地基基础设计的若干问题

李广信信关于地地基基基础设设计的的若干干问题题清华大大学目录1·地地基基基础设设计理理论与与荷载载2·关关于地地基承承载力力3·桩桩的承承载特特性与与群桩桩效应应4·复复合地地基设设计的的三个个原则则5·基基坑及及其事事故分分析6·基基坑的的设计计7·土土中水水及其其渗流流问题题8·土土工合合成材材料地基基基础设设计理理论与与荷载载满足如如下要要求：：1、承承载力力2、变变形3、稳稳定4、基基础本本身（（强度度、刚刚度、、耐久久性、、抗裂裂·········）设计基基本原原则两种极极限状状态设设计承载能能力极极限状状态：以结构构内力力（地地基荷荷载））超过过其承承载能能力为为依据据—各各种失失稳、、结构构破坏坏。正常使使用极极限状状态：：以结构构（地地基））的变变形、、裂缝缝、振振动参参数（（老化化蠕变变）的的限值值为依依据。。有时时间接接通过过应力力控制制（例例如最最大塑塑性深深度的的限制制—容容许承承载力力）地基基基础的的设计计思想想可靠度度理论论：以以概率率理论论未基基础的的极限限状态态设计计方法法；是是不确确定性性理论论方法法———因果果关系系的破破缺；；结果果是破破坏的的概率率或者者工程程的可可靠度度。定值设设计法法：所所有参参数和和条件件是定定值，，所有有不确确定性性由一一个安安全系系数K包括括。一、地地基基基础承承载力力设计理理论1、容容许承承载力力理论论2、极极限承承载力力理论论－安安全系系数法法3、极极限承承载力力理论论－分分项系系数法法重要性性系数数分项系系数分项系系数1、容容许承承载力力理论论承载力力：塑塑性区区开展展范围围：Pcr，P1/4,，s/b=0.01-0.02（载载荷试试验））、计计算公公式荷载：：标准准值（（组合合）F塑性区区1、容容许承承载力力理论论在载荷荷试验验中可可以由由其比比例界界限确确定；；按一定定沉降降比人人为规规定，，例如如s/b0.002在理论论计算算中可可以由由塑性性区发发展理理论中中的临临塑荷荷载pcr＝p1/4、p1/3确定。。按容许许承载载力理理论确确定的的承载载力，，其沉沉降一一般也也会满满足要要求，，常常常不需需进行行沉降降验算算。在这种种设计计中，，工程程的安安全性性和可可靠性性是无无定量量的概概念的的。因因而是是一种种经验验的设设计方方法。。其设计计荷载载可取取为标标准值值或标标准组组合。。2、极极限承承载力力理论论—安安全系系数法法承载载力力：：极极限限承承载载力力公公式式、、平平板板载载荷荷试试验验的的极极限限值值/安安全全系系数数（（2－－3））荷载载采采用用标标准准值值（（组组合合））2、、极极限限承承载载力力理理论论——安安全全系系数数法法在这这一一理理论论方方法法中中，，其其安安全全程程度度用用单单一一的的安安全全系系数数K表表示示，，但但这这一一安安全全系系数数反反映映多多大大的的失失事事概概率率是是不不得得而而知知的的。。对于于地地基基承承载载力力问问题题，，单单一一安安全全系系数数法法的的一一般般表表达达式式为为：：定值值设设计计法法长期期的的经经验验的的积积累累合理理的的综综合合判判断断工程程的的类类比比合理理的的反反算算3、、极极限限承承载载力力理理论论－－分分项项系系数数承载载力力：：采采用用标标准准值值除除以以承承载载力力分分项项系系数数荷载载：：荷荷载载效效应应组组合合的的代代表表值值××分分项项系系数数－－设设计计值值S（（基基本本组组合合））3、、极极限限承承载载力力理理论论－－分分项项系系数数基于于可可靠靠度度理理论论的的分分项项系系数数设设计计方方法法也也是是一一种种极极限限状状态态设设计计方方法法。。由于于工工程程中中的的荷荷载载和和抗抗力力都都是是随随机机变变量量，，有有多多少少可可能能使使荷荷载载大大于于抗抗力力而而失失事事是是一一个个随随机机事事件件，，破坏坏的的概概率率（（可可能能性性））决决定定于于两两个个随随机机变变量量的的均均值值（（众众值值，，中中值值及及某某个个分分位位值值））及及其其分分布布。。R，SR，Sf(S)f(R)RSRS可靠靠度度其失失事事概概率率可可用用可可靠靠度度指指标标表表示示。。例例如如，，则则表表示示失失效效概概率率为为万万分分之之9.4。。相相应应的的设设计计公公式式可可简简单单表表示示为为：：3.0这种种设设计计理理论论能能够够明明确确地地给给出出安安全全与与失失效效的的概概率率，，然然后后通通过过经经济济、、社社会会、、技技术术的的风风险险分分析析，，给给出出最最合合理理的的设设计计值值。。所所以以是是一一种种最最科科学学合合理理的的设设计计理理论论与与方方法法，，为为国国内内外外工工程程设设计计所所广广泛泛采采用用。。我我国国颁颁布布的的《《建建筑筑结结构构可可靠靠度度设设计计统统一一标标准准》》（（GB50068-2001））规规定定，，对对于于各各种种结结构构设设计计应应遵遵循循该该理理论论方方法法。。岩土土工工程程的的不不确确定定性性土层剖面面与边界界的不确确定性现场与实实验室岩岩土指标标的不确确定性现场应力力与孔隙隙水压力力的不确确定性外加荷载载及其分分布的不不确定性性计算理论论和方法法的不确确定性应力变形形的机理理不清楚楚。三种设计计理论容许承载载力法单一安全全系数可靠度设设计二、荷荷载计算算1·极极限状态态：结构或者者结构的的一部分分超过某某一特定定状态，，而不能能满足设设计规定定的某一一功能要要求时，，这一特特定状态态为结构构对于该该功能的的极限状状态。（1）承承载能力力极限状状态：一般是结结构的内内力超过过其承载载能力为为依据；；（2）正正常使用用极限状状态：一般是以以结构的的变形、、裂缝、、振动参参数等超超过设计计允许的的限值为为依据。。2·荷荷载种类类：永久荷载（恒恒荷载））：（1）不不随时间间变化(自重））；（2）变化化与均值值比可忽忽略（设设备）；；（3））单调变变化并趋趋于极值值（正常常水压力力）：结结构及基基础自重重、固定定设备重重量、土土压力、、正常稳稳定水位位的水压压力可变荷载（活活荷载1）：：变化与均均值比不不可忽略略：屋面面、楼面面、吊车车、雪、、风荷载载偶然荷载（特特殊荷载载、活荷荷载2））：在结构使使用期间间不一定定出现，，一旦出出现其值值很大，，持续时时间很短短：地震震、撞击击、爆炸炸、3·荷载载的代表表值（1）标标准值：：基本代表表值，为为设计基准期内最大荷荷载统计计分布的的特征值（如：均值、众值、、中值···）（2）组组合值：：对于可变变荷载，，组合超超越概率率与其出出现概率率相同（（等于标标准值））如：1％台风风＋设防防地震＋＋最大楼楼面荷载载··········（3）频频遇值：：对于可变变荷载，，超越概概率为规规定的较较小比率率；（4）准准永久值值：对于可变荷载，在在设计基基准期内内，其超超越的总总时间为为设计基基准期一一半的荷荷载值。。（人群群活荷载载－沉降降）pS：荷载载R：抗力力标准值荷载与抗抗力的取取值4·荷载载与承载载力的设设计值荷载S＝＝代表值值分项系系数（大于1）抗力R＝＝代表值值/分项系数数（大于1）5·荷荷载效应应：指在一定定的外荷荷载作用用下，在在一定设设计对象象中的作作用：轴轴力、水水平力、、力矩···基础上荷荷载及荷荷载效应应上部结构构F、M、H：：结构自自重屋屋面荷荷载楼楼面荷荷载活活荷载载基础自重重G：设设计地面面高程（（内外地地面平均均值）FMFFHFMH一般为前前两种情情况，横横向力不不大，只只做校核核基础上荷荷载及荷荷载效应应6·荷荷载组合合：按极限状状态设计计时，为为保证结结构的可可靠性对对于同时时出现的的各种荷荷载设计计值的规规定。基本组合合：承载能力力极限状状态设计时，，永久作作用与可可变作用用的组合合；（分分项系数数）偶然组合合：承载能力力极限状状态设计时，，（永久久作用））＋（可可变作用用）＋（（一个偶然然作用））的组合；；（大于基基本组合合）标准组合合：正常使用用极限状态态设计时时，采用用标准值，（或组组合值））为荷载载代表的的组合；；（频遇组组合）：：正常使用用极限状态态设计时时，对于于可变荷荷载，采采用频遇遇值（或或准永久久值）为为荷载代代表的组组合：（（永久组组合标准准值）＋＋（主导导可变荷荷载频遇遇值）＋＋（伴随随可变荷荷载的准准永久值值）准永久组组合：正常使用用极限状态态设计时时，对于于可变荷荷载，采采用准永永久值为为荷载代代表的组组合（1）基基本组合合－荷载效应应组合的的设计值（1）由由可变荷载控制制时：SQ1k:在所所有可变变荷载中中产生最最不利荷荷载效应应的一个个（2）由由永久荷载控制制时：组合值系系数c（2）标准组组合－荷载效应组合合的设计值SQ1k:在所有可可变荷载中产产生最不利荷荷载效应的一一个组合值系数c（4）准永久久组合－荷载效应组合合的设计值准永久值系数数q民用建筑楼面面均布活荷载载的各种代表表值类别标准值(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中的规规定（一）按地基基承载力确定基础底面面积及埋深，，传至基础底底面上的荷载载应按正常使用极限状态下荷