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软土地基对工程结构的危害

301 2021-05-27 10:40:32

 1.软土地基变形特征

软土具有承载力低、压缩性高等特性,软土地基的主要问题是地基变形,具体可表现在建筑物沉降量大且不均匀,沉降速率大以及沉降稳定历时较长。

软土地基上建筑物沉降通常较大,相关资料表明,一般三层房屋沉降量为 150~200mm,四层以上变化范围较大通常在200~500mm 之间,其中五、六层房屋沉降量有的可大于600mm。对于有吊车的一般工业厂房,其沉降量在 200~400mm之间,而如水池、料仓、储气柜、油罐等大型构筑物,沉降量一般都大于500mm,有的甚至会超过 1000mm。建筑物均匀沉降对上部结构影响一般不大,但沉降过大,可能造成室内地坪低于室外地坪,从而造成雨水倒灌,管道断裂等问题。

上部结构荷载差异较大,结构体型复杂以及土层均匀性差时,可能会引起很大不均匀沉降,沉降差有时可能超过总沉降量的 50%。

软土地基的又一特点是沉降速率大,如果作用在地基上的荷载较大,加荷速率过快,就可能会出现等速沉降或加速沉降的现象。施工加荷速率对软土地基的变形和强度影响是比较显著的,加荷速率大,使地基土产生塑性流动,从而降低地基的强度,增大基础的沉降量,甚至使地基丧失稳定。如果能控制加荷速率,使软土层逐步固结,地基强度逐步增长,便可以适应荷载增长要求,同时也可以降低总沉降量,防止建筑物产生局部的破坏和倾斜。建筑工程活载较小时,竣工时的沉降速率约为 0.5~1.5mm/d;活载较大时,最大沉降量可达到40mm/d。

建造在软土地基上的建筑物沉降稳定历时较长,在较深厚的软土层上,建筑物基础沉降常常持续数年乃至数十年之久。建筑物沉降主要是由于地基受荷后,孔隙水压力消散,有效应力不断增加、地基土发生固结作用而导致的。由于软土渗透性差,孔隙水压不易消散,从而使得建筑物沉降稳定历时较长。

2.不均匀沉降对工程结构的危害

建筑物均匀沉降对于上部结构影响不大,造成建筑物倾斜和产生裂缝的主要原因是不均匀沉降过大。建筑物不均匀沉降对上部结构影响主要反映在以下几个方面。

(1)墙体产生裂缝

地基发生不均匀沉降时、砖砌体房屋产生整体弯曲作用,从而在砌体中引起附加拉力或前力,当附加内力超过砌体本身强度便会产生裂缝。对于长高比较大的砖混结构,当中部沉降比两端大时将会产生八字形裂缝,如图1-2 (a)所示;当两端沉降比中部大时将会产生倒八字形裂缝,如图1-2 (b)所示。

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(2)建筑物产生倾斜

不均匀沉降将会引起高宽比较大的房屋的倾斜。某小型宾馆为六层框架结构,如图 1-3 所示,房屋高为17.6m,宽为 10.6m,筏形基础,建造在高压缩性软土地基上。在宾馆一侧的外挑阳台,挑出长度为 1.8m,导致房屋整体重心偏离了筏板基础形小心,造成筏形基础不均全沉降,整核房屋发生了倾斜。经测量筏形基础前后沉降差为 135mm,房屋向东倾斜 350mm。该房屋只好拆除重建。(3)钢筋混凝土排架柱倾斜或损伤钢筋混凝土排架结构常常因为地面大面积堆载,或厂房设备动力作用造成柱基偏移或倾斜。对于有屋盖的厂房,由于刚性屋盖的支撑作用,

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柱倾斜受阻,在柱头产生较大的附加水平力,使柱身在弯矩作用下开裂,裂缝大多集中在柱底弯矩最大处或柱身变截而处。而对于露天厂房。栈桥柱的倾斜不致造成柱身损伤,但是会严重影响吊车正常运行,引起滑车或卡轨现象。