清華大學(xué)版基礎(chǔ)工程課后習(xí)題答案

1、題 2 -41(1) 地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為o=1.8m(2) 按式2-33求設(shè)計(jì)凍結(jié)深度，即d= 0 zs zw ze查表2-11求zs第一層土： Ip= l- p=8<10 且 d>0.075mm 占土重 10%<50%，為粉土,zs=1.20第二層土： d>0.25mm 占 55%>50%d>0.5mm 占 40%<50%，為中砂，zs =1.30第一層土：=20% 底層距地下水位 0.8m<1.5m 凍脹等級(jí)為川級(jí)凍脹類別為凍脹查表2-12求zw第二層土：地下水位離標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為0.2m<0.5m 凍脹等級(jí)為W級(jí)凍脹類別為強(qiáng)凍脹 zw

2、=°.85查表2-13求ze城市人口為30萬(wàn)，按城市的近郊取值z(mì)e=0.95按第二層土計(jì)算：d=1.8*1.3*0.85*0.95=1.89m折算凍結(jié)深度：乙=1.2 + (1.85 - 1.2) *189=1.864m1.85折算凍結(jié)深度進(jìn)入第二層土內(nèi)，故殘留凍土層主要存在于第二層土(3)求根底最小埋深按照正方形單獨(dú)根底，基底平均壓力為120kpa，強(qiáng)凍脹，冰凍等條件，查表2-14得允許殘留凍土層厚度Hmax=0.38m由式2-34求得根底的最小埋置深度 dmin = d - Hmax=1.864-0.38=1.484m題 2 -42(1) 埋置深度d=0.8m，持力層為粉質(zhì)粘土標(biāo)

3、準(zhǔn)建議的地基承載力公式為fa=Mb b+ Md md+ Mc ckk=24° 查表 2-16 得 Mb =0.80 M d =3.87 M c =6.45=2g=1.89*9.8=18.5KN m3m = 1g=1.8*9.8=17.64KN m3那么 fa =0.8*18.5*2.5+3.87*17.64*0.8+6.45*20=220.6 kpa(2) 埋置深度d=2.4m，持力層為細(xì)砂，此時(shí) b<3m取b=3mk=30 °，查表 2-16 得 Mb=1.9 Md =5.59 M c =7.95=3g=1.94*9.8=19 KN . m3 m = 0.8 17.

4、641.6 18.5 =18.2KN m32.4那么 fa =1.9*19*3+5.59*18.2*2.4+7.95*0=352.5 kpa題 2 -43土層一：由 k=16° 查表 2-16 得 Mb=0.36 M d =2.43 Mc=5.00=18.5-9.8=8.7KN m3m =0fa = M b b+ M d md+Mc ck =0.36*8.7*3+0+5*15=84.4 kpa土層二：Pcr1=203 252213222.7 kpa巳=1 ,455 444433444 kpa33因?yàn)镻u< 巳f(wàn)ak1 =一 Pu =222 kpa2I L =-=0.923>

5、;0.85由表2-15得b=0d =1.0L pm=18.5-9.8=8.7KN m3=19.6-9.8=9.8 KN m3fa = fak + b(b-3) + d m(d-0.5)=222+0+1.0*8.7*(2-0.5)=235.05kpa土層三：由 k=22° 查表 2-16 得 Mb=0.61 M d =3.44 Mc=6.049.25 KN m3=20-9.8=10.2KN m3m =(何5 晌*2 血6 9.8)*2貝U fa =0.61*10.2*3+3.44*9.25*4+6.04*10=206.35 kpa土層四：由 k=32° 查表 2-16 得 M

6、b=2.6 M d=6.35 Mc=8.55 =20.1-9.8=10.3KN m3m= (18.5-9.8+19.6-9.8+20-9.8 /3=9.57 KN.'m3貝U fa =2.6*10.3*3+6.35*9.57*6+8.55*0=445 kpa假設(shè)采用第二層為持力層，由fa=235.05kpa那么人=代=壺500020*210*2223.25m因?yàn)闃蚨掌矫娉叽?m*2m,取根底尺寸為8m*3m驗(yàn)算基底壓力 G= 一 dA=(20-10)*2*8*3=480KnPk T2283kpa<fa=235.05kpa 滿足承載力要求根底材料采用C15混凝土，基底平均壓力200

7、<Pk<300,由表2-8知，臺(tái)階寬高比為1：1.25tan11.25= 38.66°根底高度h=hb bo2tgbttg2*0.81.25m按長(zhǎng)邊及剛性角確定根底的尺寸如下列圖(單位：mm, h>900mm,做成三層臺(tái)階)：£000HH36D-1gDOO1 14LI190H3000題 2 -44求基地壓力：p U 188 1*1.2*1 A1.2*1(2) 基底至淤泥質(zhì)粘土頂面的距離 z為1.8m.176.7kPa/m由 z/b=1.8/1.2=1.5>0.5Es115Es2=一=3下臥層埋深為 d =2.8m查表2-17得壓力擴(kuò)散角B =23F臥

8、層土的浮容重為b b 2ztg =1.2 2*1.8* tg23 =2.73m=sat- w=16.5 9.8=6.7kN/m3下臥層以上土的加權(quán)平均容重為m = °.8*17.7+()*2 =n.9kN/m32.8查表2-15得，yb =0, yd=1.(X淤泥層)fd zfak yd* m( d 0.5) 90 1*11.9*( 2.8 0.5) 117.4kPa下臥層頂面處的自重應(yīng)力：巳=17.7*0.8 2* (19.4-9.8 ) =33.36 kPa下臥層頂面處的附加壓力b(P Pco)zb 2z*tgPc。 17.7*0.80.2*9.616.08kPa所以pz2*(憶

9、67-16.。8)=70.65kPa1.2 2*1.8* tg23117.4kPa驗(yàn)算：Pz Pcz=33.3670.65=104kPa fd z經(jīng)驗(yàn)算，第三層軟弱土層的承載力滿足要求。題 2 -45解：(1) k=20查表得Mb =0.51Md=3.06 Mc=5.66 設(shè) b=3m5.66*12=167.8k Pafa=0.51*19.2*33.06*19.2*1.2(2)F P 1000 802Ai=7.51mfa-一d 167.8 20*1.2考慮偏壓：A1.3A11.3*7.51=9.76m采用：3.2m*3m 根底其中 a=3.2 m, b=3m(3) G= _Ad=20*1.2*

10、9.6=230.4 KNF+G+p=1310.4 kNM=180+60*1.2+80*0.45=288 kN?m總荷載的偏心距e=2881310.4a0.22=0.53m6基底地緣最大應(yīng)力：p= F p G=136.5kPa fa，滿足承載力要求 A(4) 粉質(zhì)粘土zs 1.00萬(wàn)人口，城郊 ze 0.95Wp 5 W Wp 9，且地下水位離標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為 2.0 1.6=0.4m 2.0m，所以凍脹等級(jí)為IV，凍脹類別為強(qiáng)凍脹，得zw=0.85，所以 Zd=Z0* zs* ze* zw =1.6*1.00*0.95*0.85=1.292m。按照方形根底，采暖，基底平均壓力位136.5kPa為

11、條件，查表2-14得hmax=0.482m所以最小埋置深度 dmin =Zd-hmax = 1.292m-0.482m=0.81m<d=1.2m滿足最小埋置深度要求(5) 采用C15混凝土，基底平均壓力150<Pa<200kPa臺(tái)階寬高比允許值為1:100得 h=bt=0.5(3-0.6)=1.2m為了保護(hù)根底不受外力的破壞，根底的頂面必須埋在設(shè)計(jì)地面以下100-150mm,所以基礎(chǔ)的埋置深度d必須大于根底的高度h,加上保護(hù)層厚度，即d三ht(100?150mm)所以初定d=1.2m，故需要重新設(shè)定埋深d(6) 取埋深 d=1.4m b=3m“1°00 80fa-_

12、d 179.55 20*1.4=7.13m2那么 fa=0.51*19.2*33.06*19.2*1.45.66*12=179.55k Pa2A 1.3A19.26m，仍取 a=3.2 m，b=3mF+G+p=1348.8 kNG= _Ad=20*1.4*9.6=268.8 KNM=180+60*1.4+80*0.45=300 kN?m基底地緣最大應(yīng)力:p max1348.8300*6百+菲= 199.1kPa1.2 fa =215.46kPaPk =F=140.5kPaAM300ae-0.22-0.53mF p G1348.86滿足承載力要求，此時(shí) 允許剛性角為45題 2 -46(1)根據(jù)2

13、-45題的結(jié)果取基底面積 ax b=3200mmx 3000mm，按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合應(yīng)乘以 1.35的根本組合值。即 F=1.35 X 1000=1350 kN H=1.35 X 60=81kNM=1.35 X 180=243kNP=1.35X 80=108kN(2)根底底面凈反力計(jì)算M 總=(243+81X 1.2+108X 0.45) =388.8kN m213A=aX b=9.6m2 W= 一 X 3X 3.22=5.12m36a 3 2荷載偏心距 e=M/ ( F+P) =388.8 / (1350+108) =0.27mv = =0.53m6 6基底凈反力 Pemax= (F

14、+P)/A + M 總/W= (1350+108) /9.6 + 388.8 /5.12=227.8 kPaPemin= (F+P)/A M 總/W= (1350+108) /9.6- 388.8 /5.12=75.9kPa(3) 根底抗沖切驗(yàn)算取根底高度 h=600mm，貝U ho=600 70=530mm (按不設(shè)墊層時(shí)，保護(hù)層厚度不小于70mm)Aaiegjc =( a-ac-ho)*b - ( b-bc-ho)2 = (322-0.6/2-0.53)*3 -(3/2-0.6/2-0.53)2 = 1.86m 22 2 2 2按Aaiegjc面積上作用Pemax計(jì)，那么FI=PemaxX

15、 Aaiegjc=227.8 X 1.86=423.7kN因?yàn)?ho=530mmv800mm,故 B h=1.0采用 C20 的混凝土， ft=1100kN/m2得V=0.7 h ft (bc+ ho)* h o =0.7*1.0*1100*(0.6+0.53)*0.53=461kN滿足FivV的要求。(4) 柱邊根底彎矩驗(yàn)算1柱邊與遠(yuǎn)側(cè)根底邊緣的距離a 'ac + - ( aac) =0.6+0.5X( 3.2 0.6) =1.9m2a'柱邊根底的凈反力 Pe=Pemin+(Pemax-Pemin)x = 75.9+(227.8-75.9)x 193.2 = 166.1kPa

16、a1由式(2-76) Mi=(a ac)2 x (Pemax+Pe) x (2b+bc)+(Pemax-Pe)x b48=丄(3.2 0.6)2 x (227.8+166.1) x (2x 3+0.6)+(227.8-166.1)X 3 = 392.2kN m 48Pe=丄 x (Pemax+Pemin) =- x (227.8+75.9) = 151.85kPa2 2由式(2-75) 得 MII =-Pe x (b bc) 2x (2a + ac) 2415185=x (3 0.6) 2x (2x 3.2+0.6) = 255.1 kN m24(6)配筋計(jì)算采用HRB335級(jí)鋼筋，fy=30

17、0N/mm2,按內(nèi)力臂系數(shù)丫 s =0.9計(jì)算沿長(zhǎng)邊方向：AsI= 四一=392.2x 106/( 0.9x 300x 530)=2741mm2 0.9fyho選配1416200,實(shí)際鋼筋面積2815 mm2沿短邊方向：Asii= =255.1 x 106/ (0.9x 300x 530) =1783 mm2 0.9 fyh。選配1214240,實(shí)際鋼筋面積1847mm2題 3-26解:0.216m0.211m(1)對(duì)于角柱 形節(jié)點(diǎn)，按半無(wú)限長(zhǎng)梁計(jì)算交點(diǎn)撓度ix2 Fix xbxkiy2Fiyybyk因?yàn)閕xiyFix1.71Fiy且有Fix F iy1300kNFix 820 kNFiy 4

18、80 kN調(diào)整前的基底壓力平均計(jì)算值為nFii 1n17.4*24.804 F16 F3 2 F20.5*1.4*0.8*61.4*0.8*242.55KPaFixFixFixFix820 -820 *0*42.55820 KN1300FiyFiyFiyFiy¥AP480KN2、對(duì)于邊柱形節(jié)點(diǎn),x方向與y方向根底梁分別按半無(wú)限和無(wú)限長(zhǎng)梁計(jì)算交點(diǎn)撓度2 Fixix2Fiy ybxkiy2byk4Fix xFiybxyby且 FixFiy1500kNFixbx ybx y4byFi450.6kNFiy 1049.4 kN調(diào)整前:FixFixFiAP4506 *0.5*1.4*0.8*42

19、.5515007.158 KNFiyFiyAP10494 *0.5*1.4*0.8*42.55150016.67KNFix450.6 7.158457.758kNFiy1049.4 16.67 1066.07kN3、對(duì)于內(nèi)柱十字形結(jié)點(diǎn)，均按正交后無(wú)限長(zhǎng)梁計(jì)算交點(diǎn)撓度Fixbx ybx yby xFi1388kNFiy9Fi 812kNbx y by xFixFixFiAP1388*1.4*0.8*42.55220030.07 KNFiyFiAP-812 *1.4*0.8*42.55220017.59KN調(diào)整后：Fj FixFix 1388 30.07 1418.07kNFiy' Fjy

20、Fy 812 17.59 829.59kN題 3 - 27i假定基底反力均勻分布，沿根底縱向的地基凈反力為260kN /m- F 800*21800*2pL18 2(2)梁的截面剛度混凝土的彈性模量Ec722.55*10 'kN /m211梁的截面慣性矩I丄bh3 *2.5*1.2 30.36m412127.65*10 7 kN底面作用以均勻反力EcI2.55*10 7*0.369.18*10 6kN ?m2EcA 2.55*10 7 *2.5*1.2反梁法把根底梁當(dāng)成以柱端為不動(dòng)支座的四跨連續(xù)梁，當(dāng)p 260kN /m時(shí)，各支座反力為Rd Ra 910kNRb Rc 1690kN把支

21、座不平衡力均勻分布在支座相鄰兩跨的各 1跨度范圍內(nèi)3對(duì)A、D支座有 qA qD對(duì)B、C支座有 qB qc Ra(i0 3) Rb110kN36.67kN / m11027.5kN/m3把均勻不平衡 q作用于連續(xù)梁上，如下列圖,36.6736,. 67求支座反力得 Ra Rd27.527.596.8kN， Rb = Rc96.79kN得第一次調(diào)整后的支座反力為 RA RD 910 96.8 813.2kN RB = RC1690 96.79 1786.79kN對(duì)于 A D支座，差值 813.2 800 1.65% 20%8001800 1786.79對(duì)于B、C支座，差值0.73% 20%1800

22、所以滿足精度要求用疊加后的地基反力與柱荷載作為梁上荷載，求梁截面彎矩分布圖如下:21. 41621*41269, 8TK|丄；| *L.67/1/L1L67940. 76940. 76223. 33589. 87-223. 33-951 79題 4-39單樁豎向承載力特征值應(yīng)由下式確定：1RaQuk , QUKU qskl i qpk APK式中Quk 單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值;K平安系數(shù)，取K=2w Wp粉質(zhì)粘土： Il=0.74WWp有0.5 v Il v0.75 利用內(nèi)插法查表4-2得 取=55.6 kPa粉土： 0.75 v e=0.78 v 0.9 得 q$k =62 kPa中砂(中密)：qsk =60.67 kPa，查表 4-3 得 qpk=5000 kPa且樁進(jìn)入中砂層一米.對(duì)于預(yù)制樁，將對(duì)qsk進(jìn)行修正，修正系數(shù)為0.962Quk =4X 0.3 X (55.6 X 0.96 X 1+62X 0.96 X 7+60.67 X 0.96 X 1)+5000 X 0.3 =1084 kPaRa=1084X 0.5=542 kPa題 4-40單樁抗拔承載力特征值:nTa =i 1pi qsia u phi=4X 0.3 X (0.75 X 55.6 X