偏心荷载较大时软弱下卧层承载力验算问题
文摘
2024-08-20 07:00
陕西
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011中5.2.7条为软弱下卧层验算的规定：
Pz为软弱下卧层处的附加压力值，按规范定义，等于基底处平均压力Pk减去基底处自重压力Pc再考虑应力扩散。从以上定义可以看出，验算软弱下卧层承载力时基底压力不考虑基底弯矩影响，只考虑轴心荷载，这和一般的承载力验算有所不同，貌似未考虑按“最不利荷载”进行设计。最近有个项目，地上为多层框架结构，因特殊原因基础须内退，地上单边悬挑，综合各种因素选择筏板基础方案，计算结果显示基底北侧最大压力Pkmax约170kPa，筏板的跨厚比较大，所以筏板中心区域基底压力Pkmin约80kPa，筏板整体平均基底压力Pk约100kPa；基底下存在软弱下卧层，验算软弱下卧层时，若选择平均基底压力Pk验算，下卧层可满足设计要求；但本项目地上荷载相比一般项目更加不均匀，所以考虑选用基底北侧最大基底压力Pkmax进行下卧层验算，按此验算则下卧层不满足设计要求。 观点1：按规范定义的基底压力平均值Pk约100kPa验算软弱下卧层；观点2：本项目荷载偏心严重，按基底北侧最大压力Pkmax约170kPa验算软弱下卧层; 观点3：本项目按最大基底压力验算下卧层不满足要求，影响成本较大，规范也说了按基底压力平均值Pk计算即可，故取折中数值进行验算，满足规范要求也有一定安全度。按观点1，基底存在较大的偏心，只按平均基底压力验算会不会存在地基从一侧挤出来的现象？因此感觉偏不安全；而且只要基础够大，即使基础刚度较弱，基底压力平均值也会较小，下卧层就容易算过，按此理解规范规定用基底压力平均值Pk验算软弱下卧层貌似不合理；按观点2，对于本项目就出现下软弱卧层不满足要求的情况，感觉偏保守；按观点3，貌似比稳妥也照顾了经济性，但无操作依据。上面这个问题困扰了我一段时间，直到看到路桥规范中有和民建规范不一样的规定：《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG 3363-2019）上述规范中的P就是民建规范中对应的Pk，关于P有以下规定：当z/b＞1 时，p 采用基底平均压应力，b 为矩形基底的宽度；当z/b≤1 时，p 为基底压应力图形距最大压应力点b/3~b/4 处的压应力（对梯形图形前后端压应力差值较大时，可采用上述b/4 点处的压应力值；反之，则采用上述b/3 处压应力值）； 以上规定对本文开始说的疑虑有了回应，路桥规范对地基软弱下卧层的验算规定的更加细致，查阅相关规范，有以下解释：根据土力学分析，在深度与基础宽度之比z/b＞1.0 处，应力分布近于均匀，因此，在这种情况下， 可采用基底平均压应力，而在z/b≤1.0 处应按基底压应力图形， 采用距最大应力点b/3～b/4 处的应力值；对于三角形和前后端应力差较大的梯形图形，可采用上述b/4 点处的应力值；对于前后端应力差较小的梯形图形，则采用上述b/3 点处的应力值。上述解释回答了上文所说的观点2和观点3的问题，也解决了观点1的疑虑，以后如果遇到类似基底偏心过大情况，可以参考路桥规范的规定。 写公众号主要为了更广泛的和同行交流，克服自身认知局限，欢迎大家留言批评指正。
