加筋土工格栅设计理论和方法的研究三

3加筋土地基的设计

3.1加筋土地基的承载力验算

3.1.1加筋土地基承载力的确定

(1)加筋土地基的极限载承力为无筋地基承载力与加筋后地基承载力的提高值之和[14]

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条形基础加筋土地基的破坏机理如图5。加筋土地基的极限载承力为无筋地基承载力与加筋后地基承载力的提高值之和，无筋地基的极限承载力按照太沙基公式计算。加筋后地基承载力的提高值按照加筋 使 地 基 提 高的 法 向 超 载所 引 起 的 水 平 向 的 土 压 力与 基 础 两 侧 ,深度为 3B范围各层、各排加筋带的上、下表面摩擦阻力的总和 ，并考虑荷载及破裂分界面的对称性，可得关系式（2）。

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(2) 极限承载力的计算-由剪切强度指标计算[15]

按照准粘聚力理论，依据极限平衡条件推导出加筋土

地基的极限承载力公式为：

fu=Nrγb Nq dγ0 Nc C Nc Cp （5）

(3) 统一强度理论[16]

依照统一强度理论推导出加筋土地基的临界荷载P1/4 ，

即地基承载力，公式为（6）.

图5 加筋土地基的破坏模式

(4)地基承载力增量设计值[17]

加筋土地基承载力设计公式为

P-fk ≤△fR

△fR--加筋土垫层增加的承载力设计值

P-基底压力设计值软土地基承载力标准值

fk-软土地基承载力标准值

以上四种确定加筋土地基承载力的方法，参照天然地基承载力的确定方法，我们认为按照载荷试验和Hansen极限承载力计算公式确定加筋土地基承载力较为可靠。

3.1.2加筋土地基承载力的验算

参照天然地基承载力的验算方法，我们建议采用弦线模量法计算P-S曲线确定地基承载力-临塑荷载或极限荷载，并采用Hansen公式计算地基极限承载力后综合对比确定地基承载力，按照承载力极限状态进行地基承载力计算，承载力极限状态进行可以分项系数或总安全系数表达，以期满足工程地基承载力的可靠度要求。

3.2加筋土地基变形的计算

3.2.1加筋土地基变形的计算

(1)能量原理

文献[14]按照加筋土地基在基底压力作用下地基沉降产生的外功与地基土沉降产生的内功相等的原理推导出地基沉降的计算公式，

(2)分层总和法

文献[ 15 ]依据双参数（拉力T和地基反力系数K）计算地基反力，按照分层总和法计算地基沉降。加筋垫层简化为一受水平拉力的弹性薄板地基取Winkler模型，求解薄板在弹性地基上承受荷载时的挠曲方程（以拉力和地基反力系数K为参数）。

(3)弦线模量法

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加筋土垫层以下土层沉降按照弦线模量法,依据分层土的孔隙比、含水量、液限计算地基沉降，加筋土垫层的沉降参照弦线模量法计算，主要的问题是弦线模量值的确定。

3.2.2加筋土地基的变形验算

按照各个工程的有关规范规定的工程允许变形值和以上方法计算的地基变形值，按照正常使用极限状态进行加筋土地基的变形验算。各个规范规定的工程地基允许变形值不尽相同，上海、北京等规范规定的比较具体。可以作为参考。

3.2.3加筋土地基的变形控制优化设计

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由上述地基承载力确定的方法看，地基承载力的确定主要是由变形控制的，如地基承载力特征值是由s/b=0.01~0.015确定, 地基极限承载力是由s/b=0.06或0.07确定。因此，地基地基承载力的验算，实质是地基变形的控制。

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工程界和学术界普遍认为，地基变形设计的方法应逐步代替地基承载力验算的设计方法，以吸取工程地基事故的教训，防止地基不均匀沉降和地基大变形对结构的不利影响。而以变形控制设计的核心问题是正确的计算地基变形量。弦线模量法能够准确计算地基的变形，因而能够实施地基按变形控制设计。

4结论

(1)天然地基按正常使用极限状态验算是不妥当的，应按照承载力极限状态设计，建议采用弦线模量计算P-S曲线和Hansen地基极限承载力公式确定地基承载力.

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(2)天然地基的变形计算,压缩模量、变形模量和土的本构模型计算地基变形存在很大的误差，难以在工程中应用。建议采用弦线模量法.天然地基设计应向变形控制优化设计方法过渡。

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（3）加筋土地基应按照承载力极限状态设计，建议采用弦线模量计算P-S曲线和Hansen地基极限承载力公式确定地基承载力。

（4）加筋土地基的沉降计算可采用弦线模量法。加筋土地基的设计应向变形控制优化设计方法过渡。