地基变形计算方法分析与变形计算的Excel电子表格法.pdf

地基变形计算方法分析与变形计算 的Excel电子表格法 韩晓雷 (西安建筑科技大学土木工程学院 西安 710055) 【摘要】对地基变形计算的假定前提进行了讨论．对地基变形计算的传统分层总和 法和规范推荐方法进行了原理分析、计算分析和比较，得出了一些结论。给出了地基变形 计算的Excel电子表格法的基本方法。提出了一个适于Excel电子表格法的新的e-p表达 式。 【关键词l地基变形侧限舟层总和法Excel电子表格法 Ⅱ地基最终变形的计算方法分析 1．1地基最终变形计算的分层总和法 所谓地基最终沉降量计算的分屡总和法，就是将地基在其沉降计算深度范围内划分为若 干分层，分别计算各分层的压缩量，然后求其总和。 分层总和法的基本原理可综述如下：(1)假定地基的变形发生在有限的深度范围内；(2)在 自重应力作用下地基土的固结已经完成(正常固结土)，地基中的变形是由附加应力引起的； (3)基底附加压力是作用于地表的局部柔性荷载；(4)地基任意深度处的附加应力相等，且等于 基础中心点下该深度处的附加应力值(该假定保证了地基的变形是在侧限条件下发生的)； (5)地基的最终变形等于有限深度范围内备土层压缩量的总和。 一般情况下，地基计算深度取地基附加应力等于自重应力的20％(d：=0．2a。)处；在该深 度以下如有高压缩性土，则应计算至“一0．1口。处。计算中需要特别注意，地基附加应力是从 基础底面开始进行计算，而自重应力则是从天然地面开始起算。 分层的厚度一般取0．4b(b为基础底面宽度)或1～2m，土层的分界面和地下水位面是自 然的分层面。 各分层压缩量公式可由公式(1)I直接写出： 』丝4 韩晓雷-地基变形计算方法分析与变形计算的E)【cel电子衰格法I第七部分|教学中的土力学问题l _一鲁；堕H．：坐粤；丛!H．=警H。 (1) l十P1i J—feli E日i 计算地基最终变形量(正常固结土)s的分层总和法公式为： ，一曼譬H．一壹生鼍鼍二生业H。=竞挚H， (2) 1 l。1 iT i--1L lTFll F1l si 式中％。一一第z层土的自重应力平均值p，，对应的孔隙比； e。．——第i层土的自重应力平均值与附加应力平均值之和(即p。。一A．+△A)对应的孔 隙比。 现行的很多土力学著作在论述分层总和法的基本原理时，在假定“地基任意深度处的附加 应力相等且等于基础中心点下该深度处的附加应力值”之前或之后，同时再假定地基土的压缩 变形是在侧限条件下发生的叫[2]‘3]，其后才假定地基任意深度处的附加应力相等且等于基础 中心点下该深度处的附加应力值。虽然这和仅仅假定“地基任意深度处的附加应力相等且等 于基础中心点下该深度处的附加应力值”并不矛盾，但在概念上却有很大差别。侧限假定给人 一种该假定导致计算结果偏小，因而通过应力假定对其予以修正的感觉。但最终的结果是偏 大还是偏小却无从知晓。如果去掉侧限假定，由于假定“地基任意深度处的附加应力相等且等 于基础中心点下该深度处的附加应力值”就自然保证r地基土压缩变形的侧限性，则计算结果 的偏差分析一目了然。根据分层总和法的基本假定，若地基压缩层厚度的选择合适且不考虑 土的变异性、侧向挤出、次固结变形等，从纯理论的角度出发，由公式(2)计算所得的地基最终 沉降量将偏大。 但必须指出的是，地基土的区域特征一般比较突出，变异性也极大。有些条件下(特别是 含水量较大时)，地基土的侧向挤出明显，次固结沉降突出，导致建筑物的实际沉降大于理论分 析结果；另一些条件下(如持力层含水量低、结构性好、压缩性低、土的力学性能好、地基附加应 力扩散现象突出等)，基础下地基固结变形难以发生，建筑物的实际沉降又