基礎(chǔ)工程課后習(xí)題答案2

1、2-1某建筑物場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 錯(cuò)誤！未找到引用源。；（2）粘土隔離層，厚2.0m，重度錯(cuò)誤！未找到引用源。（3）粗砂，含承壓水，承壓水位高出地表 2.0m （取錯(cuò)誤！未找到引用源。）。問地基開挖深 達(dá)1m時(shí)，坑底有無隆起的危險(xiǎn)？若基礎(chǔ)埋深錯(cuò)誤！未找到引用源。，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：20 X 1 + 19 x 2=58kPa承壓含水層頂部凈水壓力：10X（ 2+2+2） =60kPa因?yàn)?8<

2、60故坑底有隆起的危險(xiǎn)?。?）基礎(chǔ)埋深為1.5m時(shí)承壓含水層頂面以上土的總覆蓋壓力：20X 0.5 + 19X 2=48kPa承壓含水層頂部凈水壓力 =10X錯(cuò)誤！未找到引用源。 得：錯(cuò)誤！未找到引用源。< 4.8m ;故，還應(yīng)將承壓水位降低6-4.8=1.2m。2-2 某條形基礎(chǔ)底寬 b=1.8m ,埋深d=1.2m，地基土為粘土，內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值 錯(cuò)誤！未找 到引用源。=20 °,粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值 錯(cuò)誤！未找到引用源。=12kPa,地下水位與基底平齊，土 的有效重度 錯(cuò)誤！未找到引用源。，基底以上土的重度 錯(cuò)誤！未找到引用源。試確定地基 承載力特征值 fa?！窘狻扛鶕?jù)題給條件可以

3、采用規(guī)范推薦理論公式來確定地基的承載力特征值。由錯(cuò)誤！未找到引用源。=20°查表2-3，得錯(cuò)誤！未找到引用源。因基底與地下水位平齊，故錯(cuò)誤！未找到引用源。取有效重度 錯(cuò)誤！未找到引用源。，故：地基承載力特征值fa = M b b M d md M cCk= 0.51 10 1.8 3.06 18.3 1.25.66 12-144.29kPa2-3 某基礎(chǔ)寬度為2m ,埋深為1m。地基土為中砂，其重度為18kN/m 3，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N=21，試確定地基承載力特征值fa?！窘狻坑深}目知，地基持力層為中砂，根據(jù)標(biāo)貫錘擊數(shù)N=21查表2-5,得:21 _ 15= 250(340 - 2

4、50) = 286kPa3015因?yàn)槁裆畲笥赿=1m>0.5m，故還需對fk進(jìn)行修正。查表2-5，得承載力修正系數(shù)3.0，d =4.4，代入公式(2-14)得修正后的地基承載力特征值為:fk = fak b (b-3) d m(d -0.5)= 286 3.0 18 (3-3) 4.4 18 (1 -0.5)= 325.6kPa2-4某承重墻厚240mm，作用于地面標(biāo)高處的荷載Fk =180kN m，擬采用磚基礎(chǔ)，埋深為1.2m。地基土為粉質(zhì)粘土，吋=18kN. m3，倉=0.9， fak =170kPa。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?！窘狻恳?yàn)榛A(chǔ)埋深

5、d=1.2m>0.5m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 d =1.°，得修正后的地基承載力為：fa = fakd m(d -0.5) =170 1.0 18 1.2 -0.5 =182.6kPa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:Fkb -fa - ；Gd180182.6 -20 1.2=1.13 m為符合磚的模數(shù)取b=1.2m，磚基礎(chǔ)所需的臺階數(shù)為:1200 -240n82 乂 60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Fk F.05MN，基礎(chǔ)埋深為1m，地基土為中砂，咐=18kN m3，fak =280

6、kPa。試確定該基礎(chǔ)的底面邊長?！窘狻恳?yàn)榛A(chǔ)埋深d=1.0m>0.5m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 d =4.4，得修正后的地基承載力為：fa =fak d m(d -0.52804.4 181 一 0.5 A319.6kPa15柱下獨(dú)立基礎(chǔ)代入公式 2-19，基礎(chǔ)底面邊長:I 1050.3196-20 1=1.87 m取基底邊長為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Fk =150 kN m°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，春=17kN m3, e0 =0.91 , fak =130

7、kPa,Es1 =8.1MPa;第二層為淤泥質(zhì)土，厚度1.6m , fak =65kPa , Es2.6MPa ;第三層為中密中砂。地下水位在淤泥質(zhì)土頂面處。建筑物對基礎(chǔ)埋深沒有特殊要求，且不必考慮土的凍脹問題° （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

8、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：fa = f ak =130kPa°磚下條形基礎(chǔ)代入公式2-20得基礎(chǔ)寬度Fkb =fa - ；Gd150130-20 0.5=1.25m取b =1.3m<3m，故無需再進(jìn)行寬度修正。(3) 軟弱下臥層承載力驗(yàn)算二 cz =17 2.2 =37.4kPa由 Es1. Es2 = 8.1 2.6 = 3/ , z = 2.2 - 0.5 = 1.7 m 0.5b，查表 2-7 得)-23 °Pk 復(fù)Gd 二150 20 0.5 =125.4kPab1.3下臥層頂面處的附加應(yīng)力為:b Pk -b 2

9、ztanv3125.17 °.5 =55.4kPa1.3 2 1.7 tan23faz = fakd m(d z0.5) = 65 1.0 17 2.2 0.5 =93.9kPa二z 亠 cz =55.437.4 = 92.8kPa ： faz = 93.9kPa (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， ft =1.10Nmm2，鋼筋用HPB235級，fy =210N mm2?；A(chǔ)埋深為0.5m荷載設(shè)計(jì)值 F =1.35Fk =1.35 150 =202.5kN基底凈反力pj二匸=絲總=155.8kPaJ b 1.3基礎(chǔ)邊緣至磚墻計(jì)算截面的距離1 “

10、 b11.30.24 = 0.53 m2基礎(chǔ)有效高度h。PjD一 0.7 ft佛8 °53 "107m “07mm0.7 1100取基礎(chǔ)咼度 h = 250 mm， h0 = 250 40 5 = 205 mm(，107 mm)。AAM pQ2 一 155.8 0.532 =21.9kN m2 J 2AsM0.9 fyh0621.9 100.9 210 2052二 565mm配鋼筋12200 , As = 565mm2，墊層用C10混凝土。2-7 一鋼筋混凝土內(nèi)柱截面尺寸為300mm x 300mm，作用在基礎(chǔ)頂面的軸心荷載Fk =400kN。自地表起的土層情況為：素填土，

11、松散，厚度1.0m, =16.4kN m3;細(xì)砂,厚度2.6m , =18 kN m3 , sat =20kN m3，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù) N= 10;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，并盡量避開潛水層，可取埋深d =1.0m。查表2-5，得細(xì)砂的d =3.0，地基承載力特征值為:fa =fak d m

12、(d -0.5) =1403.0 16.41.0 - 0.5i=164.6kPa1 k -fa-Gd-b = I =164.6 20 1.0 _1.66m400(3)確定基礎(chǔ)底面尺寸取 b =1 =1.7m。(4) 計(jì)算基底凈反力設(shè)計(jì)值1.35 4001.7 1.7= 186.9kPa(5) 確定基礎(chǔ)高度采用 C20混凝土，ft =1.10N mm2，鋼筋用 HPB235級，fy =210N.：mm2。取基礎(chǔ)高度 h = 400mm，h0 = 400 45 = 355 mm。因 bc 2h0 = 0.3 2 0.355 = 1.01 m<b=1.7m，故按式(2-57)作沖切驗(yàn)算如下:”

13、1.70 3q 70 3= 186.9匯-0.355 1漢1.7 -0.355 1k22J<22J J= 87.4kN0.7 Fpft be h。h。=0.7 1.0 11000.3 0.3550.355= 179.0kN87.4kN(可以) 配鋼筋 11 10雙向，As=863.5mm2 . 842mm2。(6)確定底板配筋。本基礎(chǔ)為方形基礎(chǔ)，故可取M二 1 24 Pj 1 -ac 2 2b be-1 186.91.7 - 0.3 22 1.7 0.324=56.5kN mAs.= AsU _M -0.9fyh°656.5 100.9 210 3552二 842mmIt tl

14、OXK向2-8同上題，但基礎(chǔ)底面形心處還作用有彎矩Mk =110kN m。取基底長寬比為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?！窘狻靠扇』A(chǔ)埋深為1.0m，由上題知地基承載力特征值fa=164.6kPa。(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A =1.3 faFk-Gd1.3 400164.6 20 1.0取邊長比n=1.5得基礎(chǔ)寬度：b = = J36 = 1.55m，取 b = 1.6m。：n . 1.5I = nb = 1.5 1.6 二 2.4 mFkGk =400 20 1.6 2.4 1 = 476.8kN30 %得初選基底面積:=

15、 3.6m2驗(yàn)算偏心距:e 叫 他 0.231m ：丄=0.4m （可以） Fk Gk 476.86pk max476.81.6 2.46 0.2312.4= 195.9kPa ：1.2fa =1.2 164.6 =197.5kPa(可以)(2)計(jì)算基底凈反力設(shè)計(jì)值PjF1.35 400A1.6 2.4二 140.6kPaPj maxF 6M' ' 2bl bl1.35 4006 1.35 11021.6 2.41.6 2.4= 237.3kPaF 6M 1.35 4006 1.35 110Pj min =b_b = 1.6 2.4 -1.6 2.42= 43.9kPa平行于基

16、礎(chǔ)短邊的柱邊I -1截面的凈反力:pj - Pjmin -2l Pjmax - Pjmin = 43.9， ?4237.3 -43.9 =1527kPa（3）確定基礎(chǔ)高度采用 C20混凝土，ft =1.10 N. mm2，鋼筋用 HPB235級，fy =210Nmm2。取基礎(chǔ)高度 h = 500mm , h0 = 500 一 45 = 455 mm。因 Q - 2h° =0.3 2 0.455 = 1.21m :：: b =1.6m，故按式（2-57）作沖切驗(yàn)算如下（以 Pjmax取代式中的Pj）：= 237.3空空-0.4551.6 -英|? 2 2 . 20.3-0.455= 2

17、16.9kN0.7 :hpft bc - h0 h0 =0.7 1.0 11000.3 0.4550.455= 264.5kN216.9kN（可以）（4）確定底板配筋對柱邊I -I截面，按式（2-65）計(jì)算彎矩:1 rt 2M 二應(yīng)卩"*%Pj2b bcPjmax 一 Pj ：b I ac= 屜37.3 +152.7 其（2X1.6 +0.3 尸（237.3152.7 卜 1.6 k（2.4 0.3 f 48= 137.8kN mM I0.9fyh°6137.8 100.9 210 4552=1602mm配鋼筋15 12 , As = 1695mm21602mm2，平行于基

18、底長邊布置。MU = 24Pj（bbc %2l +ac1 140.61.6 - 0.3 2 2 2.40.3；=50.5kN m24AsU= M0.9 fyh0650.5 100.9 210 0.455二 587mm2按構(gòu)造要求配筋13 10 , As = 1021mm2 587mm2，平行于基底短邊布置。如圖所示3-4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Z F bPj36.4 103376.5KN /m17邊跨固端彎矩為：211訃jl11 376.5 4.52 二 635.3KN m12中跨固端彎矩為：23二gbpjj21 3

19、76.5 62 = 1129.5KN m121截面(左邊)伸出端彎矩:AAM bp。2 一 376.5 12 -188.2KN m2j 2節(jié)點(diǎn)1234分配系數(shù)01.00.50.50.50.51.00固端彎矩188.2-635.3635.3-1129.51129.5-635.3660.3-188.2分配結(jié)果(kN m)188.2-238.21011-101110111011238.2-188.2(2)肋梁剪力計(jì)算1截面左邊的剪力為：V、=bpjl° =376.5 1.0 =376.5KN計(jì)算1截面的支座反力11 2 'R1bpl。-M 2 M1h _21376.5 漢 5.52

20、 1011 +50 =1051.9KN4.5 <2丿1截面右邊的剪力：rV 1 =bPjl0 - R =376.5 -1051.9 - -675.4KNR2 二 bpj I。 I1 -R 376.5 5.5 -1051.9 =1018.8kN取23段作為脫離體：''1 " 2 ' ' 1(12 R 2 =bp2 +M 2 M 3 i= 1 376.5疋 62 +10111011 l=1162.5KNI2 <2 J丿 612丿R2 二 R2 R，2 =1018.8 1162.5 = 2181.3KNV-R2 -1018.8KNr'&#

21、39;v 2 一R 2 1162.5KN按跨中剪力為；零的條件來求跨中最大負(fù)彎矩：bpJ - R =376.5x -1043.8x =1043.8/376.5 = 2.8m所以Max=1 bpJ x R1 1.8 =丄 376.5 2.82 -1011 1.8 =-344.0KN m2 J 223段對稱,最大負(fù)彎矩在中間截面：1 2 1 2M 2maxbpj l2M 2376.5 61011 - -683.2KN m8 8由以上的計(jì)算結(jié)果可作出條形基礎(chǔ)的彎矩圖和剪力圖彎矩圖M(kN m)675.41162.51018.8剪力圖V(kN)補(bǔ)充題：設(shè)一箱形基礎(chǔ)置于粘性土(fk =300kPa)地基

22、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0.5m x 0.5m,框架梁0.25m x 0.60m, 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：M max =1281.46 6 21972.61 6 15900.59 6 9 885.35 6 3 -3030 24 -6060 18 -6060 12 -6060 6 =22690kN/m(2)計(jì)算箱型基礎(chǔ)剛度 EfIf26.3260 m41 _箱

23、型基礎(chǔ)橫截面慣性矩lF二|12.5 3.553 -(12.5 -0.8) 2.773二箱基剛度 EfIf = 26.3260Ef(3)上層結(jié)構(gòu)折算剛度 EBI B縱向連續(xù)鋼筋混凝土墻的截面慣性矩lw=2 丄 0.3 2.2 0.5324m412各層上下柱的截面慣性矩|訕=h=3 丄 0.5 0.5 0.0156m4121各層縱梁的截面慣性矩|bi =30.3 0.53 =0.0094m412各層上下柱、縱梁的線剛度Kui - Kli°.°156 二 0.00562.8Kbi二 0. O09/。. 00 16上部結(jié)構(gòu)折算剛度K iEBLJbE礦 Ku"Klim2J

24、+ Ewl=7 Eb 0.00940.0056 0.0056Eb 0.00941=4.2658Eb482 0.0016 0.0056 0.0056 ( 6)0.0056;<(48)+E ><0.53242 0.0016 0.00566(4)箱型基礎(chǔ)所承擔(dān)的整體彎矩 Mf (取EF =Eb)MF =MEfIfEfIf EbIb= 2269026.3260 Ef26.3260Ef 4.2658Eb=19526kN3-1(a )強(qiáng)柱弱梁弱柱強(qiáng)梁-1_二一-1丿相當(dāng)于疊合在一起，彎矩方向基礎(chǔ)受到梁的基礎(chǔ)受約束較小，趨于自由變形，整體變形。 約束地基反力FFiiHnHinHwri.彎矩

25、中部較大彎矩較均勻(b)框架剛度大基礎(chǔ)剛度大反力不均勻反力均勻彎矩中部大(C)中柱下壓縮大邊柱壓縮大V17反力較均勻基礎(chǔ)彎矩中部大反力中間大兩邊小(d)高壓縮地基 土反力不均勻彎矩中部大表120P115 頁3-4 以倒梁法計(jì)算例題 3-1中條形基礎(chǔ)內(nèi)力。解：例題3-1，基底平均凈反力Pjlb(1200 2000) 217 2.5= 150.6kpa沿基礎(chǔ)縱向地基凈反力線荷載bPj376.47 kN/m(1) 固端彎矩計(jì)算邊跨固端彎矩為：M BA 1bpjl121 376.47 4.5 635.3kN m12 Hj 1 12中跨固端彎矩為：Mbc bpjl；1 376.47 62 =1129.4

26、kN m12 j 12A截面（左邊）伸出彎矩為：l1212鳴寸臥=擴(kuò)376必1 =188.24kNm兩端固定的梁，力偶作用下固端彎矩M ABM baa(3b-1)，這里 a=0 ,b=lA端力偶荷載產(chǎn)生的內(nèi)力是-50KN.m。A端固端彎矩是線荷載和力偶荷載產(chǎn)生彎矩的疊加,相互抵消。所以是585.3 KN.mA固端彎矩的分配，左邊自由伸出，不傳遞分配彎矩，JA = 0,右邊）A =1。B固端彎矩的分配，左邊4i BA4iBA ' 4i BC-0.57，右邊A4i bc4i BA 4i BC= 0.43即使作為點(diǎn)荷載，A點(diǎn)彎矩荷載也應(yīng)分配到 A右邊，因?yàn)橛疫叿峙湎禂?shù)是 1，左邊是0。 任何

27、超靜定結(jié)構(gòu)上的荷載都會產(chǎn)生內(nèi)力，內(nèi)力在彎矩二次分配要參與工作！大多數(shù)同學(xué)對 B端固端彎矩分配系數(shù)錯(cuò)誤，注意長度不一樣，AB和BC跨度不一樣，一個(gè)4.5m, 個(gè)是6m.線剛度是不一樣的。有些是仿照例題3-3,邊支座作為鉸接， 所以邊跨剛度是3iBA，但這和計(jì)算出的彎矩和傳遞系數(shù)1/2不符，是一種保守的簡化計(jì)算。A端的彎矩沒有疊加力偶產(chǎn)生的固端彎矩。（2）用彎矩分配法計(jì)算梁彎矩見表1，（2）地基梁剪力和跨中彎矩計(jì)算（參考 P97頁例題3-3過程）ABCD分配系數(shù)010.570.430.430.5710固端彎矩188.24-585.3635.3-1129.41129.4-635.3585.3-188

28、.24傳遞與分配-397.1397.06198.5-198.5-84.318.127.3-13.9-27.313.9-36.242.2-18.19.05-18.5377.927.8-13.9-375.98-5.98-7.918.5M(KN m)188.24-170.14996.3-10521052-996.3170.14-188.2424M(KN m)188.24-188.241032.2-1032.21032.2-1032.2188.24-188.24彎矩和剪力圖。KN.mP180 第4章習(xí)題答案4-1樁端支撐在中等風(fēng)化的硬質(zhì)巖石上，為端承樁。忽略側(cè)阻影響，則樁所受軸力均勻, 等于樁頂傳來豎向壓力值 800KN .樁的沉降量即等于樁發(fā)生的彈性壓縮變形（單位都統(tǒng)一換算成N，mm）3N 800 1033S= l 2車 10 10 =1.67mmEA 4003 104-2此題練習(xí)使用單樁豎向承載力特征值的規(guī)范經(jīng)驗(yàn)公式Ra = q pa ApUpqsia 1 i承臺埋深1.0m，樁端進(jìn)入中密中砂為1.0 m,則樁長為（3+6+1） 1=9m。R廠 2600 0.352 4 0.35 (24 2 20 6 30 1)