清華大學(xué)版基礎(chǔ)工程課后習(xí)題答案

1、題 2 - 43(1) 地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為Z0=1.8m(2) 按式2-33求設(shè)計(jì)凍結(jié)深度，即Zd = Z°¥zs¥zwWze查表2-11求甲zs第一層土： Ip = oL-oP=8<10 且 d>0.075mm 占土重 10%<50%，為粉土，Wzs=1.20第二層土： d>0.25mm 占 55%>50%d>0.5mm 占 40%<50%,為中砂，甲 zs =1.30查表2-12求甲zw第一層土：=20% 底層距地下水位 0.8m<1.5m 凍脹等級(jí)為in級(jí)凍脹類別為凍脹, zw=0.90第二層土：地下水位離標(biāo)

2、準(zhǔn)凍結(jié)深度為0.2m<0.5m 凍脹等級(jí)為IV級(jí) 凍脹類別為強(qiáng)凍脹 zw=0.85查表2-13求甲ze城市人口為30萬，按城市的近郊取值 Wze=0.95按第二層土計(jì)算：.=1.8*1.3*0.85*0.95=1.89m折算凍結(jié)深度：Z=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丁第二層土。(3) 求基礎(chǔ)最小埋深按照正方形單獨(dú)基礎(chǔ)，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求得基礎(chǔ)的最小埋置深度dmin =zd- Hmax=1.864-0.38=

3、1.484m(1) 埋置深度d=0.8m,持力層為粉質(zhì)粘土規(guī)范建議的地基承載力公式為fa=Mb b+ Md md+Mcq% =24° 查表 2-16得 Mb=0.80 M d =3.87 Mc=6.45=3=1.89*9.8=18.5KN m3m= "g=1.8*9.8=17.64KN. m3貝U 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=3m=30° ,查表 2-16得 Mb=1.9 Md=5.59 Mc=7.95=；3g=1.94*9.

4、8=19KN,m3m = 0-8*17-64 1-6*18.5 =18.2KN；m3貝U fa =1.9*19*3+5.59*18.2*2.4+7.95*0=352.5 kpa題 2 - 43土層一：由 =16° 查表 2-16 得 Mb=0.36 M d =2.43 Mc=5.00=18.5-9.8=8.7KN m3m=0fa = Mb b+ Md md+Mc ck =0.36*8.7*3+0+5*15=84.4 kpa土層二： Rr =1 203 252 213 =222.7 kpaPU=- 455 444 433 =444 kpa33因?yàn)?PU < Pcrfak= R=2

5、22kpa0 -coIl = =0.923>0.85 由表 2-15 得氣=0 氣=1.0.'L _'pm =18.5-9.8=8.7KN m3=19.6-9.8=9.8 KN m3fa=fak+qY (b-3) +氣？m(d-0.5)=222+0+1.0*8.7*(2-0.5)=235.05 kpa土層三：由 «=22° 查表 2-16 得 Mb=0.61 M d =3.44 Mc=6.04=20-9.8=10.2KN . m3m= (18.59.8)*2 耳(19.6 - 9.8)*2 = 9.25 KN . m3貝U fa =0.61*10.2*

6、3+3.44*9.25*4+6.04*10=206.35 kpa土層四：由 丈=32° 查表 2-16得 Mb=2.6 Md=6.35 Mc=8.55=20.1-9.8=10.3KN . m3Ym= (18.5-9.8+19.6-9.8+20-9.8) /3=9.57KN/m3則 fa =2.6*10.3*3+6.35*9.57*6+8.55*0=445 kpa若采用第二層為持力層，由 fa =235.05kpaF50002則 A = 23.25mfa - d 235.05 -20*210*25000因?yàn)闃蚨掌矫娉叽?m*2m,取基礎(chǔ)尺寸為8m*3m驗(yàn)算基底壓力 G= 一dA=(20

7、-10)*2*8*3=480KnF G 500 480.，一. 一，R =二一 =一 =228.33kpa < fa =235.05kpa 滿足承載力要求基礎(chǔ)材料采用C15混凝土，基底平均壓力200<Pk<300,由表2-8知，臺(tái)階寬高比為1:1.25tan ： = b- : =38.66oh 1.25基礎(chǔ)高度h=h = 土公=上=旦也=1.25m2tgtg2*0.8按長(zhǎng)邊及剛性角確定基礎(chǔ)的尺寸如下圖（單位：mm, h>900mm,做成三層臺(tái)階）：GOOO800020003000題 2 44F G 188 20*1*1.2*1(1) 求基地壓力：p=176.7 kPa/

8、mA1.2*1(2) 基底至淤泥質(zhì)粘土頂面的距離 z為1.8m.由 z/b=1.8/1.2=1.5>0.5-=旦二15 =3Es2 5查表2-17得壓力擴(kuò)散角9 =230b'=b+2ztg 8=1.2+2*1.8* tg23 °=2.73m下臥層埋深為 d =2.8m下臥層土的浮容重為=sat- w=16.5-9.8=6.7k N/m3下臥層以上土的加權(quán)平均容重為m=0.8*17.7+ (19.4-9.8)*2 =n.9kN /m32.8查表2-15得，yb=0, yd=1.0(淤泥層)fdz=fak yd* m( d -0.5) =90 1*11.9*( 2.8-0.

9、5) =117.4kPa下臥層頂面處的自重應(yīng)力：P/17.7*0.8 2* (19.4-9.8 )=33.36 kPaczF臥層頂面處的附加壓力:p z = b（p - PQ b 2z* tgPco =17.7*0.80.2*9.6 =16.08kPa所以pz1 2* ( 17.67-16.08 )=70.65kPa1.2 2*1.8* tg23驗(yàn)算：Pz Pcz=33.36 70.65=104kPa ： fd z E17.4kPa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) Q=20，查表得 M b=0.51 Md=3.06 M c=5.66 設(shè)b=3mfa=0.51*19.

10、2*3 3.06*19.2*1.2 5.66*12=167.8kPaF P 1000 802(2) A|=7.51mfa-d167.8 20*1.2考慮偏壓：A =1.3A =1.3*7.51=9.76m2采用： 3.2m*3m 基礎(chǔ) 其中 a=3.2 m, b=3m(3) G=TAd=20*1.2*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=S288 =0.22 ：a=0.53m1310.46F p G,基底地緣取大應(yīng)力：p=136.5kPa < fa ,兩足承載力要求A(4)粉質(zhì)粘土 Rs=1.0

11、030萬人口，城郊棗ze=0.95Wp <W壬Wp書，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 棗q0.85,所以 Zd=Z0* 棗 zs* 甲ze* 棗zw=1.6*1.00*0.95*0.85=1.292m。按照方形基礎(chǔ)，采暖，基底平均壓力位136.5kPa為條件，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

12、允許值為1:100得h=bt=0.5(3-0.6)=1.2m為了保護(hù)基礎(chǔ)不受外力的破壞，基礎(chǔ)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必須大丁基礎(chǔ)的高度h,加上保護(hù)層厚度，即dM 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則 fa=0.51*19.2*3 3.06*19.2*1.4 5.66*12=179.55kPa.F P 1000 802式A = K= 179.55 -20*1.4 =7.質(zhì)A=1.31A9. 2 6 « a=3.2 m' b=3mF+G+p=1348.8 kNG= -

13、Ad=20*1.4*9.6=268.8 KNM=180+60*1.4+80*0.45=300 kN *mM 300ae= = 0.22 ： =0.53mF p G 1348.861348.8 300*6pmax=+2=199.1kPa ：1.2fa=215.46kPa9.63.22*3基底地緣取大應(yīng)力：l CF p Gpk =140.5kPa ： faA滿足承載力要求，此時(shí) 允許剛性角為450題 2 - 46(1) 根據(jù)2-45題的結(jié)果取基底面積ax b=3200mmx 3000mm,按規(guī)范設(shè)計(jì)，荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合應(yīng)乘以 1.35的基本組合值。即 F=1.35X 1000=1350 kN H=1.

14、35X 60=81kN M=1.35X 180=243kNP=1.35X 80=108kN(2) 基礎(chǔ)底面凈反力計(jì)算M 總=(243+81X 1.2+108X 0.45) =388.8kN - mA=ax b=9.6m2 W= 1 x 3X 3.22=5.12m36a 3 2荷載偏心距 e=M/ (F+P) =388.8 / (1350+108) =0.27m< = 一=0.53m66基底凈反力 Pemax= (F+P)/A + M 總/W= (1350+108) /9.6 + 388.8 /5.12=227.8 kPaPemin= (F+P)/A M 總/W= (1350+108) /

15、9.6- 388.8 /5.12=75.9kPa(3) 基礎(chǔ)抗沖切驗(yàn)算取基礎(chǔ)高度 h=600mm，貝U ho=600- 70=530mm (按不設(shè)墊層時(shí)，保護(hù)層厚度不小丁 70mm)Aaiegjc =( ；- ? -ho)*b - ( -號(hào)-ho)2 = (3.2/2-0.6/2-0.53)*3 - (3/2-0.6/2-0.53)2 = 1.86m 2按Aaiegjc面積上作用Pemax計(jì)，貝UFl=PemaxX Aaiegjc=227.8 x 1.86=423.7kN因?yàn)?ho=530mm<800mm,故 6 h=1.0 采用 C20 的混凝土， ft =1100kN/m2J 得V=

16、0.7 Ph ft (bc+ ho)* hoU1=0.7*1.0*1100*(0.6+0.53)*0.53=461kN滿足Fi< V的要求。(4) 柱邊基礎(chǔ)彎矩驗(yàn)算柱邊與遠(yuǎn)側(cè)基礎(chǔ)邊緣的距離a'=ac + ( a & ) =0.6+0.5X (3.2 0.6) =1.9m 2a'柱邊基礎(chǔ)的凈反力 Pe=Pemin+(Pemax-Pemin) X - = 75.9+(227.8-75.9)X 1.9/3.2 = 166.1kPa a由式(2-76) Mi= A(a-ac)2 x(Pemax+Pe) x(2b+bc)+(Pemax-Pe)xb 48=(3.2 0.6)2

17、 X (227.8+166.1) X (2X 3+0.6)+(227.8-166.1)X 3 = 392.2kN - m 48pe = 1 X (Pemax+Pemin) = 1 X (227.8+75.9) = 151.85kPa2 2由式(2-75)得 Mil =E x (b bc) 2X (2a+ac)24=151.85 X (3 0.6) 2X (2X 3.2+0.6) = 255.1 kN - m 24(6)配筋計(jì)算采用HRB335級(jí)鋼筋，fy=300N/mm2,按內(nèi)力臂系數(shù)丫 s =0.9計(jì)算M162沿長(zhǎng)邊萬向：Asi=392.2X 106/ (0.9X 300X 530) =27

18、41mm20.9fyho選配1416200,實(shí)際鋼筋面積2815 mm2沿短邊方向：Asii= Mil =255.1 X 106/ (0.9X 300X 530) =1783 mm2 0.9fyho選配12 14240,實(shí)際鋼筋面積1847mm2題 3-26(1)對(duì)丁角柱形節(jié)點(diǎn)，按半無限長(zhǎng)梁計(jì)算交點(diǎn)撓度-'ix2Fix'x2Fjy，ybxk''iybyk因?yàn)閕x = iy=Fix =1.7嘰且有Fix- Fiy=1300kN=. Fix =820kNFiy = 480kN調(diào)整前的基底壓力平均計(jì)算值為'、Fii =44Fi 6F3 2F217.4*24.8

19、0 0.5*1.4*0.8*61.4*0.8*2= 42.55KPaFix=Fixfix雖 A P = 820 -820 *0*42.55 = 820KNF1300Fiy=FiyFiy= FiyFiy言 AP =480KN2、對(duì)丁邊柱T形節(jié)點(diǎn),x方向與y方向基礎(chǔ)梁分別按半無限和無限長(zhǎng)梁計(jì)算交點(diǎn)撓度2Fix 'xbxk'iy2Fiy' y2byk且 Fix Fiy = 1500kN=Fixbx ' yK = 450.6kN Rv =1 0 4 9kl4 bxy 4byx調(diào)整前:'FixFix . A c 450.6 工A P =Fi1500*0.5*1.4

20、*0.8*42.55=7.158 KNfiyFiy1049.4AP = Fi1500*0.5*1.4*0.8*42.55 = 16.67KN. Fix =450.6 7.158 = 457.758kNFiy =1049.4 16.67 = 1066.07kN3、對(duì)丁內(nèi)柱十字形結(jié)點(diǎn)，均按正交后無限長(zhǎng)梁計(jì)算交點(diǎn)撓度Fixbx yF =1388kN bxy by FiybyxE =812kN bxy by FixFixFi1388AjP =2200*1.4*0.8*42.55= 30.07 KNfyFiyFi812=AAP =2200*1.4*0.8*42.55= 17.59KN調(diào)整后：Rx = K

21、x % =1388 30.07 = 1418.07kN x xx' _ 一_ 一 _ _ _Fiy =FiyFiy =812 17.59 =829.59kN題 3 - 27(1) 假定基底反力均勻分布，沿基礎(chǔ)縱向的地基凈反力為-于 800*21800*2p =260kN / mL 18 2(2) 梁的截面剛度混凝土的彈性模量 Ec =2.55*107kN/m2 c 1c 1梁的截面慣性矩I bh *2.5*1.2 = 0.36m=7.65*10 7kN底面作用以均勻反力1212EcI =2.55*107*0.36 =9.18*106kN，m2EcA = 2.55*107 *2.5*1.

22、2反梁法把基礎(chǔ)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 =910kN 儺=Rc =1690kN把支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= 室=丑基以=-36.67kN/m3 3一一 一一 . R110對(duì) B、C支座有 qB = qc = j = 6 27.5kN / m( 33)3 3把均勻不平衡 q作用丁連續(xù)梁上，如下圖，36, 6736. 67| JK A n 八 h | A | 我27.527.5求支座反力得 r/= Rd'=-96.8kN , RB =ARC' = -96.79kN得

23、第一次調(diào)整后的支座反力為 Ra= %'=91096.8 =813.2kN RB = Rc =1690 96.79 = 1786.79kN813.2-800對(duì)丁 A、D支座，差值=1.65% <20%8001800 -1786.79對(duì)丁 B、C支座，差值= 0.73% <20%1800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:題 4-39單樁豎向承載力特征值應(yīng)由下式確定：1RaQuk , Quk = u' qskliqpkApK式中Quk單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值;K安全系數(shù)，取K=2粉質(zhì)粘土 ： I l =0.74wl - wp有0.

24、5 < Il <0.75 利用內(nèi)插法查表4-2得qsk =55.6 kPa粉土： 0.75 < e=0.78 < 0.9 得 qsk =62 kPa中砂(中密)：qsk =60.67 kPa，查表 4-3 得 q pk =5000 kPa且樁進(jìn)入中砂層一米.對(duì)丁預(yù)制樁，將對(duì)qsk進(jìn)行修正，修正系數(shù)為0.96Qk=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 2=1084 kPaRa=1084X 0.5=542 kPa題 4-40單樁抗拔承載力特征值：nL=Jpi qsia u phii日=4X 0.3 X (0.75 X 55.6 X 0.5 X 1+0.75 X 62X