李广信,关于地基基础设计的若干问题,清华大学 岩土工程研究所,目录,1地基基础设计理论与荷载 2关于地基承载力 3桩的承载特性与群桩效应 4复合地基设计的三个原则 5基坑及其事故分析 6基坑的设计 7土中水及其渗流问题 8土工合成材料,地基基础设计理论与荷载,满足如下要求： 1、承载力 2、变形 3、稳定 4、基础本身（强度、刚度、耐久性、抗裂）,设计基本原则,两种极限状态设计,承载能力极限状态：以结构内力（地基荷载）超过其承载能力为依据各种失稳、结构破坏。 正常使用极限状态：以结构（地基）的变形、裂缝、振动参数（老化蠕变）的限值为依据。有时间接通过应力控制（例如最大塑性深度的限制容许承载力）,地基基础的设计思想,可靠度理论：以概率理论未基础的极限状态设计方法；是不确定性理论方法因果关系的破缺；结果是破坏的概率或者工程的可靠度。 定值设计法：所有参数和条件是定值，所有不确定性由一个安全系数K包括。,一、地基基础承载力设计理论,1、容许承载力理论 2、极限承载力理论安全系数法 3、极限承载力理论分项系数法,重要性系数,分项系数,分项系数,1、容许承载力理论,承载力：塑性区开展范围：Pcr，P1/4,，s/b=0.01-0.02（载荷试验）、计算公式 荷载：标准值（组合）,F,塑性区,1、容许承载力理论,在载荷试验中可以由其比例界限确定； 按一定沉降比人为规定，例如s/b0.002 在理论计算中可以由塑性区发展理论中的临塑荷载pcrp1/4、 p1/3确定。 按容许承载力理论确定的承载力，其沉降一般也会满足要求，常常不需进行沉降验算。 在这种设计中，工程的安全性和可靠性是无定量的概念的。因而是一种经验的设计方法。 其设计荷载可取为标准值或标准组合。,2、极限承载力理论安全系数法,承载力：极限承载力公式、平板载荷试验的极限值/安全系数（23） 荷载采用标准值（组合）,2、极限承载力理论安全系数法,在这一理论方法中，其安全程度用单一的安全系数K表示，但这一安全系数反映多大的失事概率是不得而知的。,对于地基承载力问题，单一安全系数法的一般表达式为：,定值设计法,长期的经验的积累 合理的综合判断 工程的类比 合理的反算,3、极限承载力理论分项系数,承载力：采用标准值除以承载力分项系数 荷载：荷载效应组合的代表值分项系数设计值S（基本组合）,3、极限承载力理论分项系数,基于可靠度理论的分项系数设计方法也是一种极限状态设计方法。 由于工程中的荷载和抗力都是随机变量，有多少可能使荷载大于抗力而失事是一个随机事件， 破坏的概率（可能性）决定于两个随机变量的均值（众值，中值及某个分位值）及其分布。,可靠度,其失事概率可用可靠度指标表示。例如，则表示失效概率为万分之9.4。相应的设计公式可简单表示为：3.0 这种设计理论能够明确地给出安全与失效的概率，然后通过经济、社会、技术的风险分析，给出最合理的设计值。所以是一种最科学合理的设计理论与方法，为国内外工程设计所广泛采用。我国颁布的建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）规定，对于各种结构设计应遵循该理论方法。,岩土工程的不确定性,土层剖面与边界的不确定性 现场与实验室岩土指标的不确定性 现场应力与孔隙水压力的不确定性 外加荷载及其分布的不确定性 计算理论和方法的不确定性 应力变形的机理不清楚。,三种设计理论,容许承载力法 单一安全系数 可靠度设计,二、 荷载计算,1 极限状态：结构或者结构的一部分超过某一特定状态，而不能满足设计规定的某一功能要求时，这一特定状态为结构对于该功能的极限状态。 （1）承载能力极限状态：一般是结构的内力超过其承载能力为依据； （2）正常使用极限状态：一般是以结构的变形、裂缝、振动参数等超过设计允许的限值为依据。,2 荷载种类：,永久荷载（恒荷载） ： （1）不随时间变化(自重）；（2）变化与均值比可忽略（设备）；（3）单调变化并趋于极值（正常水压力）：结构及基础自重、固定设备重量、土压力、正常稳定水位的水压力 可变荷载（活荷载1） ：变化与均值比不可忽略：屋面、楼面、吊车、雪、风荷载 偶然荷载（特殊荷载、活荷载2） ：在结构使用期间不一定出现，一旦出现其值很大，持续时间很短：地震、撞击、爆炸、,3荷载的代表值,（1）标准值：基本代表值，为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值（如：均值、众值、中值） （2）组合值：对于可变荷载，组合超越概率与其出现概率相同（等于标准值）如：1台风设防地震最大楼面荷载 （3）频遇值：对于可变荷载，超越概率为规定的较小比率； （4）准永久值：对于可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为设计基准期一半的荷载值。（人群活荷载沉降）,p,S：荷载,R：抗力,标准值,荷载与抗力的取值,4荷载与承载力的设计值,荷载S代表值分项系数（大于1） 抗力R代表值/分项系数（大于1）,5 荷载效应：指在一定的外荷载作用下，在一定设计对象中的作用：轴力、水平力、力矩,基础上荷载及荷载效应,上部结构F、M、H：结构自重 屋面荷载 楼面荷载 活荷载 基础自重G：设计地面高程（内外地面平均值）,F M,F,F H,F M,H,一般为前两种情况，横向力不大，只做校核,基础上荷载及荷载效应,6 荷载组合：按极限状态设计时，为保证结构的可靠性对于同时出现的各种荷载设计值的规定。,基本组合：承载能力极限状态设计时，永久作用与可变作用的组合；（分项系数） 偶然组合：承载能力极限状态设计时，（永久作用）（可变作用）（一个偶然作用）的组合；（大于基本组合） 标准组合：正常使用极限状态设计时，采用标准值，（或组合值）为荷载代表的组合； （频遇组合）：正常使用极限状态设计时，对于可变荷载，采用频遇值（或准永久值）为荷载代表的组合：（永久组合标准值）（主导可变荷载频遇值）（伴随可变荷载的准永久值） 准永久组合：正常使用极限状态设计时，对于可变荷载，采用准永久值为荷载代表的组合,（1）基本组合 荷载效应组合的设计值,（1）由可变荷载控制时： SQ1k: 在所有可变荷载中产生最不利荷载效应的一个,（2）由永久荷载控制时：,组合值系数c,（2）标准组合 荷载效应组合的设计值,SQ1k: 在所有可变荷载中产生最不利荷载效应的一个,组合值系数c,（4）准永久组合 荷载效应组合的设计值,准永久值系数q,民用建筑楼面均布活荷载的各种代表值,规范GB5007-2002中的规定,（一）按地基承载力确定基础底面积及埋深，传至基础底面上的荷载应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合 。承载力采用特征值。,组合值系数c,（二）计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下的荷载效应的准永久组合。不应计入风荷载和地震荷载。相应的限值应为地基变形的允许值。,准永久值系数q,（三）在确定基础或承台高度、支挡结构高度、计算它们的内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，采用承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。,（1）由可变荷载控制时：,组合值系数c,（2）由永久荷载控制时：,组合值系数c,（3）对于由永久荷载控制的基本组合，也可采用简化规则：,R:结构构件抗力的设计值 Sk:荷载效应的标准组合值,（四）计算挡土墙、地基或斜坡稳定基滑坡推力时，荷载效应，按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1：,组合值系数c,GB50007-2002的设计理论应用,地基承载力容许承载力 稳定分析单一安全系数 结构计算可靠度的分项系数,几种荷载组合的应用,地基承载力标准组合 稳定分析基本组合，分项系数1，（单一安全系数法） 结构设计基本组合 沉降计算准永久组合,大学课件出品 版权归原作者所有 联系QQ ：910670854 如侵权，请告知，吾即删 更多精品文档请访问我的个人主页 http:/www.docin.com/611696569,附赠人生心语,人生太短，聪明太晚,人生太短，聪明太晚(1),我们都老得太快 却聪明得太迟 把钱省下来，等待退休后再去享受 结果退休后，因为年纪大，身体差，行动不方便，哪里也去不成。钱存下来等养老，结果孩子长大了，要出国留学，要创业做生意，要花钱娶老婆，自己的退休金都被拗走了。,人生太短，聪明太晚(2),当自己有足够的能力善待自己时，就立刻去做，老年人有时候是无法做中年人或是青少年人可以做的事，年纪和健康就是一大因素。小孩子从小就告诉他，养你到高中，大学以后就要自立更生，要留学，创业，娶老婆，自己想办法，自己要留多一点钱，不要为了小孩子而活我们都老得太快却聪明得太迟，我的学长去年丧妻。这突如其来的事故，实在叫人难以接受，但是死亡的到来不总是如此。学长说他太太最希望他能送鲜花给他，但是他觉得太浪费，总推说等到下次再买，结果却是在她死后，用鲜花布置她的灵堂。这不是太蠢愚了吗？！ 等到、等到.，似乎我们所有的生命，都用在等待。,人生太短，聪明太晚(3),等到我大学毕业以后，我就会如何如何我们对自己说 等到我买房子以后！ 等我最小的孩子结婚之后！ 等我把这笔生意谈成之后！ 等到我死了以后 人人都很愿意牺牲当下，去换取未知的等待；牺牲今生今世的辛苦钱，去购买后世的安逸 在台湾只要往有山的道路上走一走，就随处都可看到农舍变精舍，山坡地变灵塔，无非也是为了等到死后，能图个保障，不必再受苦。许多人认为必须等到某时或某事完成之后再采取行动。明天我就开始运动，明天我就会对他好一点，下星期我们就找时间出去走走；退休后，我们就要好好享受一下。,人生太短，聪明太晚(4),然而，生活总是一直变动，环境总是不可预知，现实生活中，各种突发状况总是层出不穷。身为一个医生，我所见过的死人，比一般人要来得多。这些人早上醒来时，原本预期过的是另一个平凡无奇的日子，没想到一个意料之外的事；交通意外、脑溢血、心脏病发作等等。剎那间生命的巨轮倾覆离轨，突然闯进一片黑暗之中。那么我们要如何面对生命呢？我们毋需等到生活完美无瑕，也毋需等到一切都平稳，想做什么，现在就可以开始做起。 一个人永远也无法预料未来，所以不要延缓想过的生活，不要吝于表达心中的话， 因为生命只在一瞬间。,人生太短，聪明太晚(5),记住！ 给活人送一朵鲜花，强过给死人送贵重的花圈，每个人的生命都有尽头，许多人经常在生命即将结束时，才发现自己还有很多事没有做，有许多话来不及说，这实在是人生最大的遗憾。 别让自己徒留为时已晚的空余恨。逝者不可追，来者犹未卜，最珍贵、最需要实时掌握的当下，往往在这两者蹉跎间，转眼错失。,人生太短，聪明太晚(6),人生短暂飘忽，包得有一首小诗这样写： 高天与原地，悠悠人生路； 行行向何方，转眼即长暮。 正是道尽了人生如寄，转眼即逝的惶恐。 有许多事，在你还不懂得珍惜之前已成旧事；有许多人，在你还来不及用心之前 已成旧人。 遗憾的事一再发生，但过后再追悔早知道如何如何是没有用的，那时候已经过去，你追念的人也已走过了你。,人生太短，聪明太晚(7),一句瑞典格言说：我们老得太快，却聪明得太迟。 不管你是否察觉，生命都一直在前进。 人生并未售来回票，失去的便永远不再得到。 将希望寄予等到方便的时间才享受,人生太短，聪明太晚(8),我们不知失去了多少可能的幸福 不要再等待有一天你可以松口气，或是麻烦都过去了。 生命中大部分的美好事物都是短暂易逝的， 享受它们、品尝它们， 善待你周围的每一个人， 别把时间浪费在等待所有难题的完满结局上。 找回迷失的生命 死亡也许是免费的 但是，却要付出生命的代价。 劝大家一句话：把握当下，莫等待。,成功人生的十堂课,人生成功第1课,做一个终生学习的人，