地基支撑刚度变化对基础沉降的影响
群桩基础中的一根基桩单独受荷时的承载力和沉降性状
群桩基础中的⼀根基桩单独受荷时的承载⼒和沉降性状读书报告河海⼤学⽜永前⼀.群桩基础效应的读书报告群桩基础中的⼀根基桩单独受荷时的承载⼒和沉降性状,往往与相同地质条件和设置⽅法的独⽴基础有显著差别,这种现象称为群桩应,因此,群桩的基础承载⼒g Q 常常不等于其中各基础的承载⼒之和i Q ∑。
通常⽤群桩效应系数/g iQ Q η=∑来衡量群桩基础中各个桩基的平均承载⼒⽐独⽴单桩降低或提⾼的幅度。
由摩擦⾏桩组成的低承台群桩基础,当其承受竖向荷载⽽沉降时,承台底必然产⽣⼟体反⼒,从⽽分担了⼀部分荷载,使桩基承载⼒随之提⾼,道路⼯程中的桩基础我⼀般以垫层或⼟⼯格栅类似于建筑⼯程中的低承台,低承台底⾯处的⼟所分担的荷载,可占总承载⼒的20%到35%。
当然,群桩基础建成后,可能出现承台底⾯与⼟基开脱情况,此时不⽤考虑承台底阻⼒对桩基承载⼒的影响。
这种情况⼤体有:1. 沉⼊挤⼟桩的庄周⼟体因孔隙⽔压⼒剧增所引起的隆起,于垫层或格栅修筑后孔压继续消散⽽⽽固结下沉。
2. 车辆频繁⾏驶震动。
3. 桩周产⽣负摩阻⼒的各种情况导致的承台底⾯与⼟基的初始接触随时间渐渐松弛⽽脱离。
4. 黄⼟地基湿陷或砂图地震液化所引起的承台与⼟基突然开裂。
端承型群桩基础端承型基桩的桩底持⼒层刚硬,沉降量较⼩,因此承台底⾯⼟反⼒很⼩,端承型群桩基础中各个基桩的⼯作性状接近于单桩,所以η可认为为1。
摩擦型群桩基础(1)不考虑承台效应的影响(即承台地⾯脱落)如上图所⽰,先假设承台底⾯脱离地⾯的群桩基础中各桩均匀受荷,就如独⽴单桩那样,桩顶荷载Q 主要通过桩侧摩阻⼒引起压⼒扩散⾓α范围内庄周桩⼟中的附加应⼒。
各桩在桩端平⾯上的附加压⼒分布⾯积的直径2tan D d l α=+。
当a S实际的群桩效应其实更为复杂,有以下⼏个⽅⾯:(1)承台刚度的影响: 这主要是针对建筑桩基础的刚性承台⽽⾔的,⼤致意思就是指刚性承台会使桩做同步沉降,同时会使各桩的桩顶荷载发⽣由承台向中部向外围转移,所以刚性承台下的桩顶荷载分配⼀般是⾓⾓桩最⼤,中⼼桩最⼩,边桩居中。
高层建筑基础不均匀沉降原因、危害及控制措施
高层建筑基础不均匀沉降原因、危害及控制措施摘要:高层建筑是随着社会经济发展与技术进步发展起来的。
随着高层建筑的逐渐增多,工程技术人员在高层建筑的设计与施工问题上积累了越来越多的经验。
关键词:高层建筑不均匀沉降措施1、高层建筑基础不均匀沉降产生原因的概述1.1、勘探资料不齐全近年来,由于城市的不断的扩张,大多数新建建筑物均位于城乡结合部,勘探资料积累较少,特别是一些住宅小区的建设,由于项目多,范围广,开发商对勘探工作不够重视,这就导致地质勘探报告中勘探点位间距过大或没有足够的勘探点地质剖面图作依据,从而造成地质剖面图的连续性不可靠,软弱土层的埋深、厚度变化情况及分布范围反映不全面、不准确,甚至有明显差错。
少数勘探单位选用的取土器不规范或取土不当,致使原状土样扰动较大,室内试验得出的土样指标不可靠。
一些勘探单位布孔数量少或布孔不合理,对暗塘、流砂层等不良地基土的范围确定不准确,甚至有明显遗漏。
1.2、设计方面的失误部分设计人员对勘探资料的重要性不够重视,选用的地基处理方法不当,对局部不良地基土的处理没有引起充分的重视,忽视了处理后的局部地基同未处理地基的强度差异等,往往造成不良后果。
房屋体形复杂过大,相邻建筑物太近,建筑设计与结构设计不协调也通常是设计人员忽视的地方。
部分房地产开发商盲目节省投资,不尊重科学设计,往往提出诸如大幅度放大悬挑阳台、取消墙体甚至取消原设计要求的地基加固措施等不合理要求,少数设计人员违背设计原则,不加验算就草率签字或出设计变更。
1.3、地基处理施工质量较差地基处理一般采用的方法有压密注浆、粉喷桩、深层搅拌桩、旋喷桩和振冲成孔灌注桩等,这些方法有一定的缺陷,施工质量控制难度较大,施工质量无损普查技术又相对滞后,难以有效地全面检测施工质量,加固效果达不到设计要求。
一些施工队伍技术力最薄弱,责任心不强,单纯追求进度,或错误地认为局部坚实土体的允许承载力超过周围土体可以不作处理,施工中发现基槽与地质勘探报告有出入时,也不通知勘察设计人员及时采取相应技术措施,因而埋下质量隐患。
常见基坑支护形式优劣及成本
常见基坑支护形式优劣及成本常见的基坑支护形式包含以下多种类型:放坡、土钉墙支护、锚杆、钢板桩、水泥搅拌桩、SMW 工法桩、钻孔灌注桩、钻孔灌注桩双排刚架、内支撑、松木桩、空心方桩、高压旋喷桩以及地下连续墙。
现从适用条件、不适用条件、注意事项、具备的优势、存在的劣势、参考造价以及参考工期等多个角度,对上述所提及的这些常见基坑支护形式展开全面且详细的阐述。
一、放坡(一)适用条件1、基坑周边较为开阔,足以满足放坡条件;2、土层状况良好,且周边不存在重要建筑物以及地下管线的工程;3、基坑周边允许出现较大位移情况;4、开挖面以上的一定范围内不存在地下水,或者已进行降水处理。
(二)不适用条件1、存在于淤泥和流塑土层;2、地下水高于开挖面,或者未实施降水处理;3、基坑周边有对位移严格控制要求的建筑物、构筑物和地下管线等。
(三)注意事项1、在软土底层中采用单级放坡的基坑,其开挖深度不宜超过 4m,采用多级放坡开挖的基坑,开挖深度不宜大于 7m;2、在周边条件允许的情况下,应尽量增大放坡程度,尽量增加放坡脚的反压;3、要做好降水、截水、泄水等措施。
由于地下水会不断渗入基坑,在基础施工过程中需要持续抽水;4、坡面土体处于裸露状态,受雨水冲刷会影响边坡的稳定。
(四)优势1、造价最为低廉;2、支护施工的进度较快。
(五)劣势1、坑边变形较大;2、占用场地较多,回填土方量较大,在雨季或被地下水浸泡时容易坍塌;3、大放坡的土方开挖及回填工程量较大,在土方价格昂贵的地方造价较高。
(六)参考造价各地土方价格差异较大,单价可按150元/m3或1560元/延长米。
(七)参考工期按照 16 小时工作制,1 台 220 挖机 1 天可完成 1500m³土方,可完成 160 延长米边坡土方的平整。
二、土钉墙支护(一)适用条件1、主要用于岩土条件较好,基坑周边土体允许有较大位移,开挖深度不大于12m的基坑;2、适用于地下水位以上为粘土、粉质粘土、粉土和砂土,或已经降水处理、止水处理的岩土。
房屋建筑桩基础沉降的原因及预控对策分析
房屋建筑桩基础沉降的原因及预控对策分析在设计以及使用阶段,房屋建筑工程中都会伴随大大小小的问题出现,桩基础沉降是其中一个亟需解决的部分,不容忽视。
只有充分认识其危险性,探索其中的原因所在,采取相应的措施进行有效的治理才能解决问题。
鉴于此,本文就房屋建筑桩基础沉降的原因及预控对策展开探讨,以期为相关工作起到参考作用。
标签:房屋建筑;桩基础;沉降;桩基础工艺一、桩基础的特点在建筑结构中,桩基础包括承台和桩基两个部分。
根据桩顶端承台的位置不同,可将桩基础分为高承台桩基础和低承台桩基础。
其中,高承台桩基础的承台底部位于地上,部分桩身裸露在地面;低承台桩基础的承台与地面相接,桩身埋于土中。
在大部分建筑工程中,普遍采用低承台的桩基础,桩基础的特点如下。
(一)承载力强在建筑结构中,桩可深入到岩石层、基岩等土质坚硬的持力层,能够保证单桩或群桩具备较强的承载力,可承载起建筑主体全部的竖向载荷和偏心荷载,避免建筑结构出现不均匀沉降。
(二)竖向刚度大桩基础本身的竖向刚度较大,不会受自身重量和邻近荷载的影响而产生建筑结构不均匀沉降。
同时,借助桩基础较大的竖向刚度,还可将建筑物倾斜控制在设计规范允许的范围内。
(三)稳定性好桩基础具备较大的侧向刚度和较强的抗倾覆力,能够抵抗风力、地震等外力作用产生的建筑物水平荷载,保证建筑结构的稳定性,避免因建筑物受外力作用引发结构性破坏。
(四)抗压抗拔桩基础穿过液化的土层直接深入到坚硬的持力层,使建筑结构的根部与持力层形成一体,借助持力层的稳固性,可增强建筑桩基础对外界的抗压能力和抗拔能力,避免建筑物出现倾斜、沉陷问题。
二、建筑桩基础沉降的问题根源(一)地基基础原因(1)基础形式选择不当。
义乌市主要属于白垩系上统金华组,持力层在中等风化岩上,部分存在软弱地基的情况。
土层软硬差异各异、厚度不一,将建筑物修建于此类地区,需要合理处理地基。
若基础形式选择或处理过程不够规范,则建筑物倾斜、倒塌的概率将大大提升。
土力学与基础工程课后思考题答案[1]
⼟⼒学与基础⼯程课后思考题答案[1]⼟⼒学与基础⼯程课后思考题答案第⼀章1.什么是地基?基础?将受建筑物影响在⼟层中产⽣附加应⼒和变形所不能忽略的那部分⼟层称为地基。
将埋⼊⼟层⼀定深度的建筑物下部承受结构称为基础,它位于建筑物上部结构和地基之间,承受上部结构传来的荷载,并将荷载传给下部的地基。
因此,基础起着上承和下传的作⽤。
2.什么是天然地基?⼈⼯地基?未经加固处理直接利⽤天然⼟层作为地基的,称为天然地基。
需要对地基进⾏⼈⼯加固处理后才能作为建筑物地基的,称为⼈⼯地基。
3.什么是持⼒层?下卧层?地基是有⼀定深度和范围的,当地基由两层及两层以上⼟层组成时,通常将直接与基础底⾯接触的⼟层称为持⼒层。
在地基范围内持⼒层以下的⼟层称为下卧层。
4.简述地基与基础设计的基本要求?(1)地基承载⼒要求:应使地基具有⾜够的承载⼒,在荷载作⽤下地基不发⽣剪切破坏或失稳。
(2)地基变形要求:不使地基产⽣过⼤的沉降和不均匀沉降,保证建筑的正常使⽤。
(3)基础结构本⾝应具有⾜够的强度和刚度,在地基反⼒作⽤下不会发⽣强度破坏,并且具有改善地基沉降与不均匀沉降的能⼒。
5.什么是浅基础?深基础?基础都有⼀定的埋置深度,若⼟质较好,埋深不⼤(d≤5m),采⽤⼀般⽅法与设备施⼯的基础,称为浅基础。
如果建筑物荷载较⼤或下部⼟层较软弱,需要将基础埋置于较深处(d>5m)的⼟层上,并需采⽤特殊的施⼯⽅法和机械设备施⼯的基础,称为深基础。
第⼆章2.1⼟由哪⼏部分组成?⼟中⽔分为哪⼏类?其特征如何?对⼟的⼯程性质影响如何?⼟体⼀般由固相、液相和⽓相三部分组成(即⼟的三相)。
⼟中⽔按存在形态分为:液态⽔、固态⽔和⽓态⽔(液态⽔分为⾃由⽔和结合⽔,结合⽔分为强结合⽔和弱结合⽔,⾃由⽔⼜分为重⼒⽔和⽑细⽔)。
特征:固态⽔是指存在于颗粒矿物的晶体格架内部或是参与矿物构造的⽔,液态⽔是⼈们⽇常⽣活中不可缺少的物质,⽓态⽔是⼟中⽓的⼀部分。
影响:⼟中⽔并⾮处于静⽌状态,⽽是运动着的。
支撑刚度及预加轴力对基坑变形和内力的影响分析
2 7 60 2 7 64
2 7 66 2 7 82
最 大位移 ( m m )
1 3 27 1 3 .1 7
1 3 . 0 8 1 2 . 5 2
饿 ( k N )
21 5 4 2l 6 2
一
程 场 地 土 层 依 次 为人 工 填 土 、 中砂 、砾 砂 、 全 风 化 花 岗岩 、强 风 化 花 岗岩 、 中风 化 花 岗 岩 。地 下 水 埋 深2 . 0 m 。基 坑 采 用 8 0 0 m m 厚连续墙+ 3 道 内支 撑 支 护 , 第 一 道 为 钢 筋 混 凝 土 支 撑 ,第 二 、三 道 为钢 支撑 。 岩土物理力学参数取值见表 1 , 围 护 结 构 平 面 布 置 及 剖面图见阁1 、 图2 。
城市 建筑 I 地 基 基础 l U R B A N I S M AN D A R C H I T E C T U R E l S U B G R A D E . F O U N D A T I O N
支撑 刚度及 预加轴 力对 基坑变 形和 内力的影 响分析
■ 朱 晶 晶
5 0 0 5 0 0
5 0 0 5 0 0
1 7l 2 l 7l 6
—
—
叠 一{
量
( 1 > ^ 工 壤 土
( 3 — 2 > 中 粗 磅
增大 ,围护结 构最大位移减小 ,最大 弯矩 和最 大剪力呈增
大趋势 。
[ 关 键 词 】预 加 轴 力 艾撑 … 发
坑
为 了分 析 支撑 刚 度对 围 护 结 构 内 力 及 变 形 的 影 响 ,现 以广 州 某 地 铁 工程 深 基坑 为 例 , 采 用 理 正 深 基坑支护设计软件F — S P W 7 . O 进行计算说明。
§3—10-地基基础与上部结构的共同工作
上述为两种极端情况,在实际工程中,大多数建筑的结 构刚度介于绝对刚性和完全柔性之间。而且随着上部结构刚 度的增加,基础挠曲和内力将减少,与此同时,上部结构因 柱端的位移而产生次生应力。
⒉ 上部结构的刚度又调节着地基的变形,刚度增大,调节 能力也增大。
⒊ 为减少不均匀沉降,可加强上部结构刚度(抵抗);为 减少上部结构附加应力,可采用刚度小的不敏感性结构(适 应)。为减少地基的过大变形或不均匀变形,可进行地基处 理(改造)。
三、上部结构与基础的共同作用
对于同一地基和基础,上部结构刚度不同将使基础受力 发生变化。举例说明:
F Байду номын сангаас 基础
d
P 地基
1
F
F+G
上部 结构
基础
地基
附加应力 变形
不均匀变形
刚度较大 框架结构
敏感性大
不均匀沉降
引起较大 附加应力 甚至开裂
排架结构 刚度较小 附加应力
敏感性小
较小
结论:三者相互作用的效果主要取决于它们的刚度。
二、地基变形和上部结构的相互作用
⒈ 地基变形使上部结构产生附加内力,并随其刚度的增大 而增大;
基
1.完全柔性基础
础
刚
度
对
于
2.完全刚性基础
基
底
反
力
的 影
一定程度挠曲 3.一般弹性基础
响
相应变形 (有限刚性体)
五、地基、基础和上部结构的共同作用
基底反力分布曲线的形状决定于基础与地基的相对刚
地基处理施工对既有建筑的沉降规律影响分析
of piles in other parts should be continued after the shielding effect is formed. During the static loading test stage, special attention should be paid to the selection of static loading test piles, and the piles close to the side of the existing buildings should be selected as little as possible.Key words foundation treatment; shielding effect; building settlement; adjacent building1引言新建建筑紧邻既有建筑施工时,在降水、开挖、地基处理、主体结构施工等各阶段,由于附加应力的扩散作用,施工期间周边附加应力的释放、加载,都可能会对既有建筑带来影响,造成既有建筑的破坏甚至倒塌[1-3]。
目前在建筑施工中,在基坑开挖阶段对紧邻建筑物的影响有很多研究,有很多先进的施工工艺,遮拦桩也是其中一种。
在新建和既有建筑之间施工采用遮拦桩的方式阻断对邻近既有建筑的影响,是应用较为广泛的有效降低既有建筑沉降的方法[4]。
遮拦桩主要是利用桩对沉降的屏蔽作用对建筑进行保护,设计时应综合考虑桩的长度、刚度,以及周边应力环境等各项综合因素后计算确定[5,6]。
现阶段,遮拦桩多用于防止降低地下水和基坑开挖阶段对既有建筑的影响,对于在新建建筑进行地基处理施工阶段,遮拦桩对紧邻既有建筑沉降是否能够继续起到保护作用,以及对既有建筑沉降规律的影响形式等研究较少。
因此,文章通过实例分析新建建筑采用钻孔灌注桩类地基处理措施,实际施工阶段既有建筑沉降在采用遮拦桩保护时的沉降规律,可为类似工程提供参考。
基础-弹性地基模型
几何方程
描述弹性体变形与位移之 间的关系,反映弹性体的 连续性。
物理方程
表示应力、应变与弹性常 数之间的关系,反映弹性 体的本构关系。
地基模型假设与分类
地基模型假设
地基被视为弹性体,符合弹性力 学基本假设,包括连续性、完全 弹性、小变形等。
地基分类
根据地基土的性质和工程特性, 地基可分为均质地基、层状地基 、复合地基等类型。
基础设计
基于弹性地基模型,进行桩基础的设计,包括桩 型、桩径、桩长、桩间距等参数的确定。
现场监测数据收集与整理
监测方案制定
01
制定详细的现场监测方案,包括监测点的布置、监测频率、监
测内容等。
监测数据收集
02
按照监测方案进行现场监测,收集相关的数据,如桩顶沉降、
桩身内力、土压力等。
数据整理与分析
03
基础刚度与地基刚度之间存在 一个最佳匹配关系。
在实际工程中,需根据地质条 件和建筑物要求,综合考虑基 础与地基刚度匹配问题。
04 数值模拟与实验验证
数值模拟方法介绍
有限单元法
将连续体离散化为有限个 单元,通过单元节点连接, 形成整体刚度矩阵,求解 节点位移和内力。
边界元法
将连续体的边界离散化为 有限个单元,利用格林函 数建立边界积分方程,求 解边界上的未知量。
对收集到的监测数据进行整理和分析,提取有用的信息,为后
续的评价和改进提供依据。
工程应用效果评价及改进建议
应用效果评价
通过对比分析弹性地基模型的预测结果与现场监测数据,评价模型在工程中的应 用效果。结果表明,弹性地基模型能够较好地预测桩基础的沉降和内力分布。
存在问题分析
在现场监测过程中发现,部分桩身出现较大的侧移和内力集中现象。经过分析, 认为是由于地质条件的不均匀性和施工误差引起的。
探究建筑桩基在施工中的沉降问题及解决方法
探究建筑桩基在施工中的沉降问题及解决方法【摘要】在建筑桩基施工中,沉降问题是一个常见且重要的挑战。
本文从沉降问题的背景介绍和问题意义入手,探讨了桩基施工可能出现的沉降问题、影响因素、解决方法、监测和评估手段以及预防措施。
通过深入分析,总结了解决沉降问题的有效方法,并展望未来的研究方向。
沉降问题的解决不仅涉及专业知识和经验,更需要科学的监测和评估手段的支持。
只有通过科学有效的预防和解决策略,才能确保建筑结构的安全稳定,为建筑工程的顺利进行提供保障。
通过对沉降问题的研究和应用,可以不断完善相关技术和方法,提高施工质量和效率,推动建筑行业的持续发展。
【关键词】建筑桩基、施工、沉降问题、影响因素、解决方法、监测、评估、预防措施、研究方向1. 引言1.1 背景介绍建筑桩基在施工中的沉降问题一直是工程领域中的一个重要问题。
桩基是支撑建筑物的重要元素,能够将建筑物的荷载传递到地基深层,保证建筑的稳定和安全。
在桩基施工过程中,由于各种因素的影响,可能会出现沉降问题,严重影响建筑物的使用和安全。
在建筑桩基施工过程中,沉降问题可能会受到许多因素的影响,包括地质条件、施工方法、桩基的设计和材料等。
这些因素会导致桩基沉降不均匀或超过设计要求,从而影响建筑物的整体稳定性。
为了解决桩基施工中的沉降问题,工程领域的专家们提出了许多方法和技术。
这些方法包括改进地基处理技术、调整施工方法、加强桩基设计等。
通过科学的监测和评估方法,可以及时发现沉降问题并采取相应的措施加以修复和弥补。
对建筑桩基在施工中的沉降问题进行研究和解决具有重要的意义,不仅可以保障建筑物的安全和稳定,还能够提高建筑工程的质量和可靠性。
在未来的研究中,我们应该进一步探讨沉降问题的成因和影响因素,完善解决方法并完善监测和评估技术,为建筑桩基施工提供更为可靠的技1.2 问题意义建筑桩基在施工中的沉降问题一直是工程领域中一个备受关注的话题。
沉降问题不仅直接影响着建筑物的稳定性和安全性,也会造成对周围环境的影响,甚至引发严重的事故。
41.浅谈基床系数与基础沉降--基础沉降
压缩层深度取值简化公式
• 压缩层深度Zn简化算法:
– 当无相邻荷载影响,基础宽度在1-30m范围时,基础中点 的地基变形计算深度可按下列简化公式计算:
Zn=b(2.5-0.4lnb)
复合地基的沉降计算
《建筑地基处理技术规范》 JGJ 79-2012
复合地基的沉降计算
• 《地基规范》7.2.10 复合地基变形计算方法,采用复合模
1 对以下建筑物的桩基应进行沉降验算;
1) 地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基;
2) 体形复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级 的建筑物桩基;
3) 摩擦型桩基。
2 桩基沉降不得超过建筑物的沉降允许值,并应符合本规范表5.3.4的规 定。
8.5.14 嵌岩桩、设计等级为丙级的建筑物桩基、对沉降无特殊要求的条 形基础下不超过两排桩的桩基、吊车工作级别A5及A5以下的单层工业 厂房且桩端下为密实土层的桩基,可不进行沉降验算。当有可靠地区 经验时,对地质条件不复杂、荷载均匀、对沉降无特殊要求的端承型 桩基也可不进行沉降验算。
1、《地基规范》8.5.15-1 实体深基础法 2、《地基规范》8.5.15-2 Mindlin法 3、《桩基规范》5.5.6 等效作用法 4、《桩基规范》附录F Mindlin法 5、《上海规范》等代实体法 6、《上海规范》 Mindlin法
附加应力的计算方法
• 基础底面下任意一点的土的附加正应力的计算有 两种求解方法:
天然地基筏板沉降计算
• 工程应用二:刚性基础假定(续)
– 计算方法 • 假定基础沉降后满足平面方程z=Ax+By+C • 将基础分成若干块,块内反力均匀,块中点满足平面 方程 • 土刚度按分块沉降计算得到(柔度系数)
建筑地基不均匀沉降的预防与防治措施控制
建筑地基不均匀沉降的预防与防治措施控制摘要:建筑地基的不均匀沉降会导致建筑物的开裂、塌陷并严重影响建筑物的使用和结构安全。
故对此应引起足够的重视,采取预防措施,减少和防止影响结构安全和使用。
本文针对目前在工程施工中地基不均匀沉降普遍存在的问题进行了分析,并对地基不均匀沉降原因提出了预防和控制措施。
关键词:地基;不均匀沉降;措施ˎ ̥ abstract: the uneven settlement of building foundation will cause cracking and collapse of buildings and seriously affect the use of the building and structure safety. Therefore, should cause enough attention to this, take preventive measures to reduce and prevent affect the structural safety and use. In this paper, based on the current foundation uneven settlement in the engineering construction common problems were analyzed, and the uneven settlement of foundation with reasons for the prevention and control measures are put forward.Key words: foundation; Uneven settlement; measures地基沉降是指地基土层在附加应力的作用下压密而引起的地基表面的整直变形。
地基基础不均匀沉降的原因分析及应对措施
地基基础不均匀沉降的原因分析及应对措施摘要:地基不均匀沉降对于建筑物的正常使用有着很大的影响,本文主要对建筑地基不均匀沉降的原因进行了分析,并提出了具体的防治措施。
关键词:地基基础;沉降;原因;措施引言由于建筑基础不均匀沉降产生的工程质量事故,轻则影响建筑物的使用功能,造成使用者心理上的不安;重则造成渗水和灌风,更严重的会引起倒塌等安全事故,造成人身财产损失。
建筑物的地基基础的不均匀沉降问题,从项目选址开始,到地质勘察、设计、工程施工等阶段都应建立在摸清地质情况的前提下,按照客观规律因势利导地去开展工作,直至使用阶段,使用者都应该遵循该建筑物的设计条件进行使用或改造。
一、地基基础不均匀沉降对工程建筑物的主要危害1、造成建筑物发生倾斜。
如意大利比塞塔,该建筑建造于不均匀的高压缩性地基之上,造成塔基发生不均匀沉降现象,其北侧下沉高度为1米多,南侧下沉高度为3米,至今塔身已侧移5.8米有余。
2、造成建筑物下沉严重。
如上海锦江饭店,其建筑于软土地基之上,造成建筑物沉降2.6m之多,原来的底层已陷入地下成为半地下室状态,给实际使用带来严重影响。
3、造成建筑物墙体开裂。
如清华大学供应科的库房楼,在竣工一年后出现墙体开裂状况,三年以后整个楼体已有33条较大裂缝存在,列为危房。
4、造成建筑物基础断裂。
以东南大学的教工住宅为例,筏板基础刚浇筑完准备砌墙时,发现筏板基础横向发生断裂,其缝长达6米多,宽1~5毫米。
二、地基基础不均匀沉降的产生原因1、在设计方面。
地基土的压缩性有明显不一样处或在地基处理措施不一样处,没有在恰当地方设置沉降缝。
基础刚度或整体刚度不能满足要求,不均匀沉降就会严重,引起下层开裂。
设计不仔细,计算不仔细,相关地方不做计算,参考别的建筑物。
2、选址不当,地面高差悬殊很大,地形较为复杂。
很多平整场地工作常常使同一建筑物的部分基础置于挖方区,而另一部分基础在于填方区,或一部分基础在于河道上,而另一部分基础在于硬土层上,若处理不合适,很容易导致地基基础出现不均匀沉降。
基于ANSYS的基础刚度对地基沉降的影响分析
l弹 £ 模量/al × 0 3 19 1 1l 12 11 l3 11 l P 3 18 l × 0 I × 0 × 0 × 0 o 0 0
计算结果如表 1 所示。 筑地基基础设计规范》 就是在各 向均质 线性变形体 理论上结 合分 基础计算沉降最大值的比值称为沉降比,
层总和法计 算地 基变形 的。然而 , 际基础都 是有 一定 刚度 的 , 实
表 1 基础弹性横量对地基沉降的影响
完全按柔 性 基 础计 算 , 会 导 致 设计 计 算 沉 降 大 于实 测 沉 降。 将 Sh i e 曾就此 问题做过一定 的分析 , clc r eh 并提出刚性基础 的沉 降比 柔性基础的沉降平均小 7%左右 , 出了不 同基础形 状的具体 且列 差异 , 如圆形 刚性基础是柔性 基础沉降 的 08 倍 , .8 正方形 刚性基
维普资讯
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第3 2卷 第 5 期 2006年 3月
山 西 建 筑
SHANXI ARCHI TEC URE r
V0I3 No. .2 5 Ma. 2 0 r 0 6
文章编号 : 0 — 2 (0 6 0 — 0 2 1 9 8 5 2 0 )5 0 80 0 6 0
I 沉降 比/ I 9 l 8 I 7 . l 7 . l 7 . l % 4 1 63 9 1 66 55
从表 l 可看 出 , 当板弹性模量 为 3×18 , 础板 表现 为柔 0时 基 性 , 础沉降是柔性基础沉降的 9 . 基 4 1%, 随着基础板 弹性模量 的
上部结构刚度对基础设计的影响
上部结构 刚度对 基础 设计 的影 论述了不 同刚度 类型的建 筑地基基础 的设计问题, 指 出上部 主 体结构 的安全与地基基础设计有着十分关键 的联系。须引起设计人员的重点关注。
关键 谪: 上部结 构, 刚 性结 构, 柔性 结构 , 地基 基础
首 先研 究 上部 结 构对 地基 基 础 的影 响符 合 工程 实 际 , 计 算 结 果 与现 场 实 测 结果 比较一 致 。 上部结构对地基基础的影响分析理论发展至今 ,从科学发展的角度看 ,
已经取得了长足的发展, 利用共 同作用分析理论可以提高和改善基础设计的 水平和质量, 取得更大的经济效益。具体表现在: ( 1 ) 、 有效地利用上部结构的刚度 , 使基础的结构尺寸减小合理化的最小 程度; 把上部结构与基础作为一个整体来考虑 , 箱形基础的高度 和筏板基础 的 厚度 可 大为减 小 , 桩筏 基 础 的桩 数可 以减 少 ; ( 2 ) 对建筑层数相差悬殊 、 结构形式各异的主楼与裙房 , 可分别采用不同 形式的基础, 经过慎重而又仔细的共同作用分析比较 , 可使 主楼 、 裙房的基础 与上部结构全部连接成整体 , 实现建筑功能上的要求 ; ( 3 ) 利用共同作用分析理论合理地设计地基与基础 , 以达到减小基础 内力 与沉降、 降低基础造价的目的。
建 筑 工 程 由上 部结 构 与 地基 基 础两 部 分 组成 , 上 部结 构 与 地基 基 础 共 同 足 地基 、 基础 与 上部 结 构三 者 在接 触部 位 的变 形 协调 条 件 。上 部 主体 结 构 的
次应力加大。 同样基础坐落于高压缩性 的地基上 , 基础沉降差加大, 必然会引
一
、
结构 都是 半 刚性 型结 构 的类 型 之一 。 上 部 刚性 结构 虽 然没 有 上部柔 性 结构 那 但 是 上部 刚性 结构 对 于 一些 持 力层 不 均 匀 的地 地基与基础共同作用的条件下分析基础内力及形变。 后者是一种不完全的共 样 具 有较 强 的适 应变 形能 力 , 刚性结 构 的抵 抗 能需要 严 格确 保 在清 楚知 道 同作用方法 。鉴于 当时的条件所限, 这两种方法一直沿用多年 , 直至今 日, 在 基基 础则 具 有较 强 的抵抗 能 力 。 地基变形的倾斜值的基础之上, 才能对地基进行相应的设计选用 。这点在如 我们国内有些项 目仍在采用。 而 半 刚性 的结 构本 身 就具 有 随着时代的发展, 国外的学者在2 0 世纪4 0 年代首先提出了共同作用的概 今 现 有 的地 基基 础设 计 的规 范 中有 明确 规定 的 。 且其还有有调整部分 念, 首先用于平面框架结构的设计。接下来随着计算机的发展及有限元理论 其他两种上部结构所不具有的可承受部分的挠曲功能 , 地基变形 的能力, 但如果调整部分超过半刚性结构可调整 的一定 限度就会使 的广 泛 应用 , 出现 了新 的更科 学 更精 确 的计 算 方法 。 分 为下 面 几个 阶段 : 有 限 下, 计 算 上部 结 构在 基 础底 面处 的固端 反 力 , 再 将该 反 力作 用 于 基础 上 , 考 虑 元 法阶 段 。 子 结构 法 阶段 及 有 限元 和边 界元 联 合 阶段 。 其 中在 我 国 , 同济 大 学 的 宰金 珉及 宰 金璋 教 授是 较 早涉 足此 领 域 的专 家之 一 。
建筑讲座讲义桩基础沉降的计算
建筑讲座讲义桩基础沉降的计算一、引言桩基础是建筑工程中常用的一种基础形式,其作用是将建筑物的荷载传递到地下深处的稳定土层。
在桩基础设计中,沉降是一个重要的考虑因素。
桩基础的沉降计算可以帮助工程师判断基础的稳定性和安全性。
本次讲座将对桩基础沉降的计算方法进行详细介绍。
二、桩基础沉降的原因1.建筑物荷载建筑物的自重和附加荷载都会施加到桩身上,产生沉降。
自重荷载主要包括结构本身的负荷,如墙体、楼板等。
附加荷载包括人员、家具、机械设备等。
2.桩基础本身的沉降桩基础本身的沉降是由桩身的变形引起的。
桩身材料的松动、变形都会导致沉降的发生。
3.地基土的沉降地基土的沉降是因为桩基础在地下深处受到地基土的影响,土体的挤压、挪移等现象会导致地基土的沉降。
三、桩基础沉降的计算方法1.弹性计算方法弹性计算方法是最常用的桩基础沉降计算方法。
其基本原理是桩基础沉降是由荷载引起的桩身变形所致,根据弹性力学原理进行计算。
根据不同的桩身形状和荷载情况,可以选择合适的计算公式进行计算。
2.半经验公式法半经验公式法是通过统计大量实测资料得出的经验公式,适用于一定范围内的桩基础沉降估计。
这些经验公式可以根据工程经验和地质条件进行修正,并结合实际工程情况进行计算。
3.数值模拟方法数值模拟方法是利用计算机模拟地基土与桩基础相互作用的过程,通过有限元法或边界元法进行计算。
这种方法可以模拟不同地基土和桩身形状下的沉降情况,具有较高的准确性和可靠性。
四、桩基础沉降计算的参数1.桩身形状桩身形状是桩基础沉降计算中重要的参数之一、常见的桩身形状有圆形、方形、六边形等,不同形状的桩身受力和沉降特性不同。
2.桩身材料桩身材料的刚度和强度会影响桩基础的沉降情况。
通常情况下,桩身材料的刚度越大,沉降越小。
3.地基土性质地基土的性质直接关系到桩基础的沉降。
土壤的可压缩性、孔隙比、黏聚力等参数会影响沉降的大小。
4.荷载情况荷载情况是计算桩基础沉降的重要依据。
荷载包括建筑本身的荷载以及引起的地震、风荷载等外部荷载。
基础工程课后题答案
第二章天然地基上浅基础1.浅基础和深基础的区别?浅基础埋入地层深度较浅,施工一般采用敞开挖基坑修筑基础的方法,浅基础在设计计算时可以忽略基础侧面土体对基础的影响,基础结构设计和施工方法也较简单;深基础埋入地层较深,结构设计和施工方法较浅基础复杂,在设计计算时需考虑基础侧面土体的影响。
2.何谓刚性基础,刚性基础有什么特点?当基础圬工具有足够的截面使材料的容许应力大于由基础反力产生的弯曲拉应力和剪应力时,断面不会出现裂缝,基础内部不需配置受力钢筋,这种基础称为刚性基础。
刚性基础的特点是稳定性好,施工简便,能承受较大的荷载,所以只要地基强度能满足要求,他是桥梁和涵洞等结构物首先考虑的基础形式。
3.确定基础埋深应考虑哪些因素?基础埋深对地基承载力,沉降有什么影响?1地基的地质条件,2河流的冲刷深度,3当地的冻结深度,4上部结构形式,5当地的地形条件,6保证持力层稳定所需的最小埋置深度。
基础如果埋置在强度比较差的持力层上,使得地基承载力不够,直接导致地基土层下沉,沉降量增加,从而影响整个地基的强度和稳定性。
4何谓刚性角,它与什么因素有关?自墩台身边缘处的垂线与基底边缘的联线间的最大夹角称为刚性角。
它与基础圬工的材料强度有关。
5刚性扩大基础为什么要验算基底合力偏心距?目的是尽可能使基底应力分布比较均匀,以免基底两侧应力相差过大,使基础产生较大的不均匀沉降,墩台发生倾斜,影响正常使用。
6地基(基础)沉降计算包括哪些步骤?在什么情况下应验算桥梁基础的沉降?(1)确定地基变形的计算深度;(2)确定分层厚度;(3)确定各层土的压缩模量;(4)求基础地面处的附加压应力;(5)计算地基沉降;(6)确定沉降计算经验系数;(7)计算地基的最终沉降量。
(1)修建在地质情况复杂、地层分布不均或强度较小的软黏土地基及湿陷性黄土上的基础;(2)修建在非岩石地基上的拱桥、连续梁桥等超静定结构的基础;(3)当相邻基础下地基土强度有显著不同货相邻跨度相差悬殊二必须考虑其沉降差时;(4)对于跨线桥、跨线渡槽要保证桥或槽下净空高度时。
地基-基础-上部结构相互作用的概念
小
大
(b)比较框架刚度较大和基础刚度较大二种情况 边柱加载,中柱卸载
(c)比较中柱下地基压缩性较大和边柱下较大二种情况
硬
软
硬
(d)比较高压缩性地基和低压缩性地基二种情况
软土
岩石
设计方法:常规设计法、 “合理设计”法。
常规设计法特点: 静力平衡条件满足, 变形协调条件不满足。
适合采用常规设计法的前提: (1)地基沉降较小或较均匀; (2)基础刚度较大。
3.2 地基与基础的相互作用 p.68
3.2.1 基底反力的分布规律
结论:基础架越作用的强弱取决于基础的相对刚度、土的压缩 性以及基底下塑性区的大小。一般来说,基础的相对刚度 愈强,沉降就愈均匀,但基础的内力将相应增大,故当地 基局部软硬变化较大时(如石芽型地基),可以采用整体 刚度较大的连续基础;而当地基为岩石或压缩性很低的土 层时,宜优先考虑采用扩展基础,如采用连续基础,抗弯 刚度不宜太大,这样可以取得较为经济的效果。
影响基底反力分布的主要因素: (1)架越作用的强弱; (2)塑性区的开展程度; (3)相邻荷载的影响。
四平大楼:双拱形
架越作用在工程中的体现:
(1)连续基础边缘配筋应加大 规范:条形基础、梁板式筏基--边跨跨中弯矩及第一内支座
的弯矩值宜乘以1.2的系数。 (2)基坑支护结构的土压力分布
3.2.2 地基非均质性影响
3.4 上部结构刚度对基础受力状况的影响
临界层数:15层
结论:如果地基土的压缩性很低,基础的不均匀沉降 很小,则考虑地基-基础-上部结构三者相互作用 的意义就不大。因此,在相互作用中起主导作用的 是地基,其次是基础,而上部结构则是在压缩性地 基上基础整体刚度有限时起重要作用的因素。
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(2)筏板基础是呈线弹性体的; (3)为了对地基土能够较好的分析,不但要分解出地基土的中心位置加固土体,也要 分离出筏板下部的原状土体,同时还要将四周的加固土体以及上部周围的天然土体划分出 来。并用分离出的土体部分构成一个弹塑性的模型(Druker-Prager)。筏板下中心加固区 面积取为筏板面积的1/4; (4)加固土和周边的土体、下部土体和筏板之间都是密切相连的。 (5)利用对称性,取1/4实体进行运算。
7
低的作用。 (3)本文根据“内强外弱”加固方式建立的计算模型,加固深度取为 20m。沉降最大
值达 22.2293cm,但最大差异沉降值是 2.0792cm(M4 的差异沉降值),还不到差异沉降点 距离的 1%(2.0792/2828.43=0.074%),说明加固筏板下中心区土体可以有效减小差异沉降;
4
工况模型的模拟计算,结果如表 1.2 所示。
最大沉降 值(cm) 差异沉降 值(cm)
Esp1 /MPa 100
M1 Esp2 /MPa 50
22.2293
1.8325
表 1.2 计算结果
Esp1 /MPa 100
M2 Esp2 /MPa 60
M3
Esp1 /MPa
Esp2 /MPa
100
70
21.5922
差异控制与平均沉降的控制都包含在内。而对于建筑结构尤其是高层、超高层建筑桩筏基 础的差异沉降变形控制设计方法也不断的创新和发展,不断有学者提出新的控制设计方法, 并在工程实践中得以应用实现。
宰金珉在文献[1]中提出了对桩距较大的低承台摩擦群桩中的单桩取用其极限承载力 的方法,从而使桩基和土体共同作用并明确分担上部荷载,并对其使用整体承载力和沉降 量控制的双重控制下的非线性设计方法。陈祥福在文献[2]中提到了超高层建筑的空间变刚 度等沉降桩法,它认为在高层和超高层建筑的地基基础中,更应该考虑桩土共同作用的地 基综合刚度影响。此理论从群桩的应力、应变关系出发,考虑桩土的地基综合刚度进而把 群桩视为一个整体共同承担上部传来的荷载,从而达到减少基础沉降或使沉降更加均匀, 尽可能的减少对上部建筑结构的破坏,这就是超高层建筑的空间变刚度等沉降桩设计方法 的原则,而这种方法主要用于摩擦桩和端承摩擦桩为主的复合地基基础类型中。在文献[1] 桩土共同作用理念的基础上,宰金珉又在文献[3]中提出差异沉降变形控制是在控制地基总 体沉降的基础上发展起来的,而不均匀沉降是高层和超高层建筑的地基设计中的主要控制 因素,文献作者提出了符合桩基础设计的主要理念是假定单桩的所承受的荷载达到或者接 近其单桩承载力,对于大桩距的支承,可认为单桩已变成了类似塑性铰的完全塑性支承, 它始终可承担极限承载力的荷载,其余的荷载则由承台下及桩间土去承担,从而形成桩土 相互作用共同承担上部荷载的沉降量控制设计方法,而这种复合桩基被称为塑性支承桩-卸 荷减沉桩。
21.0992
1.9381
2.0212
M4
Esp1 /MPa
Esp2 /MPa
100
80
20.7042
2.0792
最大沉降 值(cm) 差异沉降 值(cm)
Esp1 /MPa 120
M5 Esp2 /MPa 50
21.8992
1.5392
M6
Esp1 /MPa
Esp2 /MPa
120
60
21.2894
2700
0.25
25500
中 心 区 域 加 30
20
40
固区土体
2200
30
0.3
筏 板 边 缘 加 30
20
40
固区土体
2200
30
0.3
周围上部 天然土体
20
20
18
2000
20
0.35
10
下部的 原状土
35
60
35
2200
30
0.28
30
1.3、数值模拟结果分析
采用 ANSYS 有限元程序进行数值模拟。根据地基刚度值的变化情况,本文共完成 8 个
1
减小地基基础的差异沉降和筏板的次内力内力,防止高层及超高层建筑上部结构的开裂和 破坏。
1、地基基础变刚度设计选型方法的数值分析
1结构和下部地基和基础的具体情况进行支承刚度的 具体调节,从而达到减小差异沉降的目的。本文选取变刚度调平设计中的一种,对模型进 行计算机有限元模拟分析,采用 ANSYS 有限元计算程序,对于地基采用“内强外弱”的变 刚度处理方式,建立地基基础的三维模型,探索地基支承刚度空间改变,基本筏板厚度保 持不变时的基本沉降的直线散布规则,从而为工程实践提供更加精确详细的理论参考依据。
M7
Esp1 /MPa
Esp2 /MPa
120
70
20.8188
M8
Esp1 /MPa
Esp2 /MPa
120
80
20.4442
1.6608
1.7518
1.8227
注:Esp1——中心区域加固区土体模量,Esp2——筏板边缘加固区土体模量
其中部分模型的沉降等值线分布云图如图 1.4-图 1.9 所示。
地基支撑刚度变化对基础沉降的影响 Influences of foundation supporting stiffness changes on the
foundation settlement
摘 要:运用ANASYS有限元分析软件,构建地基基本的三维模型,地基支承刚度的空间改 变是由地基变形模量的改变来体现的,研究地基支承刚度改变,基本的筏板厚度保 持不变时,基本的沉降值线的散布规则,证明了地基变刚度对改善荷载传递体系、 减少基础沉降差、筏板内力和厚度、上部结构次应力的作用。
numerical Analysis 最近几年,我们国家的高层建筑不断的发展,新建的高层和超高层建筑也越来越多, 而高层建筑的地基基础是保证其正常使用和稳定安全的根本,如果设计处理不当,将产生 比一般建筑破坏更加严重的不良后果,给人民的生命财产安全带来巨大损失,因此高层建 筑地基基础尤其是超高层建筑的地基基础变形控制和预测已成为本行业研究的热点。 地基 变形特征表现为建筑物的沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜等,它们都不应大于地基的容许 变形值,而这个值是根据上部结构对地基变形的适应能力和使用上的要求来确定的。新出台 的规范制度主要阐述了变形控制设置是针对长时间产生的通常设计来讲的,变形控制设置 的本意是采用以沉降变量为主要的控制目标,来探求科学、经济的地基基础实施方案,达到 控制工程投入的预期效果,实现节约工程投入的目的,是完善地基基础设置的一种最佳的 途径,对于目前和将来的多种的复合地基、复合桩基设计产生重要的作用。沉降量控制把
1.2、计算模型及参数选取 1.2.1、模型基本假定
由于基础、上部结构以及地基组成成分的结构十分复杂,并且这种复杂不管是在模拟 实验过程还是实际工程操作过程都无法得到改善,因为对这三个因素所组成的系统所造成 影响的因素太多,涉及面也十分广,但是在计算中,人们往往为了简单化的计算,在此系 统中做一些合理的简化,使其能够基本真实有效的反映出具体实际情况,为工程实践问题 的探索提供合理的分析简化模型。
1.2.2、计算模型的建立
计算分析首先要建立模型,对选中的对象进行单元化设置,本文分析的模型中,我们 需要设定的单元不仅包括筏板边缘加固区土体、筏板,还有筏板中心区域加固区土体、下
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部的原状土以及、周围上部天然土体。 本次模型中筏板选择长为40米,宽为40米,高为2.5米的素材。加固区土体的底层和上
关键词:地基基础工程;变刚度调平设计;数值分析 Abstract:In this paper Three - dimensional (3D) FEM was used to discuss the regularity of
settlement equivalence line . By using the changes of bearing stiffness instead of the change of the foundation modulus, a simple 3-D model of the variable stiffness foundation is established. When the thickness of the raft isn’t changed, the regularity of settlement curve under variable stiffness foundation has been studied. The study indicates that method of Balance Design Method for Variable-Rigidity Can improve the system behavior under load, reduce the cost of pile foundation and raft thickness, and the uneven settlement is almost eliminated. Key Words:subgrade and foundation engineering,balance design method for variable-rigidity,
图 1.4 M1 的沉降等值线分布云图
5
图 1.5 M1 筏板下土体沉降等值线分布云图
图 1.6 M2 的沉降等值线分布云图
图 1.7
M2 筏板下土体沉降等值线分布云图
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图 1.8 M5 的沉降等值线分布云图
2、结论
图 1.9 M5 筏板下土体沉降等值线分布云图
通过对以上模拟计算数据及等值线分布云图结果分析,可以得出以下结论: (1) 由上文中的沉降等值线分布图中可以得出,模拟结果很好的吻合了边缘沉降小、 中间沉降大的变化原则。同时可以得出沉降的最大值不是只产生在筏板中心下,而是在中 间的一定的范围内。 (2)在中心地区加固土体模量保持不变时,在筏板周边加固土体模量上升时,沉降最 大值将随其不断的变小,此时差异沉降值不断的上升。当筏板周围的加固区土体模量在保 持不变的状态下中心区域的加固土体模量表现出上升趋势,基础沉降最大值将随其不断的 减小,此时差异沉降不断的下降,这表明了筏板下部中心地方支承刚度可以对沉降产生降