關(guān)于地基承載力特征值.doc

關(guān)于地基承載力特征值2008年05月19日 星期一 20:關(guān)于建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范“特征值”的說明 一、原因 與鋼、混凝土、砌體等材料相比，土屬于大變形材料，當(dāng)荷載增加時，隨著地基變形的相應(yīng)增長，地基承載力也在逐漸加在，很難界定出下一個真正的“極限值”，而根據(jù)現(xiàn)有的理論及經(jīng)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，實際上沒有一個通用的界定標(biāo)準(zhǔn)，也沒有一個適用于一切土類的計算公式，主要依賴根據(jù)工程經(jīng)驗所定下的界限和相應(yīng)的安全系數(shù)加以調(diào)整，考慮一個滿足工程的要求的地基承載力值。它不僅與土質(zhì)、土層埋藏順序有關(guān)，而且與基礎(chǔ)底面的形狀、大小、埋深、上部結(jié)構(gòu)對變形的適應(yīng)程度、地下水位的升降、地區(qū)經(jīng)驗的差別等等有關(guān)，不能作為土的工程特性指標(biāo)。 另一方面，建筑物的正常使用應(yīng)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(jù)傳統(tǒng)習(xí)慣，地基設(shè)計所用的承載力通常是在保證地基穩(wěn)定的前提下，使建筑物的變形不超過其允許值的地基承載力，即允諾承載力，其安全系數(shù)已包括在內(nèi)。無論對于天然地基或樁基礎(chǔ)的設(shè)計，原則均是如此。 隨著建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GBJ68-84）施行，要求抗力計算按承載能力極限狀態(tài)，采用相應(yīng)于極限值的“標(biāo)準(zhǔn)值”，并將過去的總安全系數(shù)一分為二，由荷載分項系數(shù)和抗力分項系數(shù)分擔(dān)，這給傳統(tǒng)上根據(jù)經(jīng)驗積累、采用允許值的地基設(shè)計帶來了困擾。 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GBJ789）以承力的允許值作為標(biāo)準(zhǔn)值，以深寬修正后的承載力值作為設(shè)計值，引起的問題是，抗力的設(shè)計值大于標(biāo)準(zhǔn)值，與建筑可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB500682001）規(guī)定不符，因此本次規(guī)范進行了修訂。 二、對策 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB500682001）鑒于地基設(shè)計的特殊性，將上一版“應(yīng)遵守本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定”修改為“宜遵守本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的原則”，并加強了正常使用極限狀態(tài)的研究。而建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB500092001）也完善了正常使用極限狀態(tài)的表達式，認可了地基設(shè)計中承載力計算可采用正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合。 “特征值”一詞，用以表示按正常使用極限狀態(tài)計算時采用的地基承載力和單樁承載力的值。 三、應(yīng)用 用作抗力指標(biāo)的代表值有標(biāo)準(zhǔn)值和特征值。當(dāng)確定巖土抗剪強度和巖石單軸抗壓強度指標(biāo)時用標(biāo)準(zhǔn)值；由荷載試驗確定承載力時取特征值，載荷試驗包括深層、淺層、巖基、單樁、錨桿等，見規(guī)范有關(guān)附錄。 地基承載力特征值fak是由荷載試驗直接測定或由其與原位試驗相關(guān)關(guān)系間接確定和由此而累積的經(jīng)驗值。它相于載荷試驗時地基土壓力變形曲線上線性變形段內(nèi)某一規(guī)定變形所對應(yīng)的壓力值，其最大值不應(yīng)超過該壓力變形曲線上的比例界限值。 修正后的地基承載力特征值fa是考慮了影響承載力的各項因素后，最終采用的相應(yīng)于正常使用極限狀態(tài)下的設(shè)計值的地基允許承載力。 單樁承載力特征值Ra是由載荷試驗直接測定或由其與原位試驗的相關(guān)關(guān)系間接推定和由此而累積的經(jīng)驗值。它相應(yīng)于正常使用極限狀態(tài)下允許采用單樁承載力設(shè)計值。 當(dāng)按地基承載力計算以確定基礎(chǔ)底面積和埋深或按單樁承載力確定樁的數(shù)量時，傳至基礎(chǔ)或承臺底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)采用標(biāo)準(zhǔn)組合，相應(yīng)的抗力限值采用修正后的地基承載力特征值或單樁承載力特征值。即SC，C為抗力或變形的限值；pkfa（地基）；QkRa（樁基）。此時特征值fa、Ra即為正常使用極限狀態(tài)下的抗力設(shè)計值。 當(dāng)根據(jù)材料性質(zhì)確定基礎(chǔ)或樁臺的高度、支擋結(jié)構(gòu)截面、計算基礎(chǔ)或支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力、確定配筋和驗算材料強度時，上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應(yīng)和相應(yīng)的基底板應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，即0SR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(yīng)為荷載設(shè)計值，要采用相應(yīng)的分項系數(shù)。 因此，閱讀地質(zhì)報告時，若為“特征值”則為允許值，安全系數(shù)已包括在內(nèi)；若為“標(biāo)準(zhǔn)值”，則為極限值，應(yīng)考慮相應(yīng)的抗力分項系數(shù)。新舊規(guī)范中地基承載力的比較1，“特征值用以表示正常使用極限狀態(tài)計算時采用的地基承載力和單樁承載力的值，其涵義即為在發(fā)揮正常使用功能時所允許采用的抗力設(shè)計值，以避免過去一律提標(biāo)準(zhǔn)值時所帶來的混淆”.摘至規(guī)范條文說明。2，2002規(guī)范與89規(guī)范的比較GB 50007-2002規(guī)范 地基承載力計算: （pkfa；pkmax1.2fa）pk-相應(yīng)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時的平均壓力;fa修正后地基承載力特征值3.0.5條簡化規(guī)則:S=1.35*Sk (Sk=pk*面積)-引用此公式便于與89規(guī)范比較單樁承載力計算：QkRa；Qikmax1.2Ra Qk-相應(yīng)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時單樁的豎向力；Ra-單樁承載力特征值GBJ 7-89規(guī)范：地基承載力計算: （pf；pmax1.2f）p-相應(yīng)荷載效應(yīng)基本組合時的平均壓力;f-地基承載力設(shè)計值（簡化f=1.1fk）單樁承載力計算：QR；Qmax1.2R Q-相應(yīng)荷載效應(yīng)基本組合時單樁的豎向力；R-單樁承載力設(shè)計值（R=1.2Rk；樁數(shù)3根或小于3根時R=1.1Rk）由上述規(guī)范比較可得：地基承載力計算：fakfk（詳見附錄試驗要點）修正后fa1.1fk 2002規(guī)范 1.35pk =p1.35fa1.35f 即p1.35f (89規(guī)范為pf)結(jié)論：2002規(guī)范采用正常使用極限狀態(tài)原則，控制地基變形成為地基設(shè)計的主要原則, 考慮了地基變形后地基承載力逐漸加大的因素，另一方面考慮了建筑物使用時，上部結(jié)構(gòu)變形達到或超過使用要求而地基承載力還有潛力可挖的因素。因此比89規(guī)范放寬了承載力要求，同時對地基變形驗算進行強制規(guī)定。 單樁承載力計算: Ra=Rk（詳見附錄試驗要點）2002規(guī)范 1.35Qk=Q1.35Ra=1.35Rk=1.125R即Q1.125R （89規(guī)范為QR）結(jié)論：2002規(guī)范采用正常使用極限狀態(tài)原則，其意義在于避免設(shè)計值、標(biāo)準(zhǔn)值相混淆的可能性，便于應(yīng)用，同時對地基變形驗算進行強制規(guī)定。并取消了統(tǒng)一表格的使用，改為由當(dāng)?shù)卦囼灲Y(jié)果統(tǒng)計分析求得，規(guī)定了除設(shè)計等級為丙級的建筑物外，單樁豎向承載力特征值應(yīng)采用豎向靜載荷試驗確定。3，2002規(guī)范與JGJ 94-94技術(shù)規(guī)范的比較JGJ 94-94規(guī)范采用承載力極限狀態(tài)原則計算豎向承載力，JGJ 94-94規(guī)范的術(shù)語：單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值采用豎向靜載荷試驗確定，相當(dāng)于Quk=2Ra，（此值亦稱為標(biāo)準(zhǔn)值，極易與89規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)值混淆）單樁豎向極限承載力設(shè)計值采用豎向靜載荷試驗確定，R=Quk/sp2Ra/1.65,即R1.2Ra或 R1.2Rk豎向力設(shè)計值相應(yīng)荷載效應(yīng)基本組合和地震作用效應(yīng)組合時的豎向力，分兩種情況：當(dāng)荷載效應(yīng)基本組合時，oNR；當(dāng)?shù)卣鹱饔眯?yīng)組合時，N1.25R結(jié)論：1、JGJ 94-