地基承载力计算方法及其使用范围探讨

地基承载力计算方法及其使用范围探讨

摘要：指出了现行的建筑地基基础设计规范中给出的地基极限承载力建议值难以准确反映地基承载力的地域性差异，阐述了合理地评价地基承载力，关系到工程项目的建设质量、速度和经济效益等重大问题。通过对地基承载力的确定原则和确定方法分析，探讨了现有的几种地基极限承载力计算理论的适用范围，以期为实际工程提供参考。

关键词：地基承载力；计算理论；浅基础；旁压荷载

中图分类号：tu411文献标识码：a 文章编号：

1地基承载力的确定原则

天然土由于其沉积的原因，在其抗剪强度上呈现出各向异性和非匀质性。不少学者对地基土不排水抗剪强度的各向异性和非匀质性进行了研究，同时对浅基础地基承载力给出不同的计算方法[1]。总体上讲，确定地基承载力的原则主要体现在以下两个方面：其一，保证地基不发生强度破坏而丧失稳定性；其二，保证构造物不发生影响其安全与正常使用的过大位移或不均匀沉降。

2确定地基承载力的方法

第一种方法为现场荷载试验法，静力触探法与动力触探法即为这种方法，显然该方法不能考虑埋深效应对地基承载力的影响。

第二种方法为规范法[2,3]，通过理论研究、试验以及大量的工

程实践，提出的计算公式能直接得出考虑埋深效应的地基承载力设计值。

第三种方法为理论计算法，包括理论公式计算和数值计算两类，通过计算地基的临塑荷载、临界荷载或者极限荷载再除以安全系数，可以得到考虑埋深效应的地基承载力设计值。

三种方法中，理论方法能通过参数研究，较深入地认识影响地基承载力的多种因素，特别是数值分析方法，不但可以考虑地基土的性质和埋深效应等对地基承载力的影响，还能得到基底压力的大小和分布以及土体的位移趋向和塑性区的分布状况。

3地基极限承载力计算理论探讨

目前国内外计算地基极限承载力的方法很多，在此给出三种最常用的计算方法，并对其进行讨论，以确定其使用条件。

3.1普朗特尔（prandtl）计算理论

普朗特尔计算理论模型如图1所示。

i区：主动朗金区，因基底面光滑，最大主应力为铅直方向，破裂面与水平面成角。

ⅱ区：过渡区，滑动线由对数螺线及辐射线组成。

ⅲ区:被动朗金区，最大主应力为水平方向，破裂面与水平面成角。

图1普朗特尔公式计算模型

普朗特尔得出的极限承载力理论解为：

(1)

式中，——承载力系数，与土的内摩擦角有关，通过查普朗特尔地基承载力系数表可以得到。推导prandtl（普朗特尔）公式时，假定基础置于地基表面（），并忽略基底以下地基土的容重影响，这些假定与实际不符，计算结果与实际有一定的差距。

3.2太沙基(terzaghi)计算理论

太沙基公式基于两点假设：一是基底压力均匀分布；二是地基破坏时沿图2所示的虚线整体滑动。其适用于地基土较密实的情况。图2中，当时，为明置基础的情况，当时，埋深效应将使地基承载力提高。

b—条形基础宽度；p—通过构造物基础传到地基上的荷载（设为均匀分布）；—构造物周围填土产生的荷载（旁压荷载）

图2太沙基公式计算模型

太沙基地基极限荷载公式为：

(2)

式中，——地基的极限荷载；

γ——土的重度；

b——基础宽度；

c——土的黏聚力；

q——傍载压力；

nγ、nc、nq——与土体内摩擦角有关的系数，通过查太沙基极

限荷载系数表[4]可以得到。

随着p增加，地基中应力增加，当地基应力达到极限平衡状态时，即为地基的极限荷载。太沙基极限承载力理论假定基底压力均匀分布，事实上，对于刚性基础而言，地基两端压力较大，中间压力较小，呈倒置的马鞍形分布，基底变形成均匀分布；对于柔性基础而言，在均布荷载作用下，基底压力均匀分布，而基础沉降呈现中间大，两边小的分布规律。故该计算理论可能更适用于柔性基础，而对于刚性基础存在较大差异。

3.3斯凯普顿(skempton)计算理论

斯凯普顿计算理论适用于内摩擦角为0的饱和软土的情况，当基础的埋深d ≤2.5b时，有半经验公式如下：

(3)

式中，d——基础埋深；

b——基础宽；

l——基础长。当以无限长条形基础为对象，取，忽略了公式中的宽度修正项。

该公式适用于d ≤2.5b的浅基础。上述承载力理论主要基于以下假设：

1）假定土体不可压缩，地基在发生整体剪切破坏的条件下得出的，实际上土体在发生破坏前及在剪切破坏过程中，都将产生压缩现象或由于土质松软而出现局部破坏或冲剪破坏。

2）假定滑动面的方法，并根据土的静力平衡条件分别求出由于

粘聚力c、超载q和土自重γ所引起的承载力，然后进行叠加而得到总的承载力。由于承载力公式中c、q、γ所组成的每一项并不是在同一滑动面的情况下得出的，且在求解过程中均将滑动土体当作不变形的刚塑体来考虑。这是目前承载力公式中共同存在的主要问题，也是不能真实反映实际的主要原因。

4结论

论文从浅基础地基承载力的确定原则和确定方法入手，对目前的常用的几种浅基础地基极限承载力计算理论进行了分析，给出它们的使用范围。通过分析表明，对于不同的工程条件和地基条件，应该选用相应的计算理论，否则会导致计算结果差异性较大，从而影响工程安全。

参考文献

[1]杨爱武, 杜东菊. 软土浅基础地基承载力的计算及应用[j]. 天津城市建设学院学报, 2004, 10(1)

[2]中华人民共和国行业标准. 建筑地基基础设计规范

（gb50007-2002）[s]. 北京：中国建筑工业出版，2002

[3]中华人民共和国行业标准. 公路桥涵地基与基础设计规范（jtj65－2007） [s]. 北京：人民交通出版社，2007.

[4]龚文惠. 土力学. 武汉：华中科技大学出版社，2006

作者简介：侯晓红（1967—），女，工程师。1996年毕业于湖北工学院质量管理工程专业，现湖北省潜江市江汉石油管理局江汉检