单桩极限承载力标准值、承载力设计值、特征值
单桩承载力设计值:=单桩极限承载力标准值 / 抗力分项系数(一般1.65左右)
单桩承载力特征值:=静载试验确定的单桩极限承载力标准值 / 安全系数 2
94桩基规范中单桩承载力有两个:单桩极限承载力标准值和单桩承载力设计值。单桩极限承载力标准值由载荷试验(破坏试验)或按94规范估算(端阻、侧阻均取极限承载力标准值),该值除以抗力分项系数(1.65、1.7,不同桩形系数稍有差别)为单桩承载力设计值,确定桩数时荷载取设计值(荷载效应基本组合),荷载设计值一般为荷载标准值(荷载效应标准组合)的1.25倍,这样荷载放大1.25倍,承载力极限值缩小1.65倍,实际上桩安全度还是2(1.25x1.65=2.06)。94规范时荷载都取设计值,为了荷载与设计值对应,引入了单桩承载力设计值,在确保桩基安全度不低于2的前提下,规定桩抗力分项系数取1.65左右。所以,单桩承载力设计值是在当时特定情况下(所有规范荷载均取设计值),人为设定的指标,并没有实际意义。
02规范中地基、桩基承载力均为特征值,该值为承载力极限值的1/2(安全度为2),对应荷载标准值。同一桩基设计,分别执行两本规范,结果应该是一样的。
单桩承载力特征值×1.25=单桩承载力设计值;
单桩承载力特征值×2=单桩承载力极限值;
单桩承载力设计值×1.6=单桩承载力极限值。
“单桩承载力设计值”与“单桩承载力特征值”是两个时代的两个单桩承载力指标,没有可比性。犹如关公和秦琼。
当代的工程师忘了“单桩承载力设计值”这个没有意义的概念吧。
承载力特征值
在地基设计里,大多采用特征值,而不是设计值或标准值。实际上,这里的特征值,同时具备了设计值和标准值的含义。地基承载力特征值,指由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形内规定的变形所对应的压力值,其最大值为比例界限值。[1]在意义上来说,它可以直接拿来设计,所以和设计值含义差不多。但是在取值上,它不带分项系数,所以它在取值上与标准值是一样的。为什么不叫标准值呢?主要就是使它与一般意义上的设计值、标准值区分开来。
为什么地基设计要采用标准值呢?为什么不采用带分项系数的设计值呢?主要是因为地基变形一般是大变形,而且其极限承载力差异性很大,往往难以统一界定。所以地基设计的时候,不按承载力极限状态原则来设计,而按正常使用极限状态原则来设计,类似于裂缝挠度验算。所以地基承载力的取值就采用了与标准值相对应的特征值。
取值原则
在取值原则上,特征值和标准值的本质是一样的。但是在使用意义上,它是设计值。过去地基规范有的叫标准值,有的叫设计值,现在新规范为了避免混淆,才将地基承载力称为“特征值”。有些地勘报告里的标准值,实际上就是我们所说的特征值。如果给出的是极限值,就应该除以2.0,就是特征值了。在老规范体系的94桩基规范里,桩承载力设计值(即新规范的特征值)的分项系数(实际上应该是安全系数)取1.60~1.70。现在新国标对于桩承载力特征值取值,统一采用2.0。
2.0是安全系数,不是抗力分项系数。将极限承载力除以2.0,与直接取比例极限,这两个含义是一样的。例如一级钢筋的比例极限(即屈服强度)是235mpa,这是标准值,除以1.1的抗力分项系数等于210mpa,这就是设计值了。而对于特征值来说,其含义就相当于
直接取235mpa,没有1.1的抗力分项系数。
提醒一点:规范里的所有公式中,凡是有“特征值fa”的地方,对应的上部结构传下来的荷载或内力,都是采用标准值。