地基承载力特征值辨析

地基承载力特征值辨析

杨俊彪

(中铁17局第三工程有限公司 河北石家庄 050081)

摘要 针对2002年《建筑地基基础设计规范》中地基承载力特征值与89规范地基承载力标准值的不同提法，对承载

力不同术语的理解进行了分析，明确了89规范中的地基承载力标准值就是2002年规范中地基承载力特征值。 关键词 地基承载力 容许承载力 特征值 规范

1 前言

任何建筑物的地基基础设计必须满足地基承载力，变形和稳定性要求。2002年版《建筑地基基础设计规范》 [1]提出了地基承载力特征值一词，用以表示正常使用极限状态计算时采用的地基承载力和单桩承载力的值。它与以往规范及其它文献中地基承载力标准值是怎样的关系？该如何理解呢？

2确定地基承载力

2.1 地基承载力的几个术语

地基承受荷载的能力称为地基的承载力。通常

分为极限承载力和容许承载力，前者指地基即将丧失稳定性时的承载力，后者指地基稳定有足够的安全度并且控制在建筑物容许范围内时的承载力[2]。

铁道部规范[3]中还有地基基本承载力οσ，它是指地质简单的桥涵地基的承载力。当满足基础宽度≤b 2m 、埋置深度>h 3m 时，查表所得地基基本承载力的值即为地基容许承载力的值，当基础宽度大于2m 或基础底面的埋置深度大于3m ，且深度与宽度比小于或等于4m 时，地基容许承载力按公式计算。这种提法仔细阅读易于理解。如果再提出类似基本容许承载力[4] 之类的术语，又会给人以画蛇添足之感，令人费解。而交通部的规范[5]则简单得多，仅有地基的容许承载力，相对来说，较容易理解。

2.2 地基承载力确定方法

合理地确定地基的容许承载力是进行地基

基础设计的关键。人们在长期的工程实践中总结出了许多确定地基容许承载力的方法，归纳如下[4]

：①按控制地基中塑性区开展深度的方法；②按理论公式推求地基的极限荷载k p 再除以安全系数的方法；③按规范提供的经验公式确定地基的容许承载力；④按原位测试的方法确定地基的容许承载力。

2002年规范确定地基承载力的方法如下[6]： 1.根据载荷试验s p -曲线确定。如果s

p -曲线是典型的，在曲线上能够明显地区分三个阶段，则可以较方便地定出该地基的比例界限荷载

cr p 和极限承载力u p 。如果s p -曲线上没有明

显的三个阶段，这时根据实践经验，可以取对应于沉降s =0.01～0.02b （b 为荷载板宽度或直径）时的荷载作为地基承载力。

2.根据设计规范确定。《建筑地基基础设计规范》[1]中给出了各类土的地基承载力经验值。这些表是根据在各类土上所做的大量载荷试验资料，以及工程经验经过统计分析而得到的。

3.根据地基承载力理论公式确定。根据土力学理论，地基承载力有许多理论公式，如地基中的应力分布和土的极限平衡状态理论可以得到基础下塑性区开展的最大深度max z （z 是从基底算起）。max z =0时（也即地基中即将发生塑性区时）相应的荷载就是比例界限，也称为临塑荷载（用cr p 表示）

。当允许地基中塑性区开展到一定范围时相应的荷载称为临界荷载，如果4max B z =，临界荷载用4

1p 表示。《建筑地基基础设计规范》

（GB50007-2002）中计算地基承载力的理论公式是经过经验修正的4

1p 公式。对于极限承载力，

由于问题的复杂性，目前尚无严格的一般解析解。但在采用不同的假定条件下，可导得许多极限承载力公式，如普朗特尔地基极限承载力公式、斯肯普顿地基极限承载力公式、太沙基地基极限承载力公式等。

3 地基承载力特征值的确定

3.1 地基承载力特征值a f 的确定

对于钢筋混凝土结构和砌体结构，相应于某一强度等级就有一个确定的标准值和设计值。而地基承载力的性质与之完全不同，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。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，地基承载力也在逐渐加大，很难界定出一个真正的“极限值”，而对于从公式中计算得出的承载力，当采用不同的岩土参数，不同的经验或理论公式，可以得出不同的值。

《建筑地基基础设计规范》[1]规定，地基承载力特征值可由载荷试验或勘察原位测试、公式计算、并结合工程实践经验等方法综合确定。对土质地基载荷试验承载力特征值的取值方法规定为：

⑴当s

p-曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；

⑵当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值的一半；

⑶当不能按上述两点确定时，如压板面积为

0.25～0.50m2，可取s=0.01～0.015所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。

对岩质地基的规定为：

对应于s

p-曲线上起始直线段的终点比例界限；符合终止加载条件的前一级荷载为极限荷载。将极限荷载除以3的安全系数，所得值与对应于比例界限的荷载相比较，取小值，为地基承载力特征值。

地基设计时，对土质地基应进行基础埋深和宽度修正，对岩质地基，不进行深宽修正。

例如岩土工程勘察报告所提供的地基承载

力特征值

a

f是由载荷试验直接测定或由其与原位测试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划

例界限值。因此，地基承载力特征值

a

f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和本身的技术水平及当地的经验有关。而将它用于做地基基础设计时应该还有一个深度和宽度修正问题须考虑。

3.2 承载力标准值与特征值的关系

工程建设标准化体现了国家对于工程建设管理的技术经济政策和法制化管理的原则，因此标准化工作与国家的经济体制有着密切的关系[7]。我国规范中“标准值”的含义可以有特征值、公称值、名义值、标定值四种，国际标准中相应的术语译为“特征值”（characteristic value），该值的确定可以是统计得出，也可以是传统经验值或某一特理量限定的值。《建筑地基基础设计规范》[1]采用“特征值”一词，用以表示正常使用极限状态计算时采用的地基承载力和单桩承载力的值，其涵义即为在发挥正常使用功能时所允许的抗力设计值，以避免过去一律提“标准值”时所带来的混淆。任何一个物理量采用“标准值”作为特征值，应是在一定可靠度指标下，经过概率统计方法确定的值。2002年版的地基基础设计规范中地基土的工程特性指标的代表值分别采用标准值、平均值和特征值，载荷试验承载力应取特征值。从地基规范的定义，特征值就是容许承载力，而在89年《建筑地基基础设计规范》中的标准值也是容许承载力，也即89规范中的标准值就是2002规范中的特征值。

4 结语

新规范的实施，是在正确理解条文和术语的前提下展开的。通过对地基承载力特征值的阐述，明确了新规范中地基承载力特征值实际上就是旧规范中的标准值，这种提法是工程建设标准化与国际接轨的必然。

参考文献

[1] 建筑地基基础设计规范(GB50007-2002) [S]

[2]陈仲颐,周景星,王洪瑾.土力学[M].北京:清华大

学出版社,1994.P274～279

[3] 铁路桥涵地基基础设计规范(TB10002.5-99) [S]

[4]刘成宇.土力学[M].北京:中国铁道出版

社,1999.P180～189

[5] 公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ024-85) [S]

[6]李相然,姚志祥.城市岩土地基工程地质[M].北

京:中国建材工业出版社.P79～80

[7]高大钊.岩土工程的回顾与前瞻[M].北京:人民

交通出版社,2001.P437～448