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【精华】欧洲规范教学系列——EC7系列讲座(五)——扩展基础1

by 邵工——建筑结构工程师 Structural Engineer |2017年7月2日 | 欧洲规范
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刘工很久没有和大家见面了,真是想死你们啦!本来之前计划的是在16年结束EC7的讲解,可是到具体执行的时候要比想象的难很多,进度只完成了一半不到。

好在2016年,刘工把EC7的理论部分和大家基本都叨叨完了,接下来在新的一年,刘工要开始和大家分享具体的应用了,相应大家平时用的最多的无非就是扩展基础、桩基础还有挡土墙,刘工将把重点放在这三个结构的设计和分析上,带着大家看看欧标的设计到底和以前有什么不同。

刘工的计划是先从最简单的扩展基础开始讲,欧标的扩展基础讲得非常简单,寥寥8页纸就把所有的扩展基础讲完了,在具体的使用过程中,刘工建议大家在读的过程中要结合一些教科书,或者是最新版的BS 8004(BS没有作废,最新的2015版已经根据欧标做了适当的补充和深化),甚至都可以带一本GB 50007来作对比学习。因为考虑到大多数的读者都是使用国标的,所以刘工就把EC7的一些重要条文拎出来,和国标进行一下对比,这样方便大家学习。今天咱们就从最基本的入手,先和大家聊聊扩展基础的设计方法和地基承载力的二三事:

EN 1997-1第6.4条第5款明确了欧标有三种设计方法.,分别是:

        (1) 直接分析法:即分别验算承载能力极限状态和正常使用极限状态分别验算。承载能力极限状态要无限地接近破坏状态,正常使用极限状态则是计算沉降;

        (2) 间接分析法:利用以往的经验和现场或者实验室的试验数据,通过满足正常使用极限状态来满足所有的极限状态;

        (3) Prescriptive Method(不知道咋翻译):指定一个承载力去设计。(也不知道咋用)

这样乍一看也看不出什么来,但背后其实有大的玄机,比如先看第1条——直接分析法,规范要求咱们要考虑所有的极限状态去分别检查,大家还记着岩土里面有几种极限状态吧——EQU, STR, GEO, UPL, HYD, 而每个状态里面又有几种破坏。这样一个小基础一整套算下来也是够酸爽的!

正是因为太过繁琐,才有了第二条——间接分析法。间接分析法的本质是让大家不用去验算承载能力极限状态了,只要计算出正常使用状态下的力,并且满足沉降要求就搞定了。其实这个也是咱们在做基础设计中最重要的一个问题——变形控制!大家是不长舒一口气,觉得欧标的设计很简单?那我可就要呵呵了,因为另一个陷阱来了,你去欧标通篇找找,看看能找到一个像样的计算沉降的方法吗?有人说附录F可以呀,但是那个公式里面最关键的一个系数f没有告诉你怎么求,就像你在算分层总和法的时候没告诉你怎么计算平均附加应力系数一样,是不是有种被调戏的感觉。

看到此处,各位小伙伴也许心中有数了,看来国标其实就是和这里说的直接分析法类似嘛,分别验算地基承载力和基础的沉降。那刘工又要向你拨冷水了,因为看起来一样的表述,骨子里却是全然不同的气质!至于原因,刘工会在文末给出提示,此处先和大家讲另外一个知识点——承载力的计算

这次欧标算是客气了一回,用一整篇的附录(附录D)来讲如何计算地基承载力,从基本原理来讲,所有的公式都是从太沙基的地基承载力公式推导而来的:

承载力是由三部分(黏聚力、超载和基础宽度)以及其相应的系数决定的。

而随着时间的推移,有越来越多的变量加到太沙基公式中,之前用得最多的应该是Meyerhof或者Brinch-Hansen公式,而欧标的公式与这两个公式是很类似的,只有在计算的时候更为保守。不过,即使做到这样,英国的国家附录里还是对此提出异议:因为这个公式没有考虑基础埋深和土层倾斜对承载力的影响,前者的忽略是偏于保守的,但后者会降低承载力,所以是偏于不安全的。刘工的建议是分别用欧标的公式和Meyerhof或Brinch-Hansen公式计算,取低值,因为如果土层是水平的话,欧标得到的数值应该是更小的。

关于欧标附录如何具体计算就不在此赘述了,下面刘工就把欧标的公式和国标的公式进行一下总结和平行对比:

从上表的对比我们可以看出欧标的公式其实和国标用抗剪强度计算的公式的结构是差不多的,欧标并没有提出如何用原位试验的结果来推导地基承载力。

 关于欧标,有些朋友留言问我有没有类似于国标偏心荷载Pa<1.2fa的规定,我想说的是没有!至于原因,我依然先卖个关子。

现在就趁热打铁,出一题来结束今天的文章:

一个基础长宽均为3m,埋深2m,土的重度为18kN/m3,内摩擦角为24度,黏聚力为5kPa,忽略地下水的影响,没有荷载偏心。试分别用欧标和国标来计算其承载力。

刘工相信,如果认真算完的,一定会出现三种情况之一:要么恍然大悟、要么一头雾水、要么就是你算错了。而这题也为本文中刘工卖的两个关子(绿色文字)提供了线索……

亲们,快把你算的答案给刘工发过来,算对的刘工给红包!


精选留言
  • 虽然不熟悉欧标,但在美标体系中是有偏心荷载或地震荷载中允许乘放大系数,1.25或1.33,刘工说的该部分规范中描述的是地基承载力,个人觉着在基础设计指导中会有说法,个人愚见

    2月16日

     1
    作者回复
    请参见我最近一篇的文章,里面回答了您的问题。

邵工——建筑结构工程师 Structural Engineer

建筑一网(www.jianzhu1.com)是一群同济大学毕业建筑和土木相关专业毕业的研究生和博士组成的技术团体。我们自2011年始即开始从事结构设计和研究工作, 积累了大量的研究成果和创新技术,并整理了对中国规范、FIDIC合同、欧洲规范和美国规范的总结笔记。此外, 团队还在结构产品领域有所研究,并推出了超薄夹层、板桁架、无檩网架、装配式厂房和装配式酒店等相关装配式产品。

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