地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的若干問題

1、李廣信李廣信 目錄1地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)理論與荷載2關(guān)于地基承載力3樁的承載特性與群樁效應(yīng)4復(fù)合地基設(shè)計(jì)的三個(gè)原則5基坑及其事故分析6基坑的設(shè)計(jì)7土中水及其滲流問題8土工合成材料地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)理論與荷載滿足如下要求：滿足如下要求：1、承載力2、變形3、穩(wěn)定4、基礎(chǔ)本身（強(qiáng)度、剛度、耐久性、抗裂）fp ss 設(shè)計(jì)基本原則設(shè)計(jì)基本原則兩種極限狀態(tài)設(shè)計(jì)承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)：以結(jié)構(gòu)內(nèi)力（地基荷載）超過其承載能力為依據(jù)各種失穩(wěn)、結(jié)構(gòu)破壞。正常使用極限狀態(tài)：正常使用極限狀態(tài)：以結(jié)構(gòu)（地基）的變形、裂縫、振動(dòng)參數(shù)（老化蠕變）的限值為依據(jù)。有時(shí)間接通過應(yīng)力控制（例如最大塑性深度的限制容許承載力）地基基礎(chǔ)的設(shè)

2、計(jì)思想可靠度理論：以概率理論未基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法；是不確定性理論方法因果關(guān)系的破缺；結(jié)果是破壞的概率或者工程的可靠度。定值設(shè)計(jì)法：所有參數(shù)和條件是定值，所有不確定性由一個(gè)安全系數(shù)K包括。一、地基基礎(chǔ)承載力設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)理論1、容許承載力理論2、極限承載力理論安全系數(shù)法3、極限承載力理論分項(xiàng)系數(shù)法afp Kfpu/RSRRRk0/重要性系數(shù)分項(xiàng)系數(shù)kSS分項(xiàng)系數(shù)1、容許承載力理論承載力：塑性區(qū)開展范圍：Pcr，P1/4,，s/b=0.01-0.02（載荷試驗(yàn)）、計(jì)算公式荷載：標(biāo)準(zhǔn)值（組合）F塑性區(qū)1、容許承載力理論在載荷試驗(yàn)中可以由其比例界限確定；按一定沉降比人為規(guī)定，例如s/b0.002在理

3、論計(jì)算中可以由塑性區(qū)發(fā)展理論中的臨塑荷載pcrp1/4、 p1/3確定。按容許承載力理論確定的承載力，其沉降一般也會(huì)滿足要求，常常不需進(jìn)行沉降驗(yàn)算。在這種設(shè)計(jì)中，工程的安全性和可靠性是無定量的概念的。因而是一種經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法。其設(shè)計(jì)荷載可取為標(biāo)準(zhǔn)值或標(biāo)準(zhǔn)組合。2、極限承載力理論安全系數(shù)法承載力：極限承載力公式、平板載荷試驗(yàn)的極限值/安全系數(shù)（23）荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值（組合）2、極限承載力理論安全系數(shù)法在這一理論方法中，其安全程度用單一的安全系數(shù)K表示，但這一安全系數(shù)反映多大的失事概率是不得而知的。Kppu/對(duì)于地基承載力問題，單一安全系數(shù)法的一般表達(dá)式為：定值設(shè)計(jì)法長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)的積累合理的綜合判斷工

4、程的類比合理的反算3、極限承載力理論分項(xiàng)系數(shù)承載力：采用標(biāo)準(zhǔn)值除以承載力分項(xiàng)系數(shù)荷載：荷載效應(yīng)組合的代表值分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)值S（基本組合）kSSRSRRRk0/3、極限承載力理論分項(xiàng)系數(shù)基于可靠度理論的分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)方法也是一種極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。由于工程中的荷載和抗力都是隨機(jī)變量，有多少可能使荷載大于抗力而失事是一個(gè)隨機(jī)事件，破壞的概率（可能性）決定于兩個(gè)隨機(jī)變量的均值（眾值，中值及某個(gè)分位值）及其分布。 R ，SR，Sf(S)f(R)RSRS可靠度其失事概率可用可靠度指標(biāo)表示。例如，則表示失效概率為萬分之9.4。相應(yīng)的設(shè)計(jì)公式可簡(jiǎn)單表示為：3.0這種設(shè)計(jì)理論能夠明確地給出安全與失效的概率，然后通過

5、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)分析，給出最合理的設(shè)計(jì)值。所以是一種最科學(xué)合理的設(shè)計(jì)理論與方法，為國內(nèi)外工程設(shè)計(jì)所廣泛采用。我國頒布的建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB50068-2001）規(guī)定，對(duì)于各種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循該理論方法。巖土工程的不確定性土層剖面與邊界的不確定性現(xiàn)場(chǎng)與實(shí)驗(yàn)室?guī)r土指標(biāo)的不確定性現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力與孔隙水壓力的不確定性外加荷載及其分布的不確定性計(jì)算理論和方法的不確定性應(yīng)力變形的機(jī)理不清楚。三種設(shè)計(jì)理論容許承載力法單一安全系數(shù)可靠度設(shè)計(jì)二、二、 荷載計(jì)算荷載計(jì)算1 1 極限狀態(tài)：極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或者結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)，而不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求時(shí)，這一特定狀態(tài)為結(jié)構(gòu)對(duì)于該功能的極限

6、狀態(tài)。（1 1）承載能力極限狀態(tài)）承載能力極限狀態(tài)：一般是結(jié)構(gòu)的內(nèi)力超過其承載能力為依據(jù)；（2 2）正常使用極限狀態(tài)）正常使用極限狀態(tài)：一般是以結(jié)構(gòu)的變形、裂縫、振動(dòng)參數(shù)等超過設(shè)計(jì)允許的限值為依據(jù)。2 荷載種類：荷載種類：永久永久荷載（恒荷載） ： （1）不隨時(shí)間變化(自重）；（2）變化與均值比可忽略（設(shè)備）；（3）單調(diào)變化并趨于極值（正常水壓力）：結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)自重、固定設(shè)備重量、土壓力、正常穩(wěn)定水位的水壓力可變可變荷載（活荷載1） ：變化與均值比不可忽略：屋面、樓面、吊車、雪、風(fēng)荷載偶然偶然荷載（特殊荷載、活荷載2） ：在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)其值很大，持續(xù)時(shí)間很短：地震、撞擊、爆炸

7、、3荷載的代表值荷載的代表值（1）標(biāo)準(zhǔn)值：基本代表值，為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期基準(zhǔn)期內(nèi)最大荷載統(tǒng)計(jì)分布的特征值特征值（如：均值均值、眾值、中值）（2）組合值：對(duì)于可變荷載，組合超越概率與其出現(xiàn)概率相同（等于標(biāo)準(zhǔn)值）如：1臺(tái)風(fēng)設(shè)防地震最大樓面荷載（3）頻遇值：對(duì)于可變荷載，超越概率為規(guī)定的較小比率；（4）準(zhǔn)永久值：對(duì)于可變可變荷載，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時(shí)間為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期一半的荷載值。（人群活荷載沉降）pS：荷載R：抗力標(biāo)準(zhǔn)值荷載與抗力的取值4荷載與承載力的設(shè)計(jì)值荷載與承載力的設(shè)計(jì)值荷載S代表值分項(xiàng)系數(shù)（大于1）抗力R代表值/分項(xiàng)系數(shù)（大于1）5 5 荷載效應(yīng)荷載效應(yīng)：指在一定的外荷載作用下，在一定設(shè)計(jì)對(duì)

8、象中的作用：軸力、水平力、力矩基礎(chǔ)上荷載及荷載效應(yīng)基礎(chǔ)上荷載及荷載效應(yīng)上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)F F、M M、H H：結(jié)構(gòu)自重：結(jié)構(gòu)自重 屋面屋面荷載荷載 樓面荷載樓面荷載 活荷載活荷載基礎(chǔ)自重基礎(chǔ)自重G G：設(shè)計(jì)地面高程（內(nèi)外地：設(shè)計(jì)地面高程（內(nèi)外地面平均值）面平均值）F MFF HF MH一般為前兩種情況，橫向力不大，只做校核6 荷載組合荷載組合：按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，為保證結(jié)構(gòu)的可靠性對(duì)于同時(shí)出現(xiàn)的各種荷載設(shè)計(jì)值的規(guī)定?；窘M合基本組合：承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，永久作用與可變作用的組合；（分項(xiàng)系數(shù)）偶然組合：承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，（永久作用）（可變作用）（一個(gè)偶然作

9、用）一個(gè)偶然作用）的組合；（大于基本組合）標(biāo)準(zhǔn)組合標(biāo)準(zhǔn)組合：正常使用正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值，（或組合值）為荷載代表的組合；（頻遇組合）：正常使用正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于可變荷載，采用頻遇值（或準(zhǔn)永久值）為荷載代表的組合：（永久組合標(biāo)準(zhǔn)值）（主導(dǎo)可變荷載頻遇值）（伴隨可變荷載的準(zhǔn)永久值）準(zhǔn)永久組合準(zhǔn)永久組合：正常使用正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于可變荷載，采用準(zhǔn)永久值為荷載代表的組合（1）基本組合）基本組合荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值（1）由可變荷載控制時(shí)： SQ1k: 在所有可變荷載中產(chǎn)生最不利荷載效應(yīng)的一個(gè)niQikciQikQQGkGSSSS211（2）由永久荷載控制時(shí)：niQ

10、ikciQiGkGSSS1組合值系數(shù)c（2）標(biāo)準(zhǔn)組合）標(biāo)準(zhǔn)組合荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值niQikcikQGkSSSS21SQ1k: 在所有可變荷載中產(chǎn)生最不利荷載效應(yīng)的一個(gè)組合值系數(shù)c（4）準(zhǔn)永久組合）準(zhǔn)永久組合荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值niQikqiGkSSS1準(zhǔn)永久值系數(shù)q民用建筑樓面均布活荷載的各種代表值類別標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)組合值系數(shù)c頻遇值系數(shù)f準(zhǔn)永久值系數(shù)q住宅、宿舍、辦公樓教室、實(shí)驗(yàn)室、會(huì)議室2.00.70.50.60.40.5食堂、餐廳2.50.70.60.5禮堂、劇場(chǎng)、影院3.00.70.50.5商店、車站、機(jī)場(chǎng)大廳3.50.70.60.3健身房、舞廳4.00.70.60.5書庫、檔

11、案庫5.00.90.90.8規(guī)范GB5007-2002中的規(guī)定（一）按地基承載力承載力確定基礎(chǔ)底面積及埋深，傳至基礎(chǔ)底面上的荷載應(yīng)按正常使用正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合的標(biāo)準(zhǔn)組合 。承載力采用特征值。niQikcikQGkkSSSS21組合值系數(shù)c（二）計(jì)算地基變形變形時(shí)，傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下的荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合。不應(yīng)計(jì)入風(fēng)荷載和地震荷載。相應(yīng)的限值應(yīng)為地基變形的允許值。niQikqiGkSSS1準(zhǔn)永久值系數(shù)q（三）在確定基礎(chǔ)或承臺(tái)高度、支擋結(jié)構(gòu)高度、計(jì)算它們的內(nèi)力內(nèi)力、確定配筋和驗(yàn)算材料強(qiáng)度時(shí)，上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應(yīng)組合和相應(yīng)的基底反力，采用承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合基本組合，采用相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)。（1）由可變荷載控制時(shí)：niQikciQikQQGkGSSSS211組合值系數(shù)c（2）由永久荷載控制時(shí)：niQikciQiGkGSSS1組合值系數(shù)c（3）對(duì)于由永久荷載控制的基本組合，也可采用簡(jiǎn)化規(guī)則：R:結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的設(shè)計(jì)值Sk:荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合值RSSk35. 1niQikciQiGkGSSS1（四）計(jì)算擋土墻、地基或斜坡穩(wěn)定基滑坡推力時(shí)，荷載效應(yīng)，按承載能力