地基承載力標準值特徵值設計值的區分

2022-09-24 19:51:03 字數 2149 閱讀 9397

一、原因

與鋼、混凝土、砌體等材料相比,土屬於大變形材料,當荷載增加時,隨著地基變形的相應增長,地基承載力也在逐漸加在,很難界定出下乙個真正的「極限值」,而根據現有的理論及經驗的承載力計算公式,可以得出不同的值。因此,地基極限承載力的確定,實際上沒有乙個通用的界定標準,也沒有乙個適用於一切土類的計算公式,主要依賴根據工程經驗所定下的界限和相應的安全係數加以調整,考慮乙個滿足工程的要求的地基承載力值。它不僅與土質、土層埋藏順序有關,而且與基礎底面的形狀、大小、埋深、上部結構對變形的適應程度、地下水位的公升降、地區經驗的差別等等有關,不能作為土的工程特性指標。

另一方面,建築物的正常使用應滿足其功能要求,常常是承載力還有潛力可挖,而變形已達到可超過正常使用的限值,也就是變表控制了承載力。

因此,根據傳統習慣,地基設計所用的承載力通常是在保證地基穩定的前提下,使建築物的變形不超過其允許值的地基承載力,即允諾承載力,其安全係數已包括在內。無論對於天然地基或樁基礎的設計,原則均是如此。

隨著《建築結構設計統一標準》(gbj68-84)施行,要求抗力計算按承載能力極限狀態,採用相應於極限值的「標準值」,並將過去的總安全係數一分為二,由荷載分項係數和抗力分項係數分擔,這給傳統上根據經驗積累、採用允許值的地基設計帶來了困擾。

《建築地基基礎設計規範》(gbj7-89)以承力的允許值作為標準值,以深寬修正後的承載力值作為設計值,引起的問題是,抗力的設計值大於標準值,與《建築可靠度設計統一標準》(gb50068-2001)規定不符,因此本次規範進行了修訂。

二、對策

《建築結構可靠度設計統一標準》(gb50068-2001)鑑於地基設計的特殊性,將上一版「應遵守本標準的規定」修改為「宜遵守本標準規定的原則」,並加強了正常使用極限狀態的研究。而《建築結構荷載規範》(gb50009-2001)也完善了正常使用極限狀態的表示式,認可了地基設計中承載力計算可採用正常使用極限狀態荷載效應標準組合。

「特徵值」一詞,用以表示按正常使用極限狀態計算時採用的地基承載力和單樁承載力的值。

三、應用

用作抗力指標的代表值有標準值和特徵值。當確定岩土抗剪強度和岩石單軸抗壓強度指標時用標準值;由荷載試驗確定承載力時取特徵值,載荷試驗包括深層、淺層、岩基、單樁、錨桿等,見規範有關附錄。

地基承載力特徵值fak是由荷載試驗直接測定或由其與原位試驗相關關係間接確定和由此而累積的經驗值。它相於載荷試驗時地基土壓力-變形曲線上線性變形段內某一規定變形所對應的壓力值,其最大值不應超過該壓力-變形曲線上的比例界限值。

修正後的地基承載力特徵值fa是考慮了影響承載力的各項因素後,最終採用的相應於正常使用極限狀態下的設計值的地基允許承載力。

單樁承載力特徵值ra是由載荷試驗直接測定或由其與原位試驗的相關關係間接推定和由此而累積的經驗值。它相應於正常使用極限狀態下允許採用單樁承載力設計值。

當按地基承載力計算以確定基礎底面積和埋深或按單樁承載力確定樁的數量時,傳至基礎或承臺底面上的荷載效應應按正常使用極限狀態採用標準組合,相應的抗力限值採用修正後的地基承載力特徵值或單樁承載力特徵值。即s≤c,c為抗力或變形的限值;pk≤fa(地基);qk≤ra(樁基)。此時特徵值fa、ra即為正常使用極限狀態下的抗力設計值。

當根據材料性質確定基礎或樁臺的高度、支擋結構截面、計算基礎或支擋結構內力、確定配筋和驗算材料強度時,上部結構傳來的荷載效應和相應的基底板應按承載能力極限狀態下荷載效應的基本組合,即γ0s≤r計算,此時地基反力p、樁頂下反力ni和主動土壓力ea等相應為荷載設計值,要採用相應的分項係數。

gbj7—89規範(老規範)有基本值、標準值、設計值說法

gbj50007—2002規範(新規範)只有特徵值的說法老規範中

f=fk+ηb*r*(b-3)+ ηd*r0*(d-0.5)

fk=ψf*f0 f0——土工試驗得出的單一的未經離散性修正的原始值,基本值;原位測試,查老規範錶可得ψf—回歸修正係數fk——經離散性修正的數值,標準值;f——是經深寬修正後的數值,設計值。

新規範取消了「基本值、標準值、設計值」說法,代之以「特徵值」的說法,概念更明確,強調了「原位」,取消了查表法取得地基承載力基本值(也有標準值)這一籠統做法。

新規範中fa=fak+ηb*r*(b-3)+ ηd*rm*(d-0.5)

fak——(未經深寬修正的)地基承載力特徵值,就是老規範中標準值fk;

fa——是經深寬修正後的地基承載力特徵值,就是老規範中設計值f新老規範中,由公式f=mb*r*b+md*r0*d+mc*ck fa=mb*r*b+md*rm*d+mc*ck得出的f,fa不說自明。

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