基礎(chǔ)工程課后習(xí)題答案.doc

2-1 某建筑物場(chǎng)地地表以下土層依次為：（1）中砂，厚2.0m，潛水面在地表以下1m處，飽和重度 ；（2）粘土隔離層，厚2.0m，重度；（3）粗砂，含承壓水，承壓水位高出地表2.0m（?。?。問(wèn)地基開(kāi)挖深達(dá) 1m 時(shí)，坑底有無(wú)隆起的危險(xiǎn)？ 若基礎(chǔ)埋深，施工時(shí)除將中砂層內(nèi)地下水位降到坑底外，還須設(shè)法將粗砂層中的承壓水位降幾米才行？【解】 （1）地基開(kāi)挖深1m時(shí) 持力層為中砂層承壓含水層頂面以上土的總覆蓋壓力：201192=58kPa承壓含水層頂部?jī)羲畨毫Γ?0（2+2+2）=60kPa因?yàn)?580.5m，故還需對(duì)進(jìn)行修正。查表2-5，得承載力修正系數(shù)，代入公式（2-14）得修正后的地基承載力特征值為：2-4 某承重墻厚240mm，作用于地面標(biāo)高處的荷載，擬采用磚基礎(chǔ)，埋深為1.2m。地基土為粉質(zhì)粘土，。試確定磚基礎(chǔ)的底面寬度，并按二皮一收砌法畫出基礎(chǔ)剖面示意圖。 【解】 因?yàn)榛A(chǔ)埋深d=1.2m0.5m故需先進(jìn)行地基承載力深度修正，持力層為粉質(zhì)粘土，查表2-5得 ，得修正后的地基承載力為：此基礎(chǔ)為墻下條形基礎(chǔ)，代入式2-20得條形基礎(chǔ)寬度：m為符合磚的模數(shù)取b=1.2m，磚基礎(chǔ)所需的臺(tái)階數(shù)為：所以按二皮一收砌法的基礎(chǔ)截面如圖所示：2-5 某柱基承受的軸心荷載，基礎(chǔ)埋深為1m，地基土為中砂，。試確定該基礎(chǔ)的底面邊長(zhǎng)。 【解】 因?yàn)榛A(chǔ)埋深d=1.0m0.5m故需先進(jìn)行地基承載力深度修正，持力層為中砂，查表2-5得 ，得修正后的地基承載力為：柱下獨(dú)立基礎(chǔ)代入公式2-19，基礎(chǔ)底面邊長(zhǎng)：m取基底邊長(zhǎng)為1.9m。2-6 某承重磚墻厚240mm，傳至條形基礎(chǔ)頂面處的軸心荷載。該處土層自地表起依次分布如下：第一層為粉質(zhì)粘土，厚度2.2m，；第二層為淤泥質(zhì)土，厚度1.6m，；第三層為中密中砂。地下水位在淤泥質(zhì)土頂面處。建筑物對(duì)基礎(chǔ)埋深沒(méi)有特殊要求，且不必考慮土的凍脹問(wèn)題。（1）試確定基礎(chǔ)的底面寬度（須進(jìn)行軟弱下臥層驗(yàn)算）；（2）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)截面并配筋（可近似取荷載效應(yīng)基本組合的設(shè)計(jì)值為標(biāo)準(zhǔn)組合值的1.35倍）。 【解】 （1）確定地基持力層及基礎(chǔ)埋深考慮到第二層不宜作為持力層并結(jié)合“寬基淺埋”的設(shè)計(jì)原則，確定第一層粉質(zhì)粘土作為持力層，其下第二層為軟弱下臥層，故可按最小埋深條件確定基礎(chǔ)埋深d=0.5m。（2）初步確定基礎(chǔ)底面尺寸因?yàn)閐=0.5m故不需要進(jìn)行地基承載力特征值埋深修正，即：=130kPa。磚下條形基礎(chǔ)代入公式2-20得基礎(chǔ)寬度m取=1.3m3m，故無(wú)需再進(jìn)行寬度修正。 (3)軟弱下臥層承載力驗(yàn)算 由，m0.5，查表2-7得。 下臥層頂面處的附加應(yīng)力為： （可以） (4)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 依題意采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。采用C20混凝土，鋼筋用HPB235級(jí)，。 基礎(chǔ)埋深為0.5m荷載設(shè)計(jì)值 基底凈反力 基礎(chǔ)邊緣至磚墻計(jì)算截面的距離 m基礎(chǔ)有效高度 取基礎(chǔ)高度mm，mm（mm）。配鋼筋，墊層用C10混凝土。 2-7 一鋼筋混凝土內(nèi)柱截面尺寸為300mm300mm，作用在基礎(chǔ)頂面的軸心荷載。自地表起的土層情況為：素填土，松散，厚度1.0m，；細(xì)砂，厚度2.6m，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N10；粘土，硬塑，厚度較大。地下水位在地表下1.6m處。試確定擴(kuò)展基礎(chǔ)的底面尺寸并設(shè)計(jì)基礎(chǔ)截面及配筋。 【解】 (1)確定地基持力層 根據(jù)承載力條件，及最小埋深的限制，綜合“寬基淺埋”的設(shè)計(jì)原則，選擇細(xì)沙層作為持力層（素填土層厚度太小，且承載力低；硬塑粘土層埋深太大不宜作持力層） (2)確定基礎(chǔ)埋深及地基承載力特征值 根據(jù)基礎(chǔ)盡量淺埋的原則，并盡量避開(kāi)潛水層，可取埋深=1.0m。查表2-5，得細(xì)砂的=3.0，地基承載力特征值為： (3)確定基礎(chǔ)底面尺寸 m取m。 (4)計(jì)算基底凈反力設(shè)計(jì)值 (5)確定基礎(chǔ)高度 采用C20混凝土，鋼筋用HPB235級(jí)，。取基礎(chǔ)高度mm，mm。因mb=1.7m，故按式（2-57）作沖切驗(yàn)算如下： （可以）(6)確定底板配筋。本基礎(chǔ)為方形基礎(chǔ)，故可取 配鋼筋雙向，。 2-8 同上題，但基礎(chǔ)底面形心處還作用有彎矩。取基底長(zhǎng)寬比為1.5，試確定基礎(chǔ)底面尺寸并設(shè)計(jì)基礎(chǔ)截面及配筋。 【解】 可取基礎(chǔ)埋深為1.0m，由上題知地基承載力特征值。 (1)確定基礎(chǔ)底面尺寸 考慮到荷載偏心作用，可將軸心荷載下所得到的基底面積之增大30得初選基底面積：取邊長(zhǎng)比n=1.5得基礎(chǔ)寬度：m，取m。m 驗(yàn)算偏心距：（可以）（可以）(2)計(jì)算基底凈反力設(shè)計(jì)值 平行于基礎(chǔ)短邊的柱邊-截面的凈反力： (3)確定基礎(chǔ)高度 采用C20混凝土，鋼筋用HPB235級(jí)，。取基礎(chǔ)高度mm，mm。 因，故按式（2-57）作沖切驗(yàn)算如下（以取代式中的）： （可以） (4)確定底板配筋 對(duì)柱邊-截面，按式（2-65）計(jì)算彎矩： 配鋼筋，平行于基底長(zhǎng)邊布置。 按構(gòu)造要求配筋，平行于基底短邊布置。 如圖所示習(xí)題32 某過(guò)江隧道底面寬度為33m，隧道A、B段下的土層分布依次為：A段，粉質(zhì)粘土，軟塑，厚度2m，Es4.2MPa，其下為基巖；B段，粘土，硬塑，厚度12m，Es=18.4MPa，其下為基巖。試分別計(jì)算A、B段的地基基床系數(shù)，并比較計(jì)算結(jié)果。解本題屬薄壓縮層地基，可按式（10-52）計(jì)算。A段： B段:比較上述計(jì)算結(jié)果可知，并非土越硬，其基床系數(shù)就越大?；蚕禂?shù)不僅與土的軟硬有關(guān)，更與地基可壓縮土層的厚度有關(guān)。習(xí)題33 如圖中承受集中荷載的鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)的抗彎剛度EI2106kNm2，梁長(zhǎng)l10m，底面寬度b2m，基床系數(shù)k4199kN/m3，試計(jì)算基礎(chǔ)中點(diǎn)C的撓度、彎矩和基底凈反力。解查相關(guān)函數(shù)表，得Ax=0.57120，Bx=0.31848，Cx=-0.06574，Dx=0.25273，Al=0.12342，Cl=-0.19853，Dl=-0.03765，El=4.61834，F(xiàn)l=-1.52865。(1)計(jì)算外荷載在無(wú)限長(zhǎng)梁相應(yīng)于A、B兩截面上所產(chǎn)生的彎矩和剪力Ma、Va、Mb、Vb由式（10-47）及式（10-50）得：(2)計(jì)算梁端邊界條件力FA=(El+FlDl)Va+(El-FlAl)Ma-(Fl+ElDl)Vb+(Fl-ElAl)Mb=(4.61834+1.528650.03756)121.2+0.18(4.61834+1.528650.12342)(-103.9)-(-1.52865-4.618340.03756)(-131.5)+ 0.18(-1.52865-4.618340.12342)(-78.7)=282.7kNFB=(Fl+ElDl) Va+(Fl-ElAl) Ma-(El+FlDl)Vb+(El-FlAl)Mb=(-1.52865-4.618340.03756)121.2+0.18(-1.52865-4.618340.12342)(-103.9)-(4.61834+1.528650.03756)(-131.5)+ 0.18(4.61834+1.528650.12342)(-78.7)=379.8kN =-396.7kNm =756.8kNm(3) 計(jì)算基礎(chǔ)中點(diǎn)C的撓度、彎矩和基底凈反力pC=kwC=41990.0134=56.3kPa3-4 以倒梁法計(jì)算例題3-1中的條形基礎(chǔ)內(nèi)力?！窘狻?（1）用彎矩分配法計(jì)算肋梁彎矩沿基礎(chǔ)縱向的地基凈反力為: 邊跨固端彎矩為: 中跨固端彎矩為: 1截面(左邊)伸出端彎矩: 節(jié)點(diǎn)1234分配系數(shù) 01.0 0.50.5 0.50.5 1.00固端彎矩 188.2-635.3 635.3-1129.5 1129.5-635.3 660.3-188.2分配結(jié)果（kNm）188.2-238.2 1011-1011 10111011 238.2-188.2 （2）肋梁剪力計(jì)算1截面左邊的剪力為: 計(jì)算1截面的支座反力 1截面右邊的剪力: 取23段作為脫離體:按跨中剪力為;零的條件來(lái)求跨中最大負(fù)彎矩: 23段對(duì)稱,最大負(fù)彎矩在中間截面: 由以上的計(jì)算結(jié)果可作出條形基礎(chǔ)的彎矩圖和剪力圖683.2 344 344188.2 188.2238.2 238.2彎矩圖M(kNm)1011 1011 1018.8 1162.5376.5 675.4剪力圖V(kN) 376.5 675.4 1162.5 1018.8 補(bǔ)充題：設(shè)一箱形基礎(chǔ)置于粘性土（）地基上，其橫剖面上部結(jié)構(gòu)及上部結(jié)構(gòu)荷重如圖，上部結(jié)構(gòu)總重為48480KN，箱形基礎(chǔ)自重為18000KN，箱形基礎(chǔ)及設(shè)備層采用C20混凝土，上部結(jié)構(gòu)梁、柱采用C30混凝土，框架柱0.5m0.5m，框架梁0.25m0.60m，求矩形基礎(chǔ)縱向跨中的整體彎矩?！窘狻?（1）箱型基礎(chǔ)內(nèi)力計(jì)算，按縱向整體彎曲計(jì)算，由靜力平衡條件計(jì)算跨中最大彎矩為：（2）計(jì)算箱型基礎(chǔ)剛度箱型基礎(chǔ)橫截面慣性矩箱基剛度（3）上層結(jié)構(gòu)折算剛度縱向連續(xù)鋼筋混凝土墻的截面慣性矩各層上下柱的截面慣性矩各層縱梁的截面慣性矩各層上下柱、縱梁的線剛度 上部結(jié)構(gòu)折算剛度（4）箱型基礎(chǔ)所承擔(dān)的整體彎矩（?。┝?xí)題41 截面邊長(zhǎng)為400mm的鋼筋混凝土實(shí)心方樁，打入10m深的淤泥和淤泥質(zhì)土后，支承在中風(fēng)化的硬質(zhì)巖石上。已知作用在樁頂?shù)呢Q向壓力為800kN，樁身的彈性模量為3104N/mm2。試估算該樁的沉降量。解該樁屬于端承樁，樁側(cè)阻力可忽略不計(jì)，樁端為中風(fēng)化的硬質(zhì)巖石，其變形亦可忽略不計(jì)。因此，樁身壓縮量即為該樁的沉降量，即習(xí)題42 某場(chǎng)區(qū)從天然地面起往下的土層分布是：粉質(zhì)粘土，厚度l1=3m，qs1a=24kPa；粉土，厚度l2=6m，qs2a=20kPa；中密的中砂，qs3a=30kPa，qpa=2600kPa。現(xiàn)采用截面邊長(zhǎng)為350mm350mm的預(yù)制樁，承臺(tái)底面在天然地面以下1.0m，樁端進(jìn)入中密中砂的深度為1.0m，試確定單樁承載力特征值。解習(xí)題43 某場(chǎng)地土層情況（自上而下）為：第一層雜填土，厚度1.0m；第二層為淤泥，軟塑狀態(tài)，厚度6.5m，qsa=6kPa;第三層為粉質(zhì)粘土，厚度較大,qsa=40kPa；qpa=1800kPa?，F(xiàn)需設(shè)計(jì)一框架內(nèi)柱（截面為300mm450mm）的預(yù)制樁基礎(chǔ)。柱底在地面處的荷載為：豎向力Fk=1850kN，彎矩Mk=135kNm，水平力Hk=75kN，初選預(yù)制樁截面為350mm350mm。試設(shè)計(jì)該樁基礎(chǔ)。解 (1)確定單樁豎向承載力特征值設(shè)承臺(tái)埋深1.0m，樁端進(jìn)入粉質(zhì)粘土層4.0m，則結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，取Ra=500kN。(2)初選樁的根數(shù)和承臺(tái)尺寸取樁距s=3bp=30.35=1.05m，承臺(tái)邊長(zhǎng)：1.05+20.35=1.75m。樁的布置和承臺(tái)平面尺寸如圖11-12所示。暫取承臺(tái)厚度h=0.8m，樁頂嵌入承臺(tái)50mm，鋼筋網(wǎng)直接放在樁頂上，承臺(tái)底設(shè)C10混凝土墊層，則承臺(tái)有效高度h0=h-0.05=0.8-0.05=0.75m。采用C20混凝土，HRB335級(jí)鋼筋。(3)樁頂豎向力計(jì)算及承載力驗(yàn)算(4)計(jì)算樁頂豎向力設(shè)計(jì)值扣除承臺(tái)和其上填土自重后的樁頂豎向力設(shè)計(jì)值為：(5)承臺(tái)受沖切承載力驗(yàn)算1)柱邊沖切a0x=525-225-175=125mm, a0y=525-150-175=200mm2)角樁沖切c1=c2=0.525m, a1x= a0x=0.125m, a1y= a0y=0.2m,1x=0x=0.2, 1y=0y=0.27 (6)承臺(tái)受剪切承載力計(jì)算對(duì)柱短邊邊緣截面：x=0x=0.20.3,取x=0.3 對(duì)柱長(zhǎng)邊邊緣截面：y=0y=0.2670.3, 取y=0.3 (7)承臺(tái)受彎承載力計(jì)算Mx=Niyi=2624.40.375=468.3kNm選用1614，As=2460mm2，平行于y軸方向均勻布置。My=Nixi=2759.40.3=455.6kNm選用1514，As=2307mm2，平行于x軸方向均勻布置。配筋示意圖略。習(xí)題44 (1)如圖所示為某環(huán)形剛性承臺(tái)下樁