巖土工程設(shè)計安全度-極限狀態(tài)

1、巖土工程設(shè)計安全度巖土工程設(shè)計安全度 5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)o結(jié)構(gòu)可靠性的要求結(jié)構(gòu)可靠性的要求結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計使用年限內(nèi)應(yīng)滿足下列功能要求:1）在正常施工和正常使用時，能承受可能出現(xiàn)的各種作用；2）在正常使用時具有良好的工作性能；3）在正常維護下具有足夠的耐久性能；4）在設(shè)計規(guī)定的偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。這些功能要求，包括了對結(jié)構(gòu)安全性、適用性和耐久性的要求，可概括為結(jié)構(gòu)可靠性的要求。5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)o極限狀態(tài)極限狀態(tài)：整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿部分

2、超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，此足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)為特定狀態(tài)為該功能的該功能的極限狀態(tài)極限狀態(tài) 5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)o極限狀態(tài)可分為下列兩類：極限狀態(tài)可分為下列兩類： 承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)o承載能力極限狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài)：這種極限狀這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。變形。5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)o正常使用極限狀態(tài)：正常使用極限狀態(tài)：這種極

3、限狀這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。值。09.06.27 蓮花河畔景苑 09.06.27 蓮花河畔景苑o“這個建筑整體倒塌，在我從業(yè)46年來，從來沒有聽說過，也沒有見到過?！薄?27”事故專家調(diào)查組組長，中國工程院院士、上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計集團有限公司結(jié)構(gòu)設(shè)計專家江歡成 09.06.27 蓮花河畔景苑事故原因？o原勘察報告，經(jīng)現(xiàn)場補充勘察和復核，符合規(guī)范要求； o原結(jié)構(gòu)設(shè)計，經(jīng)復核符合規(guī)范要求； o大樓所用PHC管樁，經(jīng)檢測質(zhì)量符合規(guī)范要求。 壓力太大，壓力太大，自殺了自殺了？09.06.27 蓮花河畔景

4、苑事故原因？o房屋傾倒的主要原因是，緊貼7號樓北側(cè)，在短期內(nèi)堆土過高，最高處達10米左右；與此同時，緊鄰大樓南側(cè)的地下車庫基坑正在開挖，開挖深度4.6米，大樓兩側(cè)的壓力差使土體產(chǎn)生水平位移，過大的水平力超過了樁基的抗側(cè)能力，導致房屋傾倒。堆土和深坑堆土和深坑是元兇！是元兇！彩虹臥波，綦江一景 綦江. 彩虹橋o增設(shè)花臺等荷載后，主拱承載力不能滿足相應(yīng)規(guī)范要求。o 主拱鋼絞線鎖錨方法錯誤，不能保證鋼絞線有效鎖定及均勻受力，錨頭部位的鋼絞線出現(xiàn)部分或全部滑出，使吊桿鋼絞線錨固失效。o對接焊縫普遍存在裂紋、未焊透、未熔合、氣孔、夾渣等嚴重缺陷 o主鋼管內(nèi)混凝土強度未達設(shè)計要求，局部有漏灌現(xiàn)象，在主拱肋

5、板處甚至出現(xiàn)1米多長的空洞。吊桿的灌漿防護也存在嚴重質(zhì)量問題。 5.12 四川汶川5.12 四川汶川5.12 四川汶川杭州.地鐵杭州.地鐵這些管道為什么直到施工時甚至直到挖破才被發(fā)現(xiàn)呢？o2005.11.30，北京地鐵十號線第二十二標段塌方。市自來水集團公司工作人員稱，原因是塌方現(xiàn)場一條很粗的自來水主管線遭到損壞。o2005年7月，深圳地鐵1號線續(xù)建工程段，在世界之窗-白石洲區(qū)間施工工地發(fā)生塌方，施工過程中，由于不斷的開挖，地下水漸漸滲出來，終于使周圍土壁不堪承重，造成塌方。o2004年9月，廣州地鐵二號線延長線，新港東路琶洲路段地鐵隧道基坑旁，就是由于地下自來水管被工程車壓破爆裂，大量自來水

6、注入基坑并引發(fā)了大面積塌方 o2003年7月，正在施工中的上海軌道交通4號線，也就是浦東南路至南浦大橋線，浦西聯(lián)絡(luò)通道發(fā)現(xiàn)滲水，隨后出現(xiàn)大量流沙涌入，引起地面大幅沉降。重慶.武隆5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài)：當結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下當結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，應(yīng)認為超過了承載能力極限狀態(tài)：列狀態(tài)之一時，應(yīng)認為超過了承載能力極限狀態(tài)：o整個結(jié)構(gòu)或其一部分作為剛體失去平衡；整個結(jié)構(gòu)或其一部分作為剛體失去平衡；o結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強度而破壞，或因過結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強度而破壞，或因過度變形而不適于繼續(xù)承載；度變形而不適于繼續(xù)承載；o結(jié)構(gòu)

7、轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系；o結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定；o結(jié)構(gòu)因局部破壞而發(fā)生連續(xù)倒塌；結(jié)構(gòu)因局部破壞而發(fā)生連續(xù)倒塌；o地基喪失承載力而破壞；地基喪失承載力而破壞；o結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的疲勞破壞。結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的疲勞破壞。5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)o巖土工程出現(xiàn)下列情況之一時，即認為已巖土工程出現(xiàn)下列情況之一時，即認為已超過了超過了承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)。1.整個工程或工程的一部分，作為剛體失去平整個工程或工程的一部分，作為剛體失去平衡；衡；2.巖土或結(jié)構(gòu)材料超過了強度極限，或因過量巖土或結(jié)構(gòu)材料超過了強度極限，或因過量變形而不能繼續(xù)承受荷載；

8、變形而不能繼續(xù)承受荷載；3. 巖土或結(jié)構(gòu)構(gòu)件失去穩(wěn)定，如構(gòu)件壓屈。巖土或結(jié)構(gòu)構(gòu)件失去穩(wěn)定，如構(gòu)件壓屈。5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)oA. 在巖土中形成破壞機制在巖土中形成破壞機制 例如：例如： 地基發(fā)生整體性滑動；地基發(fā)生整體性滑動； 邊坡失穩(wěn)；邊坡失穩(wěn)； 擋土結(jié)構(gòu)傾覆；擋土結(jié)構(gòu)傾覆； 隧洞頂板垮落或邊墻傾覆；隧洞頂板垮落或邊墻傾覆； 流砂、管涌、潛蝕、塌陷、液化等。流砂、管涌、潛蝕、塌陷、液化等。5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)oB. 由于巖土體的過大位移或變形，導致結(jié)由于巖土體的過大位移或變形，導致結(jié)構(gòu)物發(fā)生結(jié)構(gòu)性的嚴重損壞構(gòu)物發(fā)生結(jié)構(gòu)性的嚴重損壞 例如：例如： 由于土

9、的濕陷、融陷、震陷或其它大量變形，由于土的濕陷、融陷、震陷或其它大量變形，造成工程的結(jié)構(gòu)性破壞；造成工程的結(jié)構(gòu)性破壞； 由于巖土的過量水平位移，導致樁的傾斜、由于巖土的過量水平位移，導致樁的傾斜、管道破裂、鄰近工程的結(jié)構(gòu)性破壞；管道破裂、鄰近工程的結(jié)構(gòu)性破壞； 由于地下水的浮托力、靜水壓力或動水壓力由于地下水的浮托力、靜水壓力或動水壓力造成的工程結(jié)構(gòu)性破壞。造成的工程結(jié)構(gòu)性破壞。5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)？正常使用極限狀態(tài)？地基變形巖土位移5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)：正常使用極限狀態(tài)：當結(jié)構(gòu)或結(jié)

10、構(gòu)構(gòu)件當結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，應(yīng)認為超過了正常出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，應(yīng)認為超過了正常使用極限狀態(tài)：使用極限狀態(tài)：1）影響正常使用或外觀的變形；）影響正常使用或外觀的變形；2）影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包）影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）；括裂縫）；3）影響正常使用的振動；）影響正常使用的振動；4）影響正常使用的其它特定狀態(tài)。）影響正常使用的其它特定狀態(tài)。5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)o巖土工程出現(xiàn)下列情況之一時，即認為已超巖土工程出現(xiàn)下列情況之一時，即認為已超過了過了正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)： 1.影響正常使用或外觀的變形，如：由于巖土變形影響正

11、常使用或外觀的變形，如：由于巖土變形而使工程發(fā)生超限的傾斜；而使工程發(fā)生超限的傾斜； 2.影響正常使用或耐久性能的局部損壞，如：由于影響正常使用或耐久性能的局部損壞，如：由于巖土變形而使工程發(fā)生表面裂隙、或裝修損壞；巖土變形而使工程發(fā)生表面裂隙、或裝修損壞； 3. 影響工程正常使用的振動；影響工程正常使用的振動； 4.影響正常使用的其它特定狀態(tài)，如：因地下水滲影響正常使用的其它特定狀態(tài)，如：因地下水滲漏而影響工程的正常使用等。漏而影響工程的正常使用等。5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)o工程實例：工程實例： 某某3號住宅樓不均勻沉降問題號住宅樓不均勻沉降問題 5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工

12、程的極限狀態(tài)5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)o極限狀態(tài)設(shè)計極限狀態(tài)設(shè)計 極限狀態(tài)方程 功能函數(shù) 基本變量，應(yīng)作為隨機變量考慮。 極限狀態(tài)設(shè)計應(yīng)符合的要求0,.,21nXXXg giX0,.,21nXXXg0SR5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)o設(shè)計狀況：設(shè)計狀況： 代表一定時段的一組物理條件，設(shè)計代表一定時段的一組物理條件，設(shè)計應(yīng)做到結(jié)構(gòu)在該時段內(nèi)不超越有關(guān)的應(yīng)做到結(jié)構(gòu)在該時段內(nèi)不超越有關(guān)的極限狀態(tài)極限狀態(tài) 5 巖土工程

13、的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)o設(shè)計狀況設(shè)計狀況根據(jù)施工和使用中的環(huán)境條件和影響，分為：根據(jù)施工和使用中的環(huán)境條件和影響，分為：1.持久狀況：承載能力極限狀態(tài)持久狀況：承載能力極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)2.短暫狀況：承載能力極限狀態(tài)短暫狀況：承載能力極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)（根據(jù)需要根據(jù)需要 ）3.偶然狀況：承載能力極限狀態(tài)偶然狀況：承載能力極限狀態(tài) （設(shè)計原則：主要結(jié)構(gòu)不破壞，局部破壞不倒塌（設(shè)計原則：主要結(jié)構(gòu)不破壞，局部破壞不倒塌）5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)o承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計內(nèi)容承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計內(nèi)容 根據(jù)具體設(shè)計對象和設(shè)計條件根據(jù)具

14、體設(shè)計對象和設(shè)計條件 樁基：豎向承載力，水平承載力，樁身及承臺樁基：豎向承載力，水平承載力，樁身及承臺結(jié)構(gòu)承載力；長徑比結(jié)構(gòu)承載力；長徑比5050，樁身壓屈；預制樁樁身壓屈；預制樁:吊裝、運輸和錘擊作用下樁身承載力；鋼管吊裝、運輸和錘擊作用下樁身承載力；鋼管樁：局部壓屈；軟弱下臥層：承載力；坡地樁：局部壓屈；軟弱下臥層：承載力；坡地岸邊：整體穩(wěn)定；抗浮、抗拔承載力；抗震岸邊：整體穩(wěn)定；抗浮、抗拔承載力；抗震承載力承載力 5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)o承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計內(nèi)容承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計內(nèi)容 根據(jù)具體設(shè)計對象和設(shè)計條件根據(jù)具體設(shè)計對象和設(shè)計條件基坑支護：基坑側(cè)壁土體穩(wěn)定性

15、；排樁、地下基坑支護：基坑側(cè)壁土體穩(wěn)定性；排樁、地下連續(xù)墻受壓、受彎、受剪承載力；錨桿或連續(xù)墻受壓、受彎、受剪承載力；錨桿或支撐的截面承載力和穩(wěn)定性；抗?jié)B透穩(wěn)定支撐的截面承載力和穩(wěn)定性；抗?jié)B透穩(wěn)定性；基坑底突涌穩(wěn)定性驗算性；基坑底突涌穩(wěn)定性驗算5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)o正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計內(nèi)容正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計內(nèi)容 根據(jù)具體設(shè)計對象和設(shè)計條件根據(jù)具體設(shè)計對象和設(shè)計條件 樁基：沉降計算；水平位移；樁和承臺抗樁基：沉降計算；水平位移；樁和承臺抗裂裂 基坑支護：支護結(jié)構(gòu)變形，周邊地面變形；基坑支護：支護結(jié)構(gòu)變形，周邊地面變形；地下水控制地下水控制5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的

16、極限狀態(tài)o支護設(shè)計應(yīng)選擇符合支護結(jié)構(gòu)實支護設(shè)計應(yīng)選擇符合支護結(jié)構(gòu)實際條件的計算工況，并在確認參際條件的計算工況，并在確認參數(shù)的合理性、計算結(jié)果的可靠性數(shù)的合理性、計算結(jié)果的可靠性后，方可將計算結(jié)果用于設(shè)計后，方可將計算結(jié)果用于設(shè)計 DB11/489-20075 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)o極限狀態(tài)設(shè)計的作用組合極限狀態(tài)設(shè)計的作用組合 荷載組合：按極限狀態(tài)設(shè)計時，為保證結(jié)構(gòu)的可靠性而對同時出現(xiàn)的各種荷載設(shè)計值的規(guī)定。 結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對所考慮的極限狀態(tài)，應(yīng)采用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)的最不利組合進行設(shè)計。5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)o承載能力極限狀態(tài)設(shè)計的作用組合承載能力極限狀態(tài)設(shè)計

17、的作用組合 1）基本組合：基本組合： 永久作用+可變作用 用于持久設(shè)計狀況或短暫設(shè)計狀況 2）偶然組合：偶然組合： 永久作用+可變作用+一個偶然作用 用于偶然設(shè)計狀況5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)o承載能力極限狀態(tài)下基本組合的設(shè)計表承載能力極限狀態(tài)下基本組合的設(shè)計表達式達式 ,2110kkRniQiciQiQQGGafRSSSkkk,10kkRniQiciQiGGafRSSkk5 巖土工程的極限狀態(tài)巖土工程的極限狀態(tài)o正常使用極限狀態(tài)設(shè)計的作用組合正常使用極限狀態(tài)設(shè)計的作用組合 1）標準組合：標準組合： 采用標準值或組合值為荷載代表值的組合采用標準值或組合值為荷載代表值的組合 一般用于不可逆正常使用極限狀態(tài)設(shè)計一般用于不可逆正常使用極限狀態(tài)設(shè)計 2）頻遇組合：頻遇組合： 對可變荷載采用頻遇值或準永久值為荷載代表值的組合對可變荷載采用頻遇值或準永久值