基础沉降计算.doc

基础沉降算例

基础资料和地质资料如上图。
计算依据规范为《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63——2007（以下简称规范）。 TB100002.5—2005
《规范》4.3.4 （3.2.2）
=157-17*1.87=125.21kPa

第一层土：

第二层土：

第三层土：

第四层土：

第五层土：

以上根据及可查询《规范》附录M桥涵基底附加系数、平均附加系数，（附录B）也可按本算例提供的Excel表查询。
按《规范》4.3.7估算

m
所以计算时取至基底下第三层土。
按《规范》4.3.4 （3.2.2）

=125.21*[(2.13*0.938-0*1)/10+(7.13*0.600-2.13*0.938)/12+(12.13*0.412
-7.13*0.600)/28]
=52.02（mm）
查《规范》表4.3.6 Δz值 （表3.2.2—1）
Δz=0.8m

故以上取基底以下三层计算满足规范要求。
根据《规范》表4.3.5注2 （表3.2.2—2）

=
=12.03MPa
0.75[fa0]=0.75*170=127.5>125.21=p0
查《规范》表4.3.5 （表3.2.2—2）

根据《规范》4.3.4 （3.2.2）

所以基础最终总沉降量为26.58mm。

基础沉降计算应注意的问题
1.土的压缩性指标有压缩模量Es、变形模量E0和弹性模量E，我们在使用沉降计算公式时采用的是压缩模量Es，请不要混淆。
⑴ 土的压缩模量Es是土样在室内有侧限条件（即不允许产生侧向变形）试验中竖向压应力σs与相应的竖向应变λs之比值，即
⑵ 土的变形模量E0是土在室外荷载板试验中无侧限条件（即允许产生侧向变形）下，P—s曲线上竖向压力P与竖向沉降s呈线性关系或接近线性关系区段内，竖向压力应力与相应应变之比值，又称总变形模量。
Es与E0有如下关系：
E0/Es=β
μ——土的泊松比。
⑶ 土的弹性模量E与土的压缩模量Es和土的变形模量E0不同。土的弹性模量E为土的竖向压应力与其相应竖向弹性应变之比值，不包括塑性应变影响。土的弹性模量远远大于土的压缩模量Es和变形模量E0，计算基础沉降时不采用。
2.为基础底面以下受压土层内第i薄层的压缩模量，根据压缩曲线按实际应力范围取值，即应取“土的自重压应力”至“土的自重压应力与附加应力之和”的压应力段计算。
3.有时地质资料给出的是压缩曲线，从压缩曲线我们可得到相应压应力段的压缩系数a：

e1——压缩曲线上相应压应力段初始应力阶段土样的孔隙比；
e2——压缩曲线上相应压应力段终止应力阶段土样的孔隙比；
p1——压缩曲线上相应压应力段初始应力阶段土样的压应力；
p2——压缩曲线上相应压应力段终止应力阶段土样的压应力。
据上可求出相应段的压缩模量：
4.基底以下地基沉降范围内分层时按压缩模量划分，即每相同的压缩模量土层为一层。注意有时土层虽为一层，但较厚时，有可能浅处土与深处土的压缩模量不同，此时应将其分为两层或多层（如有压缩曲线，可根据压缩曲线按不同“土的自重压应力”至“土的自重压应力与附加应力之和”范围进行值取值，Es计算办法见3条）。
5.计算基础沉降时，传至基础底面的作用效应应按正常使用极限状态下长期效应组合采用。 （铁路桥涵基础沉降按恒载计算）
该组合仅为直接施加于结构上的永久作用标准值（不包括混凝土收缩及徐变作用、基础变位作用）和可变作用准永久值（仅指汽车荷载和人群荷载）引起的效应。
6.当桩基为端承桩或桩端平面内桩的中距大于桩径（或边长）的6倍时，桩基的总沉降量可取单桩的沉降量。
⑴ 单根端承桩的沉降计算
对于支承于岩层上或岩中的单根端承桩，在桩顶轴向压力荷载作用下（通常，桩身自重的影响相当小，可以忽略不计），桩顶产生的弹性变形Δ主要是桩身材料弹性压缩变形Δc和桩底处岩层的压缩变形Δk所引起，即
Δ=Δc+Δk，也就是
Δ=Δc+Δk=
式中 N——作用于桩顶的轴向力；
E——桩身材料的受压弹性模量；
A——桩身横截面积；
——桩的长度；
C0——桩底处岩层的竖向抗力地基系数，见《规范》表P.0.2-2。
（表D.0.2—2）
⑵ 单根摩擦桩的沉降计算
对于支承于非岩土层上或支承于风化成土状且风化层较厚的单根摩擦桩，在桩顶轴向压力荷载作用下，桩顶产生的弹性变形Δ由桩身材料弹性压缩变形Δc、桩侧摩擦力传至桩底平面使该平面处地基产生的弹性变形Δk以及桩底平面以下一定深度内地基压缩变形Δh三部分组成。一般来说，Δh值很小，可以忽略不计。因此，
对于打入桩和震动下沉桩
Δ=Δc+Δk

对于钻、挖孔灌注桩
Δ=Δc+Δk

式中 A0——为自地面或冲刷线处桩侧以（为各土层的平均内摩擦角）角扩散至桩底平面的面积，如此面积大于以相邻桩底面中心距为直径所得的面积，则A0采用相邻桩底面中心距为直径所得的面积；
——地面或冲刷线（对于桥墩桩基通常采用局部冲刷线）以上桩身 长度；
C0=m0h，且不小于10m0；
h——桩的入土长度；
其余符号意义同前。
7.当为6条以外的其他情况时，桩基础沉降应按群桩沉降计算。群桩沉降计算时，应首先按《规范》附录R（群桩作为整体基础的计算）（附录E）将群桩作为整体基础求出桩底处设计压应力、或及，然后按上述基础沉降算例办法求出将群桩作为整体基础时的群桩底平面处地基的压缩沉降量。
群桩基础的沉降量为按6条所述各独立单桩计算的沉降量之平均值与群桩底面下一定深度内地基的压缩变形所组成，即

式中 ——群桩基础的沉降量；
——群桩中第i根桩按独立单桩计算的沉降量，可按6条中公式计算；
——群桩中的桩数；
——群桩底平面处地基的压缩沉降。
8.基底压应力p的取值，当z/b>1时，p采用基底平均压应力；时，p按压应力图形采用距最大压应力点b/3~b/4处的压应力（对梯形图形，前后端压应力差值较大时，可采用上述b/4处的压应力值；反之，则采用上述b/3处压应力值），以上b为矩形基底宽度，z为压缩土层距基底的距离。

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