地基設計中的沉降計算

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地基設計中的沉降是如何計算呢，下面我為大家?guī)硐嚓P內(nèi)容介紹以供參考。

為了保證建造物的平安和正常使用，對建在可壓縮地基上的建造物，尤其是比較重要的建造物在地基設計時必需計算其可能產(chǎn)生的最大沉降量和沉降差，確保在規(guī)范所規(guī)定的允許范圍內(nèi)，否則就必需實行加固改善地基的工程措施或轉(zhuǎn)變上部結(jié)構(gòu)物和基礎的設計。

1理論按照

土的壓縮性是指土在壓力作用下體積縮小的性能，有關討論結(jié)果表明，作為三相系的土，在工程實踐中常達到的壓力均相當于虎克定律中的楊氏模量的地位和作用。但是土體究竟不是抱負彈性體，從土的室內(nèi)壓縮實驗中的土的回彈、再壓曲線可知，土體的變形是由彈性變形和塑性變形兩部份組成，所以回彈曲線與再壓曲線能構(gòu)成一個迥滯環(huán)，同時應力的狀態(tài)、大小以及排水條件等的不同，均會使土的變形發(fā)生變化，從而導致計算的變形參數(shù)產(chǎn)生相應的轉(zhuǎn)變，且使理論計算結(jié)果與現(xiàn)場實測發(fā)生差異，這樣，即使是最臨近實際的三維變外形態(tài)并考慮土體固結(jié)過程中的側(cè)向變形時，理論計算的沉降值也必需用沉降計算閱歷系數(shù)mｓ舉行修正，這些變形計算參數(shù)可利用室內(nèi)或現(xiàn)場實驗的辦法確定。

2有關計算參數(shù)確實定

在舉行地基設計之前，先利用勘探和原位實驗或室內(nèi)壓縮實驗，測定有關計算沉降的土工參數(shù)。試樣無側(cè)向變形的壓縮實驗結(jié)果，可用壓縮曲線或稱e-p曲線表示，并得出反映土壓縮性凹凸的兩個指標，同時為了討論土的回脹特性，亦可舉行減壓實驗，得出土的回彈、再壓曲線。

av＝／＝-Δe／ΔpCc＝／＝-Δe／log

壓縮系數(shù)不是常量，它隨壓力增量的增大而減小。在我國《工業(yè)民用建造地基基礎設計規(guī)范》按a1-2值的大小，劃分土的壓縮性。而壓縮指數(shù)在較高的壓力范圍內(nèi)基本為常量。利用兩種圖示曲線可以算出：

av＝0.435／p·Cc為所討論壓力范圍內(nèi)的平均壓力

3不同固結(jié)條件下的沉降計算

如前所述目前工程中廣泛采納的分層總和法，該法根據(jù)壓縮曲線所取坐標的不同，又可分為e-p曲線法和e-logp曲線法。

在舉行地基沉降計算時，先要確定地基的沉降深度，對于自然?沉積的土層，土體本身已在自重作用下壓縮穩(wěn)定，所以地基中的初始應力δZ隨深度的分布即為土的自重應力分布。而地基土的壓縮變形是由外界壓力在地基中引起的附加應力δS產(chǎn)生的，在理論上附加應力可深達無窮遠。但目前在水利工程中通常按豎向附加應力δZ與自重應力δS之比確定地基沉降計算深度，對普通性粘土取δZ＝0.2δS，對軟粘土取δZ＝0.1δS。

3.1e-p曲線法

計算公式為第i分層的壓縮量

Si＝／·Hi

Hi--第i分層的厚度

地基的終于沉降量

有時勘測單位提供的不是壓縮曲線，而是其他壓縮性指標，可換算為：

Si＝av／·ΔP·Hi＝mv·ΔP·Hi＝1／Eｓ·ΔP·Hi

ΔP--壓力增量

mv--土的體積壓縮系數(shù)

av--土的壓縮系數(shù)

Eｓ--土的壓縮模量

在計算過程中應注重首先要按照建造物基礎的尺寸，判別在計算基底壓力和地基中附加應力時是屬于空間問題還是平面問題，再按荷載性質(zhì)求出基底壓力P的大小和分布。應該注重，當基礎有埋置深度Df時，應該采納基底凈壓力Pn＝P-r·Df，然后求出計算點垂線上各分層的豎向附加應力δZ，并繪出它的分布曲線，按算術平均計算出各分層的平均自重應力δｓi和平均附加應力δzi舉行累加，在e-p曲線中查出相應的初始孔隙比e1i和壓縮穩(wěn)定后孔隙比e2i，從而計算出各分層壓縮量，并舉行累加后得出地基的終于沉降量，必需注重自重應力δS應從原地面高程算起，附加應力δZ應從基底高程算起，同時在三維變外形態(tài)下，斯肯普登--貝倫建議將沉降值S乘以一個系數(shù)Cp，即修正固結(jié)沉降S＝Cp·S，按照我國《工業(yè)民用建造地基基礎設計規(guī)范》規(guī)定，計算所得的沉降值S應乘以一個沉降計算閱歷系數(shù)Mｓ，這樣才干較精確?????估算地基沉降量，普通來講軟粘土地基的S計算值偏小，而硬粘土的S計算值又偏大較多。

3.2e-logp曲線法

按e-logp曲線法來計算地基的沉降與e-p曲線一樣，每一分層壓縮量計算公式仍為S＝／·H，與前述通過e-p曲線或壓縮系數(shù)av計算的辦法步驟基本相同，所不同的只是選用壓縮性指標和確定初始及終于孔隙比的手段不同，須由現(xiàn)場壓縮曲線求得。經(jīng)推導可得出用e-logp曲線或壓縮指數(shù)Cv的沉降計算公式為：

S＝H·CC／·log／p0

因為土的應力歷史對土的壓縮性能有較大影響，應先推估土的受荷歷史和計算將來在建造物荷載作用下，土可能產(chǎn)生的新的壓縮變形。必需確定先期固結(jié)應力Pc，按照卡薩格蘭德提出的依據(jù)室內(nèi)壓縮曲線特征的閱歷圖解法，可在e-logp曲線上圖解得出先期固結(jié)壓力Pc，按照反映土體固結(jié)程度的超固結(jié)比OCR＝pc／p0，當OCR＝1時，為正常固結(jié)土，OCR＞1時，為超固結(jié)土；因為土在鉆探、取樣、運送、制備土樣和實驗過程中或多或少地會受到擾動，擾動愈大，曲線的位置就愈低，所以室內(nèi)壓縮實驗成績不能反映現(xiàn)場條件下土的壓縮性能，還須對室內(nèi)壓縮實驗所得e-logp曲線加以修正為現(xiàn)場壓縮曲線。

確定了土的固結(jié)性質(zhì)，并分離確定正常固結(jié)土和超固結(jié)土的現(xiàn)場壓縮曲線，這里僅示出推求結(jié)果。經(jīng)過大量討論者的證明，無論土受何等程度的擾動，在室內(nèi)舉行壓縮實驗時，所得的多條e-logp曲線在0.42e0處附近都趨于一點，由此推算土的現(xiàn)場壓縮曲線勢必也利用該點。同時假定試樣的孔隙比還能保持現(xiàn)場原位條件下的數(shù)值e0。另外在超固結(jié)土中由室內(nèi)的回彈再壓曲線可知在曲線中存在一個滯后環(huán)，其斜率應為超固結(jié)土的超固結(jié)段壓縮量的膨脹指數(shù)Cｓ，超固結(jié)土在壓縮應力ΔP作用下的壓縮量就由超固結(jié)段的壓縮量S1和正常固結(jié)段的壓縮量S2兩部分總和而成。

3.3關于初始沉降及次固結(jié)沉降的計算

對于一般粘性土，固結(jié)沉降是其基礎沉降的一個主要部分，它對基礎寬大、而壓縮土層較薄，排水條件又較符合假定時較為適用。但是實際地基的地質(zhì)條件往往較為復雜，有時