4章 天然地基

i2
n
S G SGk Qi ciSQik
i 1
n
对于由永久荷载控制的基本组合，也可采用简化规则：
S G SGk Qi ciSQik
i 1
n
S 1.35S k
S k :荷载效应的标准组合值
计算挡土墙、地基或斜坡稳定及基础抗浮稳定时，荷载效应，按承载能力极限状态下荷载效应的基本 组合，但其分项系数均为 1：
d －基础埋置深度（m） ，一般自室外地面标高算起。 。 ck －基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值”
从上式可以看出，公式右端第一项为基础宽度的影响，第二项即为基础埋深的影响，该承载力计算公 式已经考虑了基础宽度及埋深的影响因素，如果再行修正，将会得出错误的结果，将会使设计偏于不安全。 禁忌 4.2 对地基基础各类验算所用的荷载组合不对 《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011 3.0.5 地基基础设计时，所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定： 1.按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载效 应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征 值。 2.计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不 应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。 3.计算挡土墙土、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本 组合，但其分项系数均为 1.0。 4.在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时， 上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力级限状态下荷载效应的基本组合，采用相 应的分项系数；当需要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状态荷载效应标准组合。 5.基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规范的规定采用，但结构重要性 系数 0 不应小于 1.0。 验算地基承载力及确定基础平面尺寸时，应采用荷载的标准组合，即基底总压力的标准值，此时不要 遗漏基底以上基础及其上覆土的重量；地基变形计算应采用荷载的准永久组合，采用的是基底附加压力， 故应用准永久组合下的基底总压力减去基底处土的自重应力；计算结构强度配筋时用荷载的基本组合，此 时活荷载可按规范折减，同时应减去基础及其上覆土自重的设计值，也就是采用考虑活荷载折减的基底净 反力的设计值； 按地基承载力确定基础底面积及埋深，传至基础底面上的荷载应按正常使用极限状态下荷载效应的标 准组合 。承载力采用特征值。
n
qi
S Qik
在确定基础或承台高度、支挡结构高度、计算它们的内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传 来的荷载效应组合和相应的基底反力，采用承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系 数。 由可变荷载控制时： 由永久荷载控制时：
S G SGk Q1S Q1k Qi ciSQik
S k S Gk S Q1k ciS Qik
i2
n
式中 c 为组合值系数。 计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下的荷载效应的准永久组合。不 应计入风荷载和地震荷载。相应的限值应为地基变形的允许值。
S S Gk
式中 q 为准永久B
P
B (a)浅层 (b)深层
图3.1.2 平板载荷试验 深层平板载荷试验适用于确定深部地基土层及大直径桩桩端土层在承压板下应力主要影响范围内的承 载力，承压板采用直径为0.8m 的刚性板，紧靠承压板周围外侧的土层高度应不少于80cm（图1.2b） 。 由图可见，浅层平板载荷试验时，其承压板面两侧无地面超载，由试验给出的承载力特征值应根据实 际的基础埋深进行深度修正；而深层平板载荷试验时，其承压板面两侧已经有地面超载，由试验给出的承 载力特征值已反映出地面超载的影响，所以在设计时，不应再进行地基承载力深度修正。 同理，当采用理论计算公式确定地基承载力特征值时，因理论计算公式已经包含基础宽度与埋深的影 响，故在地基基础设计中也不需要再进行深宽修正。 如《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011 第 5.2.5 条的理论计算公式，就不需对其结果进行深宽 修正。 “5.2.5 当偏心距 e 小于或等于 0.033 倍基础底面宽度时，根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值 可按下式计算，并应满足变形要求：
2~4B
B P
2~4B
2~4B
B P
2~4B
d' e' 45 Ⅲ c'
45
Φ 2
a Ⅱ b c
a
d
D
Φ 2
图 3.1.1 基础埋深形成的超载与地基破坏简化的滑动面 3 具体工程应用 具体计算时,岩土工程勘察报告所提供的承载力特征值是通过载荷试验、标准贯入试验及静力触探试验 并结合当地工程经验确定的，在地基基础设计中对其进行深宽修正。 这里需要强调的是：上述载荷试验是专指“浅层平板载荷试验” ，当勘察报告各土层的承载力特征值是
第四章 天然地基承载力与变形
本章为具体计算，写的比较清楚，不做过多讲解。 禁忌 4.1 对天然地基承载力的基本特点和深度修正的原理了解不全面 1 天然地基承载力的特点 地基承载力和一般建筑材料如钢筋、混凝土的强度的概念有很大不同，具体如下： 1）影响地基承载力的因素很多 对于钢筋或混凝土，相应于某一强度等级就有一个确定的标准值和设计值。而地基土的承载力并非土的 工程特性指标，即使各种指标均相同的地基土，承载力可能有很大的差异，它不仅与土质、土层埋藏顺序 有关，而且与基础底面的形状、大小、埋深、上部结构对变形的适应程度、地下水位的升降、地区经验的 差别等等有关。 2）地基承载力的发挥在基础的不同部位存在差异 实测数据显示，基础不同部位地基承载力发挥值是不同的，它和上部结构和基础的刚度有关，一般基础 越靠近基础中心部位，地基承载力发挥值越低。 3）天然地基的承载力可以提高 地基承载力土是一种大变形材料，当荷载增加时，随着地基变形的相应增长，地基土的密实度提高，当 变形稳定后，地基土内摩擦角、黏聚力、重度等影响承载力的指标都有不同程度的提高，承载力相应提高。 这也是《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011 中 5.2.8 条规定“对于沉降已经稳定的建筑或经过预压的 地基，可适当提高地基承载力“的原因。 4）天然地基的承载力要综合判定 勘察报告所提供的地基承载力特征值 f ak 是由载荷试验或其它原位测试、公式计算、或由其与原位试 验的相关关系间接推定及由此而累积的经验值。它相应于载荷试验时地基土压力-变形曲线（p-s曲线）上 线性变形段内某一规定变形所对应的压力值，其最大值不应超过该压力-变形曲线上的比例界限值。 因此，地基承载力特征值 f ak 乃是一个对应于基本条件下的值，它的准确性与勘察人员所依据资料的 多寡、本身的技术水平及当地的经验有关，而将它用于地基基础设计时至少还有一个深宽修正的问题要考 虑。 2 天然地基承载力修正的基本原理 地基承载力特征值 f ak 的深、宽修正概念，是根据弹性半无限体地基承载力理论得出的。从图 1.1 可看 出，地基达到极限承载力产生的滑动面和土的黏聚力、基础两侧边载、滑动土体的重量有关。滑动土体的 重量和基础宽度与地基土的重度有关,基础宽度增加，滑动面增大,地基承载力设计取值可以提高；基础埋 深增加，基础两侧边载增加,地基承载力设计取值增加。这就是承载力进行深宽修正的基本原理。
f a M bb M d m d M c ck
式中
D
(5.2.5)
f a －由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值；
M b , M d , M c －承载力系数，按《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011 表 5.2.5 确定； b －基础底面宽度，大于 6m 时按 6m 取值，对于砂土小于 3m 时按 3m 取值；
S G SGk Q1S Q1k Qi ciSQik
i2
n
S G SGk Qi ciSQik
i 1
n
G Qi 1
概括起来，几种荷载组合的应用如下： 1）地基（单桩）承载力－标准组合； 2）稳定分析—基本组合，分项系数＝1， （单一安全系数法） ； 3）基础设计－基本组合； 4）沉降计算－准永久组合。 此外，在进行地基承载力与变形计算时，还需要区分以下两个概念： 基底压力: 建筑物荷载通过基础传递给地基，在基础底面与地基之间必然产生接触应力。基底压力分 布与基础的大小和刚度、作用于基础上荷载的大小和分布、地基土的力学性质以及基础的埋深等因素有关。 故验算地基承载力时应采用荷载效应标准组合下的基底压力。 基底附加压力: 为建筑物建造后的基底压力与基底标高处原有的自重应力之差。附加应力造成了地基 土的变形（处于欠固结状态的土，自重应力也是变形产生的因素之一） ，从而导致了地基中各点的竖向和侧 向位移。建筑物建造之前，地基土中已存在自重应力。一般天然土层在自重作用下的变形早已结束，因此 只有基底附加压力才能引起地基的附加应力和变形。故验算地基变形时应采用采用荷载效应准永久组合下 的基底附加压力。 禁忌 4.3 将基底压力作为基础计算的设计值 《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011 “3.0.5 地基基础设计时，所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定： 4.在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上部 结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的 分项系数”。有关公式见上述禁忌 2 根据规范的规定,基础设计时用荷载的基本组合，此时活荷载可按规范折减，同时应减去基础及其上覆 土自重的设计值，也就是采用考虑活荷载折减的基底净反力的设计值； 而验算地基承载力的基底压力是与荷载的标准组合对应的，相当于荷载的标准值而不是设计值，误把 验算地基承载力的基底反力作为设计值去进行基础计算，将会使设计结果偏于不安全。 此处需要注意的是：基础设计中所采用的荷载是基本组合下的基底净反力，是由基础顶面标高以上部 分传下的荷载所产生的地基反力，以 p j 表示。而基础自重及其上覆土重所引起的基底反力与其自重相抵， 对基础本身不产生内力，故应从基底总反力 p 中扣除，用扣除后的净反力 p j 去计算基础的强度和配筋。 另外需注意的， 《建筑地基基础设计规范》GB 设计值 p j ， 50007-2011 中，在验算基础冲切时采用的是基底净反力