專利名稱：地基設(shè)計新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種基于切線模量的地基設(shè)計新方 法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)地基設(shè)計方法直接用雙曲線表示地基土的非線性沉降計算方法對于常見的 分層地基土的應(yīng)用有一定的局限，同時對于壓縮層為有限深度的地基也不夠完備，而目前 工程中最常用的沉降計算方法為分層總和法。分層總和法的特點是簡便，不足之處則是誤 差大，其計算結(jié)果是對硬土偏大，軟土偏小，因而要采用經(jīng)驗系數(shù)進行修正。而誤差大的主 要原因是土的參數(shù)未能反應(yīng)土體原狀性和應(yīng)力水平影響產(chǎn)生的非線性。為此，采用原位壓 板試驗曲線確定土的變形參數(shù)用于分層總和法將可以克服以上缺點，從而產(chǎn)生一個較精確 的實用沉降計算方法，基于該沉降方法來設(shè)計基礎(chǔ)。在豎向荷載的作用下，復(fù)合地基的沉降是由樁體、地基土體和褥墊層三者相互影 響、相互協(xié)調(diào)的結(jié)果。影響其沉降的因素有很多，諸如地基土的性質(zhì)、荷載水平以及加載歷 時、布樁方式、成樁工藝以及樁長、樁間距、樁數(shù)等等，都將對復(fù)合地基的沉降產(chǎn)生影響。由 于復(fù)合地基受力的復(fù)雜性，及眾多的影響因素，目前還沒有一個計算方法能夠反映上述各 種因素的影響，在工程中主要還是采用經(jīng)驗公式方法計算?，F(xiàn)有技術(shù)中把用變形模量進行 沉降計算的方法列入了規(guī)范，說明采用原狀土變形指標進行沉降計算已得到認可。但目前 變形模量的確定一方面是經(jīng)驗值，另一方面是通過原位壓板載荷試驗，取對應(yīng)于地基承載 力特征值所對應(yīng)的變形模量值。而實際上，變形模量是隨著基底應(yīng)力的不同而變化的，其反 映的是壓板下土體總體的一種等效的指標，并不是土體單元的變形指標。目前的方法一般 是采用一個固定的變形模量值，從而不能合理反映不同深度處變形模量的不同。同時壓板 試驗是小尺寸的試驗，如何把試驗結(jié)果用于大尺寸的基礎(chǔ)沉降計算還需要深入研究。而真 實地基的沉降過程是非線性的，因此，僅用單一的變形模量顯然無法真實模擬地基直到極 限狀態(tài)時全過程的沉降計算。所以地基沉降計算的準確性，主要受土性參數(shù)的合理確定和 土的變形特性影響，如何采用原狀土力學(xué)參數(shù)或把原狀土的試驗用于地基設(shè)計是一個很有 意義但仍是一個未徹底解決的問題。與此同時，現(xiàn)有的地基處理設(shè)計的樁土復(fù)合地基設(shè)計 方法中，樁、土的荷載分配未考慮樁、土的非線性沉降及其分配結(jié)果的影響，因而不能使其 設(shè)計達到充分發(fā)揮地基和樁的承載能力。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種采用原狀土力學(xué)參數(shù)，基于發(fā)明者 提出的切線模量地基沉降計算新方法并考慮樁、土非線性沉降及變形協(xié)調(diào)的方法來進行地 基設(shè)計的新方法?？梢詫崿F(xiàn)“缺多少，補多少”的地基最優(yōu)設(shè)計方案，具體包括下述步驟本發(fā)明的目的是通過以下方案來實現(xiàn)的，具體包括下述步驟1)根據(jù)已知的地質(zhì)資料及基礎(chǔ)尺寸，如果地基強度足夠，直接運用發(fā)明者提出的切線模量法計算出地基的沉降，如果地基強度不足，利用切線模量法計算地基土的P-S曲 線，并結(jié)合樁的沉降N-s曲線，根據(jù)變形協(xié)調(diào)原理實現(xiàn)“缺多少，補多少”的地基設(shè)計新方 法；2)在原狀土的荷載Pi時增加增量荷載Δ Pi，則該深度hj處分層厚度為Ahj的土
權(quán)利要求
1. 一種地基設(shè)計新方法，其特征在于本設(shè)計方法采用原狀土的力學(xué)參數(shù)計算，根據(jù) 變形協(xié)調(diào)原理實現(xiàn)“缺多少，補多少”的地基設(shè)計新方法，具體包括下述步驟1)根據(jù)已知的地質(zhì)資料及基礎(chǔ)尺寸，如果地基強度足夠，直接運用發(fā)明者提出的切線 模量法計算出地基的沉降，如果地基強度不足，利用切線模量法計算地基土的P-S曲線，并 結(jié)合樁的沉降N-S曲線，根據(jù)變形協(xié)調(diào)原理實現(xiàn)“缺多少，補多少”的地基設(shè)計新方法；2)在原狀土的荷載Pi時增加增量荷載ΔPi，則該深度、處分層厚度為Δ、的土層產(chǎn)Δσ,α · Ahi生的沉降為-~L ；tH其中=Eij Spi處原狀土的等效切線模量，當(dāng)增量荷載Δ ρ過程中的土體變形是線 性時，α為應(yīng)力分布系數(shù)，ApiCi表示Api在Eu處所產(chǎn)生的應(yīng)力增量，Δ 為土層分層厚η度，則Api所產(chǎn)生的沉降按照分層總和法計算，即；7=13)根據(jù)土體的結(jié)構(gòu)特性，Eij主要取決于該點處的應(yīng)力水平，設(shè)定土體的壓板試驗p-s曲線為一雙曲線方程δ = —！―，則該曲線任意點的切線導(dǎo)數(shù)為=a + bsds a當(dāng)s—⑴時力二1，其中Pu為壓板試驗的極限荷載，-Pu可得曲線的初始切線模量α %a=D{l~f)CO ,E0其中D為試驗的壓板直徑，μ為土的泊松比，ω為沉降影響系數(shù)，為原狀土的初始 切線模量；4)當(dāng)荷載Δρ為增量線性時，則壓板試驗引起的沉降增量為As=p^ μ)·ω,Et其中屯為壓板底部在荷載P處增加一增量荷載△ P時的土體等效切線模量，則可得出馬=生.乃(1-//2).份； As5)令^= @，壓板底處土體的切線模量為爲(wèi)=(1-Z)2瓦，此時引入一個破壞比系 As dsPu數(shù)&，則得出年―1- .+)2盡，Pu其中P/Pu —項是壓板底面處所受壓力P與極限荷載Pu的比值。6)確定建筑物的允許沉降值或沉降目標控制值[s]，根據(jù)2、 幻步計算的地基土的 P-s曲線確定沉降量為[s]時地基土所能承擔(dān)的荷載Ps，則PsXA(A為地基面積)即為沉降 量為[s]時地基土能發(fā)揮的反力；7)計算樁須分擔(dān)的力Np= N-psXA，根據(jù)單樁的N-s曲線確定沉降量為[s]時單樁分 擔(dān)的力[N]，則可以算出需要的樁數(shù)n= (N-psXA)/[N] 08)如果樁的剛度不合適，則地基土承擔(dān)的荷載不等于地基土的允許承載力，則重新設(shè) 計樁基調(diào)節(jié)樁的剛度曲線N-S，根據(jù)樁、土變形協(xié)調(diào)，使地基土承擔(dān)的荷載剛好是地基的允 許承載力，則此時多余的荷載就由所補的樁承擔(dān)，實現(xiàn)了“缺多少，補多少”的目的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種地基設(shè)計新方法，根據(jù)原位土壓板試驗的P-S曲線建立沉降計算的新方法，在假設(shè)壓板試驗P-S曲線為雙曲線方程時建立雙曲線模型方法，同時求得土體的切線和割線模量，把所求得的模量用于分層總和法進行基礎(chǔ)和樁基的沉降計算，建立原位土的雙曲線切線和割線模量法，建立土體切線模量與荷載水平的關(guān)系，由此形成以原位土切線和割線模量法的地基非線性沉降全過程計算新方法，由于這樣確定的土體變形參數(shù)能較好地考慮地基土的原狀性和非線性性，因而可以較準確地計算基礎(chǔ)的非線性沉降過程，同時該發(fā)明所需土體參數(shù)較少，應(yīng)用方便，實現(xiàn)地基設(shè)計的“缺多少，補多少”的最優(yōu)化狀態(tài)。
文檔編號E02D27/12GK102071699SQ20101060334
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者楊光華 申請人:廣東省水利水電科學(xué)研究院