天然地基基础可靠度分析方法

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1、天然地基基础可靠度分析方法天然地基基础可靠度分析方法崔向红宋显祥李守文马建青天然地基基础可靠度分析方法崔向红,宋显祥,李守文,马建青(青海省环境地质勘查局,青海西宁810007)摘要:文章初步探讨天然地基基础可靠度分析的原理及方法,认为天然地基基础可靠度指标为地基基础状态函数的平均值除状态函数标准差的商.若c,巾,Sc服从正态分布,SQ服从极限1分布,可用极限状态方程求总安全系数下可靠指数B值:关键词:地基基础;可靠度;分析方法.中图分类号:X141文献标识码:A文章编号:1007-2454(2009)

2、02-077-041前言任何建筑物都是建筑在一定的岩土体上,建筑物是通过基础将荷载传递到地基中去.建筑物的安全与正常使用不仅取决于上部结构的安全储备,同时也要求地基与基础有一定的安全保证.如果地基基础形式的选择,设计理论或施工方法不当,轻则造成因过大沉降,倾斜和不均匀沉降引起的结构局部损坏而影响功能和美观,重则造成整个建筑的破坏,这在国内外工程中不乏经验和教训.在出现的问题中人们在考虑建筑物的地基基础方案时,或者忽视了地基条件的复杂性,只偏重于单纯的基础设计,或者又过多的考虑地基条件,而忽视了基础的协调

3、作用.因此地基基础方案可靠度分析显得尤为重要,本文主要研究地基基础承载力的可靠度分析方法,为实际工程设计提供指导¨.2地基土工程地质特性的不确定性因素地基土是经过漫长的地质年代形成的又经历了各种各样的变化过程,包括自然条件的变化和人类活动所引起的变化.地基土的物质组成,组织结构特点,干湿或疏密状态等性状都是自然历史的产物,是在人类无力控制的条件下形成的,完全是随机性的.因此,地基土的性状表现出很大的变异性.地基土的工作条件,如自然环境的变迁,荷载的变化也往往是随机性的.人们只能在某些特定时刻,在一些特定

4、部位抽样试验测定,因此对地基土性状及其收稿日期:2008.12—14工作条件的认识有很大的局限l生.2.1荷载的不确定性.荷载主要包括土体的自重和上部结构作用荷载,土体自重的变异性较小,上部结构作用荷载根据不同的情况,变异系数可能会起较大的变化(特别是动荷载的变化).2.2测试的不确定性.岩土工程土性测试中需要控制的边界条件,初始条件和加葆条件都比较复杂,实施起来比较困难,与实际情况的差别可能比较大,因此,测试结果常常不能比较确切地反映真实情况.2.3计算方法的不确定性.岩土工程中的各种力学计算方法不及

5、其他工程结构完善和成熟,由计算方法不精确所可能引起的误差比较难以精确估计.根据对土强度指标的统计,e多呈对数正态分布,其变异系数基本在0.1—0.6之间;多呈正态分布,其变异系数基本在0.1—0.4之间,对无粘性土的变异系数在0.1～0.2之间.的变异系数很小,一般只有0.02—0.03,不会超过0.05.土的性质总变异系数约为0.3～0.35,由于计算模式的不精确而引起的变异性远小于土的变异性引起的误差.3地基基础可靠度分析的原理及方法3.1基本定义.地基基础工程的目标是在地基基础形成的使用过程中,其

6、技术经济指标达到安全,实用和时效的效果.地基基础安全就是消除由其破坏造成生命财产的损失.地基基础安全性77青海环境第19卷第2期(总第72期)2009年6月是指地基基础工程在形成和使用过程中,在正常工作环境和预计条件作用下,保持总体地基基础稳定的能力.地基基础实用性是指在预计条件下,地基基础满足特定工程使用要求的能力.地基基础时效性是指特定的工程在其工程寿命期限内,在正常形成和使用条件下,不致因地基和基础性能随时间迁移而出现不可接受的破坏概率的能力.综上,一个地基基础工程具有安全,实用和时效性能,人们就

7、认为它存在可靠性,这三性能相互依存,没有安全性,就失去了使用价值;没有实用性,安全性就没有实际意义;从使用角度来说,安全性和实用性都必然有时间坐标,即必然趋势,因此,加强对参数统计和可靠度理论的应用,也是最终实现可靠性设计必须进行的工作.3.2衡量尺度.在地基基础工程中,衡量其可靠性有三种尺度3.2.1稳定概率,即可靠度或可靠概率(Pr),它是地基基础能完成预定功能的概率,仅从安全意义上讲,可谓安全系数达到某一阈值的概率.因为人们从感情上更关心破坏的可能性,所以稳定概率并不常用.3.2.2破坏概率,即不

8、可靠度或称不可靠概率(Pf).它是地基基础不能完成预定功能的概率,有可谓地基基础安全系数达不到某一阈值的概率.它与稳定概率互补,即Ps+Pf=1.因此,在实际工程中,一般是计算破坏概率,并提出破坏概率的限值.3.2.3可靠度指标,或称安全指标(8).在地基基础分析中,其值是地基基础状态函数(以基本变量为自变量,反映地基基础完成功能状态的函数)的平均值除状态函数标准差的商,或是在n维极限状态面至坐标点的最短距离,并取B≥1.在标准正态空间,可