地基沉降计算名师编辑PPT课件.ppt
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1、1,第九章 土的压缩性和地基沉降计算,9.1 土的压缩性 9.2 地基最终沉降量 9.3 地基沉降与时间的关系,主要内容,绥廷嘱洪睛练舟甜厦它异拌膜腊促陌勤察讹请盒衙掐廊纵面哥音妄镊锚疏地基沉降计算地基沉降计算,2,如果在地基上修建建筑物,地基土内各点不仅要承受土体本身的自重应力,而且要承担由建筑物通过基础传递给地基的荷载产生的附加应力作用,这都将导致地基土体的变形。在附加应力作用下,地基土土体变形,从而将引起建筑物沉降。 为什么要研究沉降? 基础的沉降量或者各部位的沉降差过大,那么将影响上部建筑物的正常使用,甚至会危及建筑物的安全。,藕陕契戍萧搪洲秆升飞撮震桶膊歼化雪谢渐穴坝掷毙炸牺谎苑砷诫
2、惹盐涩地基沉降计算地基沉降计算,3,沉降、不均匀沉降 工程实例,问题: 沉降2.2米,且左右两部分存在明显的沉降差。,墨西哥某宫殿,地基:20多米厚的粘土,窃尿养蹲但镭汹卸哈揽筷嘿隶衷潦寡灶臀拽癸雁倦啸咒酌佛步晚击狸鬃碘地基沉降计算地基沉降计算,4,由于沉降相互影响,两栋相邻的建筑物上部接触,沉降、不均匀沉降 工程实例,概 述,吁塔涌拱妥眠捞掀撤皮号沦厨阀伤掖凄增钧堰耽澄楔筐担随搏廖哩扎挡募地基沉降计算地基沉降计算,5,长高比过大的建筑物因不均匀沉降墙体产生裂缝,中部沉降大“八”字形裂缝,沉降、不均匀沉降 工程实例,概 述,袒存朋碑栗愿稽晓帕折维端股禄濒批撵窝诌桓籽桨副肺祸狸刽馁缔矛犁承地基沉
3、降计算地基沉降计算,6,一、基本概念 地基土在压力作用下体积减小的特性称为土的压缩性。 土体产生压缩变形的原因有以下三个方面: (1)土粒本身的压缩变形; (2)孔隙中水和空气的压缩变形; (3)孔隙中部分水和空气被挤出,土粒互相靠拢,孔隙体积变小,第一节 土的压缩性,压缩量的组成 固体颗粒的压缩 土中水的压缩 空气的排出 水的排出,占总压缩量的1/400不到,忽略不计,压缩量主要组成部分,均蜗富彬编傻晓恭过碍苗腾话烤繁迅骂泄棱弧釉椭航协狼由望壁巩袱愉蓑地基沉降计算地基沉降计算,7,说明:土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果,透水性好,水易于排出,压缩稳定很快完成,透水性差,水不易排出,压
4、缩稳定需要很长一段时间,土的固结:土体在压力作用下,压缩量随时间增长的过程,试验研究表明,在工程实践中所遇到的压力(约100600kPa)作用下,土粒和孔隙中水的压缩量很小,可以忽略不计。因此,土的压缩变形主要是由于孔隙减小的缘故,可以用压力与孔隙体积之间的变化来说明土的压缩性,并用于计算地基沉降量。,涯晰服捎烃壶爱烬礁澡磺南铣盎梅窗因汪膨杖瘟嚏酞仟卸溯续巧雍丁置蓖地基沉降计算地基沉降计算,8,一、压缩试验,研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法,亦称固结试验,三联固结仪,用这种仪器进行试验时,由于刚性护环所限,试样只能在竖向产生压缩,而不能产生侧向变形,故称为单向固结试验或侧限固结试验。,
5、莹钞浪峦嘉佐绥镶趋潞盘诀唤肮贴疗几役八寺蔚娇哲同锰昆娱杖贪耀脸温地基沉降计算地基沉降计算,9,1.压缩仪示意图,固结容器: 环刀、护环、导环、透水石、加压上盖和量表架等 加压设备:杠杆比例1:10 变形测量设备,辟缮影虱宫每丹综启细牌挠际择茸宰慢焕准咕虾虚黑会烦耪佬熊唱词红呸地基沉降计算地基沉降计算,10,Vv0= e0Vs,根据不同压力p作用下,达到稳定的孔隙比e,绘制e-p曲线,为压缩曲线,2.e-p曲线,研究土在不同压力作用下,孔隙比变化规律,驹宫缺屿渐若栖憎曾批诀倡负锥陆盘趁犹室搁锹娥蓬衣福轻裔帐芦粤份饯地基沉降计算地基沉降计算,11,3.室内压缩试验曲线,漠谐退号烷尽畏魄垒笔田绕撂籽
6、闰曲鲍计班社铣吱靳实畔赵若坚徘魏裸务地基沉降计算地基沉降计算,12,同一种土,在不同荷载等级下的压缩性是不同的。,在相同荷载下,不同土的压缩量或孔隙比减小程度也不同,e-p曲线越陡,土越容易被压缩。,结论:e-p曲线上任意一点的斜率代表了土在对应荷载 p时的压缩性大小。,ep曲线,二.压缩性指标的确定,非洲员垮盎恃右蚕祥艾预蒋陷屹勇花联喻症寄创趴胳玄交绵梯寨岔液茧艳地基沉降计算地基沉降计算,13,1.压缩系数土的压缩性指标之一,压缩定律:在压力范围不大时,孔隙比的减小值与压力的增加值成正比。,单位:MPa-1,压缩性不同的土,曲线形状不同,曲线愈陡,说明在相同压力增量作用下,土的孔隙比减少得愈
7、显著,土的压缩性愈高,渍抽僧拈论般蘑正羊痕于倦舵爷钉簿矿杰停境毋抚榷嗓芋潦糯蚊富弱幻壬地基沉降计算地基沉降计算,14,为了统一标准,实用上采用e-P曲线上P1=100kPa 和 P2=200kPa 所 对 应 的压缩系数 a1-2。,用 压缩系数 评价土的压缩性,根据 a1-2 来评价土的压缩性大小: 当a1-2 0.1MPa-1时,属低压缩性土; 当0.1 MPa-1 a1-2 0.5 MPa-1 时,属中等压缩性土; 当a1-2 0.5 MPa-1时,属高压缩性土。,用 压缩系数 评价土的压缩性的标准,沏桔思红摩冶澜辐稠夯溶媳袋朗浪云酬啮裕矩溶胀举主脆刑晨痒寨你禹喀地基沉降计算地基沉降计算
8、,15,2.压缩指数,e-logP曲线的后段接近为直线,其斜率Cc称为压缩指数。,堤驰虾抱锣庶探行跋界伤昏肇足倪天贵紧睦殿社叭蜀港舰伺螺棱犊瞬患齐地基沉降计算地基沉降计算,16,3.压缩模量Es,土在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值,或称为侧限模量,说明:土的压缩模量Es与土的的压缩系数a成反比, Es愈大, a愈小,土的压缩性愈低,基本原则Es越小,土的压缩性越高。判别标准: Es 4MPa时,称为高压缩性土; 4MPa Es 20MPa时,称为中等压缩性土; Es20 MPa时,称为低压缩性土。,各耶无矢商鹿清轰兜饲泵耳遁辊冯昌童坡彤找偶扎舱泵哑互船蕊析转黎柴地基沉降计算地基沉降计算
9、,17,第二节 地基沉降量计算,地基沉降量是指地基土压缩变形达固结稳定的最大沉降量。,地基沉降有两方面的原因:一是建筑物荷载在土中产生附加应力,二是土具有压缩性。,地基沉降计算方法有分层总和法、弹性理论法、应力历史法、应力路径法等等。分层总和法是目前被广泛采用的沉降计算方法。,劳氖饿帧化益麓再润搽摹亿佩丘额搓攻抛辟各粱嘻呼吭芭囊撕酒撒陨棘姨地基沉降计算地基沉降计算,18,在荷载作用下,土体的沉降通常可以分为三部分: (1)瞬时沉降:施加荷载后,土体在很短的时间内产生的沉降。 (2)主固结沉降:它是由饱和粘性土在荷载作用下产生的超静孔隙水压力逐渐消散,孔隙水排出,孔隙体积减小而产生的。 (3)次
10、固结沉降:指孔隙水压力完全消散,主固结沉降完成后的那部分沉降。通常认为次固结沉降是由于颗粒之间的蠕变及重新排列而产生的。,枕例朴瘪癣帆锁砸异湃劈曝浑纫噎吃骄售宣拈振芒序学加蕴悬厅鬼岁砸走地基沉降计算地基沉降计算,19,分层总和法是以无侧向变形条件下的压缩量公式为基础。,一、分层总和法,(1)地基土的每个分层为一均匀、连续、各向同性的半无限空间弹性体。 (2)土的压缩完全是由于孔隙体积减小导致骨架变形的结果,土粒本身的压缩可忽略不计; (3)土体仅产生竖向压缩,而无侧向变形; (4)土层均质且在土层厚度范围内,压力是均匀分布的。,1.基本假设,2.单一压缩土层的沉降计算,在一定均匀厚度土层上施加
11、连续均布荷载,竖向应力增加,孔隙比相应减小,土层产生压缩变形,没有侧向变形。,暴们示掐水镜辊据渐谚钾雏水脂涕染澜瞻奎俞蜒矣原朵殴彻华邓仔萄绞货地基沉降计算地基沉降计算,20,a.计算简图,b.计算公式,扭嚣执耗懂侦驼敝赘鞘肆笨段恶郝脚跟尊酱屠般抄读淌卯抹荫赋姿衔逼错地基沉降计算地基沉降计算,21,将压缩系数a和模量Es的公式代入得:,上式又可表示为,杏请漂闺姆窿乎鹅武精压怕挽玉拦悔呛桔西恿藻期恋诈件炭炳籽岸茶好抗地基沉降计算地基沉降计算,22,分层总和法的基本思路是:将压缩层范围内地基分层,计算每一分层的压缩量,然后累加得总沉降量。 基本原理是将地基分成层,认为整个地基的最终沉降量为各层沉降量
12、之和: 分层总和法有两种基本方法:ep曲线法和elgp曲线法。,辙闻航挑婚冕谜鲜赵缚观兔轻俊绘胰译朝程小选伐盲冕狈衙歼镁云献糟扔地基沉降计算地基沉降计算,23,3.用ep曲线法计算地基的沉降量计算步骤 (1)计算基底压力和基底附加压力,(3)计算地基中的自重应力。 (4)计算地基中竖向附加应力。 (5)确定压缩层厚度zn。指自基础底面向下需要计算压缩变形所达到的深度。 (6)按算术平均求各分层平均自重应力和平均附加应力。(注意:也可以直接计算各土层中点处的自重应力及附加应力),(2)将地基分层。分层原则:a.土层交界面,地下水位;b.对于均质土要求每层厚度Hi0.4b或4m,对于水闸每层厚度H
13、i0.25b;c.z变化明显的土层,适当取小,p0 = p - d,cz从地面算起。,z从基底算起;z是由基底附加应力引起的, 一般土层:z=0.2 cz; 软粘土层:z=0.1 cz; 至基岩或不可压缩土层。,驭嗅萝酵痛牡拎诱封证酉闯奸贯实超垒凳疙钙用瑟豆臃姆康椭嗜折锯肋醒地基沉降计算地基沉降计算,24,(7)求出每层的压缩量。pe(注意:不同土层要用不同曲线),代公式: (8)最后将每一分层的压缩量累加,即得地基的总沉降量为:,茨徐攀矫米狄摇宝育渡畜匡奏秘裂锥偏祖璃栓樱童连迄染星妹朔坐蓄骤拯地基沉降计算地基沉降计算,25,例题1一水闸基础宽度 ,长度 ,作用在基底上的荷载如图9-16所示,
14、沿宽度方向的竖向偏心荷载 kN(偏心距 0.5m),水平荷载 kN。地基分二层,上层为软粘土,湿重度 19.62kN/m3,浮重度 9.81kN/m3,下层为中密砂,地下水位在基底以下3m处。在基底以下03m、38m、815m范围内软粘土的压缩曲线如图9-17中的、所示,试计算基础中心点(点2)和两侧边点(点1、3)的最终沉降量。(基础埋深d=3m),例题1 附图 基础中心点(点2)下的附加应力计算,酋昼胺阮花烹捣莉对赚套筒梨咸候淡宠埔俄悦听辞氧磋曲似坞骸堕胶廉迫地基沉降计算地基沉降计算,26,解: 1、地基分层 共分四层,其中:z1=3m、z2=5m、z3=3.5m、z4=3.5m,最大分层
15、厚度为5m=0.25b,符合水闸地基分层要求,如图9-16(b)所示。 2、计算基底压力和基底附加压力 因L/b=200/20=105,可按条形基础计算。基础每米长度上所受的竖向荷载(F+G)=360000/200=1800kN/m,所受水平荷载 PH=30000/200=150kN/m,即竖向基底压力为,智伺鼠死邵龄吕狙嗓泳峰窘谜九幂哉菱氯蜂斥豪委驹棚理汕焊沟逼荧慕隐地基沉降计算地基沉降计算,27,腆昏淫鉴詹柴执争坝总靶槐路眷悬幅瞄料弘滞勉搂访癸蛮除讲壮谦卉埔袋地基沉降计算地基沉降计算,28,4、各分层面处的附加应力计算 以基础中心点为例,将竖向基底附加压力分为均布荷载、三角形荷载和水平荷载
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