地基承載力計(jì)算方法及其使用范圍探討

地基承載力計(jì)算方法及其使用范圍探討 摘要 指出了現(xiàn)行的建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范中 給出的地基極限承載力建議值難以準(zhǔn)確反映地基承載 力的地域性差異 闡述了合理地評(píng)價(jià)地基承載力 關(guān) 系到工程項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量 速度和經(jīng)濟(jì)效益等重大問 題 通過對(duì)地基承載力的確定原則和確定方法分析 探討了現(xiàn)有的幾種地基極限承載力計(jì)算理論的適用范 圍 以期為實(shí)際工程提供參考 關(guān)鍵詞 地基承載力 計(jì)算理論 淺基礎(chǔ) 旁壓 荷載 中圖分類號(hào) TU411 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1 地基承載力的確定原則 天然土由于其沉積的原因 在其抗剪強(qiáng)度上呈現(xiàn) 出各向異性和非勻質(zhì)性 不少學(xué)者對(duì)地基土不排水抗 剪強(qiáng)度的各向異性和非勻質(zhì)性進(jìn)行了研究 同時(shí)對(duì)淺 基礎(chǔ)地基承載力給出不同的計(jì)算方法 1 總體上講 確定地基承載力的原則主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面 其 一 保證地基不發(fā)生強(qiáng)度破壞而喪失穩(wěn)定性 其二 保證構(gòu)造物不發(fā)生影響其安全與正常使用的過大位移 或不均勻沉降 2 確定地基承載力的方法 第一種方法為現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)法 靜力觸探法與動(dòng) 力觸探法即為這種方法 顯然該方法不能考慮埋深效 應(yīng)對(duì)地基承載力的影響 第二種方法為規(guī)范法 2 3 通過理論研究 試驗(yàn) 以及大量的工程實(shí)踐 提出的計(jì)算公式能直接得出考 慮埋深效應(yīng)的地基承載力設(shè)計(jì)值 第三種方法為理論計(jì)算法 包括理論公式計(jì)算和 數(shù)值計(jì)算兩類 通過計(jì)算地基的臨塑荷載 臨界荷載 或者極限荷載再除以安全系數(shù) 可以得到考慮埋深效 應(yīng)的地基承載力設(shè)計(jì)值 三種方法中 理論方法能通過參數(shù)研究 較深入 地認(rèn)識(shí)影響地基承載力的多種因素 特別是數(shù)值分析 方法 不但可以考慮地基土的性質(zhì)和埋深效應(yīng)等對(duì)地 基承載力的影響 還能得到基底壓力的大小和分布以 及土體的位移趨向和塑性區(qū)的分布狀況 3 地基極限承載力計(jì)算理論探討 目前國內(nèi)外計(jì)算地基極限承載力的方法很多 在 此給出三種最常用的計(jì)算方法 并對(duì)其進(jìn)行討論 以 確定其使用條件 3 1 普朗特爾 Prandtl 計(jì)算理論 普朗特爾計(jì)算理論模型如圖 1 所示 I 區(qū) 主動(dòng)朗金區(qū) 因基底面光滑 最大主應(yīng)力 為鉛直方向 破裂面與水平面成角 區(qū) 過渡區(qū) 滑動(dòng)線由對(duì)數(shù)螺線及輻射線組成 區(qū) 被動(dòng)朗金區(qū) 最大主應(yīng)力為水平方向 破 裂面與水平面成角 圖 1 普朗特爾公式計(jì)算模型 普朗特爾得出的極限承載力理論解為 1 式中 承載力系數(shù) 與土的內(nèi)摩擦角有關(guān) 通過查普朗特爾地基承載力系數(shù)表可以得到 推導(dǎo) Prandtl 普朗特爾 公式時(shí) 假定基礎(chǔ)置于地基表面 并忽略基底以下地基土的容重影響 這些假定 與實(shí)際不符 計(jì)算結(jié)果與實(shí)際有一定的差距 3 2 太沙基 Terzaghi 計(jì)算理論 太沙基公式基于兩點(diǎn)假設(shè) 一是基底壓力均勻分 布 二是地基破壞時(shí)沿圖 2 所示的虛線整體滑動(dòng) 其 適用于地基土較密實(shí)的情況 圖 2 中 當(dāng)時(shí) 為明置 基礎(chǔ)的情況 當(dāng)時(shí) 埋深效應(yīng)將使地基承載力提高 b 條形基礎(chǔ)寬度 p 通過構(gòu)造物基礎(chǔ)傳到地基 上的荷載 設(shè)為均勻分布 構(gòu)造物周圍填土產(chǎn)生 的荷載 旁壓荷載 圖 2 太沙基公式計(jì)算模型 太沙基地基極限荷載公式為 2 式中 地基的極限荷載 土的重度 B 基礎(chǔ)寬度 c 土的黏聚力 q 傍載壓力 N Nc Nq 與土體內(nèi)摩擦角有關(guān)的系數(shù) 通過查太沙基極限荷載系數(shù)表 4 可以得到 隨著 p 增加 地基中應(yīng)力增加 當(dāng)?shù)鼗鶓?yīng)力達(dá)到 極限平衡狀態(tài)時(shí) 即為地基的極限荷載 太沙基極限 承載力理論假定基底壓力均勻分布 事實(shí)上 對(duì)于剛 性基礎(chǔ)而言 地基兩端壓力較大 中間壓力較小 呈 倒置的馬鞍形分布 基底變形成均勻分布 對(duì)于柔性 基礎(chǔ)而言 在均布荷載作用下 基底壓力均勻分布 而基礎(chǔ)沉降呈現(xiàn)中間大 兩邊小的分布規(guī)律 故該計(jì) 算理論可能更適用于柔性基礎(chǔ) 而對(duì)于剛性基礎(chǔ)存在 較大差異 3 3 斯凱普頓 Skempton 計(jì)算理論 斯凱普頓計(jì)算理論適用于內(nèi)摩擦角為 0 的飽和軟 土的情況 當(dāng)基礎(chǔ)的埋深 d 2 5b 時(shí) 有半經(jīng)驗(yàn)公式 如下 3 式中 d 基礎(chǔ)埋深 b 基礎(chǔ)寬 l 基礎(chǔ)長 當(dāng)以無限長條形基礎(chǔ)為對(duì)象 取 忽略了公式中的寬度修正項(xiàng) 該公式適用于 d 2 5b 的淺基礎(chǔ) 上述承載力理 論主要基于以下假設(shè) 1 假定土體不可壓縮 地基在發(fā)生整體剪切破 壞的條件下得出的 實(shí)際上土體在發(fā)生破壞前及在剪 切破壞過程中 都將產(chǎn)生壓縮現(xiàn)象或由于土質(zhì)松軟而 出現(xiàn)局部破壞或沖剪破壞 2 假定滑動(dòng)面的方法 并根據(jù)土的靜力平衡條 件分別求出由于粘聚力 c 超載 q 和土自重 所引 起的承載力 然后進(jìn)行疊加而得到總的承載力 由于 承載力公式中 c q 所組成的每一項(xiàng)并不是在同 一滑動(dòng)面的情況下得出的 且在求解過程中均將滑動(dòng) 土體當(dāng)作不變形的剛塑體來考慮 這是目前承載力公 式中共同存在的主要問題 也是不能真實(shí)反映實(shí)際的 主要原因 4 結(jié)論 論文從淺基礎(chǔ)地基承載力的確定原則和確定方法 入手 對(duì)目前的常用的幾種淺基礎(chǔ)地基極限承載力計(jì) 算理論進(jìn)行了分析 給出它們的使用范圍 通過分析 表明 對(duì)于不同的工程條件和地基條件 應(yīng)該選用相 應(yīng)的計(jì)算理論 否則會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果差異性較大 從 而影響工程安全 參考文獻(xiàn) 1 楊愛武 杜東菊 軟土淺基礎(chǔ)地基承載力的計(jì) 算及應(yīng)用 J 天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào) 2004 10 1 2 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 規(guī)范 GB50007 2002 S 北京 中國建筑工業(yè)出 版 2002 3 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 公路橋涵地基與基 礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 JTJ65 2007 S 北京 人民交通出 版社 2007 4 龔文惠 土力