设计理论与荷载.ppt

目录 1·地基基础设计理论与荷载 2·关于地基承载力 3·桩的承载特性与群桩效应 4·复合地基设计的三个原则 5·基坑及其事故分析 6·基坑的设计 7·土中水及其渗流问题 8·土工合成材料 设计基本原则 满足如下要求： 1、承载力 2、变形 3、稳定 4、基础本身（强度、刚度、耐久性、抗裂······） 两种极限状态设计 承载能力极限状态：以结构内力（地基荷载）超过其承载能力为依据—各种失稳、结构破坏。 正常使用极限状态：以结构（地基）的变形、裂缝、振动参数（老化蠕变）的限值为依据。有时间接通过应力控制（例如最大塑性深度的限制—容许承载力） 地基基础的设计思想 可靠度理论：以概率理论未基础的极限状态设计方法；是不确定性理论方法——因果关系的破缺；结果是破坏的概率或者工程的可靠度。 定值设计法：所有参数和条件是定值，所有不确定性由一个安全系数K包括。 一、地基基础承载力设计理论 1、容许承载力理论 2、极限承载力理论－安全系数法 3、极限承载力理论－分项系数法 1、容许承载力理论 承载力：塑性区开展范围：Pcr，P1/4,，s/b=0.01-0.02（载荷试验）、计算公式 荷载：标准值（组合） 1、容许承载力理论 在载荷试验中可以由其比例界限确定； 按一定沉降比人为规定，例如s/b?0.002 在理论计算中可以由塑性区发展理论中的临塑荷载pcr＝p1/4、 p1/3确定。 按容许承载力理论确定的承载力，其沉降一般也会满足要求，常常不需进行沉降验算。 在这种设计中，工程的安全性和可靠性是无定量的概念的。因而是一种经验的设计方法。 其设计荷载可取为标准值或标准组合。 2、极限承载力理论—安全系数法 承载力：极限承载力公式、平板载荷试验的极限值/安全系数（2－3） 荷载采用标准值（组合） 2、极限承载力理论—安全系数法 在这一理论方法中，其安全程度用单一的安全系数K表示，但这一安全系数反映多大的失事概率是不得而知的。 定值设计法 长期的经验的积累 合理的综合判断 工程的类比 合理的反算 3、极限承载力理论－分项系数 承载力：采用标准值除以承载力分项系数 荷载：荷载效应组合的代表值×分项系数－设计值S（基本组合） 3、极限承载力理论－分项系数 基于可靠度理论的分项系数设计方法也是一种极限状态设计方法。 由于工程中的荷载和抗力都是随机变量，有多少可能使荷载大于抗力而失事是一个随机事件， 破坏的概率（可能性）决定于两个随机变量的均值（众值，中值及某个分位值）及其分布。 可靠度 其失事概率可用可靠度指标表示。例如，则表示失效概率为万分之9.4。相应的设计公式可简单表示为：??3.0 这种设计理论能够明确地给出安全与失效的概率，然后通过经济、社会、技术的风险分析，给出最合理的设计值。所以是一种最科学合理的设计理论与方法，为国内外工程设计所广泛采用。我国颁布的《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）规定，对于各种结构设计应遵循该理论方法。 岩土工程的不确定性 土层剖面与边界的不确定性 现场与实验室岩土指标的不确定性 现场应力与孔隙水压力的不确定性 外加荷载及其分布的不确定性 计算理论和方法的不确定性 应力变形的机理不清楚。 三种设计理论 容许承载力法 单一安全系数 可靠度设计 二、 荷载计算 1· 极限状态：结构或者结构的一部分超过某一特定状态，而不能满足设计规定的某一功能要求时，这一特定状态为结构对于该功能的极限状态。 （1）承载能力极限状态：一般是结构的内力超过其承载能力为依据； （2）正常使用极限状态：一般是以结构的变形、裂缝、振动参数等超过设计允许的限值为依据。 2· 荷载种类： 永久荷载（恒荷载） ： （1）不随时间变化(自重）；（2）变化与均值比可忽略（设备）；（3）单调变化并趋于极值（正常水压力）：结构及基础自重、固定设备重量、土压力、正常稳定水位的水压力 可变荷载（活荷载1） ：变化与均值比不可忽略：屋面、楼面、吊车、雪、风荷载 偶然荷载（特殊荷载、活荷载2） ：在结构使用期间不一定出现，一旦出现其值很大，持续时间很短：地震、撞击、爆炸、 3·荷载的代表值 （1）标准值：基本代表值，为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值（如：均值、众值、中值··） （2）组合值：对于可变荷载，组合超越概率与其出现概率相同（等于标准值）如：1％台风＋设防地震＋最大楼面荷载········ （3）频遇值：对于可变荷载，超越概率为规定的较小比率； （4）准永久值：对于可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为设计基准期一半的荷载值。（人群活荷载－沉降） 4·荷载与承载力的设计值 荷载S＝代表值?分项系数（大于1） 抗力R＝代表值/分项系数（大于1） 5· 荷载效应：指在一定的外荷载作用下，在一定设计对象中的作用：轴力、水