础的土体或岩体。

2．1．2 基础Foundation 将结构所承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。

2．1．3 地基承载力特征值Characteristic value of subgrade bearing capacity 由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。

2．1．4 重力密度（重度）Gravity density, Unit weight 单位体积岩土体所承受的重力，为岩土体的密度与重力加速度的乘积。

2．1．5 岩体结构面Rock discontinuity structural plane 岩体内开裂的和易开裂的面，如层面、节理、断层、片理等，又称不连续构造面。

2．1．6 标准冻结深度Standard frost penetration 在地面平坦、裸露、城市之外的空旷场地中不少于10 年的实测最大冻结深度的平均值。

2．1．7 地基变形允许值Allowable subsoil deformation 为保证建筑物正常使用而确定的变形控制值。

2．1．8 土岩组合地基Soil-rock composite subgrade 在建筑地基的主要受力层范围内，有下卧基岩表面坡度较大的地基；或石芽密布并有出露的地基；或大块孤石或个别石芽出露的地基。

适用规范：GB50007-2011/JGJ79-2012一、基本信息：复合地基承载力特征值：（kPa）120基础底面下天然地基承载力特征值：（kPa）65地基处理桩顶标高：（m） 4.29地基处理桩长：（m）13.6地基处理桩底标高：（m）-9.31基础宽b： 2.4基础长l：2.4基础埋置深度： 2.5基础轴力准永久值：kN 470地下水位标高：5.14基础底应力:kPa 131.597基底附加应力：93.40二、复合地基相关参数计算：1、压缩模量调整值：地基压缩模量调整值： 1.8461542、土层信息：土层名称土层厚度土层底标高土层压缩模量（Mpa）压缩模量调整后值z z/(b/2)（用于计算附加应力附加应力系数①2素填土 1.92 2.37 2.3 4.246 1.92 1.6000.2149②淤泥 2.5-0.13 2.5 4.615 4.42 3.6830.1446③1淤泥及淤泥质黏土 5.7-5.83 2.2 4.06210.128.4330.077③2黏土及粉质黏土 3.48-9.31 3.3 6.09213.611.3330.059③2黏土及粉质黏土5.92-15.233.33.319.5216.2670.05493、复合地基沉降计算经验系数：复合地基基础沉降计算2016/7/15 10:361.6500.3890.9060.1960.5600.1380.0930.015 1.0770.326=3.210= 1.077=0.738=0.326= 4.027所以查表得经验系数为：0.997见地基处理规范P44三、基础沉降计算：36.30218.336=68.946mm12.8871.420s=68.762mm 所以基础沉降值为68.762mm。

③1淤泥及淤泥质黏土③2黏土及粉质黏土①2素填土②淤泥0.3080.236 0.2196此层为加强层底，标高为地基处理桩底标高差值计算4 4.027710.9973370.7。

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地基土最终沉降量计算表
镇平石佛寺镇榆树庄新农村建设新村孔号：1# 附加应力：106.2 附表：
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