在上硬下軟地基土場地上減少基礎沉降的設計方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在上硬下軟地基土場地上減少基礎沉降的設計方法，主要解決現(xiàn)有技術中基礎設計不合理的問題。本發(fā)明通過采用一種在上硬下軟地基土場地上減少基礎沉降的設計方法，包括如下技術條件：(1)采用組合式基礎，一部分為倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎，另一部分為帶斜面的鋼筋混凝土若干塊體；倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎錐形斜面的斜率與帶斜面的鋼筋混凝土塊體的斜面斜率一致；(2)倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎和帶斜面的鋼筋混凝土若干塊體間隙之間采用普通中細砂填充；(3)倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎平面形狀為多邊形或圓形的技術方案較好地解決了上述問題，可用于在上硬下軟地基土場地上減少基礎沉降的設計中。
【專利說明】
在上硬下軟地基土場地上減少基礎沉降的設計方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種在上硬下軟地基土場地上減少基礎沉降的設計方法。
【背景技術】
[0002]我國許多地區(qū)，特別是沿海軟土地區(qū)，普遍存在一種典型的類似于雙層地基土的特征:即淺部表層為較硬的土層，土性較好，壓縮性較低，承載力較高，而下臥土層則為深厚的軟粘土層，壓縮性高，承載力低。對于一般天然地基的建構筑物基礎而言，常規(guī)的設計方案就是基礎盡量淺埋(通常俗稱“寬基淺埋”)，既充分利用淺表硬土層的承載能力，也利用了硬土層的應力擴散角來降低作用在下臥軟土層層面的附加應力，并以此來減少基礎沉降。
[0003]現(xiàn)有的這種設計思路和方法在工程設計中，包括在相關的規(guī)范、教科書和所有公開的文獻資料中，已經(jīng)成為一種基本常識。然而，不難發(fā)現(xiàn)，這一思路和方法的本身存在著一個不小的缺陷，即沒有將淺部表層較硬的土層水平向剛度較大這一有利因素充分挖掘并加以有效利用，而僅僅考慮其承載能力(確切地說是豎向承載力)和基底的應力擴散作用，其考慮問題的重點主要針對的是下臥軟土層的地基強度和變形(沉降)，在地基土的理論方法上不涉及土的側向變形問題。
[0004]土是一種特殊的彈-塑-粘性連續(xù)變形體，土的承載能力本質上與變形有關，而變形又與地基土內的附加應力水平和基礎底面的形狀有關。上硬下軟地基土的承載力和變形不僅僅取決于上部硬土層或下部的軟土層，而與上下兩層土的土性都有關。而現(xiàn)有的常規(guī)天然地基設計方法，采用的是在強度上驗算基底上層硬土承載力的同時，通過應力擴散驗算下臥軟土層的承載力，在地基變形上則采用單一豎向分層總和法計算沉降，強度和變形計算均不考慮土的側向變形或土的側向壓力問題。雖然在某些雙層地基的模型中，考慮了被動土壓力對承載力的影響，但它指的是基底以下土體產(chǎn)生剪切破壞時，破壞面上土與土之間的相互作用。因而所有這些方法和模型中，都沒有從基礎形狀或構造變化(不僅僅限于基礎底面形狀)對土產(chǎn)生的作用方面進行考慮，忽視了硬土層在水平方向上具有的良好側向剛度產(chǎn)生較大的被動土壓力對基礎沉降和承載力提高的作用。
[0005]另外，傳統(tǒng)的天然地基上的建構筑物獨立基礎在結構設計上是一個獨立的整體構件，上部結構的荷載通過基礎底面直接傳遞到地基，對地基土的強度和變形計算主要是針對基底以下的硬土層和下臥軟土層(考慮擴散角)，倘若基礎形狀改變，做成倒錐形，那么倒錐形基礎的斜側面本質上仍然屬于基礎底面積的一部分，因為基礎是一個獨立剛性整體構件。
[0006]對上硬下軟地基土來說，倒錐形基礎是一種理想的基礎形式，不僅擴大了基礎的底面積，而且倒錐形斜側面的被動土壓力的作用也能得到一定程度的發(fā)揮，對承載力的提高和降低基礎沉降是有利的。然而，正因為它是一個基礎整體，所以基礎斜側面和基礎底面在地基發(fā)生變形時，兩者的沉降實際上是完全相同的，而由于在受荷的主要豎向方向上，基礎底面部分由于面積占比較大，因此承載力和變形主要還是仍以其作為設計控制，因而未能真正起到利用硬土層在水平方向上具有的良好側向剛度產(chǎn)生較大的被動土壓力對基礎沉降和承載力提高的作用，充其量是擴大了基礎的底面積，降低了基礎底面的附加壓力而已。
【發(fā)明內容】
[0007]本發(fā)明所要解決的技術問題是現(xiàn)有技術中基礎設計不合理的問題，提供一種新的在上硬下軟地基土場地上減少基礎沉降的設計方法。該方法用于在上硬下軟地基土場地上減少基礎沉降的設計中，具有基礎設計合理的優(yōu)點。
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術方案如下:一種在上硬下軟地基土場地上減少基礎沉降的設計方法，包括如下技術條件:
[0009](I)采用組合式基礎，由兩部分組成，一部分為倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎，另一部分為帶斜面的鋼筋混凝土若干塊體;倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎錐形斜面的斜率與帶斜面的鋼筋混凝土塊體的斜面斜率一致;斜率大小由基礎所在硬土層土性參數(shù)計算確定；
[0010](2)倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎和帶斜面的鋼筋混凝土若干塊體間隙之間采用普通中細砂填充，間隙寬度根據(jù)施工模板尺寸確定，模板與混凝土塊體基礎的界面采用脫模劑以方便脫模；
[0011 ] (3)倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎平面形狀為多邊形或圓形；
[0012](4)帶斜面的鋼筋混凝土塊體數(shù)量與倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎的多邊形邊數(shù)相等；當?shù)瑰F形鋼筋混凝土塊體基礎為圓形時，帶斜面的鋼筋混凝土塊體至少為等邊長的2塊；
[0013](5)帶斜面的鋼筋混凝土塊體除斜面外，另一側的形狀為垂直或斜面；
[0014](6)帶斜面的鋼筋混凝土塊體的截面高度高于或等于倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎的截面高度。
[0015]本發(fā)明提供的方法克服了目前上硬下軟天然地基土場地上，傳統(tǒng)建構筑物獨立基礎未利用硬土層在水平方向上具有良好側向剛度的有利條件這一設計方法上的缺陷，根據(jù)鍥形擠入原理，通過改變普通基礎為倒錐形基礎，并與周邊帶與倒錐形基礎同斜率斜面的附加塊體構造一種新穎的組合基礎形式，利用鍥形斜面，將上部荷載通過塊體之間的接觸，改變荷載作用方向，使主要的豎向荷載變?yōu)橛伤较蚝拓Q向共同分擔，充分發(fā)揮了上層硬土層側向剛度較好的特點，降低了基礎底面的附加壓力，從而變相地提高了地基的承載力，有效地減少了基礎的沉降，使基礎設計變得更經(jīng)濟更合理，取得了較好的技術效果。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明所述方法的組合式基礎俯視圖；
[0017]圖2為圖1所示A-A方向的剖面圖。
[0018]圖1、圖2中，I為倒錐形塊體基礎;2、3為帶斜面塊體;4為倒錐形塊體基礎斜面;5為間隙之間填中細沙;6為軟土層;7為塊體高度;8為埋深;9為硬土層厚；10為軟土層厚。
[0019]下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的闡述，但不僅限于本實施例。
【具體實施方式】
[0020]【實施例1】
[0021]本發(fā)明提供一種在上硬下軟地基土場地上減少基礎沉降的設計方法，如圖1、圖2所示，包括如下技術條件:
[0022](I)采用組合式基礎，由兩部分組成，一部分為倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎，另一部分為帶斜面的鋼筋混凝土若干塊體;倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎錐形斜面的斜率與帶斜面的鋼筋混凝土塊體的斜面斜率一致;斜率大小由基礎所在硬土層土性參數(shù)計算確定；
[0023](2)倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎和帶斜面的鋼筋混凝土若干塊體間隙之間采用普通中細砂填充，間隙寬度根據(jù)施工模板尺寸確定，模板與混凝土塊體基礎的界面采用脫模劑以方便脫模；
[0024](3)倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎平面形狀為多邊形或圓形；
[0025](4)帶斜面的鋼筋混凝土塊體數(shù)量與倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎的多邊形邊數(shù)相等；當?shù)瑰F形鋼筋混凝土塊體基礎為圓形時，帶斜面的鋼筋混凝土塊體至少為等邊長的2塊；
[0026](5)帶斜面的鋼筋混凝土塊體除斜面外，另一側的形狀為垂直或斜面；
[0027](6)帶斜面的鋼筋混凝土塊體的截面高度高于或等于倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎的截面高度。
【主權項】
1.一種在上硬下軟地基土場地上減少基礎沉降的設計方法，包括如下技術條件: (1)采用組合式基礎，由兩部分組成，一部分為倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎，另一部分為帶斜面的鋼筋混凝土若干塊體;倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎錐形斜面的斜率與帶斜面的鋼筋混凝土塊體的斜面斜率一致;斜率大小由基礎所在硬土層土性參數(shù)計算確定； (2)倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎和帶斜面的鋼筋混凝土若干塊體間隙之間采用普通中細砂填充，間隙寬度根據(jù)施工模板尺寸確定，模板與混凝土塊體基礎的界面采用脫模劑以方便脫模； (3)倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎平面形狀為多邊形或圓形； (4)帶斜面的鋼筋混凝土塊體數(shù)量與倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎的多邊形邊數(shù)相等；當?shù)瑰F形鋼筋混凝土塊體基礎為圓形時，帶斜面的鋼筋混凝土塊體至少為等邊長的2塊； (5)帶斜面的鋼筋混凝土塊體除斜面外，另一側的形狀為垂直或斜面； (6)帶斜面的鋼筋混凝土塊體的截面高度高于或等于倒錐形鋼筋混凝土塊體基礎的截面尚度。
【文檔編號】E02D27/00GK105862898SQ201610243732
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月19日
【發(fā)明人】何國富
【申請人】中石化上海工程有限公司, 中石化煉化工程（集團）股份有限公司