边坡规范

关于 建筑边坡工程技术规范 GB50330 2013 的讨论 建筑边坡工程技术规范 GB50330 2013 该规范于2013年出版 2014年6月实施 与旧版比较 GB50330 2002 有如下变化 新旧规范比较与讨论 例如删去了原版中不合理的动水压力计算 删去了工作条件系数 采用了隐式的传递系数法 采用了简化比肖甫法计算圆弧滑动面稳定 一些不足 不确和不对之处 它略显粗糙 附图中有一些未加说明的标注 一些公式也未交代清楚 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 动水压力 渗透力 计算 Pwi wVisin i i 2 i i水面倾角 i底面倾角静水 j wsin i i 2如果 i 0 静水 i sin i 2 i GB50330 2002 工作条件系数 frb 锚固体与岩土间粘接强度特征值 frb frbk Kfrbk 锚固体与岩土间极限粘接强度标准值D 锚固体直径K 安全系数la 锚固段长度 1 工作条件系数 永久 1 0 临时 1 33违背单一安全系数的概念 GB50330 2002 GB50330 2002 显式传递系数法 传递系数两种算法 显式 隐式 Fs荷载放大系数 Fs强度折减系数 显式的传递系数法 所谓显式 就是可以通过方程式直接计算出安全系数Fs的方法 如果安全系数就为超载系数 或荷载放大系数 这样 在极限平衡条件下 在实际上 也可从顶部开始一步步向下逐条计算 最后用第n条的抗滑力与滑动力之比计算安全系数 显式解 计算安全系数Fs 剩余推力 剩余下滑力 隐式的传递系数法 所谓隐式就是定义安全系数 亦即认为安全系数是反映抗力储备的折减系数 由于式中的Ri和 j本身都包含有安全系数Fs 所以上式不能直接计算出Fs 需要通过迭代才能计算出安全系数Fs 所以叫做隐式 隐式法求解的基本流程 假设Fs0 计算Ti Ri和 i Pn 0 计算Fs1 Fs1 Fs0 End yes No Fs0 Fs1 一个例子 一个例子 例题1 有一岩坡 滑动面的形式如图所示 已知岩石的重度为24kN m3 自上而下三个楔体的体积分别为 2046m3 14880m3与4770m3 在滑动面间岩块的摩擦角为 20 c 0 用显式的传递系数法计算其稳定安全系数Fs A 1 2 B 1 4 C 1 6 D 1 8 计算表 Ti Wisin iNi Wicos iRi Nitan P1 14766Fs 17045P2 92429Fs 125552 14518Fs 16759 106947Fs 142311P3 9978Fs 41509 98562Fs 131154 0108540Fs 172663Fs 1 591 显式解 或者 隐式解 隐式法计算表 设Fs 1 591 ce 0 tan e 0 229 P1 14766 10713 4053kNP2 92429 78914 4053 0 9891 17524kNP3 9978 26090 17524 0 945 448kN 0 Fs 1 585 迭代后 2013规范讨论 1 作用与设计 工程可靠性设计统一标准 GB50153 2008 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 荷载是狭义的作用 广义的作用包括地震 冻胀 膨胀 湿陷 温度等 它们会引起的结构的胀缩与内力 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 作用 组合的效应 按着这一标准 在近年来出版的建筑领域的规范都称 作用标准 基本 准永久 组合的效应 由于 建筑结构荷载规范 GB50009 2012 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 可见在组合与效应的关系上二者是统一的 即先是作用 荷载 的组合 然后才是效应 可理解为作用 荷载 先按一定的规定组合 然后计算这种组合下的结构 构件 上的力或变形 它通过结构传到岩土中 荷载效应的 组合 颁布于2013年的新版 边坡规范 还是沿用 荷载效应的 组合 这是2008年以前的说法 显然不合时宜 作为国家规范 这种滞后也是难以理解的 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 都放入单一的安全系数K或Fs之中 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 安全系数的取值往往是根据以往的经验 安全系数法 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 荷载放大系数等 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 分项系数法 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 所以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 分项系数 与可靠度指数 在可靠度设计中 主要的参数是可靠度指标 如果 3 则表明失事的概率约为万分之十三万无一失 失事的概率约为万分之一 4 建筑工程可靠性设计统一标准 GB50068 2001 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 2013边坡规范 统一使用安全系数法 即 8 2 2 1 8 2 4 8 2 3 抗拉 砂浆中抗拔 锚固体抗拔 极限 抗力的标准值与设计值 fy 普通钢筋或钢绞线抗拉强度设计值 frbk 岩土层与锚固体极限黏结强度标准值 fb 钢筋与锚固砂浆间的黏结强度设计值 标准值与设计值 以HRB400钢筋为例 其 极限 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 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 3 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 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垂直于墙背 但是该公式计算的土压力是水平的 这不合理 90 6 2 10 2 6 2 10 3 2 2墙顶填土倾斜的情况 无限斜坡的朗肯土压力计算 Ea的方向平行于坡面 zcos 无限土坡的朗肯主动土压力计算原理 算例 这种主动土压力垂直于墙面的假设 计算的安全系数仅为朗肯理论解的0 42 大大低估了其安全度 计算结果 B 0 3 2与B 0 3 2 存在类似的问题 库伦主动土压力的一般解 此公式计算的大小与分布都有问题 主动土压力计算 其实不管墙后的填土形式多么复杂 采用库伦土压力理论进行计算都没有问题 因为计算机已经完全普及 建立一个搜索具有最大土压力的滑动面的软件是轻而易举的 何必罗列了这么多完全不适用 不合理 华而不实的 半经验公式 呢 3 边坡稳定分析中的水土合算 重度与强度指标 3 1孔隙水压力 简化比肖甫条分法稳定分析 孔隙水压力 静水下 按浮重度计算 渗流情况下 按中点等势线计算 3 2稳定分析的水土合算 水土合算计算水土压力是对于基坑中特殊应力路径一种经验计算 它并不符合有效应力原理也没有推广的理由 尤其是不能用于边坡稳定分析 边坡规范 对水土合算的推广 土质边坡按水土合算原则计算时 地下水位以下宜采用土的饱和自重 固结不排水抗剪强度指标 4 3 5条 饱和重度 固结不排水强度 错误 固结 是在原位的 z的有效应力作用下的固结 而不是在 satz下的固结 那么M点土体在自然的情况下的固结压力为 z z 如果很快地开挖出图示的边坡 则其抗剪强度为 f ccu ztan cu 抗滑力矩应当用土的浮重度计算 而不是用饱和重度计算 M 瑞典条分法 替代法 i h3i h2i h1i 浸润线 h3i部分用浮重度计算 h2i分母用饱和重度 分子用浮重度 替代法 不计水压力 ui 上海规范6 2 1 坑底地下水位以下取浮重度 考虑渗流作用时 坑底地下水位与坑外地下水位范围内的土体在计算滑动力矩时取饱和重度 计算抗滑力矩时取浮重度 至少在这种情况下这是对的 因为这就是稳定分析中所谓的 替代法 扣除孔隙水压力法 h1i h2i h3i 碾压土石坝设计规范 SL274 2001 8 3 2黏性土库水位降落时应采用总应力法按式8 3 2 3计算 杭州地铁工程 在杭州地铁一号线湘湖站基坑工程事故中 设计采用的 2 1两层淤泥质土饱和重度平均为 sat 17 1kN m3 平均固结快剪强度指标 cq 12 8 ccq 14 8kPa 采用饱和重度计算抗滑力矩 比用浮重度高2 4倍 这可能是事故的原因之一 杭州地铁基坑 结论 规范中 荷载效应的 组合 的提法是一种过时的提法 目前建筑行