干货!抗浮建筑浮力计算取值的探讨

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干货!抗浮建筑浮力计算取值的探讨

2024-07-09 08:08| 来源: 网络整理| 查看: 265

为便于理解《标准》条文内容,本文根据条文规定内容设计了理解图示,以方便理解和说明问题。为简化模型,假设抗浮水位于地坪标高、土层为①、②、③共3层,其中②层为隔水层,承压水头稍高于地坪,结构底板稍低于①、②层交界,嵌于②层土。

1)静水位(抗浮水位)下浮力值的《标准》规定与理解图一:

6.2.1式的表达很易理解,不再赘述。

2)承压水条件下浮力值的《标准》规定与图解图二:

本条包括了2-1、2-2两个表达式,2-2式是2-1计算为负值时的补充,即计算为负时,直接赋值为“0”,以下不再讨论2-2式情况。

商榷一 :式中重度取值为浮重度,工程意义不对。如果隔水层完全不透水,显然其压重即为自重,表达式应为: pw-γ*hc  (γ=隔水层重度)。当隔水层存在由下向上渗流时,按下列两种极端情况模型进行分析:           

模型A1,基底设计有排水措施,渗流到基础底的水不积集(有排水措施)。此时隔水层对水压力的平衡应包括浮重度,即《标准》采用的指标,但由于水是由下向上渗流的,因此尚应扣除水的自重影响,即水的比重,结果的总效应是浮重度+水重度,即为土层的饱和重度。此结论也可用抗渗流稳定计算的重度取值进行佐证,见《地基基础设计规范》GB50007-2011附录W.0.1的抗渗流稳定表达式,式中重度为饱和重度。实质上W.0.1的验算情况即为本条2-2式表达的内容,即承压水压力小于隔水层重,方能保证土体渗流稳定。本条2-1为承压水压力较大情况,即扣除隔水层重后,尚有剩余压力浮托基础底板,即底板受到的浮力。表达式:pw-γ*hc。

模型A2,基底没有排水措施,如果承压水水量无限,且渗流时间足够长。在此模型情况下,基础周边水位将上升,最终水头达到承压水头高度。此时底板受到的浮力是pw-γw*hc   (γw=水重度)。

从以上两个模型来看当基底受到承压水压力作用时,此压力应为模型A1计算值与模型A2计算值之间的数值。其中模型A1是最小可能压力pw-γ*hc,模型A2是最大可能压力pw-γw*hc。

3)浮力标准值总和的规定与图解图三:

本条规定了浮力标准值总和为6.2.1、6.2.2、6.2.3(水平向渗透压力,本文不讨论)3种情况结果的代数和。

商榷二: 浮力标准值总和取各项式的代数和,工程意义不明确,当工程属于6.2.1、6.2.2工况时,各自表达的计算是正确的(6.2.2改后),但当抗浮水位、承压水按图示综合作用时,分别验算的工况简单叠加,来计算总浮力是不合理的。如图三所示两种水位共同作用情况,现采用两种模型进行讨论。 

模型B1:基础底板与土层间是透水的(这是工程一般实际情况),此时在板底标高的水压仍是6.2.1式Fw,此时承压水也由底板标高的水压Fw平衡而不再发生竖向渗流。如果承压水头较高,计算有Ffc>Fw时(如果有的话),则此时竖向渗流还会发生,水位会升到承压水头高度。此模型情况时间和模型A2基本一样,即由最终水头决定底板压力。既由静水位和承压水头的计算的基底浮力较高值决定基底浮力。

模型B2:基础底板与土层间为不透水时,此时底板受到的浮力为承压水计算浮力Ffc。而静水位的水对结构只有侧墙压力,而没有底板浮力。

通过静水位与承压水共同作用的分析表明,不论承压水头与静水位的高度关系如何,基础底板最多只能受到两种工况计算压力较大值的作用,而不是分别计算的代数叠加。



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