地基计算

换填垫层法计算书

依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)4 换填垫层法。

一. 参数信息

上部结构传至基础顶面的竖荷载 F=140kN/m；

基底以上填土的平均重度=17kN/m3；

基础类型: 矩形基础, 基础截面长度 l=5m,宽度 b=5m；基础埋深 H d=2.5m；

换垫层材料重度:17kN/m3；压缩模量:25MPa；承载力特征值:150kPa，垫层厚度:0.5m。

垫层底面处地基承载力特征值 f ak=50kPa；

基础宽度对地基承载力的修正系数ηb=0.15；埋深对地基承载力的修正系数ηd=1.4。

土层参数：

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序号土层厚度h i(m) 重度i(kN/m3) 压缩模量E i(MPa)

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1 3 17 15

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2 1.5 10 13

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3 4 10 20

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4 3 10 23

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二. 垫层厚度验算

1.厚度验算原理：

换填垫层的厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m，且满足下式要求：

式中 p z──相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处的附加压力值(kPa),按下式计算: 矩形基础：

p cz──垫层底面处土的自重压力值(kPa)；

f az──垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值(kPa)：

式中 b──矩形基础或条形基础底面的宽度(m)；

l──矩形基础底面的长度,取 l=5m；

p k──相应于荷载效应标准组合时,基础底面处的平均压值(kPa)；

p c──基础底面处土的自重压力值(kPa)；

z──基础底面下垫层的厚度(m)；

──垫层的压力扩散角(度)，由表查出。

2.荷载计算

基础底面压力 p k=(F+G)/b=(140+5.00×2.50×20.00)/5.00=78.00kN/m2

基础底面处土自重的压力 p c=d=17×2.5=42.5kN/m2。

3.厚度验算：

当垫层厚度 z=0.5m：查表得压力扩散角θ=20度。

经过计算得 p z=5×5×(78.00-42.50)/[(5+2×0.5×tg0.35)×(5+2×0.5×

tg0.35)]=30.85kPa。

p cz=17×2.5+0.5,2.5,1.5,4,3+0.5×17=51.00kPa。

m=p cz/(h d+z)=51.00/(2.5+0.5)=17kN/m3。

0 =17kN/m3。

faz=50.00+0.15×17.00×(5-3)+1.4×17.00×(2.5+0.5-0.5)=114.60kPa。

结论：由于 p z+p cz=81.85<114.60,所以垫层厚度满足要求!

4.垫层的宽度计算

垫层底面宽度按下式计算：

解得最小底面宽度 b=5.00+2×0.5×tg0.35=5.36m

垫层顶面每边超出基础底边不宜小于300mm。所以最小顶面宽度取 b=5.60m。

三沉降计算

依据《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002)5.3地基变形计算。

换层后的土层参数：

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序号土层厚度h i(m) 重度i(kN/m3) 压缩模量E i(MPa)

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1 0.5 17 25

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2 2.5 17 15

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3 1.5 10 13

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4 4 10 20

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5 3 10 23

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1.基底平均附加压力P0计算:

基础与填土的总重量 G=20×5×5×2.5=1250.00kN；

基底的平均压力 P=(140+1250)/(5×5)=55.60kN/m2；

基底处的土中自重压力 P1=17×2.5=42.50kN/m2；

基底平均附加压力 P0=55.60-42.50=13.10kN/m2。

2.分层地基变形量计算:

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z(m) 基础计算中点a i Z1(m) Z2(m) E si(mPa) S i(mm) ∑S i(mm) ────────────────────────────────────

0.50 4×0.2498 0.4996 0.4996 25.00 0.26 0.26

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3.00 4×0.2423 2.9076 2.4080 15.00 2.10 2.36

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4.50 4×0.2299 4.1382 1.2306 13.00 1.24 3.60

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8.50 4×0.1890 6.4243 2.2861 20.00 1.50 5.10

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11.50 4×0.1619 7.4451 1.0208 23.00 0.58 5.68

查表取△z=0.80m；则当前深度向上取厚度为△z的土层深度: Hd=11.50-0.80=10.70m；

该深度下土的变形值：

△s'n=13.10×[11.50×0.6474-(11.50-0.80)×0.6740]/23.00=0.133mm

△s'n/∑S5=0.133/5.68=0.0233≤0.025,所以本层土已满足要求!

按分层总和法计算出的地基变形量为: S'=5.68mm。

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注：表中Z1=z i×a i,Z2=z i×a i-z i-1×a i-1。

3.地基最终变形量计算:

最终沉降计算公式如下:

其中 S'──按分层总和法计算出的地基变形量；

──变形计算深度范围内压缩模量的当量值：