1、关于建筑边坡工程技术规范(GB 50330-2013)的讨论 李广信 建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2013 该规范于2013年出版，2014年6月实施。与旧版比较（GB 50330-2002），有如下变化：新旧规范比较与讨论 例如删去了原版中不合理的动水压力计算；?删去了工作条件系数；?采用了隐式的传递系数法；?采用了简化比肖甫法计算圆弧滑动面稳定；一些不足、不确和不对之处：?它略显粗糙；附图中有一些未加说明的标注；?一些公式也未交代清楚，给使用造成较大困难；?还有一些概念上的错误，可能造成严重的后果。?动水压力（渗透力）计算（GB 50330-2002）?i 水面倾角；?i 底面
2、倾角静水：j=?wsin(?i+?i)/2 Pwi=?wVisin(?i+?i)/2?i?i 如果?i=0（静水）i=sin?i/2 工作条件系数（GB 50330-2002）frb锚固体与岩土间粘接强度特征值：frb=frbk/K frbk锚固体与岩土间极限粘接强度标准值 D 锚固体直径 K 安全系数 la 锚固段长度?1工作条件系数：永久：1.0；临时：1.33 Nakla?1?Dfrb（GB 50330-2002）KNakla?Dfrbk显式传递系数法 Pi-1?i-1?iWi?i-1?iPi 传递系数两种算法?显式：隐式：Tie?FsTitan?e?tan?/Fsce?c/FsFs荷载
3、放大系数 Fs强度折减系数 显式的传递系数法?所谓显式，就是可以通过方程式直接计算出安全系数 Fs的方法。如果安全系数就为超载系数，或荷载放大系数。这样，在极限平衡条件下：Tie?FsTi?(R?in?1n?1j?in?1j?ij)?Rn)?Tnn条块抗滑力Fs?n条块的滑动力Fs?i?1n?1i?1?(T?ij在实际上，也可从顶部开始一步步向下逐条计算，最后用第n条的抗滑力与滑动力之比计算安全系数。显式解 Fs?R?iin?1i?1?n?1?Rn?n?1?Tn?(Ri?j)?Rn n?1n?1j?in?1j?i?T?iii?1i?1n?1i?1?(T?ii?1i?1n?1Ti?Gisin?i
4、Tie?FsTij)?TnRi?Gicos?itan?i?ciliGbi?i?1?cos(?i?1?i)?sin(?i?1?i)tan?iPi-1i-1QiGiPi|?ii-1Pi?Pi?1?i?1?Tie?Ri剩余推力，剩余下滑力|?ilii+1Pn?0计算安全系数Fs 隐式的传递系数法?所谓隐式就是定义安全系数，亦即认为安全系数是反映抗力储备的折减系数。tan?ei?tan?i/Fscei?ci/Fs?i?1?cos(?i?1?i)?sin(?i?1?i)tan?eiRi?(?Wi?qi?x)cos?i?Qisin?itan?ei?ceili 由于式中的Ri和?j本身都包含有安全系数Fs，
5、所以上式不能直接计算出Fs，需要通过迭代才能计算出安全系数Fs，所以叫做隐式。隐式法求解的基本流程 假设Fs0 计算Ti，Ri和?i Fs0=Fs1 No Pn=0 计算Fs1 Fs1-Fs00 迭代后 Fs=1.585 2013规范讨论 1.作用与设计?工程可靠性设计统一标准(GB 50153-2008)：作用作用是“施加在结构上的集中力或分布力（直接作用，也称荷载）和引起结构外加变形或约束的原因（间接作用）”。荷载是狭义的作用，广义的作用包括地震、冻胀、膨胀、湿陷、温度等，它们会引起的结构的胀缩与内力。效应效应是“由作用引起的结构或结构构件的反应”。这个反应可包括内力和变形。作用?组合的效
6、应?按着这一标准，在近年来出版的建筑领域的规范都称“作作用标准用标准(基本基本,准永久准永久)组合的效应组合的效应”。由于建筑结构荷载规范(GB 50009-2012)是荷载规范，所以讲的是“荷载组合”，而非作用组合。称为“荷载荷载?组合的效应组合的效应”。可见在组合与效应的关系上二者是统一的，即先是作用（荷载）的组合，然后才是效应。可理解为作用（荷载）先按一定的规定组合，然后计算这种组合下的结构（构件）上的力或变形，它通过结构传到岩土中。荷载效应的?组合 颁布于2013年的新版边坡规范还是沿用“荷载效应的?组合”，这是2008年以前的说法，显然不合时宜。?作为国家规范，这种滞后也是难以理解的
7、。?2.安全系数法与分项系数法?所谓安全系数法亦称“单一安全系数法”。它是将工程中包含的一切不确定性因素，都放入单一的安全系数K或Fs之中。这些不确定性包括:作用（荷载）的参数、材料的性质、计算与施工的精确性与可靠性，也包括政治、经济、环境和社会的各种条件与要求。安全系数的取值往往是根据以往的经验。安全系数法?安全系数是个筐，一切不确定性都往里装。因而就无需再引入其他系数了，例如重要性系数、工作条件系数、折减系数、荷载放大系数等。所以说新版边坡规范取消了工条件系数，而规定临时工程的安全系数小一些，是符合安全系数法的基本概念的。分项系数法?基于可靠度理论的分项系数法是将荷载与与抗力都当成随机变量
8、，所以失效或破坏也就是随机事件。它是将荷载与抗力的不确定性分别考虑的。分项系数?与可靠度指数?在可靠度设计中，主要的参数是可靠度指标?，如果?=3，则表明失事的概率约为万分之十三?万无一失=失事的概率约为万分之一，?=4?R?1?0.75?R?G?1?0.5626?G?建筑工程可靠性设计统一标准(GB 50068-2001)“制定建筑结构荷载规范及钢结构、薄壁钢结构、混凝土结构、砌体结构、木结构设计规范应遵守本标准的规定；?制定地基基础和建筑抗震等设计规范，制定地基基础和建筑抗震等设计规范，宜遵守本标准的原则。宜遵守本标准的原则。”?2013边坡规范?la?KNak?D?frbk统一使用安全系
9、数法统一使用安全系数法，即：KbNakAs?fyKNakla?n?dfbKNakla?D?frbk抗拉(8.2.2-1)(8.2.4)砂浆中抗拔 锚固体抗拔(8.2.3)（极限）抗力的标准值与设计值 KbNakAs?fyKNakla?n?dfbKNakla?D?frbkfy普通钢筋或钢绞线抗拉强度 设计值；frbk岩土层与锚固体极限黏结强度标准值；fb钢筋与锚固砂浆间的黏结强度 设计值。标准值与设计值?以HRB400钢筋为例，其（极限）抗拉强度标准值为fk=400MPa，设计值为fy=360MPa，亦即其抗力分项系数为?G=0.9。边坡规范的式8.2.2-1是把安全系数与分项系数混合使用，似乎
10、安全系数Kb只负责荷载的不确定性。这在原理与概念上是不对的。fy?Gfk?3.挡土墙上的主动土压力计算?边坡规范提出了一系列主动土压力半经验的计算公式，但存在不少问题。2.1 墙背俯倾的情况?计算的主动土压力的方向，如果假设墙背光滑，则主动土压力Ea垂直于墙背，但是该公式计算的土压力是水平的；这不合理：?=90?-?cos?cot?1?sin?tan?Ea?arctan?(6.2.10-3)?cos?Ka?(cot?cot?)tan(?)?sin?cos(?)(6.2.10-2)2.2 墙顶填土倾斜的情况 BBBhhccfhcff=dezea?Ka?z?h?2 c Kadezz+deea?zc
11、os?cos?cos2?cos2?cos?cos2?cos2?无限斜坡的朗肯土压力计算?=30?Ka?cos?cos?cos?cos?cos?cos?cos?5m22Ea砂土22?=20kN/m3?=30?Ea的方向平行于坡面 3mea无限土坡的朗肯主动土压力计算原理 算例?这种主动土压力垂直于墙面的假设，计算的安全系数仅为朗肯理论解的0.42，大大低估了其安全度。3m?=30?Ea砂土?=20kN/m35m?=30?ea计算结果?计算方法 Ka Ea(kN)Ea方向 Kov 3m?=30?Ea砂土?=20kN/m5m?=30?ea边坡规范 0?0.866 216.5 垂直墙背 朗肯理论?0.
12、866 216.5 平行坡面 1.0 2.38 库伦理论 0?0.75 187.5 垂直墙背 1.155 2.38?0.866 216.5 平行坡面 B.0.3-2与 B.0.3-2 BfBhhdzAgzhdegef存在类似的问题 库伦主动土压力的一般解 12Ea?H Ka21Ea?(H?z0)2Ka2sin(?)?Kq?sin(?)sin(?)?sin(?)sin(?)?Ka?22sin?sin(?)?2?sin?cos?cos(?)?2 Kqsin(?)sin(?)?sin?cos?Kqsin(?)sin(?)?sin?cos?2 qsin?cos?Kq?1?Hsin(?)2c?H此公式计
13、算的大小与分布都有问题。主动土压力计算?其实不管墙后的填土形式多么复杂，采用库伦土压力理论进行计算都没有问题。因为计算机已经完全普及，建立一个搜索具有最大土压力的滑动面的软件是轻而易举的，何必罗列了这么多完全不适用、不合理、华而不实的“半经验公式”呢？3.边坡稳定分析中的水土合算 重度与强度指标 3.1孔隙水压力?简化比肖甫条分法稳定分析。1?cilicos?i?(Gi?Gbi?Uicos?i)tan?i?i?1m?inFs?(Gi?1ni?Gbi)sin?i?Qicos?i?1Ui?w(hwi?hw,i?1)li2孔隙水压力?静水下：按浮重度计算；渗流情况下：按中点等势线计算。|?ii|?i
14、iGbiGbiQiUi?whwiliEiQiGiNiUiEi-1TiEiGiNiEi-1TiUihwi(a)(b)3.2 稳定分析的水土合算 水土合算计算水土压力是对于基坑中特殊应力路径一种经验计算；?它并不符合有效应力原理也没有推广的理由；?尤其是不能用于边坡稳定分析。?边坡规范对水土合算的推广?“土质边坡按水土合算原则计算时，地下水位以下宜采用土的饱和自重，固结不排水抗剪强度指标”（4.3.5条）饱和重度固结不排水强度错误?“固结”是在原位的?z的有效应力作用下的固结，而不是在?satz下的固结。那么M点土体在自然的情况下的固结压力为?z=?z。如果很快地开挖出图示的边坡，则其抗剪强度为?
15、f=ccu+?z tan?cu，抗滑力矩应当用土的浮重度计算，而不是用饱和重度计算。jjijjkk,kx,kM jd瑞典条分法-替代法 MFs?M?i h1i h2i h3i ui 浸润线 RS?c li i?(Wicos?i?uili)tan?i)?Wisin?iMRFs?MS?cli i?(h3i?h2i?h1 i?)cos?itan?i)?(h3i?h2i?sat?h1 i?)sin?i替代法：不计水压力 h3i部分用浮重度计算，h2i分母用饱和重度；分子用浮重度 上海规范 6.2.1?坑底地下水位以下取浮重度；考虑渗流作用时，坑底地下水位与坑外地下水位范围内的土体在计算滑动力矩时取饱和
16、重度，计算抗滑力矩时取浮重度；至少在这种情况下这是对的，因为这就是稳定分析中所谓的“替代法”。MR?cili?(h3 i?h2 i?h1 i?)cos?itan?i)Fs?MS?(h3 i?h2 i?sat?h1 i?)sin?i扣除孔隙水压力法 jjijjkh1i h2i k,kx,kh3i jMR?cili?(h3 i?h2i?sat?h1 i?)cos?i?uitan?iFs?MS?(h3 i?h2 i?sat?h1 i?)sin?id碾压土石坝设计规范SL274-2001?8.3.2 黏性土库水位降落时应采用总应力法按式8.3.2-3计算?=ccu?tan?cu?u杭州地铁工程?在杭州
17、地铁一号线湘湖站基坑工程事故中，设计采用的 2,1两层淤泥质土 饱和重度平均为?sat=17.1kN/m3,平均固结快剪强度指标：?cq=12.8?，ccq=14.8kPa。采用饱和重度计算抗滑力矩，比用浮重度高2.4倍。这可能是事故的原因之一。杭州地铁基坑 jjijjkk,kx,kdj结论?规范中“荷载效应的?组合”的提法是一种过时的提法，目前建筑行业的规范都已改为“作用?组合的效应。在锚杆设计中，抗拉和从砂浆中抗拔计算以使用分项系数法为宜；即使使用安全系数法，其抗力也应使用极限抗力的标准值，而非设计值。该规范中推荐的一些计算主动土压力的公式，土压力的作用方向错误，将无限斜坡的朗肯主动土压力计算公式用来计算几种墙后填土倾斜的公式是有前提的，即主动土压力方向与斜坡面平行。该规范在土坡稳定分析中提出的“水土合算”是错误的和有害的。谢谢！
