圆形基础的临界荷载和形状系数
2012-05-10楼晓明朱克宏朱亚娟
楼晓明,朱克宏,朱亚娟
(1.同济大学 地下建筑与工程系,上海 200092;2.中铁二十四局集团有限公司,上海 200070;3.上海港湾软地基处理有限公司,上海 200092)
用理论公式计算地基承载力的方法有两大类,一类称为界限荷载公式,另一类称为极限荷载公式.
通过限制塑性区范围的界限荷载公式,自前苏联20世纪50年代的地基规范采用以后我国的地基规范至今一直采用.我国建筑地基基础设计规范一直推荐条形荷载下地基承载力的理论公式p1/4(临界荷载)、pcr(临塑荷载)作为地基承载力的特征值或容许值[1-2],临塑荷载与临界荷载统称界限荷载或界限承载力.
在实际工程中,矩形、圆形的独立基础更为常见,静载试验也通常采用方形、圆形的载荷板.将平面应变条件下推导的p1/4,pcr用于矩形或圆形的独立基础虽然是偏安全的,但当这种差异较大时,也就意味着地基承载力还有较大的潜力,不可忽视.
根据刚塑性力学推导的极限荷载公式,Terzaghi,Meyerhof,Hansen,Vesic通过形状修正系数将条形基础极限荷载公式各组成部分进行逐项修正,可用于矩形、圆形基础的承载力计算[3].上海地基基础设计规范1999年、2010年版均推荐了用Hansen极限承载力公式计算地基承载力设计值的方法,粘聚力和内摩擦分别除以不同的分项系数作为安全储备,采纳了其基础形状修正系数[4].修正方法对于圆形基础在假定刚塑性的前提下有复杂的轴对称解[5];对于矩形基础,由于在数学上求解困难很大,多是根据各种形状基础所做的对比载荷试验得到的[3,6].周中等假定主动朗金区、过度区、被动朗金区为圆锥或环锥面,推导了圆形地基与粘聚力、基础埋深相关的极限承载力理论解,经多种土性指标验算,结果与Vesic半经验解接近;……
