箱涵地基承载力修正值计算方法的选取

箱涵地基承载力修正值计算方法的选取

[摘要]地基承载力特征值可由载荷试验或其他原位测试取得，并结合工程实践经验等方法综合确定。当建筑物基础跨度和埋置深度达到一定深度时，应对地基承载力特征值进行修正。本文就箱涵地基承载力修正值计算方法的选取，进行分析对比并推荐计算方法。

[关键词]箱涵地基承载力地基承载力修正值

1引言

某防洪堤修建后，在保护区内修建箱涵以排除区内涝水。箱涵基础设计时，首先应计算地基承载力修正后的特征值。该箱涵基本资料：基础底宽 2.5m，基地应力为150kpa，基础埋置深度为4.0m，粉土的重度为18KN/m3；基础为粉土，承载力标准值为100kpa，粘粒含量平均值14.2%，粉粒含量平均值63.1%。目前水利方面没有关于箱涵地基承载力特征值修正的计算规范。

笔者查阅相关书籍发现：对地基承载力特征值修正的计算公式主要采用的有国家标准《建筑地基基础设计规范》，如《水利工程地基处理》①和《水工混凝土结构设计手册》②中的相关内容；以及公路行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》，如《取水输水建筑物丛书—涵洞》中的相关内容。由于两书中计算结果存在一定出入，如前述工程中，采用《建筑地基基础设计规范》和《公路桥涵地基与基础设计规范》计算地基承载力修正值为分别195Kpa和127Kpa，前者满足要求，而后者不满要求。设计人员往往不知道如何选取，故笔者就两书中计算公式进行的分析对比，从而选择适合箱涵地基承载力修正值的计算方法。

2地基承载力特征值修正计算方法的分析对比

为便于分析对比现将《建筑地基基础设计规范》和《公路桥涵地基与基础设计规范》两书中地基承载力特征值修正的计算公式罗列如下：

[fa]= [fa0]+k1r1(b-3)+k2r2(h-0.5)(式1，《建筑地基基础设计规范》）

[fa]= [fa0]+k1r1(b-2)+k2r2(h-3) (式2，《公路桥涵地基与基础设计规范》）

上述两式中：[fa]—修正后的地基承载力特征值；

[fa0]—地基承载力特征值（Kpa）；

k1、k2—基础宽度和埋置深度的地基承载力修正系数；

b—基础底面宽度（m）；式1中要求：当b>6m时，按6m取值；当b10m 时，按10m取值；当b4m时，取h=4b取值；

r1—基础持力层以下土的重度（KN/m),地下水位以下取浮容重；

r2—基础底面以上土的加权重度（KN/m)。

就两式的取值条件看，式2分别对b和h取值范围进行了限制，而式1仅对b的取值范围进行了限制，这也是k1、k2参数值不同的主要原因。现分别设定三类情况，采用式1和式2进行计算对比分析。

第一类情况：b、h值不变，不同的地基；取箱涵基础底面宽为3.5m，埋置深度为5.0m，对不同地基地基承载力特征值修成果见表1

表1

备注：表代“*”参数为式1中参数，下表同

第二类情况：相同地基，b值一定，h值变化；取箱涵基础底面宽为4.0m，密实的细砂地基承载力特征值为220kpa，容重为17KN/m3。不同的埋置深度地基地基承载力特征值修成果见表2

表2

第三类情况：相同地基，h值一定，b值变化；取箱涵埋置深度为5.0m，密实的细砂地基承载力特征值为220kpa，容重为17KN/m3，不同的基础宽度地基地基承载力特征值修成果见表3

表3

根据上述三种情况计算的结果对比分析，式2的计算成果偏于安全。由表1成果可知在相同的基础底面宽和埋置深度情况，按土层的性质一般情况下允许水力坡降J值存在J细砂

表2、表3在相同的土层分别以埋置深度和基础底面宽作为变量进行对比，由于表2可知，b值一定，随着h值的增加，式1和式2的计算成果逐渐接近，当h到达4倍b值时，式2的计算值不在增加；

表3中h值一定，随着b值的增加，式1和式2的计算成果逐渐接近，受两式对b均有限制条件，当b值增加到一定的时候两公式计算成果均不在变化。

过通上述对比分析，对表1若再取不同b和h值，基本同表1成果（本文不在罗列计算结果）从而可以得出于砾石和卵石等粒径较大的土类可采用两式均可。而对于其余土类，由于两式计算成果均有较大的出入，因而笔者分析l两式的b和h值限制条件来，式1中b值取值范围为3~6m，h值未做明确的限制；式2中b值的取值范围为2~10m，h值为3m~4b；笔者认为式2的参数值，与水利行业的箱涵更为接近，同时对于公路和水利项目往往工程地质条件较为复杂，勘察范围和难度均较大，故式2相对式1的计算值偏安全也是合理地。

3、结语

本文通过两个地基承载力特征值修正的计算公式中三类计算成果和对参数值限制条件的分析，笔者推荐水利工程中的箱涵采用《公路桥涵地基与基础设计规范》中地基承载力特征值修正的计算公式。希望能为设计人员在类似工程提供参考经验。

参考文献

①水利工程地基处理/刘川顺编著.—武汉：武汉大学出版社，2004.3

②水工混凝土结构设计手册/周氐等主编.—北京：中国水利电力出版社，

1998

③涵洞/熊启钧主编.—北京：中国水利电力出版社，2006