地基土水平抗力系数的比例系数m值探讨

表L.0.2—1来源于《铁路路基支挡结构设计规范》TB10025-2006,表L.0.2-2来源于《铁路桥涵地基和基础设计》TB10093-2017。锚固点处位移不大于表L.0.2-1和L.0.2-2中的限定值并非功能要求,而是计算条件。一般情况地基系数K和m是根据锚固点处桩位移值为限定值时得出来的,当锚固点处桩的水平位移超过限定值时,常规的地基系数可能不宜采用,故通常采用增加桩截面或加大埋深来防止锚固点处桩水平位移过大。

由多年设计情况来看,桩身位移与锚固段地基系数关系较大,地基系数越大,位移越小。当桩锚固段位于岩层地基时,或者埋式桩锚固段位于土层地基时,锚固段地基系数较大,锚固点处的位移一般不会大于限定值;当悬臂桩的锚固段位于土层地基,且地基系数较低时,锚固点处的位移一般会大于限定值,可釆取增大桩截面、增加锚固段长度等措施解决。

地基系数及其相应的物理力学指标的选取,对桩内力的计算至关重要。

(1)国内各标准及专著对土质地基系数随深度变化的比例系数的规定有所差异,见表L.0.2-1~表L.0.2-3。

可见,我国各行业关于m值可分为四类:①桩体在地面处水平位移为10mm的m值,长期受水平荷载的铁路路基支挡多采用此值,表L.0.2-1;②桩体在地面处水平位移为6mm的m值,桥梁专业多采用此值,表L.0.2-1;③以建筑桩基为代表的m值,根据实际工程单桩水平荷载试验得到,表L.0.2-2;④建筑基坑的m值,根据经验公式得到,表L.0.2-3。

(2)竖直向m0值与水平向mH值规定

铁路行业关于水平方向mH与竖直向m0的取值有明显不同,主要分以下三种情况:①水平方向mH值较竖直方向m0值有明显的打折,如《铁路路基支挡结构设计规范》TB10025-2006水平向mH值是按照竖向比例系数的0.5~0.7倍得到的;②水平方向mH与竖直方向m0值相同,如《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007、《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB10093-2017;③只给岀水平向mH值,但水平向mH值与《铁路路基支挡结构设计规范》及《铁路桥涵地基和基础设计规范》的竖向m0一致,如《工程地质手册》。

建筑行业只给出了水平方向mH值,未给出竖直向m0值。

(3)水平向mH值超过计算条件时要打折

《工程地质手册》、《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB10093-20174、《公路桥涵地基和基础设计规范》JTGD63-2007及《港口工程桩基规范》JTS1674-2012均在表注中说明,规定当结构地面处水平位移最大值超过限定条件时,mH值要适当降低;原《铁路路基支挡结构设计规范》TB10025-2006放在正文及条文中说明。

(4)原《铁路路基支挡结构设计规范》TB10025-2006将水平地基系数的比例系数m打折后的锚固段长度明显高于其他规范,设计过程中也存在土层桩锚固点位移不控制或直接采用竖向地基系数计算而实际工程应用成功的情况。规范修订经专家评审推荐采用原《铁路路基支挡结构设计规范》TB10025-2006水平位移为10mm的竖向地基系数和《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB10093-2017水平位移为6mm的竖向地基系数。建议地基系数的取值作进一步研究。

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