4.3 地基沉降计算
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常用的地基沉降计算方法地基沉降计算是工程施工中非常重要的一项计算工作,它可以用于预测地基沉降的大小和速率,帮助工程师进行地基设计和施工安排。
下面将介绍几种常用的地基沉降计算方法。
1.标贯法:标贯法是用于预测地基沉降的一种常用方法。
它通过在地基中插入一根钢质钻杆并运用连续冲击力将其驱入地基,然后根据所需驱入力和驱入深度来计算地基沉降。
这种方法简单快捷,适用于较小规模的工程。
2.应变曲线法:应变曲线法也是一种常用的地基沉降计算方法。
它通过在地基中安装应变计和标尺,测量地基在不同深度下的应变变化,然后根据应变-应变曲线来计算地基沉降。
这种方法适用于较大规模的工程,但需要一定的测量设备和专业知识。
3.弹性地基沉降计算方法:弹性地基沉降计算方法是一种常用的地基沉降计算方法。
它基于地基的弹性性质,通过分析地基的应力-应变关系来计算地基沉降。
这种方法适用于弹性土层和较小的地基变形。
4.孔隙水压力法:孔隙水压力法是一种基于地下水压力变化来计算地基沉降的方法。
它通过在地基中安装压力计和水位计,测量地下水位和孔隙水压力变化,然后根据孔隙水压力-应力关系来计算地基沉降。
这种方法适用于饱和土层和较高地下水位的情况。
5.数值模拟法:数值模拟法是一种较为精确的地基沉降计算方法。
它通过将地基和加载条件建模,并应用数值计算方法求解其力学行为,然后根据计算结果来预测地基沉降。
这种方法适用于复杂的工程和土层情况,但需要一定的计算资源和专业知识。
综上所述,地基沉降计算方法多种多样,选择适合的方法需要考虑工程规模、土层情况、测量条件和计算资源等因素。
工程师在进行地基沉降计算时应根据实际情况选择合适的方法,并结合实测数据和经验判断,以得到准确可靠的地基沉降预测结果。
常用的地基沉降计算方法
一、弹性模型法
弹性模型法是地基沉降计算的一种常用方法,它基于弹性体理论,直接应用中等体积条件,利用K值表面积比来估算计算地基沉降。
1.原理及公式
弹性模型法是假设地基是一种脆性材料,按照体积稳定原理,当在地基上发生荷载时,地基沉降量s可表示为:
s=K·q/F
其中:
s:地基沉降量,m;
K:沉降系数,m/t;
q:表面单位荷载,t/m2;
F:表面积,m2
2.计算方法
(1)选择沉降系数K。
一般情况下,K的取值可根据工程案例计算,也可以参考试验结果或文献资料中给出的K值,另外,也可根据地基材料的弹性模量E和泊松比μ确定:
K=1.8(G/E)1/2+2.8(μ/E)1/3
其中:G为地基材料的弹性模量,Pa;E是弹性模量,Pa;μ是泊松比。
(2)确定计算点位及坐标系。
根据工程实际情况确定计算点位及确
定坐标系,通常坐标系以空间坐标系为准;
(3)计算沉降量s。
根据系数K和地基单位面积荷载q计算沉降量s,计算公式为:
s=K·q/F
其中:K为沉降系数,m/t;q为地基单位面积荷载,t/m2;F为表面积,m2
(4)结果分析。
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);e1--地基受荷前(自重应力作用下)的孔隙比;e2--地基受荷(自重与附加应力作用下)沉降稳定后的孔隙比;H--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 i。
最后将各分层的沉降量总和起来即为地基的最终沉降量:(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p1=σsz;p2=σsz+σz6)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S i8)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。