[发明专利]地基设计新方法

摘要

本发明公开了一种地基设计新方法，根据原位土压板试验的P-S曲线建立沉降计算的新方法，在假设压板试验P-S曲线为双曲线方程时建立双曲线模型方法，同时求得土体的切线和割线模量，把所求得的模量用于分层总和法进行基础和桩基的沉降计算，建立原位土的双曲线切线和割线模量法，建立土体切线模量与荷载水平的关系，由此形成以原位土切线和割线模量法的地基非线性沉降全过程计算新方法，由于这样确定的土体变形参数能较好地考虑地基土的原状性和非线性性，因而可以较准确地计算基础的非线性沉降过程，同时该发明所需土体参数较少，应用方便，实现地基设计的“缺多少，补多少”的最优化状态。

主权项

1.一种地基设计新方法，其特征在于：本设计方法采用原状土的力学参数计算，根据变形协调原理实现“缺多少，补多少”的地基设计新方法，具体包括下述步骤：1)根据已知的地质资料及基础尺寸，如果地基强度足够，直接运用发明者提出的切线模量法计算出地基的沉降，如果地基强度不足，利用切线模量法计算地基土的p-s曲线，并结合桩的沉降N-s曲线，根据变形协调原理实现“缺多少，补多少”的地基设计新方法；2)在原状土的荷载p_i时增加增量荷载Δp_i，则该深度h_j处分层厚度为Δh_j的土层产生的沉降为：其中：E_ij为p_i在h_j处原状土的等效切线模量，当增量荷载Δp过程中的土体变形是线性时，α为应力分布系数，Δp_iα表示Δp_i在E_ij处所产生的应力增量，Δh_j为土层分层厚度，则Δp_i所产生的沉降按照分层总和法计算，即3)根据土体的结构特性，E_ij主要取决于该点处的应力水平，设定土体的压板试验p-s曲线为一双曲线方程则该曲线任意点的切线导数为当s→∞时，其中：p_u为压板试验的极限荷载，可得曲线的初始切线模量α为其中：D为试验的压板直径，μ为土的泊松比，ω为沉降影响系数，E₀为原状土的初始切线模量；4)当荷载Δp为增量线性时，则压板试验引起的沉降增量为：其中：E_t为压板底部在荷载p处增加一增量荷载Δp时的土体等效切线模量，则可得出：Et=ΔpΔs·D(1-μ2)·ω;]]>5)令压板底处土体的切线模量为：此时引入一个破坏比系数R_f，则得出：其中：p/p_u一项是压板底面处所受压力p与极限荷载p_u的比值。6)确定建筑物的允许沉降值或沉降目标控制值[s]，根据2)～5)步计算的地基土的p-s曲线确定沉降量为[s]时地基土所能承担的荷载p_s，则p_s×A(A为地基面积)即为沉降量为[s]时地基土能发挥的反力；7)计算桩须分担的力N_p＝N-p_s×A，根据单桩的N-s曲线确定沉降量为[s]时单桩分担的力[N]，则可以算出需要的桩数n＝(N-p_s×A)/[N]。8)如果桩的刚度不合适，则地基土承担的荷载不等于地基土的允许承载力，则重新设计桩基调节桩的刚度曲线N-S，根据桩、土变形协调，使地基土承担的荷载刚好是地基的允许承载力，则此时多余的荷载就由所补的桩承担，实现了“缺多少，补多少”的目的。