极限状态法与安全系数法差异有哪些?
从根源上来说,桩身强度与桩岩土承载力验算公式的差异,主要在于计算理论的不同。桩身强度采用极限状态设计法,桩岩土承载力采用安全系数法。极限状态设计法本身是一种近似概率法,背后的理论是可靠度理论,在设计中的呈现,就是各种分项系数,包括荷载分项系数与抗力分项系数。承载力极限状态验算,通常采用基本组合。而安全系数法,本身是一种纯经验方法,采用包络的思想,将设计中的所有不确定性因素都打包到安全系数这个单一变量。这些不确定性因素包括:荷载、材料、施工、后期使用等因素。由于各种分项系数最终都体现为安全系数,所以这种方法采用的验算组合通常为标准组合。上部结构设计普通采用极限状态法,而与岩土承载力相关的,目前仍普遍采用安全系数法。所以,在设计结构基础时,这两种方法可能会交织在一起,甚至出现矛盾。上篇文章提到的,桩基承载力计算的冲突,只是其中一个侧影。事实上,我们可以举出更多例子。
1)抗拔桩桩身截面验算(《桩规》5.8.7条),N≤fyAs,这里的桩身截面验算采用极限状态法,对应的是基本组合。抗拔桩桩侧承载力验算采用安全系数法,对应的是标准组合。我翻看广东省《地规》10.2.11条,抗拔桩桩身强度验算改用了安全系数法。
2)广东省《地规》5.2.6条,土层锚杆抗拔承载力计算和锚杆截面承载力计算,采用的都是安全系数法。《抗浮锚杆技术规程》(YB/T)4659-2018,锚杆抗拔承载力计算采用安全系数法,安全系数为2.0;锚杆截面承载力计算采用极限状态法,并规定荷载效应基本组合与标准组合之间的关系为1.35倍。在计算筋体黏结段长度时,又采用了安全系数法。《建筑工程抗浮设计规程》(DBJ/T15-125-2017),抗拔桩和抗浮锚杆,无论是抗拔承载力,还是截面承载力,均采用安全系数法。《建筑工程抗浮技术标准》(JGJ476-2019),对锚杆抗拔承载力验算采用安全系数法,但对截面承载力验算,采用极限状态法,同时又引入了一个安全系数2.0,这就比较古怪。
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