李广信-关于边坡工程技术规范2013的讨论

关于《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2013)

的讨论

2015-05-19 15:27 来源：中国岩土网阅读：1900

2015年的注册考试，将依据《建筑边坡工程技术规范GB 50330-2013》。这本规范拖延较长时间

才颁布，其间也有一些争论。它修订的内容较多，也存在一些值得之处。这里提出一些看法，供讨论和参考。

0引言

《建筑边坡工程技术规范GB 50330-2013》[1]（以下简称《边坡规范》）于2013年出版，2014年6月实施。与旧版比较，有一些进步。例如删去了原版中不合理的动水压

力计算，采用了隐式的传递系数法，取消了工作条件系数等。但仍有一些不尽如人意之处，作为国家规范，它比较粗糙；附图中有一些未加说明的标注；一些公式也为交代清楚，给使用造成较大困难；还有一些概念上的错误，可能造成严重的后果。这里提出一些意见以供讨论。

1.荷载与设计方法

1.1作用与效应

《工程可靠性设计统一标准(GB 50153-2008)》[2]指出，作用是“施加在结构上的集中力或分布力（直接作用，也称荷载）和引起结构外加变形或约束的原因（间接作用）”。可见，荷载是狭义的作用，广义的作用包括地震、冻胀、膨胀、湿陷、温度引起的胀缩等。至于效应是“由作用引起的结构或结构构件的反应”。这个反应可包括内力和变形。按着这一标准，在近年来出版的建筑领域的规范都称“作用组合的效应”。

《建筑结构荷载规范(GB 50009-2012)》[3]由于是荷载规范，所以讲的是“荷载组合”，而非作用组合。称为“荷载组合的效应”。可见二者是统一的，即先是作用（荷载）的组合，

然后才是效应。可理解为作用（荷载）先按规定组合，然后计算这种组合下的结构（构件）上的力，它通过结构传到岩土中。

但颁布于2013年的新版《边坡规范》还是沿用“荷载效应的组合”，显然是不合时宜的。作为国家规范，这种滞后也是难以理解的。

1.2安全系数法与分项系数法

所谓安全系数法亦称“单一安全系数法”。它是将工程中包含的一切不确定性因素，

都放入唯一的安全系数之中。安全系数的取值往往是根据以往的经验。这些不确定性包括作用（荷载）的参数、材料的性质、计算与施工的精确性与可靠性，也包括政治、经济、环境和社会的各种条件与要求。可以说，安全系数是个筐，一切不确定性都往里装。因而就无需再引入其他系数了，例如重要性系数、工作条件系数、折减系数等。所以说新版《边坡规范》取消了工条件系数，而规定临时工程的安全系数小一些是符合安全系数法的基本概念的。

基于可靠度理论的分项系数法是将荷载与与抗力都当成随机变量，那么失效或破坏也就是随机事件。它是将荷载与抗力的不确定性分别考虑的。

以图1为例，两组荷载(S)与抗力(R)都是正态分布，荷载与抗力的均值相同，但变异系数不同，第一组的分布较为集中，离散较小，因而发生失效(S>R)的概率就较小（见图中的阴影面积）。在可靠度设计中主要的参数是可靠度指标，如果=3，则表明失事的概率是万分之三(3/10000)。分项系数是根据变量的概率分布形态经统计分析而得到的，它与可靠度指标和变异系数的关系可写为

式中R和G分别为抗力与和荷载的分项系数[4]。

图1.两组荷载与抗力的概率密度函数曲线

《建筑工程可靠性设计统一标准(GB 50068-2001)》[5]指出：“制定建筑结构荷载规范及钢结构、薄壁钢结构、混凝土结构、砌体结构、木结构设计规范应遵守本标准的规定；制定地基基础和建筑抗震等设计规范，宜遵守本标准的原则。”所以在岩土工程的有关规范中，凡与岩与土有关的设计，一般均用安全系数法；而只涉及到钢材、混凝土与砂浆等材料

时则采用分项系数法。例如《建筑地基基础设计规范(GB 5007-2011)》[6]，《建筑基坑支护设计规范(JGJ 120-2012)》[7]等。具体地讲，对于锚杆设计，在钢筋(索)抗拉、筋材与砂浆间的抗拔是用分项系数法；而锚固体与岩土间的抗拔，则用安全系数法。

新版的《边坡规范》把这三种承载力问题统一使用安全系数法。例如其中的8.2.2条的式8.2.2-1为

式中：As——锚杆钢筋或预应力锚索截面面积（m2）；

fy——普通钢筋抗拉强度设计值（kPa）；

Kb——锚杆杆体抗拉安全系数。

这里就是把钢筋的抗拉按安全系数法计算，这是不合理的。更不合理的是这里采用了钢筋抗拉强度的设计值。如上所述，由于安全系数是包含了所有不确定性的参数，因而抗力应取极限抗力的标准值，可是上式使用的是设计值，二者的关系为

(3)

以HRB400钢筋为例，其抗拉强度标准值为fk=400MPa，设计值为fy=360MPa，亦即其抗力分项系数为G=0.9。从而可见，式(2)即《边坡规范》的式8.2.2-1是把安全系数与分项系数混合使用，似乎安全系数Kb只负责荷载的不确定性。这在原理与概念上是不对的。应当用钢筋的标准值，在同样的安全度情况下，可以适当增大安全系数。

2.挡土墙上的主动土压力计算

《边坡规范》提出了一系列主动土压力半经验的计算公式，但存在不少问题。

2.1墙背俯倾的情况

该规范的 6.2.10中，给出了图2的有俯倾式墙面的土压力计算公式。表示为为式6.2.10-2和式6.2.10-3，即本文中的式(3)和式(4)。

问题是这里未交代计算的主动土压力的方向，如果假设墙背光滑，则主动土压力Ea如图2所示，那么验算墙的抗倾覆与抗滑移稳定时，其荷载要比Ea水平时增大，或者抗力减小。这是必须明确的

图2 墙背俯倾的情况

2.2墙顶填土倾斜的情况

该规范的B.0.3中，给出了图3的有墙顶填土倾斜时的土压力计算公式。为式B.0.3-1，即本文的式(5)。

图3 墙顶填土倾斜情况

这个公式来源于无限斜坡的朗肯土压力计算[8]，除了墙背竖直光滑、填土水平以外，这是一种很少见的可以得到朗肯主动土压力理论解的情况，见图4。其理论解就是

但其必要条件是墙背与土间的摩擦角。即主动土压力的方向是平行于坡面的。