抗倾覆安全系数应该取多少?计算应采用标准组合还是基本组合?各个规范表述并不一致。从力学和设计原理相同的角度出发,抗倾覆验算应该在各个规范中保持一致性。
《JGJ 6-2011:高层建筑筏形与箱形基础技术规范》第5.5.2条,“抗倾覆稳定安全系数取1.5”。
《GB 50330-2013:建筑边坡工程技术规范》第11.2.4条,采用标准组合,重力式挡土墙抗倾覆安全系数取1.6。
《JTGD 64-2015:公路钢结构桥梁设计规范》第4.2.2条,“抗力和荷载效应均采用标准组合,横向抗倾覆稳定性系数为2.5”。
《FD 003-2007:风电机组地基基础设计规定》第5.0.7条,“地基承载力、地基稳定性计算时,上部结构传至塔筒底的荷载应乘1.35的修正系数”;第8.5.2条,基本组合下,抗倾覆安全系数为1.6。安全系数相当于
。
抗倾覆安全系数的定义
—— 抗倾覆力矩标准值。
—— 倾覆力矩标准值。
安全系数和零应力区的关系
假定矩形基础在偏心荷载下基础边出现零应力区,且零应力区的占比为 ,零应力区和抗倾覆安全系数的关系为
。
零应力区占比 |
抗倾覆系数 |
0 |
3.0 |
25% |
2.0 |
上部结构的安全系数
假定,荷载综合分项系数为1.4,钢筋或钢材的材料分项系数为1.1,上部结构屈服安全系数为1.54。
以高耸结构为例,抗倾覆力矩一般由自重提供,倾覆力矩一般由风荷载提供。
从设计的角度来说,在上部结构发生屈服前,不应发生倾覆,基础的抗倾覆安全系数不应低于上部结构的安全系数。
抗倾覆安全系数的取值
从控制零应力区不超过基底面积25%的角度来说,抗倾覆安全系数不应小于2.0。
从抗倾覆安全度高于上部结构安全度的角度来说,抗倾覆安全系数不应小于1.54。
考虑到钢材或钢筋的实际屈服强度可能高于计算值,综合来说,采用标准组合,抗倾覆安全系数不应小于2.0。
具体安全系数的取值与产生倾覆力矩荷载作用的分项系数有关,分项系数高,安全系数也应高些。
高层建筑由于自重大,抗倾覆验算一般不起控制作用。下面以广告牌和高架桥设计实例为基础,通过简化分析,讨论抗倾覆安全系数在此类结构的中的取值。
广告牌
描述:《07SG526:户外广告牌》两面广告牌G2-6x18,高度21米,基本风压 ,地面粗糙度B类。基础尺寸7800 x 6400 x 1200,埋深3.5米。
两面广告牌G2-6x18
上部结构自重:
总自重:
抗倾覆力矩标准值:
风荷载标准值:
倾覆力矩标准值:
抗倾覆安全系数:。
高架桥
描述:资料参考知乎桥梁堡《12.18湖北G50沪渝高速花湖互通匝道倾覆事故分析》。12.18婀栧寳G50娌笣楂橀€熻姳婀栦簰閫氬対閬撳€捐浜嬫晠鍒嗘瀽 - 鐭ヤ箮
- 抗倾覆力矩
假定钢箱梁内灌混凝土,自重:
抗倾覆力矩:
从抗倾覆的角度,中间支座的存在降低了边支座的压力,从而降低了抗倾覆力矩。边支座为双支座,间距
。
- 设计倾覆力矩
桥长:
两车道,偏心:
倾覆弯矩:
安全系数:
2010年9月28日,建成通车。
《JTG 3362-2018:公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第4.1.8条,抗倾覆安全系数为2.5。
- 实际倾覆力矩
车队总重:
偏心:
倾覆弯矩:,接近抗倾覆力矩。
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