为了方便手算,通过引入应力面积系数,简化了《GB 50007-2011:建筑地基基础设计规范》中的沉降计算过程。
分层总和法计算模型
算例描述基础尺寸为3mx3m,埋深2米,柱子轴力准永久值为1200kN,角点和中点沉降分别为多少?
土层 |
厚度(m) |
压缩模量(MPa) |
承载力特征值(kPa) |
1 |
6.0 |
5 |
150 |
2 |
6.0 |
10 |
400 |
基底附加应力:
基础宽度:
查表,应力面积系数:
土层 | ||
1 |
2.0 |
0.35 |
2 |
4.0 |
0.45 |
角点沉降:
计算深度范围内压缩模型的当量值:
查表,沉降计算经验系数,
角点最终沉降:
中点沉降计算基底附加应力:
基础宽度:
查表,应力面积系数:
土层 | ||
1 |
4.0 |
0.45 |
2 |
8.0 |
0.50 |
角点沉降:
计算深度范围内压缩模型的当量值:
查表,沉降计算经验系数,
角点最终沉降:
推导设,基底长宽比:
设,等效深度(基底距土层底的距离与基础宽度之比):
设,应力面积系数:
根据,《GB 50007-2011:建筑地基基础设计规范》第5.3.5条,角点沉降:
计算深度范围内压缩模量的当量值:
根据基底附加应力和查表,沉降计算经验系数
基底附加应力 |
2.5MPa |
4.0MPa |
7.0MPa |
15.0MPa |
20.0MPa |
1.4 |
1.3 |
1.0 |
0.4 |
0.2 | |
1.1 |
1.0 |
0.7 |
0.4 |
0.2 |
最终变形量:
应力面积系数表( )
0.4 |
0.099 |
0.099 |
0.8 |
0.188 |
0.192 |
1.2 |
0.258 |
0.271 |
1.6 |
0.310 |
0.336 |
2.0 |
0.349 |
0.388 |
2.4 |
0.379 |
0.429 |
2.8 |
0.401 |
0.463 |
3.2 |
0.419 |
0.491 |
3.6 |
0.434 |
0.514 |
4.0 |
0.446 |
0.518 |
4.4 |
0.463 |
0.532 |
4.8 |
0.464 |
0.545 |
5.2 |
0.471 |
0.556 |
5.6 |
0.477 |
0.566 |
6.0 |
0.483 |
0.574 |
10.0 |
0.514 |
0.672 |
16.0 |
0.531 |
0.707 |
正方形应力面积系数(拟合):
应力面积系数长宽比修正系数:
长方形应力面积系数(拟合):
小结- 从应力面积系数与基础长宽比的关系可知,其他条件不变的情况下,正方形沉降最小。
- 从应力面积系数与等效深度的关系可知,下部土层对沉降的影响很小。
- 基础中心沉降约是角点沉降的2.0~3.0倍,计算深度越大,比值越接近2.0。
从公式上看,基础中心沉降大的原因:1)根据分块计算原理,中心点沉降是角点的2倍,2)相同的土层,中心点等效深度更大,等效应力面积系数更大。
独立基础刚度一般较大,沉降的计算公式中并未反映这一点,另外沉降和时间的关系也未反映,这些方面的认识还需要从实测数据和计算数据的对比中来总结规律,提高认识。
- 实际工程中,常遇到地质不均匀的问题,了解沉降的规律可以更好地处理不均匀沉降。