相邻浅埋条基荷载对地基承载力的影响

基础与结构工程::
Foundation&Structure Engineering 相邻浅埋条基荷载对地基承载力的影响
刘力
（北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京100082）
摘要：建筑地基基础规范中提出，对于有一定宽度和埋深的条基应考虑地基承载力的深、宽修正。

地基承载力深度修正的原理，即由于基础埋深底面以上的覆土荷载对地基达到极限承载力发生失稳滑动面的形成有抑制作用，从而可提高地基的极限承载力。

从该理论出发，对于有一定宽度和相邻间距较小的多个条基，相邻条基上作用的荷载也会对条基失稳滑动面的形成产生抑制作用，进而提高地基承载力。

通过建立数值计算模型，研究相邻条基之间相互作用对地基承载力的影响。

根据地基失稳确定地基承载力的原理，当相邻条基净距较小时，相邻条基上荷载对条基地基承载力有提高作用。

关键词：地基承载力；地基承载力修正；荷载-沉降曲线
中图分类号：TU471.12文献标志码：B文章编号:1009-7767（2019）04-0225-03
The Influence of Adjacent Shallow Buried Strip Foundation Loads on
Ground Bearing Capacity
Liu Li
建筑地基基础设计规范规定⑴，地基承载力特征
值可由载荷试验或其他原位测试、公式计算，并结合工
程实践经验等方法综合确定。

当基础宽度大于3m或埋
置深度大于0.5m时,从载荷试验或其他原位测试、经验
值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：
尤=九+“"5-3）+170…,（1>-0.5）。

秦蓉何、王锐等创对于地基承载力深度修正的原理及深度修正时基础埋深的取值进行了研究，提出地基承载力深度修正的原理即为：实际工程中在竖向荷载作用下，浅基础地基承载力不足引起的地基破坏形式一般为整体剪切破坏。

秦蓉0指出基础底面以上两侧的超载能限制地基土的破坏变形，从而提高地基极限承载力。

如图la）所示，基础两侧有效范围2〜4倍基础宽度内的回填土，或者对于主裙楼一体的结构的裙房荷载可以折算为土层厚度作为基础埋深D,作为地基承载力深度修正项。

如图lb）所示，对于相邻基础间距较小的条基，邻近条基所承担的荷载处于地基失稳滑动面范围内时，对条基的失稳滑动面的形成有抑制作用.进而提高了地基承载力。

在建筑结构中相邻条基间距较小时，相邻条基上荷载作用将对条基的地基承载力产生有利影响。

现有设计往往认为相邻条基荷载可作为地基承载力的
相邻条基条基相邻条基
b）相邻条基及荷载作用
图1基础两侧超载对地基破坏影响示意图
安全储备，忽略了该部分的有利影响，现有研究也未对相邻条基上荷载作用对条基地基承载力的影响进行研究。

笔者通过建立数值计算模型，对相邻条基上荷载作用对条基地基承载力的影响规律进行了研究。

1相邻条基荷载对地基承载力的影响
运用岩土工程数值分析软件Midas/GTS建立数值计算模型，模拟地基承载力载荷试验，得到地基承载
2019年第4期（7R）第37巻彳菽倉*
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:!基础与结构工程
Foundation&Structure Engineering
力，即通过在条基上逐级施加竖向荷载，得到条基的荷载-沉降（P-S）曲线，按规范规定由荷载-沉降曲线确定条基的地基承载力。

先对浅基础条基地基承载力进行计算，然后与根据规范公式计算的地基承载力结果进行对比，验证数值计算模型的合理性。

在该基础上建立多条基模型，研究存在相邻条基荷载作用及条基间距对条基地基承载力的影响规律。

1.1计算模型
采用Midas/GTS数值计算软件建立三维数值计算模型，土体采用摩尔库仑模型，条基采用弹性模型。

土体及条基模型参数如表1所示，在条基底部与土体之间设置接触面，接触面参数如表2所示。

模型纵向长度为10m,模型底部约束3个方向的位移，模型侧边只允许发生竖向位移。

表1土体及条基模型参数
名称厚度/重度/弹性模量/泊松黏聚力/摩擦角/ m(kN/m3)MPa比kPa(°)
土体4017.0540.373320条基 1.025.0300000.20
表2基础与地基土体接触面参数
名称法向刚度模量/剪切刚度模量/黏聚力/摩擦角/ (kN/m3)(kN/m3)kPa(°)
桩土接触600000600005023
建立如图2所示的7个条基宽度为2m的数值计算模型。

模型1为无相邻条基的模型，模型2~7相邻条基作用的荷载相同，分别计算有2〜4个条基的模型。

模型计算过程中，先进行地应力平衡，再在条基顶部逐级增加荷载，记录条基中心点土体的沉降，得到条基下地基的荷载-沉降（p-s）曲线。

通过数值计算模型研究相邻条基荷载作用、条基间距对条基地基承载力的影响。

1.2相邻基础荷载作用对地基承载力的影响
1）根据荷载-沉降曲线确定地基承载力
图3为图2中模型1的条基基础的荷载-沉降曲线。

模型1中条形基础的荷载-沉降曲线为地基发生整体失稳剪切破坏时的荷载-沉降曲线，即荷载-沉降曲线分为直线段、曲线段、陡降段，可由荷载-沉降曲线直线段的比例界限确定模型1的地基承载力为220kPa|4）o根据地基承载力公式f a=M t,yb+M（l y m d+M c c.计算⑴，得到该地基的承载力为204kPa，可见通过数值计算模型得到的地基承载力具有较好的可靠性。

e）模型5f）模型6g）模型7
图2相邻基础荷载作用对地基承载力影响计算模型11111 111□11□L1 L21.12141212|4[2L412| a）模型1
1
b）模型2
r
(：）模型3
1
匚L1匚匚
1214121412412
d）模型4
1匸1匸1111]
L2-L612|[21—8L.2-J.121102[
荷载/kPa
图3条基的荷载-沉降曲线（模型1）
2）相邻条基荷载对条基地基承载力的影响
如图4所示，模型2〜4为条基外相邻条基荷载相同时的荷载-沉降曲线，由荷载-沉降曲线确定模型2、3、4中间条基的地基承载力分别为300、440、480kPa。

考虑相邻条基荷载作用影响后，条基的地基承载力均有提高，随相邻条基荷载作用加强，条基的地基承载力提高作用加强。

模型2、3、4考虑相邻条基作用后地基承载力分别达到无相邻条基时地基承载力的1.36、2.0.2.18倍。

现有规范和研究还没有对相邻基础荷载作用对地基承载力的提高进行研究，该数值计算结果表明，考虑相邻条基上荷载作用对条基地基承载力的有利影响是必要的。

荷载/kPa
图4相邻条基荷载对条基地基承载力的影响
226彳貳技*2019No.4(Jul.)
Vol.37
基础与结构工程S ：
Foundation&Structure Engineering
3)相邻基础间距对地基承载力的影响
模型5、6当相邻条基净距为3、4倍基础宽度时，地基承载力约为280kPa,与条基净距为2倍条基宽度时地基承载力接近。

模型7当相邻条基净距为5倍基础宽度时，地基承载力约为240kPa.基本与单条基地基承载力相同。

当相邻条基净距为2〜4倍条基宽度时，需考虑相邻条基荷载对条基地基承载力的提高作用.当相邻条基净距达到5倍条基宽度及以上时，相邻条基上荷载作用对条基地基承载力的影响可忽略不计，与单独条基的地基承载力相同。

2结论与建议
2.1结论
笔者通过建立数值计算模型，研究了浅基础条基相邻条基荷载作用对条基地基承载力的影响。

通过数值计算方法确定条基地基承载力，对条基间距、相邻条基数量对条基地基承载力的影响进行了研究。

通过数值计算的结果，得出以下结论：
1)通过数值计算方法得到条基的荷载-沉降(p-s)曲线，由此可确定条基的地基承载力，并与地基承载力公式计算结果进行了对比验证，表明通过数值计算方法得到的荷载-沉降曲线确定条基地基承载力的可行性。

2)当条基发生地基整体失稳剪切破坏时，相邻条基的荷载作用可以提高条基的地基承载力。

相邻条基净距为2〜4倍条基宽度时，相邻条基上荷载作用及条基数量的增加，均对条基地基承载力有明显的提高作用。

相邻条基净距为5倍及以上条基宽度时，相邻条基
(上接第224页)
4657.4万元。

单位处理水成本(含折旧)0.76元/m?,单位处理水经营成本0.5元/n?。

5结论
1)通过将三沟式氧化沟的空间结构重新分隔，将其改造为改良型疋/0工艺，合理分配厌氧、缺氧及好氧段停留时间，可使污水处理厂出水NHs-N、TN指标由一级B标准稳定提高到一级A标准。

2)污水经过生化处理后，SS、TP等指标往往不能达到一级A标准，但通过对絮凝、沉淀及过滤等深度处理单元合理组合，进一步去除SS和TP并使其达标排放是可靠的。

3)当污水处理厂进水TN浓度不高，但岀水不达标时，可首先分析进水碳源是否能满足反硝化的需求，然后通过计算及在线监测系统，准确投加乙酸钠作为上荷载作用对条基地基承载力提高作用可忽略不计。

2.2结构设计建议
笔者对条基地基承载力受相邻条基荷载作用的影响进行了数值计算分析.现有规范和研究对该问题的研究和分析还较少，对于考虑相邻条基荷载作用对条基地基承载力影响的计算方法还需进行更多的试验验证和现场实测，在后续的研究和验证中还需注意以下问题：
1)计算模型中仅考虑了一种宽度的浅基础条基模型，针对工民建、地铁等工程中条基的不同特点还需进行专门的针对性研究。

2)该数值计算方法和结论还应通过更多的现场试验和工程实践进行检验和验证，进而在后续的设计中考虑相邻条基相互影响对条基地基承载力的影响。

，：
参考文献：
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⑶王锐，于海峰，刘彦志.地基承载力深度修正探讨[J].建筑，
2006(21):65-66.
[4]常士骡，张苏民.工程地质手册[M].4版.北京：中国建筑工业
出版社,2007:218-224.
收稿日期：2018-12-18
作者简介：刘力，男，高级工程师，博士，主要从事地下空间结构设计与研究工作。

补充碳源，可确保出水TN达到一级A标准。

着
参考文献：
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运行案例[J}.中国给水排水，2016.32(16):36-41.
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[4]孙晓杰，王嘉捷，赵孝芹，等.我国城市污水厂推行一级A标
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⑸程文，夏斌，胡邦，等.北方典型小城镇污水厂提标改造设计
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收稿日期：2019-01-08
作者简介：戴红，女，高级工程师.学士，主要从事城镇给水厂、污水处理厂、给水排水管道工程及水环境综合治理等项目的咨询、
设计工作。

2019彳第4期(7R)第37卷彳衣技*227。