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也说“基础加宽,地基验算反而通不过”
张利军
这几天大家对“基础加宽后地基承载力验算反而不满足”的讨论很热烈,详情可点击查看:《基础减小,承载力才满足?》《为什么基础增加反而不满足?》。这确实是个很有意思的话题。本人也曾受悬臂挡土墙的底板是往里偏还是往外偏的困扰而不能自拔。按轴心受压设计好的墙下条形基础,满足地基承载力要求;但在一侧将基础加宽后,按说至少不会有坏处吧,但地基承载力却不满足了。这好像有违常理,不符合我们的直观判断。
其实我们的判断没有问题,我们的验算方法也没有问题,问题出在我们的判断和验算方法脱节了。我们的判断是按轴心受压基础加载验算完成后,再在基础一侧补一块,当然不会改变地基压力分布,也就不会有问题,如下左图:

但在验算时,却是按加宽后形成的整体基础进行基底压力验算(上右图)。中心受力与偏心受力的应力分布是不同的,一个是直线,一个是斜线。直线变成斜线必然加大边端应力。随着基础加宽得越多,其对边的最大压力就越大,到一定程度时就超过了1.2f,也就是我们所说的不满足地基承载力验算要求。
简单来说,这个困惑是一个与《土力学》没关系的《材料力学》问题。《地基规范》中地基承载力验算的下列公式与压弯构件的承载力验算公式是一样的,即在平截面假定条件下“压+弯的弹性应力的叠加”:


下面以均布线荷载作用下的墙下条形基础为例,看看在什么情况下,将轴心受压基础向一侧加宽,会出现地基承载力不满足公式(5.2.2-2)的现象。
一、什么情况下,单侧加大基础宽度会造成最大压力值超过1.2f
取单位长度(1米)的墙下条形基础作为验算单元,总轴力为N。


也就是说,当基础加宽>0.28a时,即会出现最大压力值>1.2f的情况,不满足规范要求。
二、举例:最小压力为零时对应的最大边缘压力
将轴心受压基础的右侧加宽,见下图:


偏心距e=(基础宽度)/6时,最小压力为零。如果继续加大基础宽度,则基础底面将与地基脱空,地基压力分布如上图,保持不变,继续加宽基础对承受上部荷载不起作用。
三、总结
1. “将轴心受压满足地基承载力要求的基础向一侧加宽后不满足”,此事并不稀奇,只要加宽的宽度>0.28a就会出现此情况,与结构刚度、基础刚度、地基刚度(基床系数)、地基变形等无关。
2. 基础应尽可能与轴力居中布置,偏心基础不合理、不经济。
3. 地基承载力偏心验算不满足要求时,向偏心的反方向加大基础宽度收效甚微,甚至适得其反。
4. 墙下条形基础的荷载和地基反力均为纵向线荷载,所以沿纵向不产生弯矩,只沿横向受力。弹性地基梁法是在竖向集中荷载(柱)和地基反力的共同作用下,以变形协调为条件,求得地基反力的纵向分布,进而计算基础梁的抗剪和纵向弯曲。所以,用弹性地基梁模型补充验算墙下条形基础,起不到对比的作用,而是对横向受力的重复计算。墙下条形基础是横向弯曲,但弹性地基梁算的是纵向弯曲。
勘察设计大师、规范主编
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