在地基“排水”和“不排水”条件下计算地基承载力

本文的重点是根据[ D1]附录D确定地基承载力，并区分“排水”和“不排水”的土壤条件。

示例 基础板上的铰接柱

为了解释其中的区别，这里计算设计一个在基础板上的铰接柱作为示例。

铰结柱

柱子分别被自重、活荷载、雪荷载和风荷载四种荷载作用加载。 荷载值可以在下面的图表中找到。

荷载工况/结果组合

承载力极限状态下(STR/GEO) 的荷载组合在软件 RFEM 中按照规范 EN 1990 自动生成，并用于模块 RF-/FOUNDATION Pro 中的计算设计。

在 RF-/FOUNDATION Pro 中的输入

因为基础板的承载力按照[1]中附录D的规定计算，所以必须在“ 1.1基本数据”对话框中选择该选项。

基本数据

基础板的尺寸预设为长和宽都是 1.25 米以及厚 d 为 25cm。

Abmessungen Fundamentplatte

其它设置，如混凝土等级、柱子尺寸，可能使用的钢筋直径、钢筋种类等等，在这里不是很重要，因此在详细设置中仅选择了激活地基承载力验算以及滑移。 上述参数不在计算中给出，可以在默认设置中保留。

预设土壤参数对于确定地基承载力至关重要。 这有可能要使用“土层剖面”。 在早期的一篇技术文章中，详细解释了土层剖面的输入，以及确定在各土层的排水情况下的地基承载力。

在这种情况下要计算基础底部土层的土壤参数。 应用到的土壤参数如下：

Gravel, gravel-sand-clay mixture (GC)
γ = 21 kN/³
_φK = 35.0°
c'_k = 1,574 lbf/10.8 ft²
c_uk = 9 lbf/10.8 ft²

这里要注意的是，RF/FOUNDATION Pro 中仅默认显示使用的参数。 这取决于在 "1.1 基本输入" 对话框中是否选择了"排水"或者"不排水" 的地基条件。 如果没有选择“仅显示使用的参数”，那么就会显示全部的土层参数。

土层参数

主导支座反力和弯矩

对于地基承载力的计算在这种情况下生成的荷载组合 4 的支座反力是起决定性的。 该荷载组合如下定义：

由此得出的支座反力见下图。

CO4 的决定性支座反力

“排水”和“不排水”的区别

在 RF-/FOUNDATION Pro 中也说明了“排水”和“不排水”的概念。 在开始计算之前，用户必须选择并控制是否按照公式（D.1）和（D.2）计算地基承载力。

选择“排水”和“不排水”

通常，假设在排水条件下土层结构吸收或者除去应力的增加（排水状态）。 在不排水条件下，土层中应力的增量是不会通过土层结构吸收，而是由受到超压下的孔隙水除去（不排水状态）。

不排水情况下的地基承载力

在未固结条件下的接地失效抗力取自附录D公式[1]。 （D.1）为：

通过上面的在设计时的设置，可以得出下面中间结果：

A' = 16.6 ft²
b_c = 1.00，因为在RF-FOUNDATION Pro中一直假设基础缝是水平位置
s_c = 1.197
i_c = 0.963
q = 0.001 kN/10.8 ft²

带入（D.1）中得出地基承载力标准值R_k/A'：

由此得出地基承载力设计值：

地基承载力计算的详细结果

排水条件下的地基承载力

因为在之前的文章中介绍了排水条件下的承载力的计算，这里不再重复公式（D.2）。

排水情况下的地基承载力得出为：

概述总结

目前的例子显示了在1.1对话框中选择“排水”或“不排水”的土壤条件对按照EN 1997-1附录D确定地基承载力的影响。 实际上大多数情况下都属于土层排水条件。

除此之外，RF-/FOUNDATION Pro提供了两种方法的选择，如果土壤条件不清楚，可以对排水和不排水条件进行案例分析。

除了计算支座承载力之外，“排水”或“不排水”的设置还影响到抗滑安全性设计和滑移承载力的确定。 在RF-FOUNDATION Pro手册第3章中的“滑动”部分中提供了更多信息。