应用Excel进行地基变形计算的技巧

用Excel及其函数处理桩基施工资料摘要：简述桩基施工资料处理的一般方法，介绍Excel处理桩基施工资料的方法和技巧，达到桩基施工技术人员快速掌握Excel及相关函数应用的目的，用计算机技术提高桩基施工资料处理效率，以进一步提高施工管理水平。

关键词：Excel；函数；数据库；资料处理1概述当今时代称之为数字化信息时代，随着现代科学技术的飞速发展，我们已进入一个利用和开发信息资源的信息社会，办公自动化日益普及深入到各领域。

在桩基施工中已然离不开计算机应用，包括施工及技术管理、资料处理等，从而提高桩基施工的工作效率和工作质量。

施工及技术管理中，质量控制、成本控制、进度控制、试验台帐等等，仅用字处理软件Word的情况下，需配合手工计算或使用计算器来完成。

而涉及到资料处理来说，均采用地方相关资料规程中的制式表格，如果仅是Word或Excel格式的表格，不能进行自动计算，且复制后修改量较大；如购买符合相关标准的专门资料软件来处理，可以达到部分自动填表或计算，但是对应施工记录的很多数据均需按照施工记录手工填表，效率低且易出错。

每一根桩的相应数据构成一条记录，全部桩或其中若干桩数据集合成数据库，为提高工作效率及管理水平，采用Execl软件及其中部份函数可以实现对桩基施工全过程数据的高效处理。

Excel是办公室自动化中非常重要的一款软件，很多巨型国际企业都是依靠Excel进行数据管理。

它不仅仅能够方便的处理表格和进行图形分析，其更强大的功能体现在对数据的自动处理和计算。

Excel的数据处理功能在现有的文字处理软件中可以说是独占鳌头，几乎没有什么软件能够与它匹敌。

函数作为Excel 处理数据的一个最重要手段，功能十分强大，可以用来设计复杂的统计管理表格和小型的数据库。

本文结合工程实际，论述运用Excel表格的自动计算实现桩基现场的主要技术管理以及通过构建数据库用Execl格式的制式表格高效处理施工资料。

2 Execl在技术管理方面的几个运用利用Excel单元格引用、输入公式自动计算功能，来完成材料计算及统计、试验台帐、抽样单以及桩号检查、坐标复核等，便于维护且高效而又简便。

质检基坑excel反算高程
近年来，随着互联网的迅速发展，在岗关建筑行业也受到越来越多的关注。

在建筑施工中，土桩质检基坑excel反算高程技术被广泛应用。

土桩质检基坑excel反算高程技术使得基坑测量更加简单、准确，也极大地减少了人工测量量负荷。

基坑检查前首先要使用GPS定位，然后结合近期测量数据，利用EXCEL计算基坑剖面的累计高程和施工高程，通过EXCEL反算法构建一条空间直线，对基坑质量进行检测。

土桩质检基坑excel反算高程技术不仅能够缩短施工周期，提高施工质量，而且还能够提高工作效率，有效地节约成本。

该技术在建筑行业的作用越来越重要，为建设者提供了更加有效的解决方案。

采用土桩质检基坑excel反算高程技术，不仅可以准确评估准确性，而且可以处理复杂的场景，节省人力成本，节约时间。

许多大型土木工程项目采用该技术已经取得良好的效果，证明了该技术高质量、准确、安全性能。

综上所述，土桩质检基坑excel反算高程技术无疑是建筑行业一项重要的创新技术，从施工效率、质量等多个维度为施工者提供了人性化的解决方案。

土压缩曲线描述的是土壤在受到压力时的变形情况。

在Excel 中，可以通过绘制散点图来构建土压缩曲线。

具体步骤如下：
准备数据。

土压缩曲线的数据通常包括土壤的压力（或应力）和变形量（或应变量）。

这些数据可以通过实验测量得到，或者从其他资料中获取。

在Excel 中打开一个新的工作表，在第一列中输入土壤的压力数据，在第二列中输入土壤的变形量数据。

选中数据区域，点击“插入”选项卡中的“散点图”按钮，在弹出的窗口中选择合适的散点图类型。

点击“确定”按钮，Excel 就会在工作表中绘制出土压缩曲线的散点图。

可以通过修改散点图的样式、颜色和标签等属性，使得土压缩曲线的图表更加清晰和美观。

第38卷　第5期2006年10月西安建筑科技大学学报(自然科学版)J 1Xi ’an Univ.of Arch.&Tech.(Natural Science Edition )Vol.38　No.5Oct.2006地基附加应力和变形计算的Excel 电子表格法韩晓雷,甄俊田(西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055)摘　要:地基附加应力和变形计算是地基设计计算的重要内容,直接关系着结构设计的安全可靠程度.传统的计算方法是基于计算成果表的查表插值法.该方法手工计算工作量大且容易出现计算错误.基于弹性理论的地基应力计算原理,给出了地基附加应力计算的Excel 电子表格法.对地基变形计算的假定前提进行了讨论,对地基变形计算的传统分层总和法和规范推荐方法进行了原理分析、计算分析和计算结果比较,给出了地基变形计算的Excel 电子表格法的基本方法.提出了一个适于Excel 电子表格法的新的e 2p 表达式.给出的地基附加应力及变形计算Excel 电子表格法可极大提高相关内容的计算效率,避免出现计算差错.关键词:附加应力;应力计算;Excel 电子表格法;地基变形;侧限;分层总和法中图分类号:TU431 文献标识码:A 文章编号:100627930(2006)0520629205　地基附加应力计算是进行地基变形计算的前提和基础.传统的地基附加应力计算基于弹性半空间理论,是在考虑多种基础形状和荷载分布形状的基础上,通过查表插值计算法进行的.而地基的变形计算,是在地基附加应力计算的基础上,通过普遍使用查表插值法[5]进行的.该方法费时、费工且容易出错,将地基附加应力计算和变形计算的查表插值法更新为Excel 电子表格法,在推广应用方面有很大的便利.以下对地基附加应力计算和变形计算的Excel 电子表格法予以介绍.1　常用的地基附加应力计算公式地基附加应力计算是地基设计的重要内容.计算时,假定地基是各向同性、均质的线弹性半空间体,用弹性半空间理论求解.求解地基附加应力时,把基底压力看成是柔性荷载,不考虑基础刚度对基底压力分布和地基附加应力分布造成的影响.地基附加应力计算的核心是布辛奈斯克解,计算时根据基础底面的形状(矩形、条形、圆形等)和基底附加压力(均布、三角形等)的分布规律等多种不同情况来进行积分.根据竖向集中力P 作用下地基任意点处的附加应力的布辛奈斯克解和弹性理论的应力叠加原理以及矩形荷载的角点法,可以将地基附加应力计算公式写为一个通式:σz =∑ni =1K i ・P i (1)或者σz =1z 2∑ni =1K i ・P i(2)公式(1)为分布力作用下的附加应力计算通式,公式(2)为集中力系或等代荷载法的附加应力计算通式.其中常用的地基附加应力系数计算公式如下:①单个集中力作用下的地基竖向附加应力系数:K =3z 32πR 5=32π・1[1+(r/z )2]5/2(3)②矩形面积均布荷载作用下,矩形荷载面角点下的地基附加应力系数:3收稿日期:2004204225 修改稿日期:2005204212基金项目:973前期专项研究项目(2002CCC00200)作者简介:韩晓雷(19572),男,陕西兴平人,教授,主要从事岩土工程教学和研究.K c=12πlbz(l2+b2+2z2)(l2+z2)(b2+z2)l2+b2+z2+arcsin lb(l2+z2)(b2+z2)(4a)若令m=l/b、n=z/b或者m=b/l、n=z/l则进一步可得:K c=12πmn(m2+1+2n2)(m2+n2)(1+n2)m2+1+n2+arcsin m(m2+n2)(1+n2)(4b)③矩形面积三角形分布荷载,荷载集度为零的基础角点下的地基附加应力系数:K t1=mn2π1m2+n2-n2(1+n2)m2+n2+1(5)需要特别强调的是:三角形分布荷载正常情况下一定是沿着长边方向而不是短边方向或可长边可短边方向分布.因为在进行基础设计时一定是将基础的长边方向对着单向偏心的方向,就像一个钢筋混凝土梁其高度一定大于其宽度一样.条形荷载的单向偏心方向则一定对应着短边方向,因为长边方向由于抗弯能力极大,不需考虑弯矩的作用.许多现行土力学著作在论述矩形面积三角形分布荷载作用时都将短边b对应着荷载的三角形变化方向,《建筑地基基础设计规范》(G B5000722002)也沿用了这一设定[125].虽然在计算上这样的设定不会带来任何问题,但在概念上却是欠妥的.④矩形面积三角形分布荷载,荷载集度不为零的基础角点下的地基附加应力系数:K t2=K c-K t1(6)⑤均布圆形荷载中心点下的附加应力系数:K r=1-1[(r0/z)2+1]32(7)其中:r0是圆形荷载面积的半径.2　地基附加应力计算的Excel电子表格法对于地基附加应力(附加应力系数)计算,查表插值计算法虽在原有的技术条件下是必要的、可行的、实用的,且在相当长的时期对地基应力计算起到了重要作用.但是在计算机技术发达的今天,若仍然让其占据主导地位则是不够科学的.笔者以下以竖向集中力作用下的地基竖向附加应力计算为例,介绍地基附加应力计算的Excel电子表格法.利用Excel电子表格法计算集中力作用下的地基竖向附加应力系数K值得计算步骤如下:①在电子表格的前3列依次输入x、y、z坐标值;②将电子表格的第4列设置为“=sqrt(A13A1+B13B1)/C1”;(r/z);③将电子表格的第5列设置为“=5/23l n(1+D13D1)”;(52ln[1+(r/z)2]);④将电子表格的第6列设置为“=exp(E1)”;([1+(r/z)2]5/2);⑤将电子表格的第7列设置为“=3/(23P I())/F1”;(K=32π×1/[1+(r/z)2]5/2).⑥输入计算基本指标x、y、z,用鼠标点活第1行1到7列(A1—G1)并拖动鼠标,即可得到所需的竖向附加应力系数值.⑦计算竖向集中力所引起的地基竖向附加应力时,只需在前述计算步骤(1)—(5)的基础上增加一步:将电子表格的第8列设置为“=G1/(CI3CI3“P”)”;(σz=Pz2K).按照步骤⑥(点活第1行1到8列(A1～H1)并拖动鼠标)即可得到所需的竖向集中力作用下的竖向附加应力σz.按照相同的思想并利用应力计算中的弹性力学叠加原理不难得到可以得到其他常见分布荷载作用下地基附加应力计算的Excel电子表格法.建立不同分布荷载下的地基附加应力计算的Excel电子表格,输入原始数据后,拖动计算机鼠标即可得到所需的应力计算结果.与查表插值法相比,除可以节省查036 西　安　建　筑　科　技　大　学　学　报(自然科学版) 第38卷表插值等计算过程外,还可以减少人工计算中容易出现的误差和错误.3　土层侧限压缩变形量计算在侧限条件下,厚度为H 的土层的压缩变形量计算公式为:s =e 1-e 21+e 1H =a (p 2-p 1)1+e 1H =Δp E sH (8)式中:s 为土的压缩变形量;a 为土的压缩系数,M Pa -1;e 2、e 2为相应土中应力p 1、p 2(kPa 或M Pa )时的孔隙比;E s 为土的压缩模量;Δp 为地基土层中的应力增量.4　地基最终变形的计算方法分析4.1　地基最终变形计算的分层总和法所谓地基最终沉降量计算的分层总和法,就是将地基在其沉降计算深度范围内划分为若干分层,分别计算各分层的压缩量,然后求其总和.分层总和法的基本原理可综述如下:①假定地基的变形发生在有限的深度范围内;②在自重应力作用下地基土的固结已经完成(正常固结土),地基中的变形是由附加应力引起的;③基底附加压力是作用于地表的局部柔性荷载;④地基任意深度处的附加应力相等、且等于基础中心点下该深度处的附加应力值(该假定保证了地基的变形是在侧限条件下发生的);⑤地基的最终变形等于有限深度范围内各土层压缩量的总和.各分层压缩量公式可由公式(5)直接写出:s i =e 1i -e 2i 1+e 1i H i =a i (p 2i -p 1i )1+e 1i H i =Δp i E siH i (9)计算地基最终变形量(正常固结土)s 的分层总和法公式为:s =∑n i =1e 1i -e 2i 1+e 1i H i =∑n i =1a i (p 2i -p 1i )1+e 1iH i =∑n i =1Δp i E si H i (10)式中:e 1i 为第i 层土的自重应力平均值p 1i 对应的孔隙比;e 2i 为第i 层土的自重应力平均值与附加应力平均值之和(即p 2i =p 1i +Δp i )对应的孔隙比.现行的很多土力学著作在论述分层总和法的基本原理时,在假定“地基任意深度处的附加应力相等、且等于基础中心点下该深度处的附加应力值”之前或之后,同时再假定地基土的压缩变形是在侧限条件下发生的[122],其后才假定地基任意深度处的附加应力相等、且等于基础中心点下该深度处的附加应力值.虽然这和仅仅假定“地基任意深度处的附加应力相等、且等于基础中心点下该深度处的附加应力值”并不矛盾,但却在概念上却有很大差别.侧限假定给人一种该假定导致计算结果偏小,因而通过应力假定对其予以修正的感觉.但最终的结果是偏大还是偏小却无从知晓.如果去掉侧限假定,由于假定“地基任意深度处的附加应力相等、且等于基础中心点下该深度处的附加应力值”就自然保证了地基土压缩变形的侧限性,则计算结果的偏差分析一目了然:根据分层总和法的基本假定,若地基压缩层厚度的选择合适且不考虑土的变异性、侧向挤出、次固结变形等,从纯理论的角度出发,由公式(10)计算所得的地基最终沉降量偏大.但必须指出的是,地基土的区域特征一般比较突出,变异性也极大.有些条件下(特别是含水量较大的条件下)地基土的侧向挤出明显,次固结沉降突出,导致建筑物的实际沉降大于理论分析结果;另一些条件下(持力层含水量低、结构性好、压缩性低、土的力学性能好、地基附加应力扩散现象突出)基础下地基固结变形难以发生,建筑物的实际沉降又会小于甚至明显小于理论分析结果.4.2　规范推荐的方法规范推荐的地基变形计算方法是另一种形式的分层总和法.它的基本假定与基本原理和传统分层总和法没有任何不同.计算公式可由传统分层总和法的基本公式在引入了地基平均附加应力系数的概念后直接得出.与传统分层总和法的差别之处则在于规范推荐方法重新规定了地基变形计算深度的确定标准;并考虑了用沉降计算经验系数对计算所得的地基变形值进行修正.与传统分层总和法相比较,136第5期韩晓雷等:地基附加应力和变形计算的Excel 电子表格法用相对变形来控制地基变形计算深度的做法也相对更趋合理.5　地基变形计算的Excel电子表格法及地基变形计算算例及方法分析与地基附加应力计算一样,地基变形分析目前仍普遍使用查表插值法[5],该方法费时、费工且容易出错.Excel电子表格是目前最为通用的计算机应用程序,将地基变形计算的查表插值法更新为Excel 电子表格法在推广应用方面有极大的便利.以下对地基变形计算的Excel电子表格法予以介绍,将该方法和地基应力计算的Excel电子表格法可以联合使用,计算思想与应力计算的Excel电子表格法相同.【例题】某建筑物独立基础平面尺寸为4m×6m,基础埋深d=1.5m,拟建场地地下水位距地表110m,地基土层分布及主要物理性质指标如下:表1　地基土层分布及主要物理性质指标Tab.1　Foundation soil st rata distribution and physical indicesSerial numberSoilstrataBottomDepthWatercontent/%Unitweight/kN・m-3VoidratioliquidityindexConstainedmodulusSubmergedunit weight/kN・/m-31 2 3 4FillSilty ClayMucky clayclay1.03.57.915.030.5048.0022.5018.0018.7017.0019.700.701.380.680.701.200.357.50002.40009.900018.008.707.009.70试用规范推荐的方法和传统的分层总和法计算第2、3、4层的压缩量(规范推荐的方法其沉降计算经验系数假定为1.0),并按相同的标准计算地基的沉降量.(基础底面处的有效附加压力p0=100kPa)通过算例计算可以得出:(1)在地基深度相同的条件下,通过传统分层总和法和规范推荐的分层总和法所得的地基变形计算结果一致(传统分层总和法s=108.01mm,规范推荐的分层总和法s=107.58 mm,两者的相对误差为0.48%).(2)当采用传统分层总和法时,分层厚度不能过大,否则将产生较大的计算误差(例如上述计算结果中,用传统分层总和法计算所得的粘土层的累计压缩量为9.32mm,而用规范推荐的分层总和法所得的粘土层的累计压缩量为8.56mm,两者出现相对较大的计算误差.但若在传统分层总和法中,将z n之下的粘土每2.0m划分为一层,则粘土层的累计压缩量为8.69mm,两者的计算结果又趋于一致).(3)当地基土的压缩性随深度变化较小,而又采用目前仍普遍使用的查表法计算地基变形时,规范推荐的分层总和法和规范推荐的分层总和法相比,计算工作量会相对一些(分层相对少一些).地基土的压缩性原始数据以如下50、100、150、200kPa下的对应孔隙比给出时,根据泰勒级数法令:e=e0+A1p1+A2p2+A3p3+A4p4(11)分别将50、100、150、200代入式中,利用Excel电子表格求解以系数为未知数的线性代数方程组,得到e2p关系式;并可在计算各土层平均总应力的基础上利用Excel电子表格求解e1i e2i,按s i=e1i -e2i1+e1i h i利用Excel电子表格求解各分层的压缩量,进而求解地基沉降量.6　结　论(1)建立不同分布荷载下的地基附加应力计算的Excel电子表格,输入原始数据后,拖动计算机鼠标即可得到所需的应力计算结果.(2)根据分层总和法的基本假定,若地基压缩层厚度的选择合适且不考虑土的变异性、侧向挤出、次固结变形等,从纯理论的角度出发,由公式(10)计算所得的地基最终沉降量偏大.(3)通过算例分析和对地基变形计算的传统分层总和法和规范法进行比较可以发现,若将两者的地基变形计算深度确定方法统一,并在前者中也引入沉降计算经验修正系数,则两者的不同之处仅在于在分层区间[z i-1、z i],前者采用了直线法求解附加应力面积(F= σzi H i),而后者则采用了积分法来求解附加应力面积(F=p0(z i αi-z i-1 αi-1)).若土层划分的足够小,则两者之间的计算误差显然也可忽略不计.236 西　安　建　筑　科　技　大　学　学　报(自然科学版) 第38卷因此,在地基变形计算深度确定方法统一,并同时引入沉降计算经验修正系数的前提下,地基变形计算时可在上述两种方法中任选其一(传统分层总和法的分层厚度宜适当小一些).参考文献　R eferences [1]　洪毓康.土质学与土力学[M ].北京:人民交通出版社,1990.HON G Yu 2kang.Soil and Soil Mechanics[M ].Beijing :China Communications Press ,1990.[2]　华南理工大学,等.地基及基础[M ].北京:中国建筑工业出版社,1998.South China university of technology etc.Beijing :China Architecture and Buding Press ,1998.[3]　陈仲颐.土力学[M ].北京:清华大学出版社,2000.CH EN Zhong 2yi.Soil Mechanics [M ].Beijing :Tsinghua University Press ,2000.[4]　赵树德.土力学[M ].北京:高等教育出版社,2001.ZHAO Shu 2de.Soil Mechanics [M ].Beijing :Higher Education Press ,2001.[5]　G B5000722002,建筑地基基础设计规范[S].2002.G B50007—2002,Code for design of building foundation[S].2002.(编辑　白茂瑞)Excel method about stress and displacement of foundationsH A N X i ao 2lei ,W A N G Rong(School of Civil Eng.,Xi πan Univ.of Arch.&Tech..,Xi πan 710055,China )Abstract :Calculation in superimposed stress and displacement of foundation is an important factorfor foundation design.It is the basis of construction designing dependably and safely.Traditional method of calculation in superimposed stress and displacement of foundation named numeric insert ,is based upon the numeric tables ,which had been given out by books.As far as this method is concerned ,a large amount of calculation has to be done by hand ,so it is no strange that errors may occur very f requently.Based upon the elastic theory about stress calculating ,an Excel method about stress calculat 2ing of foundation has been given out.Discussing the assumptions about calculation in dissplacement of foundation from f undamental principles and through an example ,analyzing and contrasting layerwise summation method with the method recommended by foundation code about displacement of foundation is also presented.Excel method for calculating dis 2placement of foundation has also been given out.A new e 2p formula is proposed primarily for Excel method.This method helps improve the efficiency of calculation in superimposed stress and displacement of foundation greatly ,and can reduce the possibility of calculating errors.K ey w ords :su perim posed st ress ;st ress calculating ;Excel method ;dis placement of f oundation ;conf ined;layerw ise summation method336第5期韩晓雷等:地基附加应力和变形计算的Excel 电子表格法3Biography :HAN Xiao 2lei ,Professor ,Xi πan 710055,P.R.China ,Tel :0086229282201140,E 2mail :Hanxiaolei1218@。

群桩作为整体基础的计算excel
计算群桩作为整体基础可以使用Excel进行如下步骤：
1. 打开Excel，创建一个新的工作表。

2. 在第一列输入桩号，从第1行开始逐行输入桩号。

3. 在第二列输入每个桩的截面面积。

4. 在第三列输入每个桩的长度。

5. 在第四列输入每个桩的承载力。

6. 在第五列输入每个桩的垂直荷载。

7. 在第六列输入每个桩的水平荷载。

8. 在第七列计算每个桩的基底受力，使用公式：基底受力 = 承载力 + (垂直荷载 * 长度) + (水平荷载 * 长度)
9. 在第八列计算每个桩的抗拔力矩，使用公式：抗拔力矩 = 垂直荷载 * 长度
10. 在第九列计算每个桩的抗倾覆力矩，使用公式：抗倾覆力矩 = 水平荷载 * 长度
11. 在第十列计算每个桩的地基承载力，使用公式：地基承载力 = 基底受力 / 截面面积
12. 在第十一列计算每个桩的抗拔稳定系数，使用公式：抗拔稳定系数 = 抗拔力矩 / (地基承载力 * 截面面积)
13. 在第十二列计算每个桩的抗倾覆稳定系数，使用公式：抗倾覆稳定系数 = 抗倾覆力矩 / (地基承载力 * 截面面积)
14. 根据需要进行其他计算。

以上步骤是一个简单的计算群桩作为整体基础的Excel表格，具体的计算公式和参数需要根据实际情况进行调整和修改。