《土力学与基础工程 教学课件 ppt 作者 代国忠 第4章 土的压缩性与地基沉降计算(2)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土力学与基础工程 教学课件 ppt 作者 代国忠 第4章 土的压缩性与地基沉降计算(2)（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4.2 土的压缩性测试方法,上次课内容回顾:,载荷试验；静力触探；旁压试验等。,试验方法(侧限压缩试验),土的压缩系数a；,土的压缩指数Cc(回弹指数Ce )。,侧限压缩模量 ES,4.3 土的压缩性原位测试,4.1 概述,1、定义地基土层在建筑物荷载作用下，不断地产生压缩，直至压缩稳定后地基表面的沉降量称为的最终沉降量。,2、地基沉降的原因外因：附加应力； 内因：土具有碎散性，孔隙发生压缩变形。,3、计算目的在建筑设计中需预知该建筑物建成后将产生的最终沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜，判断地基变形值是否超过允许的范围，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。,4
2、、计算方法 弹性理论法 分层总和法 规范推荐法,4.4 地基的最终沉降量计算,4.4.1 弹性理论法计算沉降,布西奈斯克（Boussinesq）给出了在弹性半空间表面作用一个竖向集中力P 时，半空间内任意点（至作用点的距离为R ）处引起的应力和位移的弹性力学解答，地基内任意一点的竖向位移为：,1. 柔性基础下地基的沉降,令,令,令,矩形荷载中心点O 处的沉降量是虚线划分的四个相同小矩形角点O的沉降量之和:,小矩形的长宽比:,中心点的沉降:,即矩形荷载中心点沉降量为角点沉降量的两倍:,令,则:,局部荷载作用下的地面沉降（绝对柔性基础，沉降呈碟形 ）,对于一般基础（柱下独立基础）都具有一定的抗弯刚
3、度，因而沉降依基础刚度的大小而趋于均匀。中心荷载作用下的基础沉降可以近似地按绝对柔性基础基底平均沉降计算。即,对均布矩形荷载，上式积分结果为：,2. 刚性基础下的沉降计算（绝对刚性基础）,对于中心荷载下的刚性基础（无筋扩展基础），假设它具有无限大的抗弯刚度，受荷沉降后基础不发生挠曲，因而基底各点的沉降量处处相等。,在基底范围内：,基础静力平衡条件：,联合求解：,为了便于查表计算，可将以上各式写成统一的形式，即地基表面沉降的弹性力学公式如下：,3. 刚性基础倾斜的弹性力学公式,刚性基础的倾斜影响系数,刚性基础承受单向偏心荷载时，沉降后基底为倾斜平面，基底形心处的沉降（即平均沉降）计算。,取,圆形
4、基础：,矩形基础：,4.4.2 分层总和法,1. 计算原理,1）地基土为均匀、各向同性的半无限空间弹性体。在建筑物荷载作用下，土中的应力应变呈直线关系。因此，可应用弹性理论方法计算地基中的附加应力。 2）计算部位选择。按基础中心点O 下土柱所受附加应力z 来计算，这是因为基础底面中心点下的附加应力为最大值。当计算基础倾斜时，要以倾斜方向基础两端点下的附加应力进行计算。 3）在竖向荷载作用下，地基土的变形条件为侧限条件，即在建筑物荷载作用下，地基土层只发生竖向压缩变形，不发生侧向膨胀变形。因而在沉降计算时，可以采用实验室测定的侧限压缩性指标a 和Es 数值。 4）沉降计算深度，理论上应计算至无限
5、大，工程上因附加应力扩散随深度而减小，计算至某一深度（即受压层）即可。受压层以下的土层附加应力很小，所产生的沉降量可忽略不计。若受压层以下有软弱土层时，应计算至软弱土层底部。,2. 基本假定,分层总和法计算地基最终沉降量,3. 计算方法和步骤,【解】1）绘柱基及地基土的剖面图。,9)柱基中点总沉降量。,4.4.3建筑地基基础设计规范推荐沉降计算法(应力面积法),对大量建筑物进行沉降观测，并与分层总和法计算相对比发现： 中等强度地基，计算沉降量与实测沉降量相接近； 软弱地基，计算沉降量小于实测沉降量，最多可相差40%； 坚实地基，计算地基沉降量远大于实测沉降量，最多竞相差5倍。 分析计算地基沉降
6、量与实测沉降量差别的原因： 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、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。,地基规范还对分层总和法的计算步骤进行了简化，采用了“应力面积”的概念，可以按地基土的天然层面分层，使计算工作得以简化。,1计算公式,基础沉降分层示意,地基规范法计算公式推导,2地基规范法计算公式推导,1）分层总和法计算第 i 层土压缩量。,2）附加应力的面积计算。,其中：,则有：,4）第 层土的压缩量。,5）地基总沉降量计算。,6）引入计算经验系数s ，即得规范法地基沉降计算公式。,3地基沉降计算深度
7、zn,1）无相邻荷载基础中点下。当无相邻荷载影响，基础宽度在130m范围内时，基础中点的地基变形计算深度也可按下列简化公式计算。,2）考虑相邻荷载的影响，应满足下式要求。,4沉降计算经验系数,【解】 1）求基础底面附加压力。,4）确定基础最终沉降量。,4.4.4 相邻荷载对地基沉降的影响,1. 相邻荷载影响的原因,相邻荷载产生附加应力扩散时，产生应力叠加，引起地基的附加沉降。许多建筑物因没有充分估计相邻荷载的影响，而导致不均匀沉降，致使建筑物墙面开裂和结构破坏。相邻荷载对地基变形的影响在软土地基中尤为严重，在软弱地基中，这种附加沉降可达自身引起沉降量的50%以上，往往导致建筑物发生事故。,2.
8、 相邻荷载影响因素,相邻荷载影响因素包括：两基础的距离；荷载大小；地基土的性质；施工先后顺序等。其中以两基础的距离为最主要因素。若距离越近，荷载越大，地基越软弱，则影响越大。,3. 相邻荷载对地基沉降影响的计算,角点法计算相邻荷载影响,一般情况下，相邻基础间净距大于10m时，可略去相邻荷载影响。,本次课小结：,4.4 地基的最终沉降量计算,4.4.1 弹性理论法计算沉降,4.4.2 分层总和法,4.4.3建筑地基基础设计规范推荐沉降计算法(应力面积法),1）无相邻荷载的基础中点下,2）考虑相邻荷载的影响,4.5 应力历史对地基沉降的影响,4.5.1 正常固结、超固结和欠固结的概念,按天然土层在
9、历史上所承受过的最大固结压力 pc（称为土的先期固结压力 ）与现在所承受的自重压力 p1(p1=z 即自重压力)相比较，并把两者之比定义为超固结比OCR。,天然土层的三种固结状态,不同固结状态的土,4.5.2 土的现场压缩曲线的推求,1. 先期固结压力pc 的确定,美国学者卡萨格兰德(A.Casagrande，1936)建议的经验作图法。,2. 现场原始压缩曲线的推求,对于欠固结土，由于自重作用下的压缩尚未稳定，实际上属于正常固结土种特例，只能近似地按与正常固结土相同的方法求得原始压缩曲线，从而确定压缩指数Cc 值，但压缩的起始点较高。,4.5.3 考虑应力历史影响的地基最终沉降量计算,1. 正常固结土（ pc=p1 ）的沉降计算,2. 超固结土（ pc p1 ）的沉降计算,可见，若按正常固结土层计算欠固结土的沉降，所得结果可能远小于实际观测的沉降量。,3. 欠固结土（ pc p1 ）的沉降计算,4.5 应力历史对地基沉降的影响,本次课小结：,4.5.1 正常固结、超固结和欠固结的概念,4.5.2 土的现场压缩曲线的推求,1. 先期固结压力pc 的确定,2. 现场原始压缩曲线的推求,4.5.3 考虑应力历史影响的地基最终沉降量计算,1. 正常固结土（ pc=p1 ）的沉降计算,2. 超固结土（ pc p1 ）的沉降计算,3. 欠固结土（ pc p1 ）的沉降计算,
