文档介绍：关于地基与基础施工设计验算的探讨
云南省公路工程监理咨询公司李诚
公路地基与基础的设计,应保证具有足够的强度、稳定性及耐久性。我国疆域辽阔,地区间气候、土壤差异很大,尤其西南山区地质年代新,地形起伏大。更由于气候条件、堆积条件以及母岩的差异,使各地土质、地质情况即使在范围很小的区域内都会有很大的变化。目前,在我省公路建设中,因设计资料中对这些不同的土质、地质的工地实际情况,很难做到逐一进行地基探测试验及进行基础设计验算,所以往往仅是针对某一构筑物或某一段构筑物,提出一个统一的地基承载力要求。这样,势必在具体施工中出现基坑开挖后,经取样试验,实测地基承载力小于或远大于图纸承载力要求时,该如何进行处理的问题。特别是一些承载能力稍差的情况,往往凭经验进行处理,虽然事后结构物本身能安全使用,但却缺少必要的科学数据,不能具有严谨的说服力。当然这类问题也可根据荷载要求、构造物结构类型、地基承载力情况等,重新验算其强度、稳定性及耐久性。对于那些持力层较厚,基质较软弱、地质条件较差的地基,重新进行设计验算,这是有必要的,也是必须的。但对于那些地基承载力与设计要求承载力相差不多的地基,重新进行设计验算、往往需花费很大的精力和时间去进行计算,这项工作往往又与设计单位的一部分工作重复(未能做到在原设计的基础上进行局部验算工作。)
在我们具体的施工中,如何合理、经济、科学地确定这一处理方案(实际承载力小于设计承载力的基础处治方案变更),是现场施工、监理等工程技术人员亟待解决的问题。为简化计算方面的工作量,缩短非施工原因的时间影响,杜绝凭经验、主观等处治办法,科学、合理、经济的确定处治方案,在确保结构工程质量和安全的前提下,使投资最小。在施工现场,工程技术人员可在原设计的基础上,根据实测地基承载力值、设计承载力要求值、构造物几何尺寸等要求,进行局部的施工设计验算,以确定最终处治方案,从而可简化工作量。
验算程序如下:
一、基本公式(承载力计算):
σmax=N/A+∑M/W ………(1)
σmin= N/A-∑M/W ………(2)
式中:(图如右示)
σmax—基底为矩形面的最大压应力值。
σmin—基底为矩形面的最小压应力值。
N—作用于基底的合力的竖向分力。
A—构造物基础底面积(A=a×b)。
∑M—作用于礅台的水平力和竖向力对基底重心轴的弯矩。
W—基础底面的截面抵抗矩。
[σ]—地基土的容许应力值。
b—沿偏心方向基础底面的边长。
a—垂直于b边基础底面的边长(一般取单位长度为1m计算)。
M—偏心系数
e—偏心距(e=b×M)
因作于基底合力的水平分力,到基底重心轴的距为零,故
∑M实为合力的竖向力分力对基底重心轴的弯矩。另取a=1m。由此,上式可变为:
σmax = N/(a×b)+N×e/(a×b2/6)
= N/b+N×e/(b2/6)
= N(1/b+6×e/b2)
= N(b+6×e)/ b2 …………(3)
σmin = N/(a×b)-N×e/(a×b2/6)
= N(b-6×e)/ b2 …………(4)
二、根据基本公式计算N值
可根据设计图纸要求地基承载力值及基础底面几何尺寸,反算此时合力的竖向分力。
pmax= N(b+6×e)/b2
取pmax=p(设计图纸要求地基承