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第6章地基变形P139地基中应力地基的变形自重应力附加应力1、一般认为,由自重应力所引起的变形,在土层形成的过程中就已经完成。所以,地基的变形完全由地基中的附加应力产生。2、地基的变形包括弹性变形和塑性变形。3、地基的竖向变形称为基础的沉降。包括瞬时沉降、主固结沉降、次固结沉降。地基变形的计算方法:1、弹性理论法2、分层总和法(规范公式法)3、应力历史法4、斯肯普顿-比伦法5、应力路径法。基础最终沉降量(P145)即地基表面的最终沉降量或地基的稳定压缩变形量1211eee厚度为H的土层沉降量SHeees1211完全侧限条件考虑端部效应非完全侧限条件1mm=18KN/m31m1m1m1md=1.5m设计地面F=1940KN1mL=5mb=4m分层总和法计算最终沉降量在地基沉降计算深度范围内划分为若干分层,计算各分层的压缩量,然后求和。iniiiiininiiiHeeeHSS1121111分层总和法步骤1、分层:厚度一般取0.4b(b为基底宽度)或1~2m,成层土的层面和地下水面是当然的分层面。2、计算各分层界面处的自重应力和附加应力,并绘制自重应力和附加应力曲线。3、确定地基沉降计算深度σzn≤0.2σczn处;在该深度以下如有高压缩性土,则应继续向下计算至σzn=0.1σczn处;4、计算各分层土的平均自重应力和平均附加应力czi2/)(1czicziczi2/)(1ziziziziczi5、令:查e-P曲线得e1i、e2i6、求每分层的压缩量ΔSi7、求总沉降量Scziip1zicziip2cziip1ip2ip1例题P147,其中附加应力的计算见P105分层总和法规范修正公式是《建筑地基基础设计规范》推荐的基础最终沉降量计算方法,是另一种形式的分层总和法。它也采用侧限条件的压缩性指标,并运用了平均附加应力系数计算;规定了地基沉降计算深度的标准。每一天然土层仅按一个分层计算,减小了计算工作量。为了减小由此带来的误差,采用了了地基沉降计算经验系数,使得计算成果接近于实测值。szzszEAdzEdzs001'zzzdzpdzA000zpA0ssEzpEAs0'竖向平均附加应力系数,可查P152表6-5竖向附加应力面积的等代值ZPA0sssniiiiisisszzEpss1110)(')('''11011iiiisisiisiiiiizzEpEAEAAsss沉降计算经验系数:skfp0kfp75.00kfsEsiiisEAAE压缩模量基底附加压力P152沉降计算经验系数2.54.07.015.020.01.41.31.00.40.21.11.00.70.40.2注:①系地基承载力标准值,②系沉降计算深度范围内压缩模量的当量值,按下式计算:地基沉降计算深度zn的确定:采用“变形比法”)ln4.05.2(bbZnniinss1025.0无相邻荷载影响,基础中点的地基沉降计算深度也可按下列经验公式计算:P167地基变形与时间的关系工程设计中,我们不但要预估建筑物基础的最终沉降量,而且需要知道沉降随时间的变化过程。主要包括以下内容:1、饱和土的有效应力;2、一维固结理论(主固结);3、地基固结度;4、任一时刻的变形量饱和土的有效应力原理P167有效应力原理σ=σ´+u一维固结理论P171固结过程孔隙水的排出过程一维:孔隙水的排水和压缩变形只能沿竖向进行。由太沙基于1925年提出。该理论是针对饱和土而言的。一维固结理论研究了饱和土体中孔隙水压力随渗径及时间的变化规律。一维固结理论的基本假设:1.土层是均质、各向同性和完全饱和的;2.土的压缩完全是由于孔隙体积的减少,土粒和水是不可压缩的;3.水的渗流和土层的压缩仅在竖向发生;4.水的渗流遵从达西定律;5.渗透系数k和压缩系数a保持不变。6.外荷载一次瞬时施加。一维固结微分方程的建立)(tfu)(zfu),(ztfu一维固结微分方程:wvaekC)1(tuzuCv22竖向固结系数:02468100246810=P1/P2'uzp1p2HZYAxisTitleXAxisTitle(1)单面排水时孔隙水压力消散图(2)双面排水时孔隙水压力消散图02468100246810=P1/P2'uzp1p22HZYAxisTitleXAxisTitle竖向固结时间因数:2HtCTvv一维固结微分方程的特解:H——最大的渗流距离。对单面排水,取压缩厚度值;对双面排水,取压缩层厚度的一半。HzmemmptzumTmmv2sin)]1()1(2[14),(142122222(1)单面排水时:(2)双面排水时:地基固结度P175ccttzSStU地基最终固结变形量的地基固结变形量在某一时刻,指地基在某一压力作用下的变形固结程度或孔隙水压力的消散程度。地基竖向平均固结度zU)4exp(32112/123TvUz1、荷载一次性瞬时施加(1)单面排水)(TvfUz见P176表6-10(2)双面排水(P177式6-70)2、一级或多级等速加载情况的地基平均固结度详见P177或《建筑地基处理技术规范》1.1、已知时间t,求与该时间对应的沉降量Sctctst2HtCTvvctzctsUs,wvaekC)1(HeaHEHSzszc1tzU,1.2、已知沉降量Sct,求与该沉降量对应的时间ttsctccttzSSU.vTvvCHTt2HeaHEHSzszc1wvaekC)1(例题P178某饱和粘土层厚度为10m,在大面积荷载作用下,按粘土层在单面或双面排水条件下,分别求:1.:加荷1年时的沉降量;2:沉降量达140mm所需的时间。ymmkMpaae/183.0000.11kpapo120kpa120注意:压缩土层厚度H的取值要分清单面排水、双面排水两种情况ctcttvssUUTt求粘土层的最终沉降量Heaszc1ymmkMpaae/183.0000.11求t时间的沉降量cttsUskpapo120单、双面排水两种情况2.求沉降量达140mm时所需的时间计算程序tTUsvttccttssU本章小节1地基沉降计算1)分层总和法iniiiiheeeS11211iniiiiihePPaS11121inisiihEPS1确定地基沉降计算深度了解计算步骤2)规范法记住计算公式掌握计算步骤11iiiisioizzEPs要明确公式中各符号的物理意义bzblf,要灵活运用角点法⑴搜集、分析建筑场地资料绘图。⑵分层:原则上按分层总和法并按场地实际地基剖面考虑。⑶求各分层的压缩;⑷确定地基沉降计算深度niinss1025.0⑸确定沉降计算经验系数s⑹对压缩量之和加以修正。niisssss1作业:P186:6-11,6-12
本文标题:5地基变形
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