关于地基基础设计的若干问题

李广信关于地基基基础设设计的若若干问题题清华大学学目录1·地基基基础设设计理论论与荷载载2·关于于地基承承载力3·桩的的承载特特性与群群桩效应应4·复合合地基设设计的三三个原则则5·基坑坑及其事事故分析析6·基坑坑的设计计7·土中中水及其其渗流问问题8·土工工合成材材料地基基础础设计理理论与荷荷载满足如下下要求：：1、承载载力2、变形形3、稳定定4、基础础本身（（强度、、刚度、、耐久性性、抗裂裂········）设计基本本原则两种极限限状态设设计承载能力力极限状状态：以结构内内力（地地基荷载载）超过过其承载载能力为为依据——各种失失稳、结结构破坏坏。正常使用用极限状状态：以结构（（地基））的变形形、裂缝缝、振动动参数（（老化蠕蠕变）的的限值为为依据。。有时间间接通过过应力控控制（例例如最大大塑性深深度的限限制—容容许承载载力）地基基础础的设计计思想可靠度理理论：以以概率理理论未基基础的极极限状态态设计方方法；是是不确定定性理论论方法———因果果关系的的破缺；；结果是是破坏的的概率或或者工程程的可靠靠度。定值设计计法：所所有参数数和条件件是定值值，所有有不确定定性由一一个安全全系数K包括。。一、地基基基础承承载力设计理论论1、容许许承载力力理论2、极限限承载力力理论－－安全系系数法3、极限限承载力力理论－－分项系系数法重要性系系数分项系数数分项系数数1、容许许承载力力理论承载力：：塑性区区开展范范围：Pcr，P1/4,，s/b=0.01-0.02（（载荷试试验）、、计算公公式荷载：标标准值（（组合））F塑性区1、容许许承载力力理论在载荷试试验中可可以由其其比例界界限确定定；按一定沉沉降比人人为规定定，例如如s/b0.002在理论计计算中可可以由塑塑性区发发展理论论中的临临塑荷载载pcr＝p1/4、p1/3确定。按容许承承载力理理论确定定的承载载力，其其沉降一一般也会会满足要要求，常常常不需需进行沉沉降验算算。在这种设设计中，，工程的的安全性性和可靠靠性是无无定量的的概念的的。因而而是一种种经验的的设计方方法。其设计荷荷载可取取为标准准值或标标准组合合。2、极限限承载力力理论——安全系系数法承载力：：极限承承载力公公式、平平板载荷荷试验的的极限值值/安全全系数（（2－3）荷载采用用标准值值（组合合）2、极限限承载力力理论——安全系系数法在这一理论论方法中，，其安全程程度用单一一的安全系系数K表示示，但这一一安全系数数反映多大大的失事概概率是不得得而知的。。对于地基承承载力问题题，单一安安全系数法法的一般表表达式为：：定值设计法法长期的经验验的积累合理的综合合判断工程的类比比合理的反算算3、极限承承载力理论论－分项系系数承载力：采采用标准值值除以承载载力分项系系数荷载：荷载载效应组合合的代表值值×分项系系数－设计计值S（基基本组合））3、极限承承载力理论论－分项系系数基于可靠度度理论的分分项系数设设计方法也也是一种极极限状态设设计方法。。由于工程中中的荷载和和抗力都是是随机变量量，有多少少可能使荷荷载大于抗抗力而失事事是一个随随机事件，，破坏的概率率（可能性性）决定于于两个随机机变量的均均值（众值值，中值及及某个分位位值）及其其分布。R，SR，Sf(S)f(R)RSRS可靠度其失事概率率可用可靠靠度指标表表示。例如如，则表示示失效概率率为万分之之9.4。。相应的设设计公式可可简单表示示为：3.0这种设计理理论能够明明确地给出出安全与失失效的概率率，然后通通过经济、、社会、技技术的风险险分析，给给出最合理理的设计值值。所以是是一种最科科学合理的的设计理论论与方法，，为国内外外工程设计计所广泛采采用。我国国颁布的《《建筑结构构可靠度设设计统一标标准》（GB50068-2001））规定，对对于各种结结构设计应应遵循该理理论方法。。岩土工程的的不确定性性土层剖面与与边界的不不确定性现场与实验验室岩土指指标的不确确定性现场应力与与孔隙水压压力的不确确定性外加荷载及及其分布的的不确定性性计算理论和和方法的不不确定性应力变形的的机理不清清楚。三种设计理理论容许承载力力法单一安全系系数可靠度设计计二、荷载载计算1·极限限状态：结构或者结结构的一部部分超过某某一特定状状态，而不不能满足设设计规定的的某一功能能要求时，，这一特定定状态为结结构对于该该功能的极极限状态。。（1）承载载能力极限限状态：一般是结构构的内力超超过其承载载能力为依依据；（2）正常常使用极限限状态：一般是以结结构的变形形、裂缝、、振动参数数等超过设设计允许的的限值为依依据。2·荷载载种类：永久荷载（恒荷荷载）：：（1）不随随时间变化化(自重））；（2））变化与均均值比可忽忽略（设备备）；（3）单调变变化并趋于于极值（正正常水压力力）：结构构及基础自自重、固定定设备重量量、土压力力、正常稳稳定水位的的水压力可变荷载（活荷荷载1）：：变化与均值值比不可忽忽略：屋面面、楼面、、吊车、雪雪、风荷载载偶然荷载（特殊殊荷载、活活荷载2））：在结构使用用期间不一一定出现，，一旦出现现其值很大大，持续时时间很短：：地震、撞撞击、爆炸炸、3·荷载的的代表值（1）标准准值：基本代表值值，为设计计基准期内最大荷载载统计分布布的特征值（如：均值、众值、中中值··））（2）组合合值：对于可变荷荷载，组合合超越概率率与其出现现概率相同同（等于标标准值）如如：1％台台风＋设防防地震＋最最大楼面荷荷载··········（3）频遇遇值：对于可变荷荷载，超越越概率为规规定的较小小比率；（4）准永永久值：对于可变荷载，在设设计基准期期内，其超超越的总时时间为设计计基准期一一半的荷载载值。（人人群活荷载载－沉降））pS：荷载R：抗力标准值荷载与抗力力的取值4·荷载与与承载力的的设计值荷载S＝代代表值分项系数数（大于1））抗力R＝代代表值/分项系数（大于1））5·荷载载效应：指在一定的的外荷载作作用下，在在一定设计计对象中的的作用：轴轴力、水平平力、力矩矩··基础上荷载载及荷载效效应上部结构F、M、H：结构自自重屋屋面荷载楼楼面荷荷载活活荷载基础自重G：设计地地面高程（（内外地面面平均值））FMFFHFMH一般为前两两种情况，，横向力不不大，只做做校核基础上荷载载及荷载效效应6·荷载载组合：按极限状态态设计时，，为保证结结构的可靠靠性对于同同时出现的的各种荷载载设计值的的规定。基本组合：承载能力极极限状态设计时，永永久作用与与可变作用用的组合；；（分项系系数）偶然组合：：承载能力极极限状态设计时，（（永久作用用）＋（可可变作用））＋（一个偶然作作用）的组合；（大于基本本组合）标准组合：正常使用极限状态设设计时，采采用标准值，（或组合合值）为荷荷载代表的的组合；（频遇组合合）：正常使用极限状态设设计时，对对于可变荷荷载，采用用频遇值（（或准永久久值）为荷荷载代表的的组合：（（永久组合合标准值））＋（主导导可变荷载载频遇值））＋（伴随随可变荷载载的准永久久值）准永久组合合：正常使用极限状态设设计时，对对于可变荷荷载，采用用准永久值值为荷载代代表的组合合（1）基本本组合－荷载效应组组合的设计值（1）由可变荷载控制时时：SQ1k:在所有有可变荷载载中产生最最不利荷载载效应的一一个（2）由永久荷载控制时时：组合值系数数c（2）标准准组合－荷载效应组组合的设计计值SQ1k:在所有有可变荷载载中产生最最不利荷载载效应的一一个组合值系数数c（4）准永永久组合－荷载效应组组合的设计计值准永久值系系数q民用建筑楼楼面均布活活荷载的各各种代表值值类别标准值(kN/m2)组合值系数c频遇值系数f准永久值系数q住宅、宿舍、办公楼教室、实验室、会议室2.00.70.50.60.40.5食堂、餐厅2.50.70.60.5礼堂、剧场、影院3.00.70.50.5商店、车站、机场大厅3.50.70.60.3健身房、舞厅4.00.70.60.5书库、档案库5.00.90.90.8规范GB5007-2002中的规定定（一）按地地基承载力确定基础底底面积及埋埋深，传至至基础底面面上的荷载载应按正常使用极限状态下下荷载效应的的标准组合合。承载力采采用特征值值。组合值系数数c（二）计算算地基变形时，传至基基础底面上上的荷载效效应应按正常使用极极限状态下下的荷载效效应的准永永久组合。不应计入入风荷载和和地震荷载载。相应的限值值应为地基基变形的允允许值。准永久值系系数q（三）在确确定基础或或承台高度度、支挡结结构高度、、计算它们们的内力、确定配筋筋和验算材材料强度时时，上部结结构传来的的荷载效应应组合和相相应的基底底反力，采采用承载能力极极限状态下下荷载效应应的基本组合，采用相应应的分项系系数。（1）由可可变荷载控控制时：组合值系数数c（2）由永永久荷载控控制时：组合值系数数c（3）对于于由永久荷载载控制的基基本组合，，也可采用用简化规则则：R:结构构构件抗力的的设计值Sk:荷载效应应的标准组组合值（四）计算算挡土墙、、地基或斜斜坡稳定基基