基础工程 节选

《基础工程》为高职高专土建类规划教材，主要依据2001年以来发布的《公路桥涵设计通用规范》、《公路桥涵地基与基础设计规范》、《建筑抗震设计规范》、《公路桥梁抗震设计细则》等一系列新的行业标准和国家标准进行编写。全书共八章，内容包括绪论、天然地基上的浅基础、桩基础的构造与施工、桩基础设计计算、沉井基础与其他深基础、地基处理、特殊土地基与基础工程的抗震设计。《基础工程》为高职高专道路与桥梁工程技术专业的教材，也可作为其他土建类相关专业的教材以及公路工程技术人员的参考用书。

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插图：（三）基础工程设计采用概率极限状态设计法应用可靠度理论进行工程结构设计是当前国际上一种共同发展的趋势，是工程结构设计领域一次带有根本性的变革。可靠性分析设计又称概率极限状态设计。可靠性含义就是指系统在规定的时间内在规定的条件下完成预定功能的概率。系统不能完成预定功能的概率即是失效概率。这种以统计分析确定的失效概率来度量系统可靠性的方法即为概率极限状态设计方法。在20世纪80年代，我国在建筑结构工程领域开始逐步全面引入概率极限状态设计原则，1984年颁布的国家标准《建筑结构设计统一标准》采用了概率极限状态设计方法；以分项系数描述的设计表达式代替原来的用总安全系数描述的设计表达式。1999年6月建设部批准颁布了推荐性国家标准《公路工程可靠度设计统一标准》，2001年11月建设部又颁发了新的国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》。根据《公路工程可靠度设计统一标准》的规定，一批结构设计规范都作了相应的修订，采用了概率极限状态法的设计表达式，如《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》等。由于地基土是在漫长的地质年代中形成的，是大自然的产物，其性质十分复杂。不仅不同地点的土性差别很大，即使同一地点、同一土层的土，其性质也随位置不同而发生变化。所以地基土具有比任何人工材料大得多的变异性，它的复杂性质不仅难以人为控制，而且要清楚认识它也很不容易。在进行地基可靠性研究的过程中，取样、代表性样品选择、试验、成果整理分析等各个环节都有可能带来一系列的不确定性，增加测试数据的变异性，从而影响到最终分析结果。地基土因位置不同引起的固有可变性，样品测值与真实土性值之间的差异性，以及有限数量所造成误差等，就构成了地基土材料特性变异的主要来源。这种变异性比一般人工材料的变异性大。因此，地基可靠性分析的精度，在很大程度上取决于土性参数统计分析的精度。如何恰当地对地基土性参数进行概率统计分析，是基础工程最重要的问题之一。我国基础工程可靠度研究始于20世纪80年代初，虽然起步较晚，但发展很快，研究涉及的课题范围较广，有些课题的研究成果，已达国际先进水平。但由于研究对象的复杂性，基础工程的可靠度研究落后于上部结构可靠度的研究。可喜的是现已将基础工程可靠度研究成果纳入设计规范，进入实用阶段。《公路桥涵地基基础设计规范》（JTGD63-2007）引入了公路桥涵设计的极限状态原则。根据地基的变形性质，明确将地基设计定位于正常使用极限状态，相应的作用采用短期效应组合或长期效应组合。地基承载力计算时，承载力的选取以不出现长期塑性变形，同时考虑相应于承载力的地基变形与结构构件的变形具有不同的功能，作用不采用构件变形计算的短期效应组合，而取用短期效应标准值组合。基础沉降计算时，则不仅考虑结构自重力对沉降有影响，而且在桥涵使用期内可变作用的准永久值持续时间很长，对沉降也有很大的影响，作用采用了其长期效应组合，摒弃了原规范按结构自重力计算的规定。至于基础结构，与结构构件一样也进行两类极限状态设计：基础结构承载力和稳定性按承载能力极限状态设计；裂缝宽度等按正常使用极限状态设计；使得公路桥涵地基基础设计规范与公路桥梁系列设计规范的体系相协调。

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