也談單向偏心荷載下地基承載力驗(yàn)算的控制因素

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《關(guān)于土力學(xué)中幾個值得商榷的問題》的商榷意見

    《關(guān)于土力學(xué)中幾個值得商榷的問題》一文。該文第一部分對基底平均壓力的計(jì)算進(jìn)行了比較詳細(xì)的討論，認(rèn)為現(xiàn)行多數(shù)教材“沒有說明基底壓力重分布時的平均壓力的計(jì)算，只有基底最大壓力的計(jì)算”不妥，并認(rèn)為不準(zhǔn)確計(jì)算這種情況下的平均壓力“將可能出現(xiàn)地基設(shè)計(jì)承載力偏低，給工程帶來危險(xiǎn)”。

    對該文以上觀點(diǎn)，筆者不敢茍同，下文以基底形狀為矩形的常見情況進(jìn)行討論。    1、應(yīng)力重分布時基底壓力的控制因素《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2001）[2]規(guī)定當(dāng)偏心荷載作用時，基礎(chǔ)底面的壓力應(yīng)符合下式要求（式中符號意義見規(guī)范）：pk≤fa     （1）且pkmax≤1.2fa    （2）當(dāng)偏心距e>L/6時，基底壓力出現(xiàn)重分布，如文[1]中圖2所示。當(dāng)最大壓力為pkmax=1.2fa時，平均壓力pk=(pkmax+pkmin)/2=(pkmax+0)/2=0.6fa<fa

 

    也就是說，應(yīng)力重分布時最大壓力pkmax是控制因素，最大壓力滿足式(2)，則平均壓力必然滿足式(1)，完全沒有必要如文[1]那樣細(xì)究平均壓力的具體數(shù)值和計(jì)算方法。這也可能是現(xiàn)行多數(shù)教材“沒有說明基底壓力重分布時的平均壓力的計(jì)算，只有基底最大壓力的計(jì)算”的原因。

 

2、基底平均壓力成為控制因素的條件

    如上文，基底平均壓力成為控制因素時基底沒有發(fā)生應(yīng)力重分布，故有：pk=(F+G)/(Lb)         （3）pkmax=(F+G)/(Lb)+M/W=(F+G)(1+6e/L)/(Lb)    （4）將式(1)中“≤”改為“=”，并將式(3)、(4)代入式(1)、(2)可得：(F+G)/(Lb)= fa             （5）(F+G)(1+6e/L)/(Lb)≤1.2fa    （6）將式(5)代入式(6)可得：e≤L/30也就是說，當(dāng)e≤L/30時，平均壓力pk是控制因素，若平均壓力滿足式(1)，則最大壓力必然滿足式(2)。

 

3、結(jié)論

    （1）當(dāng)荷載偏心距較大時，基底最大壓力pkmax遠(yuǎn)大于基底平均壓力pk，是地基承載力驗(yàn)算的控制因素。應(yīng)力重分布時最大壓力滿足式(2)，則平均壓力必然滿足式(1)

。

    （2）隨著荷載偏心距的減少，基底平均壓力pk數(shù)值逐漸接近基底最大壓力pkmax。當(dāng)e≤L/30時，平均壓力pk成為了地基承載力驗(yàn)算的控制因素，若平均壓力滿足式(1)，則最大壓力必然滿足式(2)。

    （3）對工程問題，應(yīng)分清主要矛盾和次要矛盾，把握好關(guān)鍵因素，才能認(rèn)清問題的本質(zhì)。