特征值、極限值及設(shè)計(jì)值

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1、特征值的由來(lái)天然地基承載力特征值是只有載荷試驗(yàn)地基土壓力便性關(guān)系線(xiàn)性變形內(nèi)部超過(guò)比例界限點(diǎn)的地基壓力值，實(shí)際即為地基承載力的允許值。進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，由于土是大變形材料，當(dāng)荷載增加時(shí)，隨著地基變形的相應(yīng)增加，地基承載力也在逐漸增大，很難界定出一個(gè)真正的“極限值”，另外，建筑物的使用有一個(gè)功能要求，常常是地基承載力還有潛力可挖，而地基變形卻已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)按正常使用的限值。因此，地基設(shè)計(jì)時(shí)采用正常使用極限狀態(tài)這一原則，所選定的地基承載力為地基承載力特征值。舊地基規(guī)范選用的地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，是在由試驗(yàn)或其他方法得到地基承載力基本值后，經(jīng)過(guò)

2、統(tǒng)計(jì)處理，乘以回歸系數(shù)，得到地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值?，F(xiàn)行地基規(guī)范采用特征值一詞，用以表示正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)采用的地基承載力，其涵義即為在發(fā)揮正常使用功能時(shí)所允許的抗力設(shè)計(jì)值，以避免原《地基規(guī)范》一律提“標(biāo)準(zhǔn)值”時(shí)帶來(lái)的混淆。*******************************************************************《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(ＧＢ50007—2002)中“特征值”一詞的說(shuō)明國(guó)家建筑科學(xué)研究院地基基礎(chǔ)研究所　鐘亮一、起因與鋼、混凝土、砌體等材料相比,土屬于大變形材料,當(dāng)荷載增加時(shí),隨

3、著地基變形的相應(yīng)增長(zhǎng),地基承載力也在逐漸加大,很難界定出一個(gè)真正的“極限值”,而根據(jù)現(xiàn)有理論的、半理論半經(jīng)驗(yàn)的或經(jīng)驗(yàn)的承載力計(jì)算公式,可以得出不同的值。因此,地基極限承載力的確定,實(shí)際上沒(méi)有一個(gè)可以通用的界定標(biāo)準(zhǔn),也沒(méi)有一個(gè)可以適用于一切土類(lèi)的計(jì)算公式,主要依賴(lài)于根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)所定下的界限和相應(yīng)的安全系數(shù)加以調(diào)整,考慮一個(gè)滿(mǎn)足工程要求的地基承載力值。它不僅與土質(zhì)、土層埋藏順序有關(guān),而且與基礎(chǔ)底面的形狀、大小、埋深、上部結(jié)構(gòu)對(duì)變形的適應(yīng)程度、地下水位的升降、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)的差別等等有關(guān),不能作為土的工程特性指標(biāo)。另一方面,建筑物的正常使用應(yīng)滿(mǎn)足

4、其功能要求,常常是承載力還有潛力可挖,而變形已達(dá)到或超過(guò)正常使用的限值,也就是由變形控制了承載力。以往的工程實(shí)踐證明,絕大多數(shù)地基事故皆由地基變形過(guò)大且不均勻造成。因此,根據(jù)傳統(tǒng)習(xí)慣,地基設(shè)計(jì)所選用的承載力通常是在保證地基穩(wěn)定的前提下,使建筑物的變形不超過(guò)其允許值的地基承載力,即允許承載力,其安全系數(shù)已包括在內(nèi)。無(wú)論對(duì)于天然地基或樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì),原則上均是如此。隨著《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(ＧＢＪ68—84)的施行,要求抗力計(jì)算按承載能力極限狀態(tài),采用相應(yīng)于極限值的“標(biāo)準(zhǔn)值”,并將過(guò)去的總安全系數(shù)一分為二,由荷載分項(xiàng)系數(shù)和抗力分項(xiàng)系數(shù)分

5、擔(dān),這給傳統(tǒng)上根據(jù)經(jīng)驗(yàn)積累、采用允許值的地基設(shè)計(jì)帶來(lái)了困擾?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(ＧＢＪ7—89)以承載力的允許值作為標(biāo)準(zhǔn)值,以深寬修正后的承載力值作為設(shè)計(jì)值,引起的問(wèn)題是,抗力的設(shè)計(jì)值大于標(biāo)準(zhǔn)值,與《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(ＧＢ50068—2001)的規(guī)定不符,因此《北京地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)勘察設(shè)計(jì)規(guī)范》(ＤＢＪ01—501—92)對(duì)于地基抗力只用“標(biāo)準(zhǔn)值”,沒(méi)有“設(shè)計(jì)值”一詞。但實(shí)際上“設(shè)計(jì)值”的含義用法并沒(méi)有錯(cuò),問(wèn)題在于標(biāo)準(zhǔn)值要求對(duì)應(yīng)的是極限值。因此《港工地基規(guī)范》(ＪＴＪ219)將地基承載力表改稱(chēng)為“設(shè)計(jì)值”,而非“標(biāo)準(zhǔn)

6、值”?！督ㄖ痘夹g(shù)規(guī)范》(ＪＧＪ94—94)采用以標(biāo)準(zhǔn)值表示單樁極限承載力,承載力表為樁的極限端阻或側(cè)阻的標(biāo)準(zhǔn)值。但勘察人員常常忽略了“極限”二字,于是提供的勘察報(bào)告上,地基承載力是標(biāo)準(zhǔn)值,樁的側(cè)阻、端阻也是標(biāo)準(zhǔn)值,這樣認(rèn)真的設(shè)計(jì)人員就要問(wèn):這“標(biāo)準(zhǔn)值”指的是“允許值”還是“極限值”?是已除以2還是需再除以1.6?而仔細(xì)的勘察人員也會(huì)問(wèn):設(shè)計(jì)院要求的承載力,是否已考慮了荷載放大?為了避免差錯(cuò)、理順關(guān)系,這次規(guī)范修訂決定在這方面有所改進(jìn)。二、對(duì)策《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(ＧＢ50068—2001)鑒于地基設(shè)計(jì)的特殊性,已將上一版

7、“應(yīng)遵守本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定”修改為“宜遵守本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的原則”,并加強(qiáng)了對(duì)正常使用極限狀態(tài)的研究。而《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(ＧＢ50009—2001)也完善了正常使用極限狀態(tài)的表達(dá)式,認(rèn)可了地基設(shè)計(jì)中承載力計(jì)算可采用正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合。根據(jù)國(guó)外有關(guān)文獻(xiàn),相應(yīng)于我國(guó)規(guī)范中“標(biāo)準(zhǔn)值”的含義可以有特征值、公稱(chēng)值、名義值、標(biāo)定值等四種,在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《結(jié)構(gòu)可靠性總原則》ＩＳＯ2394中相應(yīng)的術(shù)語(yǔ)直譯應(yīng)為“特征值”(characteristicvalue),該值的確定可以是統(tǒng)計(jì)得出,也可以是傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)值或某一物理量限定的值。本次修訂采用“特征值”

8、一詞,用以表示按正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)采用的地基承載力和單樁承載力的值,以避免過(guò)去一律提“標(biāo)準(zhǔn)值”時(shí)所帶來(lái)的混淆。??三、應(yīng)用用作抗力指標(biāo)的代表值有標(biāo)準(zhǔn)值和特征值。當(dāng)確定巖土抗剪強(qiáng)度和巖石單軸抗壓強(qiáng)度指標(biāo)時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)值;由載