地基承載力

地基承載力

建築學術語
地基承載力(subgrade bearing capacity)是指地基承擔荷載的能力。在荷載作用下,地基要産生變形。随着荷載的增大,地基變形逐漸增大,初始階段地基土中應力處在彈性平衡狀态,具有安全承載能力。當荷載增大到地基中開始出現某點或小區域内各點在其某一方向平面上的剪應力達到土的抗剪強度時,該點或小區域内各點就發生剪切破壞而處在極限平衡狀态,土中應力将發生重分布。這種小範圍的剪切破壞區,稱為塑性區(plastic zone)。地基小範圍的極限平衡狀态大都可以恢複到彈性平衡狀态,地基尚能趨于穩定,仍具有安全的承載能力。但此時地基變形稍大,必須驗算變形的計算值不允許超過允許值。當荷載繼續增大,地基出現較大範圍的塑性區時,将顯示地基承載力不足而失去穩定。此時地基達到極限承載力。
    中文名:地基承載力 外文名: 别名: 英文名:subgrade bearing capacity 解 釋:基承擔荷載的能力 确定方法:原位試驗法、理論公式法等

簡介

地基承載力:地基滿足變形和強度的條件下,單位面積所受力的最大荷載。

确定方法

(1)原位試驗法(in-situ testing method):是一種通過現場直接試驗确定承載力的方法。包括(靜)載荷試驗、靜力觸探試驗、标準貫入試驗、旁壓試驗等,其中以載荷試驗法為最可靠的基本的原位測試法。

(2)理論公式法(theoretical equation method):是根據土的抗剪強度指标計算的理論公式确定承載力的方法。

(3)規範表格法(code table method):是根據室内試驗指标、現場測試指标或野外鑒别指标,通過查規範所列表格得到承載力的方法。規範不同(包括不同部門、不同行業、不同地區的規範),其承載力不會完全相同,應用時需注意各自的使用條件。

(4)當地經驗法(local empirical method):是一種基于地區的使用經驗,進行類比判斷确定承載力的方法,它是一種宏觀輔助方法。

注意問題

定義

(1)地基承載力:地基所能承受荷載的能力。

(2)地基容許承載力:保證滿足地基穩定性的要求與地基變形不超過允許值,地基單位面積上所能承受的荷載。

(3)地基承載力基本值:按标準方法試驗,未經數理統計處理的數據。可由土的物理性質指标查規範得出的承載力。

(4)地基承載力标準值:在正常情況下,可能出現承載力最小值,系按标準方法試驗,并經數理統計處理得出的數據。可由野外鑒别結果和動力觸探試驗的錘擊數直接查規範承載力表确定,也可根據承載力基本值乘以回歸修正系數即得。

(5)地基承載力設計值:地基在保證穩定性的條件下,滿足建築物基礎沉降要求的所能承受荷載的能力。可由塑性荷載直接,也可由極限荷載除以安全系數得到,或由地基承載力标準值經過基礎寬度和埋深修正後确定。

(6)地基承載力的特征值:正常使用極限狀态計算時的地基承載力。即在發揮正常使用功能時地基所允許采用抗力的設計值。它是以概率理論為基礎,也是在保證地基穩定的條件下,使建築物基礎沉降計算值不超過允許值的地基承載力。

在設計建築物基礎時,各行業使用《規範》不同,地基容許承載力、地基承載力設計值與特征值在概念上有所不同,但在使用含義上相當

合理确定

一、原因

與鋼、混凝土、砌體等材料相比,土屬于大變形材料,當荷載增加時,随着地基變形的相應增長,地基承載力也在逐漸加大,很難界定出下一個真正的“極限值”,而根據現有的理論及經驗的承載力計算公式,可以得出不同的值。因此,地基極限承載力的确定,實際上沒有一個通用的界定标準,也沒有一個适用于一切土類的計算公式,主要依賴根據工程經驗所定下的界限和相應的安全系數加以調整,考慮一個滿足工程的要求的地基承載力值。它不僅與土質、土層埋藏順序有關,而且與基礎底面的形狀、大小、埋深、上部結構對變形的适應程度、地下水位的升降、地區經驗的差别等等有關,不能作為土的工程特性指标。

另一方面,建築物的正常使用應滿足其功能要求,常常是承載力還有潛力可挖,而變形已達到可超過正常使用的限值,也就是變形控制了承載力。

因此,根據傳統習慣,地基設計所用的承載力通常是在保證地基穩定的前提下,使建築物的變形不超過其允許值的地基承載力,即允諾承載力,其安全系數已包括在内。無論對于天然地基或樁基礎的設計,原則均是如此。

随着《建築結構設計統一标準》(GBJ68-84)施行,要求抗力計算按承載能力極限狀态,采用相應于極限值的“标準值”,并将過去的總安全系數一分為二,由荷載分項系數和抗力分項系數分擔,這給傳統上根據經驗積累、采用允許值的地基設計帶來了困擾。

《建築地基基礎設計規範》(GBJ7——89)以承力的允許值作為标準值,以深寬修正後的承載力值作為設計值,引起的問題是,抗力的設計值大于标準值,與《建築可靠度設計統一标準》(GB50068——2001)規定不符,因此本次規範進行了修訂。

二、對策

《建築結構可靠度設計統一标準》(GB50068——2001)鑒于地基設計的特殊性,将上一版“應遵守本标準的規定”修改為“宜遵守本标準規定的原則”,并加強了正常使用極限狀态的研究。而《建築結構荷載規範》(GB50009——2001)也完善了正常使用極限狀态的表達式,認可了地基設計中承載力計算可采用正常使用極限狀态荷載效應标準組合。

“特征值”一詞,用以表示按正常使用極限狀态計算時采用的地基承載力和單樁承載力的值。

三、應用

用作抗力指标的代表值有标準值和特征值。當确定岩土抗剪強度和岩石單軸抗壓強度指标時用标準值;由荷載試驗确定承載力時取特征值,載荷試驗包括深層、淺層、岩基、單樁、錨杆等,見規範有關附錄。

地基承載力特征值fak是由荷載試驗直接測定或由其與原位試驗相關關系間接确定和由此而累積的經驗值。它相于載荷試驗時地基土壓力——變形曲線上線性變形段内某一規定變形所對應的壓力值,其最大值不應超過該壓力——變形曲線上的比例界限值。

修正後的地基承載力特征值fa是考慮了影響承載力的各項因素後,最終采用的相應于正常使用極限狀态下的設計值的地基允許承載力。

單樁承載力特征值Ra是由載荷試驗直接測定或由其與原位試驗的相關關系間接推定和由此而累積的經驗值。它相應于正常使用極限狀态下允許采用單樁承載力設計值。

當按地基承載力計算以确定基礎底面積和埋深或按單樁承載力确定樁的數量時,傳至基礎或承台底面上的荷載效應應按正常使用極限狀态采用标準組合,相應的抗力限值采用修正後的地基承載力特征值或單樁承載力特征值。即S≤C,C為抗力或變形的限值;pk≤fa(地基);Qk≤Ra(樁基)。此時特征值fa、Ra即為正常使用極限狀态下的抗力設計值。

當根據材料性質确定基礎或樁台的高度、支擋結構截面、計算基礎或支擋結構内力、确定配筋和驗算材料強度時,上部結構傳來的荷載效應和相應的基底闆應按承載能力極限狀态下荷載效應的基本組合,即γ0S≤R計算,此時地基反力p、樁頂下反力Ni和主動土壓力Ea等相應為荷載設計值,要采用相應的分項系數。

因此,閱讀地質報告時,若為“特征值”則為允許值,安全系數已包括在内;若為“标準值”,則為極限值,應考慮相應的抗力分項系數。

簡單的說地基承載力标準值、地基承載力設計值是老規範的表述方式,特征值是新規範的表述方式,其取值方法大概相同,考慮的修正有所區别。

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