工程承载力（精选十篇）
工程承载力 篇1
在桩基础施工结束之后, 通常要对单桩的承载力进行检测, 具体的检测方法和检测数量应根据桩基础工程的基本设计要求以及实际的施工环境确定, 并采取可靠准确的检测技术和方法进行检测, 这个过程中还需要遵守一定的规范和规定, 只有这样才可以更好地保证检测工作的质量。具体的规定内容是:
第一, 单桩承载力检测的主要目的是确保单桩的竖向承载力能够保证基础的稳定性, 并能够符合相关的设计标准和要求, 所以承载力的检测过程也是一个全方位的监测、检查过程, 需要投入必要的人力、物力、财力, 还要根据施工的实际情况, 对单桩进行静载试验或是进行可靠性更高的动力试验。
第二, 对于条件比较复杂的施工环境, 最适宜采用静载试验的方法, 但是要控制好检验的桩数, 一般情况下, 被检测的桩数最少应为相同条件下的总共单桩数量的1%, 而且要大于等于3根。
第三, 对于以下几种情况的单桩基工程, 也应采用静载试验的检测方法, 而选取的单桩数量应符合相关要求:
a.对于那些在桩基础施工之前并没有采用静载试验检测的一级建筑桩基, 需要采用静载试验的检测方法进行检测。
b.有下列情形之一的单桩基础也应进行必要的静载试验检测:一是对于那些单桩质量要求高而施工质量一般的单桩。二是对于那些承载力可靠性较低的单桩, 但是对于那些一次性施工数量过多的建筑单桩也应该进行承载力的静载试验检测。
第四, 对于以下几种情况的单桩基工程, 可以采用动测法对单桩的承载力进行检测。
a.在已经进行静载试验承载力检测的单桩, 而又是属于一级建筑桩基的单桩需要再次进行动测法承载力检测。
b.在规定的检测范围以外的, 而又属于二级建筑桩基的单桩或是直接属于建筑桩基三级的单桩, 都可以进行动测法检测。
c.在对等级较高的单桩进行辅助检测的过程中, 可以使用动测法进行承载力的检测。
2 桩基工程单桩承载力检测的关键点分析
2.1 单桩竖向承载力检测方法的选择
2.1.1 利用经验公式进行估算
在根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时, 可按地方标准和地质勘察资料进行估算, 并作为参考。
2.1.2 按桩身允许承载力来确定
单桩的承载力设计值的取值应在桩身允许承载力设计值的范围内。《建筑桩基技术规范》JGJ94和《预应力混凝土管桩基础技术规程》DB42/489都规定了管桩基础的单桩竖向承载力计算公式。
2.2 受检桩数和桩位的确定
对于检测过程中的受检桩数的确定, 首先要根据相关规定进行, 还可以根据总桩数和施工现场的环境进行抽检, 但是这种方法随机性很大, 而且不适合数量特别多的单桩, 因为有时可能不够准确, 缺乏一定的说服性和代表性。
对于受检桩位的选择来说, 选择的单桩的承载力越小, 对于保证单桩整体的承载力水平越有利。但是影响单桩承载力的因素具有很大的不确定性和多样性, 因此, 应该尽量选择承载力可靠性不高的桩位进行检测。但是, 更重要的是要根据地质勘察报告、施工记录、成桩质量检测报告等资料进行综合评估, 选取最不利的桩进行检测。只有这样, 才能做到有的放矢、重点检测, 提高检测的可靠度。
2.3 检测结果的处理
当出现不合格桩, 如采用数理统计的方法进行处理时, 可采用置信区间的理论, 确定合适的置信区间进行结果判断。但是这种方法必须在各桩条件基本相同、检测桩数较多的情况下运用。对于地基条件或施工条件不一致造成承载力变化较大的桩, 将其全部作为同一种情况进行统计显然不合理。因此, 当各桩条件不尽相同时, 单桩承载力的判定应根据地质条件、施工情况、桩身质量等资料综合确定。实际的处理方法可以将桩按相近条件分类判定承载力, 复核后确定进一步的处理方法。
3 结语
在对桩基工程单桩承载力检测的过程中, 要严格按照相关的监测方案和规定进行, 如果通过对检测结果进行分析发现单桩的承载力不符合相关规定, 或是承载力不够、沉降量过大, 应及时通知相关部门予以处理, 尽快解决这些关键性问题。另外, 需要注意的是, 对于承载力的检测, 还需要重视和把握一些关键点。在桩检的时候, 应该更注重全面性, 力求工程所有的单桩都能够满足基本的承载力要求。对于桩基的检测结果, 应该根据实际情况进行分类和评估, 这样才可以更好地保证检测过程的科学性、准确性, 可信度才会大大增加。
参考文献
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工程承载力 篇2
摘 要：桥梁是公路交通运输的咽喉和枢纽，对公路交通运输起着越来越重要的作用。不仅拉动了国民经济的建设，而且推动了社会的稳步发展。任何一个桥梁都有其极限的承载能力和服役时间，随着服役时间的不断增长，桥梁的结构以及相关材料的性能在外界环境和内部因素的交互作用下将不可避免地发生劣化衰变，无法避免地出现承载力的下降，从而影响桥梁的安全工作。文章以桥梁结构为中心，因而需要对桥梁结构的承载力和安全性进行相关问题展开探讨。安全评价的重要内容是分析桥梁结构的整体安全性和控制截面的安全性。
关键词：桥梁结构；极限承载力；分析
随着国内经济的飞速发展，交通动输业也越来越繁荣。因此，对交通运输的咽喉―桥梁提出了更高的要求。桥梁是地面交通的枢纽，有着投资密集，技术难度大的特点。尽管在桥梁的设计和建造阶段能够保证工程质量，但是由于外部环境和材料老化等因素，桥梁结构的性能会逐渐下降。相对的承载能力也会降柢，影响桥梁的使用和安全，甚至由于承载力不足引发严重事故。因此，对桥梁结构的极限承载力有正确分析，对人民的生命财产安全和社会的发展都有十分重要的意义。
1 结构极限分析的相关理论
1.1 桥梁结构极限承载力的概念
传统的强度设计以构件最大工作应力乘以安全系数不大于材料的屈服应力为依据，一般情况下，构件某截面开始屈服（或者局部屈曲）并不代表结构完全破坏，结构所承受的荷载通常较构件开始屈服（或者局部屈曲）时的荷载为大，为了利用这一强度富裕度，提出了极限设计和极限荷载的概念。极限荷载即引起结构“完全崩溃”的荷载；极限设计将结构的工作荷载取为极限荷载的一个部分。所以说，结构的极限承载力是从“极限设计”的思想中引出的概念。
桥梁的极限承载力是指桥梁完全崩溃前所能承受外荷载的最大能力。其大小与以下因素有关：材料特性：极限强度、应力应变关系等；结构和构件的刚度及几何尺寸：面积、惯矩等；结构所处的状态：施工阶段、运营阶段等；结构承受的荷载形式：恒载、组合荷载等；荷载的加载路径。
也就是说，不同施工方法、不同荷载形式和加载路径，桥梁结构极限承载力不同，即极限承载力不是一个定值。
1.2 需要分析的主要问题
结构型性极限分析需要解�Q的问题主要有以下几个方面：
（1）结构塑性极限荷载的求解。塑性极限荷载是指结构丧失工作能力情况下的荷载，如果能够科学地计算工程的极限荷载，那么就可以明确各种情况下的安全情况，从而对结构进行科学的评估。
（2）在极限状态下，结构满足变形规律和机动条件，处理好这个问题对于抗震结构的设计有非常重要的意义。现在一般的结构设计通常只考虑结构的弹性工作阶段，在遇到地震等情况的时候才偶尔考虑结构的承载力。这种方式并没有将构材料的强度进行充分发挥，同时也导致了经济性较差。科学地分析塑性极限，不但可以将材料的性能充分发挥，而且可以起到降低成本的作用。
2 极限承载力与极限状态的关系
极限状态与极限的承载力是两个不同的概念，但是二者之间有十分密切的联系。极限状态是指在结构分析和设计中，需要明确规定结构状态的界限。这些界限包括：安全性、适用性、耐用性等方面。我们将这样的界限称为极限状态。也就是说，极限状态实际上是一个阈值，一旦超过了这个阈值，那么结构就会处在不安全或者不适用的状态。
结构的极限状态可以是客观规定的，也可以是由人为控制即相关专家论证给定的。在我国，结构的极取状态主要分为两种：正常使用极限状态以及承载能力极限状态。
极限状态与极限承载能力主要有以下几种关系：
（1）通常情况下，正常使用的极限状态都是在设计构件时需要考虑的方面。例如：设计混凝土弯构件时，既要保证构件的正截面和斜截面强度，又要保证控制构件的裂缝宽度和变形，使其在规范允许的范围内。
（2）在研究承载能力极限状态的过程中，极限承载力是重要的参考依据，二者既有区别又有联系：整个结构或其一部分作为刚体失去平衡（一致）；结构或构件丧失稳定（有区别）；结构转变为机动体系（一致）；结构构件或其连接因材料强度被超过而破坏，或因过度的塑性变形而不适于继续承载。（基本一致）
（3）两者的研究方式不同，极限状态主要采用理论研究，而确定性的研究方式主要针对极限承载能力的研究。
3 极限承载力的研究方法及原理
3.1 物理的非线性研究方式
由于受力性能的非线性的影响，例如钢筋混凝土拱桥，混凝土的非线性及钢筋会产生较大屈服。这些变化会使结构力学特征发生改变，构件的截面刚度会呈现非线性的性能。因此，在构件过程中，需要不断修正结构的总刚度阵。
由于荷载的不断增加，会形成塑性铰。铰的形成原因是由于某个节点的内力不为增大，到一定程度后，位移增大，截面弯距不再增大，最终就形成了铰。铰的`形成会使桥梁结构发生改变，荷载增量要在结构中产生反应。
3.2 弹性补偿法
弹性补偿法是计算极限载荷的一种常用方法，这种方法广泛应用于安全评定工作中。通过弹性补偿法更能反映结构的真实状态，使材料的了载潜力得到充分的发挥。利用弹性有限分析的方法是有限元法经常使用的方式，调整单元的弹性模量，引起应力重分布，通过不断的迭代分析，使低应力单元的弹性模量不断增加，高应力单元的弹性模量不断减小。通过这种方式，最终可以模似结构塑料实效行为。
3.3 模量缩减法
弹性补偿法虽然是使用范围较广的一种方法，但是也有其局限性。对于体型较为简单同时使用材料对单一的工程结构比交适用。相反，对于体型较大并且材料比较复杂的结构的进行分析，这种方式就很难发挥作用。因此，另一种分析方法随之产生。这种应用与复杂结构分析工作中的方法称为模量缩减法。
结构模量需要调整的参数，将承载比均匀度进行定义：
在弹性模量调整过程中，dk会随着结构承载力分布的变化而变化。我们可以通过这个数值变化分析结构中单元承载比分布情况。
4 展望
笔者对桥梁结构进行了全面的分析，在对原有的分析方法进行研究的同时，也提出了一些新想法，希望通过大家的研究其可行性。
（1）对于预应力混凝土结构的分析，要从不同的角度进行全面的考虑。对这种结构进行分析时，需要采用分层法以材料的非线性的性能进行综合的考虑。另外，对于大跨径桥梁的结构，还需要对其本身的几何特性进行全面的考虑。在目前的计算中，虽然考虑了材料的非线性的性能，但是仍然采用线弹性理论进行结构计算。这种计算方式存在问题，彩用这用方工计算出来的极限承载力要比实际的承载力小，这就直接影响力材料的合理利用，一定程度上造成了材料的浪费。
（2）在混凝土的收缩和变化时间的分析方面，应该采用更加精确的分析方法，注意应力随时间的而变化。由于受时间的影响，钢筋会发生松驰，引起预��力的不足；混凝土在较长的时间变化中会发生现收缩。这些问题都需要考虑时间的变化因素。由于时间因素会在很大程度上影响混凝土的结构，因此应该划分多个时间段，进行逐步的增量计算。但是在目前计算过程中，为了计算的简便，常常忽略了对相关问题的深入思考。这样，很可能造成设计的承载力与实际的承载力产生误差，最终影响桥梁的有效利用。
（3）在预应力混凝土结构中，普通的钢筋会延迟混凝土裂缝产生的破坏效果，这就在一定程度上提升了结构的极限承载能力。在目前的计算过程中，通常为了简化计算，并没有将普通钢筋的影响因素纳入计算过程中。因此，这种计算得出的承载力的结果是偏于安全的。
5 结语
随着我国交通运输的快速发展，桥梁作为重要的运输基础其他位也越发重要。交通运输量的增加对桥梁提出了更高的要求，必须保证桥梁结构有优越的性能，才能承受往日益增长的运输压力。因此，科学分析桥梁结构的极限承载力对于保证桥梁的使用能力显得十分重要。我们要通过不断的研究，对桥梁的极限承载力建立更加科学更加全面的评估方式，从而国桥梁结构的安全和交通运输业的发展提供重要保障。
参考文献
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工程承载力 篇3
关键词：混合土；工程勘察；地基承载力
某地区处于丘陵地区，洪冲积层为它的天然图层，在勘察报告中，对某一土层进行了取样，将其归类为卵石土、砾石土以及砂土等多种类型，但是在土层中，各个成分有着不同的含量分布，因为就为混合性土层，洪冲积是它的主要成因。因为它的组成有着不同的粗细颗粒，包括碎卵石、砾石等诸多类型，取它的原状样品存在着较大的难度，甚至取到的扰动土样也不具备代表性，将一般的室内试验方法应用过来，无法对它的物理力学性质进行掌握，这样就增加了勘察工作的难度，无法确定地基土层承载力。
1、混合性土层特征及其成因
结合本地区某公司场地野外钻孔资料和相关的试验结果表明，结合现行的规范，在勘探深度范围内，可以将场地的地层划分为若干个层位，如素填土、耕土、粉质粘土、细砂和全风化质粉砂岩等。其中含粉质粘土砾砂为灰黄色，局部还有青灰色，局部密实，火山岩是它的主要颗粒成分，中等风化，颗粒大小存在着不同，粗细颗粒含量分布不够均匀。结合另一个野外钻孔资料和实验结果，在勘探深度范围内，我们将场地地层划分为两个层位，分别是杂填土和含粉质黏土砾砂，含粉质黏土砾砂为灰色和灰黄色，很湿润，比较的饱和，包括砾石、砂以及粉质黏土等组成部分，偶尔还有卵石存在，中风化，局部为强风化。
综上面两个场地得知，在取样原状样品的时候，将个别粗大颗粒给避开了，野外定名为圆砾层或砾砂，取样经室内颗粒分析，结果为粉砂或者粉土等。因为有较为粗大的颗粒存在于混合型土中，如碎石颗粒等，原状样存在着较大的难度，取得的扰动样品也没有较好的代表性，如果将一般室内试验方法应用过来，得出的物理力学性质不够准确。
2、混合性土的勘察
结合本地区的具体情况，我们将工程地质调查、勘探、原位测试以及室内试验等勘察方法给应用了过来。
一是工程地质调查：结合已经有的区域地质资料，结合本地区混合性土层的分布，在地质调查中，主要是对混合土的成因、物质来源以及组成成分等进行调查，通过地质调查，对其在平面以及剖面上的变化规律、粗大颗粒的风化情况和混合土和下伏岩土层的接触情况等进行了解和把握，判断是否有一些不良地质作用存在于下伏岩土中，如崩塌、滑坡、潜蚀、洞穴等等。
二是勘探：因为在纵横向上，有着较大的变化存在于混合性土层中，因此，相较于一般的土层场地，需要布置较为密的勘探数的点，在深度方面，需要保证可以对场地稳定性进行科学的判断。如果混合性土层较薄，那么就可以穿过混合性土层，到达下伏层中，在深度方面，相较于其他场地，需要更深，并且将其他的勘探手段给应用过来，如井探、钻探等等。
三是原位测试：如果是粉质黏土性混合性土层，含有卵石和砾石，那么就将动力触探方法给应用过来，其中在使用资料的过程中，需要充分考虑测试结果是否受到了层中那些较为粗大颗粒的影响。在混合性土层测试中，最为经常用到的一种手段就是动力触探，通常将N65.5和N120给应用过来。在载荷试验直径方面，选取六倍的最大颗粒直径，并且载荷板的面积需要在2500平方厘米以上，完成载荷试验之后，需要了解底板下2.5倍板宽度深度范围内土层的均匀性和代表性，并且对它的物理力学性质进行测定。
四是室内试验：相较于常规土的试验项目，混合性土的室内试验项目没有存在着差异，但是因为在纵横向上，混合性土层存在着较大的变化，取得的试样土无法具备代表性，原状样更是存在着较大的难度。因此，采用室内试验的方法，就无法对混合性土层的正确物理力学性质资料进行获取。
3、混合性土的评价
承载力评价，具体来讲，混合性土层地基承载力评价指的是对土的颗粒级配、土的结构、构造物以及建筑物安全等级和勘察阶段，来对相应的方法进行合理选择。载荷试验法、查表法、计算法、地区经验法等都是经常用到的，结合具体情况，合理确定。
一是载荷试验法：通常将载荷试验法应用到一二级建筑物的详细勘察阶段，还需要将对应关系构建于载荷试验法和其他方法之间，如动力触探等，以便将地基土的承载力给求出来。
二是查表法：利用井探，可以将大体积土试样给取出来，然后对其物理性质进行分析，要严格依据岩土工程勘查规范中相关规范来确定实验指标。
三是计算法：在具体实践过程中，通常不会应用计算法，如果混合土参数可以获取到，那么就可以利用计算法来对地基承载力进行计算，比如黏性土类、含较细小砾质黏性土等。
四是经验法：在混合性土层方面，我们构建的勘探手段是可以对比的，利用载荷试验，综合考虑静力触探和动力触探，来对可对比关系进行构建。其中，主要是利用动力触探来对地基承载力进行确定。
在地基变形评价方面，有粗大颗粒存在于混合性土中，将其看作为不可压缩性成分，在对地基变形计算过程中，要将它的所在位置作为不可压缩段。因为对于混合性土，原状土样的获取较为困难，即使获取到了，也没用较大的代表性，因此，就不能够进行室内压缩实验。利用载荷试验来确定混合性土的变形性质指标。
4、结语
总知，混合性土存在着较大的不同，它的取样难度较大，并且取得的样品也难以具备代表性，这样在确定地基承载力方面就存在着较大的难度。针对这种情况，就需要结合当地的具体地质，综合采用多种勘察方法，以便对地基承载力合理确定，更好的开展工程施工。
【参考文献】
[1]陈才国.山区地基混合性土层地基勘察及承载力的确定[J].山西建筑，2009，2（1）：123-125.
工程承载力 篇4
1 现状分析
对于沉桩引起的挤土效应的研究,主要包括土中孔压的产生及消散过程、桩周土体强度变化、土的位移和桩的极限承载力的变化等方面,主要理论有圆孔扩张理论、应变路径法、有限元法等。
圆孔扩张理论(CEM)于1945年[1]首先被提出用于研究金属压痕问题,随后用于解决岩土力学问题,并得到迅速发展。1970年该理论被首次用于解决桩贯入度问题,经过Vesic,Carter,Randolph等人的发展,已经成为解决沉桩对周围土体影响应用最为广泛的一种方法。国内关于沉桩的理论分析,大多应用圆孔扩张理论来模拟沉桩过程,也有运用空间轴对称来弥补仅考虑平面应变的缺陷[2]等研究。
应变路径法(SPM)。为克服CEM的缺点,Baligh[3]提出了应变路径法,假设土体变形可不考虑本构关系,给出贯入过程中土体应力、位移分布的大致情况,并得到了Azzouz A S和Morrison M J[4]等人的应用、发展。
有限元分析法(FEM),主要采用小应变和大应变两种模型。沉桩模拟的有限元分析首先由Carter J P[5]提出,静力贯入的小应变研究首先由De Borst和Vermeer[6]给出,Griffiths[7]对具有光滑表面的贯入仪阻力进行了分析。1979年发展了一套大应变的欧拉方程理论方法,Sikora、Kiousis等人进行了改进。
研究闭塞效应的主要理论有:刚塑性理论、圆柱孔扩张理论、球孔扩张理论、混和理论以及Genoble理论等。1967年,Perry和Handley[8]提出了动力拱效应。Kishida和Isemoto[9]、Paikowsky[10]等人根据大量的试验资料数据,进一步提出了以拱效应为基础的土塞力学机制。关于闭塞效应的理论判断方法具有代表性的有山原法、田岛法、小泉法等。
2 工程案例
本工程案例为非洲某国家港口项目,打桩工程可划分为引桥钢桩、码头钢桩和防波堤临时栈桥钢桩,本文引用其引桥钢管桩部分数据。引桥共施打507根钢管桩,桩长14.5～27.1 m,由直径550 mm,长度10 m和10.5 m两种钢管焊接而成。施工区域地质勘测数据如表1所示。
本项目引桥工程设计极限承载力为140 kN,打桩锤形为K25,根据现场试桩分析,贯入度要求控制在1 cm以内,桩入土深度不小于10 m。引桥工程1～38排桩基采用开口钢管桩,根据现场检测发现,要达到贯入度要求,桩头需入土14～15m,增加了很多工程量,桩内泥面高度与桩外入土深度相差0.8～1.2 m,没有明显的闭塞效果。后改用闭口桩尖进行试打,桩入土10 m即可满足贯入度要求,但是闭口桩尖打桩效率较低,桩锤损坏严重。于是在引桥第41～43排又进行了半封闭“T”型桩尖、“V”型桩尖和开口钢管桩的打桩补充对比试验,部分试验数据如表2所示。
从对比试验可以看出,在封塞面积相同(200 mm×450 mm)的情况下,T型桩尖桩内土塞高度为5～6 m,桩内外泥面差约为8 m;V型桩尖桩内土塞高度为7～8 m,桩内外泥面差约为6 m;开口桩桩内土塞高度为12～13 m,桩内外泥面差约为1m。由此可见半封闭型桩尖的闭塞效果良好,桩内土塞高度明显降低,桩内外泥面差增大。
沉桩挤土效应可视为半径无限土体中柱形小孔扩张课题,应用弹塑性理论求解沉桩瞬时的应力和变形,可知沉桩挤土塑性区半径随桩半径增大而线性增大。对闭口桩的实验证明,桩径d≤500 mm时,其侧阻力随挤土密度增大而线性增大,桩径d>500 mm时,桩侧阻不再随挤土密度增大而变化。桩周土的压缩增强效应有限,挤土量达到某一临界值后增强效应不再变化。
非闭口钢管桩,沉桩挤土密度的作用机理不仅是关于桩径的一元函数,由于管内土塞的影响,沉桩挤土密度与桩径和桩的厚度、桩内外土的高度之比等因素相关,是一个多元函数,桩径d=500 mm的界限也不再适用,本次试桩桩径d=550 mm,挤土密度仍然变化。由此可见,圆孔扩张理论用于非闭口桩时,其公式需经验证而进行参数调整。
由表3.2可以看出,闭塞效应与桩外侧入土深度与桩内土塞高度之间的比例有关,闭塞效应与挤土效应正相关,挤土效应系数达到极限程度的要求条件相比闭塞效应系数要低,闭塞效应达到一定程度后很难再提高。闭塞效应与挤土效应的数值与最终贯入度存在着一定的反向相关关系。从单桩极限承载力的测试中亦可以看出,随着闭塞效应与挤土效应作用的提高,单桩极限承载力也随之增加,三者之间存在一定的正相关关系。
3 结论
1)非闭口挤土钢管桩,闭塞效应与挤土效应相互关联,呈正相关关系。
2)非闭口挤土钢管桩,桩侧土的挤土密度与桩入土深度、桩内土塞高度、桩径、桩厚度有关,对于同种钢管桩,在一定范围内,可以认为挤土密度是一个以桩入土深度与桩内土塞高度的比值为变量的线性函数。
3)非闭口钢管桩侧阻受到挤土效应的影响,其作用机理更加复杂,针对闭口桩的计算公式不太适用,应主要依靠现场试验。
4)采用不同类型的桩尖能够有效的提高闭塞效应,有效的控制桩内土塞高度,降低最终贯入度。桩尖的使用,可以认为是对桩径的有效折减。
5)非闭口挤土钢管桩的闭塞效应对单桩承载力具有一定程度的影响,进入钢管桩内的士塞受到挤密,其承载单桩承载力实测值高于按桩基规范规定的计算值。
摘要：由于桩与土的作用机理比较复杂,至今没有一套完整的理论,各国的规范对桩基础模型、公式、取值方法也不尽相同。特别是对于钢管桩基础,国内研究的比较少,国家相关规范中主要参考混凝土桩,对于非闭口桩的研究文献就更加稀少,国家规范中也未作明确的规定。根据某海外港口项目的工程打桩试验,主要针对非闭口钢管桩进行研究,希望能对以后的类似研究和桩基施工提供一定的借鉴作用。
关键词：钢管桩,闭塞效应,挤土效应,最终贯入度
参考文献
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荒漠新城考验环境承载力 篇5
丰富的资源带来的巨额经济收益，支撑着鄂尔多斯高原、毛乌素沙漠、宁夏戈壁上的一座座城市新的光荣与梦想。近年来，银川、石嘴山、乌海、愉林、鄂尔多斯等市郝提出了开建新城区的规划，就连一些大漠深处的县城、乡镇也提出了拉大城市框架、建中心城市的规划。沙漠戈壁上的“造城”热潮正考验着当地的环境承载力，当地的人口容量、水资源供给、沙漠化加剧等影响，高寒、高旱的沙漠戈壁中，是否适合大量建造城市，也正引起人们思考。
“造城”规模最宏大的当属鄂尔多斯，该市已经基本建成的康巴什新区位于鄂尔多斯巾南部，距老城区东胜25公里，与东胜、阿镇共同组成鄂尔多斯市城市核心区。新区规划而积155平方公里，规划建设面积32平方公里，内蒙古官方不公开的说法称：“建造中国的迪拜”。东胜、康巴什、阿镇将组成未来的鄂尔多斯城区，绵延上千平方公里，人口超过百万，将是一座沙漠戈壁里超乎想象的城市。
凡是到过康巴什新区的人不得不感叹其无与伦比的壮观、宏伟。市委、市政府、市人大三机构办公大楼连在一起约1公里长，与五组群雕组成的成吉思汗广场构成了新区的核心，南北走向达1.6公里长的巨型广场让中国绝大部分的市政广场相形见绌。当地政府称，2010年这座新城人口将达10万人。
距康巴什新区130公里的南面，是陕西省榆林市，2008年12月，榆林新区规划通过评审。该规划的榆林新区将可容纳人口42万，用地规模达58.1平方公里。而榆林老城，只不过是一座仅有30万人口的小城，新城与老城如果连在一起，无疑将崛起一座人口达百万的城市，与鄂尔多斯连成一片，将是中国沙漠里两座距离最近的城市。
宁夏的银川、石嘴山扩建新城区走得更早，银川曾分散在包兰铁路东两两侧十多公里的两座城区，已经被塞满的新建筑连在了一起。
扩建新城的计划已经蔓延到到毛乌素沙漠、阿拉善沙漠、鄂尔多斯高原上的一座座县级小城和一些根本没多少人烟的乡镇。存毛乌素沙漠南侧边缘，府谷、神木、靖边、定边等县城，都将城区面积扩大了至少一倍，所仃的县城都是一座座工地，扩建的马路和连绵的新居民小区数不胜数。在毛乌素沙漠深处的乌审旗、鄂托克旗、鄂托克前旗、杭锦旗等地，也都在拉大着县城架构，这些人口不过数万、十来万的人口稀少的旗县，其城市建设却一点都不逊色于中国中东部人口稠密地区的县城，甚至可以与一些地级市相比。
沙漠戈壁中的大规模城市建设，势必对当地的环境承载量造成重压，而毫无节制的大工程更是加剧了环境负担。对于当地环境容量的考验，首当其冲的就是水资源。复旦大学历史地理研究中心教授安介生在研究内蒙古水文历史后警告说，河流、湖泊、井泉等水文资源是维系游牧民族在蒙古高原生存繁衍的“生命线”，如果人类加快对水资源的“巧取豪夺”和过度滥用，将导致水资源枯竭和水域渐失，蒙古高原乃至更广大的地区将是人类的噩梦。
过度消耗水资源
沙漠、戈壁上崛起的一座座新城，水资源是它们面临的一个巨大的问题，对水毫无节制的汲取正在宁夏一内蒙古陕西之间上演着，在那里，城市的管理者制造的“水城”、“水景”正在背离现实。
2009年5月20日，内蒙古鄂尔多斯市康巴什新区开建一座巨大的人工瀑布。据当地媒体报道说，这个瀑布从当地主要河流乌兰木伦河引水，投资1.5亿，高28米，长600米，总面积达4.3万平方米。当地官方称，这是亚洲最大的景观瀑布，也是世界最大的景观瀑布之一。鄂尔多斯方面称，这是治理河流工程中的一项，而据交界处的陕西榆林方而回应，这是对两省区界红碱淖湖水源的严重掠夺，导致湖水面积几近枯竭。
鄂尔多斯从火规模开建新城区以来，对水源的渴求和大肆利用就已经开始了。康巴什新区成为一头饥渴的“老虎”，2004年，一个民营注册成立汇通水务公司，在尔乌拉木伦河建起考考什纳的水库取水。到2007年，康巴什新区道路、广场和小区两旁移植大量的树术花草，需水量剧增。汇通公司最后架设17台商扬程潜水泵，口夜不停抽水、卖水。这样的结果是导致附近的农田里的潜水泵无法取水，连年颗粒无收。
2007年秋天，400多当地农民曾与水务公司发生冲突，赶走了抽水车，在市政广场聚集游行，后以政府出面支付补偿收场。
水的问题一直是内蒙古、陕西、宁夏三省区交界处的最头痛的问题。鄂尔多斯属北温带半干旱大陆性气候区，多年平均降水348.3毫米，而多年平均蒸发量2506.3毫米。对地下水的过度开采和自然旱灾正在给这个地区带来伤害。早在2007年11月，国家林业部门一份展现保护野生动物的文件表明，鄂尔多斯市自然湖泊的面积逐渐缩小，盐碱度升高，严重影响水生动植物的生存，其中红碱淖、柒盖淖、泊江海鱼类已死亡。
对水源的掠夺同样发生在宁夏银川、石嘴山等城市，距鄂尔多斯数百公里之外的同样干旱的宁夏首府银川，正在大规模建造“塞外湖城”，北面的石嘴山，同样圈起了黄河水，制造水景，命名的“星海湖”。
“塞上湖城，魅力银川”，早在2005年，这条广告就出现在cCTV上。银川地处西北干旱地带，正常年份的降水量为200毫米，年蒸发量却在1500毫米到1800毫米之间。银川平原属于严重的干旱地区。但是，就是这个蒸发量是降水量近十倍的城市却在八年前提出了要建一个“塞上湖城”的宏伟蓝图。在那年银川市的人大会上，银川提出依托防洪排水系统和大小西湖、“七十二连湖”重塑“塞上湖城”。并且，“塞上湖城”被确定为银川建设目标，写入《政府工作报告》。工程构想超乎常人想象，通过构筑城市环湖生态圈，在银川周围形成群湖环城之势，并且横贯银川南北，连绵至石嘴山、青铜峡两市境内。
六年前，银川北面的石嘴山提出了在大漠戈壁上建造出一个“山水园林”城市的目标。于是，一场规模更为宏大的“造湖”运动在石嘴山市府所在地的大武口区开始了。根据石嘴山市的规划，要在五年时间内，挖出一片面积约43平方公里的星海湖湿地，开辟常年性水面20平方公里。星海湖建成后，将是国内第一大人工湖，比杭州西湖的面积要大五倍。
黄委会每年分配给宁夏的基本用水量是40亿m3。宁夏灌区每年的引水量在70亿～90亿m3之间，但须有60％的水量排回黄河，才能把用水量控制在分配水量之内。银川的大小湖泊正是利用了60％的退回黄河的水，六条昭然可见的黄河排水沟直通各个湖泊。石嘴山方面的资料显示，星海湖常年性蓄水量可达23007Ym3，每年蒸发消耗的水量约为3400万m33，它的重要补给水源同样是引黄灌区渗透回流的农田排水即黄河退水，还有从穿湖而过的第二农场区季节性引灌黄河水。
目前，银川、石嘴山“湖城”、“水域”的计划已经基本建成，但这造成的危害是，数年前宁夏地方政府已逼迫当地农民减少了30万亩的水稻种植，这一数字正在扩大中。对下游地区造成是危害是，黄河断流天数增加，旱季时，华北平原的小麦灌溉不能得到及时的水源。
高速发展的城市规模迫使缺水的鄂尔多斯不得不四处寻觅水源。2006年，当地开始规划了23座水库，并在蒙西工业园区、棋盘井工业园区、康巴什新区等地采取地下水，建造一批地下水源供水工程，鄂尔多斯承认通过对2005年至2008年灌区地下水位实测资料分析，灌区地下水位下降较明显——每年平均下降0.15～0.25米，地下水蓄变量总体呈减少趋势。
在环保专家看来，鄂尔多斯是一个需要保护的地区。2008年9月，环境保护部在《全国生态脆弱区保护规划纲要》列出全国八大生态脆弱区中确定的19个重点保护区域，其中鄂尔多斯荒漠草原榜上有名。国务院《关于落实科学发展观加强环境保护的决定》明确指出，在生态脆弱地区要实行限制开发。环境保护部将实施相关生态保护战略，努力改善该19个重点保护区域的生态环境。2008年11月，《鄂尔多斯市“十一五”环境保护规划》警告说，鄂尔多斯水环境质量退化严重，作为城区地表水主要来源的三台基水库、活沙兔水源地和乌兰木伦河均发现有水质超标现象。宁夏、内蒙古等省区现在已无余留水量指标了。
工程承载力 篇6
关键词：铁路工程,地基承载力,方法,建议值
工程地质勘察中,地基承载力的建议值是工程勘察文件中不可缺少的重要内容,是为地基设计提供的重要依据,也是工程地质勘察专业内部乃至与各设计专业之间见解、分歧较大的问题。合理的确定地基承载力,可以基本确保地基不致因荷载作用发生剪切破坏,产生过大变形,影响建筑物的安全使用。
由于地基土的复杂性,要准确地确定地基承载力是一个比较复杂的问题。在铁路工程地质勘察中,确定地基承载力主要有以下几种方法:1)根据理论公式计算。GB 50007-2002建筑地基基础设计规范P23公式5.2.5:fa=Mbγb+Mdγmd+Mcck。其中,ck为土的粘聚力的标准值;M为由土的内摩擦力角的标准值影响的系数,可见该理论公式主要是用土体的抗剪强度指标计算地基承载力的,即所谓的“弹塑性法”;另一类方法称为“刚塑性法”,是国外计算地基承载力的主流方法,在此不作赘述。2)根据载荷试验成果确定。载荷试验是应用于确定地基承载力最常用的原位测试方法,可以理解为在现场进行的模型试验,它比较直观且与实际基础对地基的作用相似,避开了取样扰动、试验、计算和土力学理论的问题,一般认为是比较可靠、可信的确定地基承载力的方法,但必须进行深宽修正。 由于载荷试验的试验尺寸较小,所以大多应用于实际尺寸较小的基础。3)查规范中经验数据总结的表格。现行的TB 10012-2007铁路工程地质勘察规范的附录D仍有详细分类的各种地基承载力表,所以在铁路工程地质勘察中,通过动探、标贯击数或土的物理指标查询地基承载力表来确定地基承载力仍是一种重要的方法。同时,TB 10041-2003铁路工程地质原位测试规程P48表8.4.2中还表示了黏性土的标贯击数与塑性状态的对应关系,可以间接的用于查地基承载力。
下面以大西客专洪洞跨汾河特大桥汾河河谷地段的地层实际情况为例,分析地基承载力的取值问题。
1 概况
洪洞跨汾河特大桥位于山西省临汾市洪洞县境内,在上纪落村与马牧村之间跨越汾河。桥梁起讫里程DK475+711.6～DK491+307.33,全长15 595.73 m。
桥址区为冲洪积河谷及河漫滩地貌,汾河河床宽约2.6 km,河面宽110 m～200 m,小里程侧为高阶地,高于河床约50 m;大里程侧为河漫滩,高出河床约5 m。地下水埋深4.5 m～10.2 m(高程447.32 m～454.15 m)。汾河由西北流向东南。
桥址区所在区域属于中温带亚干旱区,季风气候特征明显,四季干湿冷热分明。年平均降水量436.8 mm,年平均蒸发量1 501.9 mm,历年最大积雪厚度19 mm,极端最高气温40.4 ℃,极端最低气温-17.9 ℃,土壤最大冻结深度0.56 m。
地震动峰值加速度0.2g,地震动反应谱特征周期分区为一区,地震基本烈度8度。
2 地质特征
桥址区地层按时代成因分为3层:第四系全新统冲积(Q
①第四系全新统冲积层(Q
3 确定各地层的地基承载力
在整理大量钻探、土工试验、动探、标贯、静探资料的基础上,综合分析各组数据,确定桥址区各地层的基本承载力,见表1。
1)参照桥址区附近既有铁路和新建铁路桥梁的勘测、施工经验,在Q3粉质黏土层中深30 m～40 m的位置,柱基施工时贯入难度较大,上、下地层有明显的差异;此外,区域地质资料显示本地区Q3地层中存在颜色不尽相同的多个古土壤层,以较老的古土壤层顶面作为承载力分界面,把Q3粉质黏土层分为②1,②2两层。同时分别统计②1,②2的物理力学指标显示:②2比②1天然密度稍大,孔隙比稍小,压缩模量平均大5 MPa左右,所以Q3粉质黏土层需要按土体的性质分别提供地基承载力。2)黏性土层中标贯击数反映的土体软硬程度与对应土体的物理力学指标所反映的土体情况基本吻合,这一点也很好的符合了TB 10041-2003铁路工程地质原位测试规程中表8.4.2的内容。圆砾土层中动探击数离散比较大,是由于本地区的圆砾土、碎石土的充填物含量普遍达到30%～40%,且变化较大,使得地层软硬不均。同样参照临近铁路工程的经验,将圆砾土层的地基承载力比TB 10012-2007铁路工程地质勘察规范附录D给出的地基承载力降低一级来使用。在钻探过程中需要采取有效的措施以保证较高的岩芯采取率,尽量做到岩芯完整、原状,这样减少对地层的扰动,很好的保障原位测试的顺利进行和测试数据的准确性。3)本文在叙述桥址区主要地层地基承载力的计算过程中,对地层、地震液化判定、水文地质等影响因素做了适当的简化。在实际工作过程中,是在采用了钻探、取土试验、标贯、动探、孔内双桥静探及物探剪切波速等综合勘探手段的基础上,结合钻进情况、岩芯鉴定等进行分析比较、相互验证,提供各地层的基本承载力。
4 结语
1)确定地基承载力这一复杂的问题需要综合分析,充分利用附近已有工程经验才可以完成。2)现在的工程项目一般都要采用钻探、土工试验、原位测试及物探等多种综合手段,得到数量可观的数据、资料,如果可以将这些数据相互检校,得到适合本地区实际情况的经验数据,在行业内、国内充分实践应用和检验,一定可以使技术人员受益匪浅。本次定测阶段,确定地基承载力的建议值就参考了附近一座新建铁路特大桥的工程经验,将Q4新黄土层及Q3,Q2粉质黏土层的基本承载力提高20 kPa,更符合实际地层情况,最直接的效果是桩基础长度平均减少约5 m,节省了工程造价。3)土的物理性指标或静力触探、动力触探、标准贯入试验锤击数,与地基承载力之间是统计学推算出的经验关系,不是一一对应的理论函数关系,所以在应用各种规范中地基承载力表时,应对数据进行筛选、统计,保证可靠性和适用性。4)在我国,地基承载力建议值是由勘察单位提供的,大多情况下交给设计单位后就不再考虑了,在工作中造成了很多矛盾,这是存在于我国工程专业体制里的情况,所以要加速工程专业的体制改革,使勘察设计一体化,两个专业的技术人员只要融合的掌握这个统一的知识体系,就可以从根本上解决问题。
参考文献
[1]GB 50021-2001,岩土工程勘察规范[S].
[2]GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].
[3]TB 10012-2007,铁路工程地质勘察规范[S].
[4]TB 10041-2003,铁路工程地质原位测试规程[S].
工程承载力 篇7
本文阐述某市人民医院医疗大楼基坑滑坡引发的基桩倾斜事故处理。这类处理一般应回答三个问题:1)竖向承载力补强;2)水平承载力补强;3)承台及其连续梁补强。补强设计应证明以上三项经补强后全面满足设计要求。限于篇幅本文仅阐述竖向承载力补强及其实施效果。补强设计的核心问题即倾斜桩的竖向承载力确定,本文系引用其已有成果[4]。本工程建成已历6年之久,未见任何结构(含基础)缺陷。笔者亲身参加并主持该工程的补强设计与实施。鉴于补强工程有区别于正常施工工程,为慎重起见,待建筑结构运用多年再行报道。
2 工程概况
某市人民医院医疗大楼位于中心市区,其北侧紧邻某路,拟建14层(含地下一层)建筑(建成照片图1)。
场地典型地层构成见图2。基础采用400mm×400mm钢筋砼方桩。基坑面积3300m2,主楼位于基坑南部(图3平面图)。整个基坑未采取支挡措施。97年2月前后,大部分基坑开挖至基底。当东南筒体部位开挖近设计标高时,引发边坡滑移,道路及边坡出现多道裂缝。部分裂缝绕过角部延伸到南侧施工场地中。与此同时,基坑西南角边坡亦呈鼓胀形态。边坡滑移导致坑底土体水平位移。事后观测发现502根基桩中的467根出现不同程度的偏斜,即倾斜桩占总桩数的90%以上。由于边坡失稳出现在东南部,所以基桩的偏斜方向大部分有规律地朝向西北(图4照片)。根据97年6月30日提供的资料,将测定的桩顶以下1米桩段L的相对水平位移x,定义为倾斜率i=x/L(%),统计表明i≥3%的基桩近60%,可见事故之严重。
a、挖孔、桩段凿除 b、上桩段砍 C、除砼浇注、上桩段接长、填砂
3 补强方案的比较与选定
基桩倾斜可以有不同的补强方式[1][2]。事故发生后建设单位曾邀请多家设计单位提供处理方案,具代表性的是: 1)建筑降为5层(含地下一层);2)钻孔灌注桩补强方案;3)人工挖孔桩补强方案。各方案经两度专家会议认定,丧失承载力的桩、偏斜率大于7.5%的桩及部分角桩等采用人工挖孔桩补强。各方案的技术可行性与经济合理性评估见表1。表中造价含基础承台。表中的经济损失特指降为5层后再建一座房屋的综合损失。经方案比较后选定人工挖孔桩方案[2]。曾提出过的预制桩补强方案,由于不具备施工条件,所以表中不列。
4 竖向承载力补强设计要点
4.1 单桩竖向承载力设计值R
倾斜桩的竖向承载力是可以加以利用的[3]。引用13根5组相应于不同倾斜率桩的竖向静载试验的统计结果,当1.75≤i≤7.5(%)时,极限承载力Ru[4]为:
Ru=3380-218i//kN (1)
规范规定,通过静载试验确定桩的承载力设计值时取分项系数取1.6,所以
R=Ru/1.6=2112-136i (2)
对于1.75≤i≤7.5(%)的桩,按式(2)内插确定竖向承载力设计值。
4.2 各承台(含筒体)竖向承载力补强计算要点
(1)计算各承台中各基桩倾斜率i;
(2)按式(2)确定各单桩承载力设计值R;
(3)计算各承台群桩承载力设计值Rc(为承台内各桩R之和);
(4)列表对照各传至承台的柱压N和Rc,对N大于Rc者,承载力欠量应予补强。总共82个承台,经验算后仅17个承台必须补强。如倾斜率i≥1%桩均按废桩处理[5],则90%以上承台均应进行补强。
(5)除上条规定对承载力进行补强外,尚应对以下两类桩进行补强:
a、所有倾斜率大于7.5%的非角桩;
b、倾斜率大于6.0%的角桩。
(6)部分承台为提高水平承载力也设置了补强桩。
由于执行以上5,6条的原则,实际上竖向承载力是超量补强。根据以上原则,总共设置了补强挖孔桩103根,其分布如表2。
4.3 补强桩的主要参数与构造
(1)挖孔最小内径d=1400mm,补强桩极限承载力Ru=3000kN。
挖孔桩深度按承受水平承载力要求,令其
αh≥2.4 (3)
式中:α为桩的水平变形系数;
h为挖孔桩的有效成桩长度。
(2)补强桩的构造如图5。
开挖成孔后切除明显倾斜原预制桩段。要求挖孔桩底深入至粉质粘土底面下0.5m。封底后,上置钢筋网片。然后将预制桩接至承台底。接长桩段的承载能力略高于原桩。最后按设计用砼回填桩孔。
5 补强实施与效果
5.1 补强施工要点
补强施工的难点是开挖成孔。由于基桩倾斜方向多变,实际施工中十分困难。建设单位对工程十分关注。基础补强全过程在监理单位的严格监控下进行。监理工程师对所有桩孔的成孔均下到孔底检查。符合要求后才允许封底。所有工序逐一检查并作详细记录。补强工程按预定工期有序完成。
5.2 补强处理桩的静载试验
补强后抽取3根桩进行静载试验。设计要求补强桩Ru=3000kN。为验证补强桩的超载能力,检测桩进行了超载试验。试桩的Q-S曲线(图6)证明补强桩承载力满足设计要求。
5.3 沉降监测
沉降监测布孔如图7。处理结束后总共进行了15次监测。从地下室结构完成后,上部结构施工开始起(1999年底),迄今进行了15次监测,最后一次监测时间为2007年9月8日,
监测成果见表3。最大沉降出现在地下室中间部位,符合一般规律。东南角落的筒体部位,不但荷载大,还是滑坡事故最严重的部位,沉降相对稍大也是合理的。监测表明,所有的沉降特征值远小于规范的相关规定。
6 结论
1)基坑边坡失稳将导致基桩倾斜。桩倾斜方向与滑坡推力方向大致相同;
2)科学地、有依据地利用倾斜桩承载力可大大减少补强的工程量;
3)在存在滑坡事故与大量倾斜桩条件下,采用人工挖孔桩处理事故,是较为经济可行的;
4)工程事故处理必须在严格的监督下进行,才能保证质量;
5)工程在事故处理后必。须进行5～10年的长期监测,才能确认其效果,并有利于积累经验。
摘要：某工程因滑坡事故导致大量基桩倾斜。本文阐述事故处理中的倾斜桩竖向承载力补强方案的合理性与可行性、补强设计要点与实施效果。该工程经处理后已建成多年,使用效果良好。
关键词：滑坡,基桩倾斜,补强设计,沉降监测
参考文献
[1]宋宗阳.预应力管桩倾斜处理方法探讨[J].科技资讯,2007,(22):
[2]杨敏.PHC管桩倾斜、断桩以及偏位的分析和处理[J].福建建材,2007,(3):
[3]韩爱华,肖军华.基坑开挖引起工程桩偏斜后的补强设计与施工监控[J].建筑技术,2006,37(12):
[4]陈为群.倾斜桩的承载能力及其利用[J].福建工程学院学报,2009,7(3):
工程承载力 篇8
在建筑工程中, 常常存在施工单位为了施工方便或工期要求, 修改原设计的现象。有的施工单位不与设计单位沟通, 擅自修改设计;有的施工单位即使与设计人员沟通, 但设计人员有时凭经验, 没有经过认真的符合验算, 就认可设计修改通知单, 这样做的后果往往造成工程隐患。
2 工程概况
某批发市场建筑面积约为1.5万m2, 为2层框架结构。原设计框架1层墙体为黏土实心砖墙, 外墙厚370mm, 内墙厚240mm, 采用MU7.5实心砖、M5混合砂浆砌筑。2层外强采用300mm后空心砖砌筑, 内墙采用180mm厚空心砖砌筑。梁、板、柱等现浇构件混凝土设计强度等级为C25。业主在该市场不到3年的使用过程中发现一层框架梁普遍存在梁端正八字形裂缝。
3 工程情况调查及检测
3.1 施工情况调查
通过对业主、设计单位、施工单位及现场实地调查得知, 该工程施工日期为2003年9月至11月, 在施工中为了缩短工期, 施工单位与设计单位沟通后将该工程从1层原设计的现浇楼板改为预制楼板, 其他结构形式及构件截面尺寸不变, 在2层施工时施工单位又因购买材料不便等原因擅自将原设计的180mm厚空心砖隔墙改为240mm厚实心砖墙。
3.2 现场检测
3.2.1 裂缝形态
检测中发现该工程1层混凝土梁均存在正八字形裂缝, 且两侧对称。梁缝距梁端为0.8～2.0m。对里风部位的抹灰层凿除后发现, 混凝土基层裂缝大于抹灰层裂缝, 见图1。
3.2.2 混凝土现有强度检测
根据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》的有关要求, 现场对该批发市场一层梁裂缝混凝土梁进行钻芯取样以确定其混凝土现有强度, 见表1。
从表1检测结果来看, 梁的混凝土现有强度均低于混凝土设计强度等级。
3.2.3 钢筋测定
利用钢筋扫描仪对裂缝梁进行扫描检测, 并将现场采集的数据进行电脑分析, 梁箍筋间距及梁端。加密区箍筋间距如表2所示。
从表2检测结果可以看出, 钢筋实际配置情况基本符合原设计的要求。
4 验算复核
对结构原设计方案及修改设计后的方案分别进行承载力验算, 经比较分析后发现, 采用原设计方案梁抗剪承载力满足要求, 而修改后的方案经验算, 梁抗剪承载力不满足要求。
5 裂缝原因分析
通过以上检测和构件承载力核算, 得出以下结果:
⑴原设计满足承载力各项指标要求。
⑵按构件现有计算指标及实际荷载核算, 构件抗剪承载能力不满足要求。
这主要是因为在原设计中, 楼板为现浇双向板, 楼板荷载向四边简支梁传递, 裂缝梁受荷以均布荷载为主, 修改后的方案采用预应力空心板, 楼板荷载传递给次梁, 次梁又以集中荷载形式传递给框架梁。随着结构受力途径的改变, 框架梁斜截面的抗剪承载力降低, 具体分析如下:
影响受均布荷载的有腹筋受剪承载力的因素是: (1) 剪跨比, (2) 混凝土强度, (3) 箍筋数量及强度, (4) 纵筋配筋率等[1]。按《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2002) 中11.3.4条规定, 考虑地震作用的框架梁受均布荷载时, 其斜截面的受剪承载力应符合:
但对承受集中荷载为主的独立梁, 剪跨比对承载力的影响是不能忽略的。因此, 《规范》[2]要求:对集中荷载作用下的独立梁, 应按以下公式计算:
式中γRE为承载力抗震调整系数, Vb为框架梁剪力设计值, ft为混凝土轴心抗拉强度设计值, b为框架梁的宽度, h0框架梁的有效高度, fyv为箍筋抗拉强度设计值, Asv为配置在同一截面内箍筋各肢的全部面积;s为沿构件长度方向的箍筋间距, λ为计算剪跨比。
以实例中裂缝梁的计算指标 (b=250mm, h=550mm, ft=1.27N/mm2, φ8@100, fyv=210N/mm2) 为例, 按公式 (1) 、 (2) 进行计算比较;集中荷载作用下框架梁抗剪承载力降低约为26%。
而且, 虽然在现浇楼板中框架梁承载力计算不考虑现浇楼板作用, 但是现浇楼板作用作为安全储备而存在。预制楼板方案中框架梁为矩形截面独立梁, 楼板作用不存在, 其实承载力是有所降低的。
综上所述, 当板面荷载基本不变时:在受力途径改变的情况下, 框架梁原设计截面及所配箍筋不满足抗剪承载力要求, 致使梁弯剪区产生八字形剪切斜裂缝。
6 结束语
受荷方式对构件承载力影响较大, 在施工中应正确认识, 不应在施工中擅自修改设计方案。当需要改变受力途径时, 设计者也应该对主要承重构件承载力进行认真核算, 防止此类工程隐患的出现。
参考文献
[1]王铁成等, 混凝土结构设计原理.中国建筑工业出版社.
工程承载力 篇9
贵港市地处广西中部,市区是典型的岩溶较发育地区,典型地层:2～15m厚的上覆土层,下伏石灰岩或白云岩,基岩的全风化～强风化层厚度一般不大,但浅部岩体常呈较破碎～破碎状;深部基岩则岩质较新鲜,岩体较完整～完整。由于受到广西构造运动的影响,本区常见近垂直状的岩体裂隙,局部裂隙在风化、溶蚀作用下逐渐发育成为岩溶裂缝、沟槽、竖井等岩溶现象,其宽度一般为0.10～2.00m之间,在地质勘察、大直径桩孔施工时常可见到此类情况。因此,本区岩溶发育地区的岩体破碎程度与近垂直状岩溶裂缝(沟槽)对岩石地基承载力的影响是一个值得深入探讨的课题。贵港市东湖附近某工程是一个有着数十幢20～30层高层建筑的项目,其中5#楼场地基岩——石灰岩③2层呈中-微风化状,但因其比附近场地基岩更为破碎一些,其承载力即曾引起热烈讨论。借此,我们对该场地的勘察做了一些补充工作。
2 岩石地基承载力探讨
2.1 岩体完整程度分类
补充工作在5#楼场地超前钻岩芯中截取7段比较完好且长度稍长的岩芯,送由广西有色勘察设计研究院试验室做岩块的压缩波试验,其压缩波为5882～6550m/s,平均6174m/s。从5#楼详勘察报告波速测试可得,岩体压缩波为2380～2934m/s,平均2692m/s。则:
岩体完整性指数=(岩体压缩波/岩块压缩波)2=(2692/6174)2=0.19
因此,按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)表3.2.2-2,判定本场地石灰岩③2层的岩体完整程度为:破碎。
对比情况一:在现场钻探采用GY-1A型液压钻机、金刚石钻进的情况下,岩芯多呈长10～25cm短柱状,少量呈碎块状,少量呈30cm以上的长柱状;岩芯中常见有近垂直状的结构面、岩体裂隙。这反映了场地岩体结构面发育比较密集,结构面平均间距属0.4～0.2m。定性判断岩体完整程度属破碎～较破碎。
对比情况二:按目前贵港地区众多高层建筑所实测的岩体波速,其最高值为原“恒飞大酒店”(现称“万景豪苑”)所测得2236～4310m/s,以其最高值计算:岩体完整性指数=(4310/6174)2=0.49,岩体完整程度为较破碎,接近较完整。相应的是,该场地基岩钻探所取得岩芯呈长柱状、短柱状,多有长度大于50cm的长柱状岩芯。
以上情况一、二之对比以及5#楼场地实测所得的岩体完整性指数为0.19,结合以下第四条岩石质量指标RQD值,综合判定5#楼场地石灰岩③2层的岩体完整程度应可划分为:破碎～较破碎。
2.2 岩石坚硬程度分类
补充工作在5#楼场地补充采集、制作了9件岩芯试块作单轴抗压试验,综合详勘报告样品数据,经统计得岩石饱和单轴抗压强度为37.15MPa。因此,按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)表3.2.2-1,判定本场地石灰岩③2层的岩石坚硬程度为:较硬岩。
2.3 岩体基本质量等级分类
根据以上岩石坚硬程度、岩体完整程度,按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)表3.2.2-3,判定本场地石灰岩③2层的岩体基本质量等级为:Ⅳ类。
2.4 岩石质量指标RQD
补充工作在5#楼场地46、48、49号钻孔邻近各增补了一个钻孔,遇基岩面后采用75mm口径(N型)双管单动金刚石钻进工艺。分别测得各钻孔石灰岩③2层的岩石质量指标RQD为(见表1)。
根据以上情况,按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)第3.2.5条,判定本场地石灰岩③2层岩石质量:较差的～较好的。按《广西壮族自治区岩土工程勘察规范》(DBJ/T45-002-2011)第4.3.1条,判定本场地石灰岩③2层岩体完整程度为:较破碎～较完整。
2.5 邻近岩体裂缝对荷载作用深度影响的数值分析
工程的安全不能建立在侥幸的基础之上。“木桶原理”告诉我们:一个水桶所能承载的水量不是由组成木桶的各块木板的最大长度或平均长度来决定的,而是由最短的木板来决定的。而对于一个单柱单桩的建筑物来说,它的安全性不是由各个柱/桩的平均安全性来决定的,而是取决于地质情况最差的那个部位的柱/桩的安全是否满足了规范及设计要求。对于本地区、本场地来说,从附近工程的勘察资料以及桩基施工情况来看,桩底局部遇到岩溶裂缝的情况不是罕见的情况,对此应予以关注。补充工作对此作了一些数值分析工作,采用Rocscience PHASE2。
(1)建立计算模型,分荷载作用在基岩面与基岩下一定深度两种简化模型,基础邻近(基础以外0.1m处)有一条垂直状的岩溶裂缝,如图1所示。
(2)经计算可得各种工况下的地基位移云图:
①在天然状态下:地基岩石的无位移变化。
②基底加载达5000kPa时:地基岩石的位移变化很小,只有几毫米,基本处于弹性变形状态。
③基底加载达6000kPa时:地基岩石的位移变化仍很小,只有几毫米,基本处于弹性变形状态。
④基底加载达7000kPa时:两种工况下地基岩石的位移变化差别明显:荷载直接作用在基岩浅层者,地基岩石变形最大处达到了20mm,按工程经验这种情况下岩体将处于破坏性变形或处在临界状态,工程中对此情况不作处理将有极大风险;而当荷载作用在基岩一定深度处,地基岩石变形最大处达到了11mm,仅为前者的一半左右,其作用深度越大,变形越小甚至只为弹性变形,将极大地降低了工程风险。
数值分析的结论:若地基岩石承载力采用不小于7000kPa的值,应当满足必要的条件,方可充分地降低工程风险,方可充分确保工程安全。
2.6 按《广西壮族自治区岩土工程勘察规范》(DBJ/T45-002-2011)评价
根据广西地方标准《广西壮族自治区岩土工程勘察规范》(DBJ/T45-002-2011)附录B,结合以上岩体质量评价,岩石饱和单轴抗压强度为37.15MPa,折减系数可取0.15～0.25,本工程可取中值0.20,则岩石承载力特征值为7430kPa。
2.7 评价建议
(1)根据本场地内基岩的风化特点、岩体裂隙与岩溶发育情况以及本地区部份工程的经验,本场地不宜简单地直接采用室内岩石饱和单轴抗压试验成果来确定单桩竖向极限承载力标准值。
(2)基于本场地岩溶发育情况、隐伏岩体裂隙、施工因素以及常规的验桩方式、常规的基桩入岩深度等的影响,结合本地区同类岩石地基承载力经验值,本场地石灰岩③2层的承载力取值为fak=7000kPa,桩的极限端阻力标准值取值为qpk=14000kPa。
如经过如下措施将各种不利因素消除,石灰岩③3层的承载力可采用fak=8000kPa,桩的极限端阻力标准值可采用qpk=15000kPa。
①桩端应嵌入石灰岩③3层不小于1.5m,并在桩基础施工前,应对每个桩位进行施工勘察(对于直径较大的桩应适当增加超前钻孔,桩径小于1.6m的钻2个孔,直径大于1.6m的钻3个孔)以探明桩端以下三倍桩径及5m深度范围内有无空洞、软弱夹层等不良地质条件,并应满足设计及规范要求;超前钻完成后,应对钻孔封填。
②桩孔完成后,应加强验桩,确保桩底基岩面完整,无张开的充泥裂缝。
③本工程等级为一级,建筑地基设计规范要求,应对地基持力层石灰岩③2层作岩基载荷试验,以检验该层岩石的承载力特征值。
3 结语
通过定性定量分析,可知岩石地基承载力不是简单地套用公式就可以得到唯一答案,而是多方面因素综合作用下的结果。在按评价建议实施于项目的设计及施工之后,地基基础方案得到优化,同时工程风险降至最低,工程已顺利完工。
由于岩性差异、岩溶沟槽等岩溶现象发育的不均匀性,各地区的岩体破碎程度与近垂直状岩溶裂缝(沟槽)对岩石地基承载力的影响仍需深入探讨。
参考文献
[1]《岩土工程勘察规》(GB50021-2001).
江苏省海洋承载力测度评价 篇10
关键词：江苏省；海洋承载力；层次分析法
中图分类号： F323.1 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）04-0398-03
收稿日期：2013-08-03
基金项目：国家社会科学基金重点项目（编号：11AJY001）；2011年度江苏省社会科学基金（编号：11EYC020）；江苏省高校优势学科建设工程；江苏省2010年度高校“青藍工程”项目。
作者简介：翟仁祥（1978—），男，江苏宝应人，博士研究生，讲师，主要从事区域经济、海洋经济研究。E-mail：zhairenxiang@139.com。随着海洋开发活动广度、深度的加大以及由此带来的海洋经济的迅猛发展，对海洋资源的过度利用产生了种种海洋环境问题，主要表现为人类活动与海洋环境承载力之间出现了不同程度的冲突。当人类社会的经济活动对海洋环境的负面影响超出了海洋环境所能承受的极限，即人类活动的外在“刺激”超过了海洋环境系统维护其动态平衡的能力时，也就表明人类的海洋行为对海洋环境的作用力超过了海洋环境承载力。因此人们用海洋承载力作为衡量人类海洋经济活动与海洋环境协调程度的标尺。
承载力是从工程地质领域转借而来的概念，原意是指地基的强度对建筑物负重的能力，生态学上将此概念引申为“某一特定环境条件下，某种个体存在数量的最高极限”。承载力概念引入生态学后发生了演化与发展，体现了人类社会对自然界的认识不断深化，在不同的发展阶段和不同的资源条件下，产生了不同的承载力概念和相应的承载力理论。在人类面临粮食危机、土地日趋紧张的情况下，人们提出了土地承载力的概念；在环境污染蔓延全球、资源消耗过度和生态环境不断恶化的情况下，人们相继提出了资源承载力、环境承载力、生态承载力等概念。
随着我国海洋经济的快速发展，同时产生了一些环境问题和不足，主要有海洋资源开发利用率不高、粗放增长方式尚未根本转变、部分海域生态环境恶化等，也就是说海洋生态环境的约束日益显现、资源与生态环境约束加剧、全球气候变化与海洋灾害影响加剧等问题更加突出，这就需要在促进海洋经济快速发展的过程中更加高度重视海洋生态环境保护，要关注海洋环境容量和海洋承载力，促进海洋经济和生态环境和谐发展。
1文献综述
海洋资源同土地、矿产等其他自然资源一样，在其开发、利用过程中都不同程度地涉及承载力问题。我国对海洋承载力的研究起步较晚，在海洋承载力与产业布局的相互关系方面，韩立民等从海域承载力角度阐述了海域承载力与海洋产业布局之间的相互影响和制约关系[1]，认为海域承载力在海洋产业布局调整过程中起着基础性的作用，特别是在海洋功能区规划、海洋产业冲突及区域协作方面表现得更为明显，因此我们应该科学测算海域承载力，从而为海洋产业布局的调整提供科学依据。
在海洋承载力评价指标体系构建方面，苗丽娟等根据社会、经济、资源、生态环境4个因素提出了我国的海洋生态环境承载力评价指标体系[2]。在海洋承载力测度评价方面，韩增林等以海洋水产资源为视角，以辽宁省、大连市长海县为例，定量分析了海岛地区海洋水产资源的承载能力及其与人口、经济发展的相关关系[3-4]。邓宗成等则以青岛市为例，利用因子分析法提取沿海地区海洋生态环境承载力的3个主因子，认为青岛市海洋生态环境承载力的两大主要压力（人口和经济）在逐年增长，但其仍朝良好的方向发展[5]。任光超等采用主成分分析法，从我国、沿海省份2个层次对海洋资源承载力的变化趋势进行了定量评价，认为海洋资源承载力可划分供给功能、经济功能和环境功能三大类[6-8]，并发现海洋资源承载力最高的是广东、山东，其次是天津、上海、福建、辽宁、江苏、浙江、海南，海洋资源承载力最低的则是河北、广西。
在对海洋经济区这一区域层面的海洋承载力对策研究方面，刘容子等系统地建立了“资源-生态-环境-经济”复合的海洋承载力评价体系，并以渤海为研究区域，定量研究了海洋资源供给能力、海洋环境质量和环境容量，提出了合理利用和提高渤海资源环境承载力的框架方案[9]。解力平以舟山群岛新区为典型区域，提出舟山群岛新区生态环境承载力的指标体系，主要涉及自然环境承载力、经济环境承载力、社会环境承载力三大项共24个分项指标，认为涉海地区现有的生态环境承载力已非一张白纸，超载也有可能；同时提出自然环境承载力、基础设施承载力以及旅游基础设施承载力三项指标对舟山群岛新区生态环境轻度超载的影响率最大[10]。
上述不同学者的研究方法和结论为本研究提供了良好的借鉴意义，本研究认为，海洋承载力是海洋系统的动态维持、自我调节能力，即海洋资源、环境的供应和容纳能力与其可维持的海洋开发、海洋经济活动强度以及海岸带区域具有一定生活水平的人口数量相适应。对于某一特定的沿海区域而言，海洋承载力强调的是海洋系统的承载功能，突出的是对人类海洋活动的承载能力，其内容主要包括海洋资源子系统、海洋环境子系统、海洋经济子系统、海洋科技子系统等。换言之，海洋承载力决定了一个沿海区域海洋经济发展的速度和规模，因此如果在一定的社会福利和经济技术水平条件下，沿海区域的人口和经济规模超出其海洋环境所能承载的范围时，将导致海洋环境的恶化和海洋资源的衰竭，严重时会引起海洋经济的不可持续发展。
作為判断人类社会经济活动与海洋环境是否协调的依据，海洋承载力具有以下主要特征：客观性和主观性、区域性和时间性、动态性和可调控性。其中客观性体现在一定时期、一定状态下的海洋承载力是客观存在的，是可以衡量和评价的，它是海洋结构和功能的一种表征；主观性体现在采取什么样的判断标准和量化方法进行综合评价。海洋承载力的区域性和时间性是指不同时期、不同沿海区域的海洋承载力是不同的，相应评价指标的选取和量化标准也有所不同。海洋承载力的动态性和可调控性是指海洋承载力水平得以提升是随着时间、空间和海洋生产力水平的变化而变化的。人类可以通过改变海洋经济增长方式、提高海洋科学技术水平等手段来提高不同区域的海洋承载力，使其向有利于区域海洋经济可持续发展的方向发展。
2海洋承载力评价的指标体系
海洋承载力已经成为评判沿海区域人口、环境与社会经济协调发展与否的重要标志，海洋承载力也是衡量海洋可持续发展的重要标志之一，体现了一定时期、一定沿海区域的海洋承载力系统，以及满足海岸带区域社会经济发展和人类发展等方面的需求程度。虽然目前仍未形成统一的、科学的评价体系，但是在内涵上有统一的认识：海洋承载力受社会经济、技术以及人口和自然生态及环境等因素的共同制约而处在动态变化中，其承载力是有限度的，但是必须以海洋可持续发展为原则。
因此，海洋承载力的研究需要建立在“海洋环境-资源-经济-科技-管理”的复合系统中，在海洋可持续发展的原则指导下进行，通过构建“海洋环境-资源-经济-科技-管理”复合系统可持续发展的综合测度函数，量化不同沿海区域的海洋承载力水平及其海洋可持续发展能力，进而可以确定不同沿海区域、不同时期的海洋承载力水平大小及其演变特征。要以“陆海统筹，联动发展”为原则，实现统筹陆海资源配置，统筹陆海经济布局，统筹陆海开发强度与利用时序，统筹近岸开发与远海空间拓展，全面提高综合开发水平。要大力发展海洋循环经济，加强海洋资源的节约集约利用，进而更好地解决沿海地区经济发展、资源配置与海洋生态环境承载能力之间的平衡与协调问题，进而实现海洋生态系统的良性循环，促进沿海社会经济的可持续发展，不断增强海洋经济可持续发展的能力。
本研究通过借鉴国内外区域承载力的部分研究成果，从海洋承载力的基本内涵出发，遵循指标体系设计科学性、系统性、层次性、可比性和可操纵性等原则，结合江苏省海洋经济发展的实际水平，从海洋资源开发力、海洋环境承载力、海洋科技支持力、海洋经济发展力、海洋管理组织力等5个层次出发，构建由24个变量组成的江苏省海洋承载力评价指标体系（详见表1），以定量评价江苏省2001—2011年海洋承载力水平及其发展趋势，相关数据来源于历年的《中国海洋统计年鉴》。
3海洋承载力评价模型
由于不同评价方法对指标权重的确定、评价方法标准和计算方法的影响不同，使得评价结果存在客观性差异。本研究主要采用客观赋权法（变异系数法）确定评价目标权重，而不采取传统的专家打分法等主观赋权法。
层次分析法是Saaty于1973年提出的一种实用的多方案或多目标决策方法。其基本原理是将复杂问题分解为不同的组成因素并按照因素间的相互关联及隶属关系将因素按不同的层次进行聚集组合，从而形成一个多层次递阶层次结构。因此层次分析法作为一种定性与定量相结合的多目标决策分析方法，理论严谨，便于操作，具有高度的逻辑性、系统性、简洁性和实用性，可以实现对复杂系统的决策思维过程模型化与数量化。本研究采用层次分析法综合评价江苏省2001—2011年的海洋承载力水平及其变化趋势，详见表2。
4江苏省海洋承载力评价结果及其分析
（一）提升海洋科技支持力。从海洋经济强国发展经验来看，一个国家海洋承载力的强弱与海洋科技水平的高低、海洋科技支持力强度有很大关联。要提高江苏省海洋承载力水平，必须充分发挥海洋科技的支撑和引领作用，通过实施海洋科技项目，引导、培育和建成海洋科技创新载体和平台，海洋科技创新能力的提升有助于充分发挥海洋承载力对海洋经济的支撑作用。因此，从江苏省海洋科技投入、海洋科技产出而言，与其他海洋经济大省的差距还是比较显著的，需要从引导海洋企业提高海洋科技投入、吸引涉海类高校科研院所加强海洋基础研究、推动海洋科研机构和海洋科技平台建设、加快高层次海洋科技人才培养和引进等几个层面加快江苏省海洋科技发展，提高海洋科技对海洋承载力的支持力度和深度。
（二）加强海洋管理组织力。海洋管理组织力作为江苏省各级海洋行政主管部门海洋管理职责的能力和水平，其核心内容主要包括海域使用管理、海洋环境管理以及海洋权益管理及其三者间的协调机制。从江苏省海洋管理的实践而言，江苏省海洋管理部门对江苏省沿海区域实行了海洋综合管理，即对江苏省的海域空间、资源、环境和权益等进行全面的统筹协调管理，总体而言，对海洋环境控制、海洋资源可持续开发等方面的海洋管理绩效是有显著提高的，但是受海洋管理多部门综合管理的限制，还存在一些制约因素，主要有海域管理体制不顺、海域管理界限不清、涉海部门之间的关系没理顺、围填海等海洋工程建设还存在对海洋资源的部分破坏化建设、陆源污染物排海尚未得到有效控制、近岸海域污染加重等。这就要求江苏省市县各级地方政府一方面通过海洋法律、行政和经济手段来协调海洋资源、海洋空间的开发利用，从而建立布局合理的海洋产业，进一步提高海洋对沿海区域社会经济发展的贡献度；另一方面要采取切实措施保护好较脆弱的海洋生态环境，严格控制海洋开发利用对海洋自然资源和环境的破坏，维护海洋的自然平衡与生态平衡。
（三）提高海洋环境承载力。海洋资源的开发利用、海洋产业的培育壮大、海洋经济的快速发展都离不开所依赖的海洋环境，良好的海洋生态环境能够提高海洋资源的供给功能和海洋生态系统的服务功能，从而有利于海洋资源的可持续
开发利用、海洋经济的可持续发展。因此海洋的环境容量和海洋资源的开发超过一定的阀值将影响原有的海洋资源水平、降低海洋资源的持续供给能力，从而削弱海洋资源的可持续开发能力，甚至造成一系列海洋环境灾害的发生，包括海洋生态环境的恶化、海洋生物多样性的减少、海岸码头等岸线资源的破坏。这就需要加大海洋环境生态保护和修复的力度，以建设海岸带的蓝色生态屏障，恢复海洋的生态功能，提高海洋的环境承载力。通过建设海洋水生生物自然保护区和海洋水产种质资源保护区，加大海洋生物多样性的保护力度。通过在江苏省沿海地区规划建设海洋生态文明示范区，保护与修复滨海湿地、滩涂、盐沼等重要海洋生态系统，加快推进海洋生态系统的修复，不断提高海洋的环境承载力水平，提高江苏省海洋经济发展水平和质量。
参考文献：
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[2]苗丽娟，王玉广，张永华，等. 海洋生态环境承载力评价指标体系研究[J]. 海洋环境科学，2006，25（3）：75-77.
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[8]任光超，杨德利，管红波. 主成分分析法在我国海洋资源承载力变化趋势研究中的应用[J]. 海洋通报，2012，31（1）：21-25.
[9]刘容子，吴珊珊. 环渤海地区海洋资源对经济发展的承载力研究[M]. 北京：科学出版社，2009.
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