2019巖土工程師基礎(chǔ)考試知識(shí)點(diǎn)：地基承載力

地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值特征值設(shè)計(jì)值的區(qū)分

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(shí)，隨著地基變形的相應(yīng)增長(zhǎng)，地基承載力也在逐漸加在，很難界定出下一個(gè)真正的“極限值”，而根據(jù)現(xiàn)有的理論及經(jīng)驗(yàn)的承載力計(jì)算公式，可以得出不同的值。因此，地基極限承載力的確定，實(shí)際上沒(méi)有一個(gè)通用的界定標(biāo)準(zhǔn)，也沒(méi)有一個(gè)適用于一切土類的計(jì)算公式，主要依賴根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)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(gè)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(duì)變形的適應(yīng)程度、地下水位的升降、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)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(dá)到可超過(guò)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(jì)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(guò)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(wú)論對(duì)于天然地基或樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，原則均是如此。

隨著《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ68-84)施行，要求抗力計(jì)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(guò)去的總安全系數(shù)一分為二，由荷載分項(xiàng)系數(shù)和抗力分項(xiàng)系數(shù)分擔(dān)，這給傳統(tǒng)上根據(jù)經(jīng)驗(yàn)積累、采用允許值的地基設(shè)計(jì)帶來(lái)了困擾。

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ7-89)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(jì)值，引起的問(wèn)題是，抗力的設(shè)計(jì)值大于標(biāo)準(zhǔn)值，與《建筑可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50068-2001)規(guī)定不符，因此本次規(guī)范進(jìn)行了修訂。

二、對(duì)策

《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50068-2001)鑒于地基設(shè)計(jì)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(qiáng)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》(GB50009-2001)也完善了正常使用極限狀態(tài)的表達(dá)式，認(rèn)可了地基設(shè)計(jì)中承載力計(jì)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(jì)算時(shí)采用的地基承載力和單樁承載力的值。

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(qiáng)度和巖石單軸抗壓強(qiáng)度指標(biāo)時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)值;由荷載試驗(yàn)確定承載力時(shí)取特征值，載荷試驗(yàn)包括深層、淺層、巖基、單樁、錨桿等，見(jiàn)規(guī)范有關(guān)附錄。

地基承載力特征值fak是由荷載試驗(yàn)直接測(cè)定或由其與原位試驗(yàn)相關(guān)關(guān)系間接確定和由此而累積的經(jīng)驗(yàn)值。它相于載荷試驗(yàn)時(shí)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(duì)應(yīng)的壓力值，其最大值不應(yīng)超過(guò)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(xiàng)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(jì)值的地基允許承載力。

單樁承載力特征值Ra是由載荷試驗(yàn)直接測(cè)定或由其與原位試驗(yàn)的相關(guān)關(guān)系間接推定和由此而累積的經(jīng)驗(yàn)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(jì)值。

當(dāng)按地基承載力計(jì)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(shí)，傳至基礎(chǔ)或承臺(tái)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S≤C，C為抗力或變形的限值;pk≤fa(地基);Qk≤Ra(樁基)。此時(shí)特征值fa、Ra即為正常使用極限狀態(tài)下的抗力設(shè)計(jì)值。

當(dāng)根據(jù)材料性質(zhì)確定基礎(chǔ)或樁臺(tái)的高度、支擋結(jié)構(gòu)截面、計(jì)算基礎(chǔ)或支擋結(jié)構(gòu)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(lái)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γ0S≤R計(jì)算，此時(shí)地基反力p、樁頂下反力Ni和主動(dòng)土壓力Ea等相應(yīng)為荷載設(shè)計(jì)值，要采用相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)。

GBJ7—89規(guī)范(老規(guī)范)有基本值、標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值說(shuō)法

GBJ50007—2002規(guī)范(新規(guī)范)只有特征值的說(shuō)法老規(guī)范中

f=fk+ηb*r*(b-3)+ ηd*r0*(d-0.5)

fk=ψf*f0 f0——土工試驗(yàn)得出的單一的未經(jīng)離散性修正的原始值，基本值;原位測(cè)試，查老規(guī)范表可得ψf—回歸修正系數(shù)fk——經(jīng)離散性修正的數(shù)值，標(biāo)準(zhǔn)值;f——是經(jīng)深寬修正后的數(shù)值，設(shè)計(jì)值。

新規(guī)范取消了“基本值、標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值”說(shuō)法，代之以“特征值”的說(shuō)法，概念更明確，強(qiáng)調(diào)了“原位”，取消了查表法取得地基承載力基本值(也有標(biāo)準(zhǔn)值)這一籠統(tǒng)做法。

新規(guī)范中fa=fak+ηb*r*(b-3)+ ηd*rm*(d-0.5)

fak——(未經(jīng)深寬修正的)地基承載力特征值，就是老規(guī)范中標(biāo)準(zhǔn)值fk;

fa——是經(jīng)深寬修正后的地基承載力特征值，就是老規(guī)范中設(shè)計(jì)值f新老規(guī)范中，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(shuō)自明。