地基承载力特征值、地基承载力设计值、地基承载力标准值关系_百

地基承载力特征值、地基承载力设计值、地基承载力标准值关系

在(建筑地基基础设计规范中,在桩的承载力计算公式中(8.5.4-1,提到的是桩承载力承载力特征值;在(建筑桩基技术规范中提到的是桩的极限承载力标准值,请问二者的关系是什么,如何换算?

《建筑地基基础设计规范》桩承载力特征值可由试验确定。特征值由试验值除以2得到。1/2=0.5。对应的组合是正常使用极限状态下的标准组合。即荷载标准值。《建筑桩基技术规范》桩的极限承载力标准值,以人工挖孔桩为例,以标准值除以1.65得到设计值,对应的组合是承载力极限状态下的基本组合,即荷载设计值。

1/1.65=0.61。1.25N+1.2G,N为上部结构传来的荷载,G为承台自重及土重,近似地可取0.61/1.2=0.51。考虑单桩承载力的提高系数1.1~1.2,0.51/1.1~1.2=0.46~0.43。

一、原因

与钢、混凝土、砌体等材料相比,土属于大变形材料,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在,很难界定出下一个真正的“极限值”,而根据现有的理论及经验的承载力计算公式,可以得出不同的值。因此,地基极限承载力的确定,实际上没有一个通用的界定标准,也没有一个适用于一切土类的计算公式,主要依赖根据工程经验所定下的界限和相应的安全系数加以调整,考虑一个满足工程的要求的地基承载力值。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,不能作为土的工程特性指标。

另一方面,建筑物的正常使用应满足其功能要求,常常是承载力还有潜力可挖,而变形已达到可超过正常使用的限值,也就是变表控制了承载力。

因此,根据传统习惯,地基设计所用的承载力通常是在保证地基稳定的前提下,使建筑物的变形不超过其允许值的地基承载力,即允诺承载力,其安全系数已包括在内。无论对于天然地基或桩基础的设计,原则均是如此。

随着《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84施行,要求抗力计算按承载能力极限状态,采用相应于极限值的“标准值”,并将过去的总安全系数一分为二,由荷载分项系数和抗力分项系数分担,这给传统上根据经验积累、采用允许值的地基设计带来了困扰。

《建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89以承力的允许值作为标准值,以深宽修正后的承载力值作为设计值,引起的问题是,抗力的设计值大于标准值,与《建筑可*度设计统一标准》(GB50068-2001规定不符,因此本次规范进行了修订。

二、对策

《建筑结构可*度设计统一标准》(GB50068-2001鉴于地基设计的特殊性,将上一版“应遵守本标准的规定”修改为“宜遵守本标准规定的原则”,并加强了正常使用极限状态的研究。而《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001也完善了正常使用极限状态的表达式,认可了地基设计中承载力计算可采用正常使用极限状态荷载效应标准组合。

“特征值”一词,用以表示按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。

三、应用

用作抗力指标的代表值有标准值和特征值。当确定岩土抗剪强度和岩石单轴抗压强度指标时用标准值;由荷载试验确定承载力时取特征值,载荷试验包括深层、浅层、岩基、

单桩、锚杆等,见规范有关附录。

地基承载力特征值fak是由荷载试验直接测定或由其与原位试验相关关系间接确定和由此而累积的经验值。它相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-变形曲线上的比例界限值。

修正后的地基承载力特征值fa是考虑了影响承载力的各项因素后,最终采用的相应于正常使用极限状态下的设计值的地基允许承载力。

单桩承载力特征值Ra是由载荷试验直接测定或由其与原位试验的相关关系间接推定和由此而累积的经验值。它相应于正常使用极限状态下允许采用单桩承载力设计值。

当按地基承载力计算以确定基础底面积和埋深或按单桩承载力确定桩的数量时,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采用标准组合,相应的抗力限值采用修正后的地基承载力特征值或单桩承载力特征值。即S≤C,C为抗力或变形的限值;pk≤fa (地基;Qk≤Ra(桩基。此时特征值fa、Ra即为正常使用极限状态

下的抗力设计值。

当根据材料性质确定基础或桩台的高度、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和相应的基底板应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,即γ0S≤R计算,此时地基反力p、桩顶下反力Ni和主动土压力Ea等相应为荷载设计值,要采用相应的分项系数。

因此,阅读地质报告时,若为“特征值”则为允许值,安全系数已包括在内;若为“标准值”,则为极限值,应考虑相应的抗力分项系数。

要了解这个问题须比较三本规范,即74规范,89规范和2002规范。 74规范是

荷载标准值与容许承载力的比较; 89规范是荷载设计值与承载力设计值的比较; 2002规范是荷载标准值与特征值的比较。 74规范到89规范时荷载放大1.25到

1.30倍,承载力只放大1.1到1.2倍,设计安全水平提高了约1.15倍。 89规范到2002规范承载力表达式基本不变,去掉1.1的约束;荷载相当74规范。设计安全水平又回到74规范水平。实际上89规范是不正确的,2002规范的特征值物理意义就是74规范的容许值。表达值与89规范一样,但物理意义不一样。 89规范是按照《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84的要求,以地基承载力的允许值作为标准值,以深度宽度修正后的承载力值作为设计值,引起的问题是,抗力的设计值大于标准值,与《建筑可靠度设计统一标准》(GB50068-2001规定不符,因此本次规范进行了修订。新版

地基规范认为,建筑物的正常使用应满足其功能要求,实际情况上常常是承载力还有潜力可挖,而变形已达到可超过正常使用的限值,也就是变形控制了承载力。因此,根据传统习惯,地基设计所用的承载力通常是在保证地基稳定的前提下,使建筑物的变形不超过其允许值的地基承载力,即特征承载力,其安全系数已包括在内。无论对于天然地基或桩基础的设计,原则均是如此。简单的说,特征值已包含了安全系数,数值应比原规范中的标准值小,具体数值应通过载荷实验确定,但为简单起见,可将标准值除以一抗力分项系数,可取1.25。在上海市的地基基础规范里,极限值除以1.6为设计值,极限值除以2为特征值。由次可见:地基承载力特征值=地基承载力设计值

/1.25

特征值小于以前的设计值,但是荷载由过去的设计植改为标准值,所以结果应该变化不大。但如果可变荷载较大,则计算结果会比以前小。

只有理解了地基极限承载力;容许承载力;承载力标准值;承载力设计值的含义,就不会被特征值迷惑!其实承载力特征值就是容许承载力,也是承载力标准值,这是由89地基规范混乱引起

的,2002地基规范无法改回这个错误才采用了"特征值"一词,不信看看北京市建筑设计细则结

构专业(3.2.1-1式,地基承载力是采用的是标准值.

标准值/安全系数=特征值,一般取2。标准值/分项系数=设计值,一般取1.65。这分别是地基基础设计规范和桩基设计规范的不同规定。单桩承载力特征值 :2002地基基础规范的提法单桩承载力设计值:94-94规范的提法单桩承载力设计值:=单桩极限承载力标准值/抗力分项系数(一般1.65左右单桩承载力特征值 :=静载试验确定的单桩极限承载力标准值/2 采用2002规范时,设计值就取特征值,荷载组合为荷载效应的标准组合采用94-94规范时,设计值就是上面那个式子,荷载组合为荷载效应的基本组合显然两者差别较大