擴(kuò)展基礎(chǔ)計(jì)算題

1、 某框架結(jié)構(gòu)獨(dú)立基礎(chǔ)，采用荷載標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)受到的荷載為：豎向荷載Fk=900kN、彎矩Mk=225kNm，水平荷載為Vk=50kN。柱截面尺寸為500mm300mm，下臥層為淤泥，ak=85kN/mm2，其他有關(guān)數(shù)據(jù)如下圖所示。試設(shè)計(jì)該柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。 1m1.5m2m3m礫 砂Es3=10MPa淤 泥fak=85kPaEs2=2.5MPaEs1=7.5MPafak=220kPa粉質(zhì)粘土=19.2kN/m3e=0.75粉質(zhì)素填土=17.9kN/m3Vk=50kNMk=225kNmFk=900kN0.5m初步選定基礎(chǔ)埋深1.5m,基底持力層為粉質(zhì)粘土地基承載力計(jì)算 先進(jìn)行地基承載力的

2、深度修正 =220+1.618.3（1.5-0.5） =249kPab0.3d1.6317.9 10.5 19.218.3/1.5mkN m aak0.5dmffd 解：解：1 1、基礎(chǔ)底面積確定、基礎(chǔ)底面積確定考慮偏心荷載作用將基底面積擴(kuò)大1.3倍 ，采用2.5m2m基底面積?；A(chǔ)寬度為2m，不大于3m，故不用進(jìn)行寬度修正211.35.3AAm按中心荷載初估基底面積219004.124920 1.5kakGFAmfd基礎(chǔ)及回填土重:基底處的總豎向力:基底處的總力矩:計(jì)算基底邊緣最大壓力基礎(chǔ)底面的抵抗矩：基底邊緣最大壓力：不滿足強(qiáng)度要求，調(diào)整基礎(chǔ)底面積再計(jì)算，取基底面積為3m2m202.5 2

3、1.5150kGGAdkN900 1501050kkFGkN22550 1.5300kMkN m223112 2.52.0866Wlbm max10503003541.22992.5 22.08kkkkaFGMPkPafkPaAW偏向荷載驗(yàn)算基底處的總豎向力:荷載偏心距： (可以)基礎(chǔ)底面的抵抗矩：基底邊緣最大壓力：20321.5180kGGAdkN9001801080kkFGkNkNkN3000.28/60.51080elm223112 3.03.066Wlbm kkkmaxF +GM10803002801.2299AW3 23kaPkPafkPa故基礎(chǔ)底面積可取3m2m基礎(chǔ)及回填土重：由于

4、持力層下存在淤泥層，故需進(jìn)行下臥層承載力驗(yàn)算軟弱下臥層埋深：d=1.0+0.5+1.5=3.0m,查表得： 1.0d17.9 1 19.2 218.83mkPa 下臥層頂面處的經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值 =85+1.018.8（3-0.5） =132 kPa0.5azakdmffd 2 2、軟弱下臥層驗(yàn)算、軟弱下臥層驗(yàn)算基礎(chǔ)及上覆土重20 (3 2) 1.5180kGGAdkN基底平均壓力： 900 1801806kkkFGpkPaA基礎(chǔ)底面處土的自重應(yīng)力： 17.9 1 19.2 0.527.5cdkPa 則基礎(chǔ)底面處的附加壓力： 018027.5152.5kczppkPa下臥層頂面處自

5、重應(yīng)力 17.9 1 19.2 256.3czkPa 127.532.5ssEE 由01.50.50,23tan0.4242zb查表得，下臥層頂面處附加應(yīng)力：2 tan2 tankcdzlb plzbz3 2 (18027.5)32 1.5 0.42422 1.5 0.424 65.5kPa121.8132czzakPafkPa下臥層承載力滿足要求3 3、沉降計(jì)算、沉降計(jì)算0.0251.5nislbs按確定計(jì)算深度，所以計(jì)算深度為基底以下4.0m，累計(jì)沉降量為28.58mm （1）沉降計(jì)算1m1.5m2m3m礫 砂淤 泥粉質(zhì)粘土粉質(zhì)素填土Vk=50kNMk=225kNmFk=900kN0.5m

6、0123152.5kPa基地附加壓力分布見下圖（2）沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 的確定 s011011/iiiiisiiiiisisiApzzEApzzEE757361335617.52.5104.02MPa00.75apf因?yàn)椋楸聿?nèi)插得： 0.999s則基礎(chǔ)最終沉降量： 0.999 28.5828.55ssismm 4 4、基礎(chǔ)高度計(jì)算、基礎(chǔ)高度計(jì)算 取h=800mm,h0=750mm，基礎(chǔ)采用C25混凝土和HPB235級(jí)鋼筋，查表得：t=1.27N/mm2, y=210 N/mm2 墊層采用C10混凝土 基底凈反力: jF900 1.35P202.5A3 2kPajmaxF900 1.35300 1

7、.35P337.5A3 23MkPaWmaxFM900 1.35300 1.3567.5kAW3 23jPPa抗沖切力：0.7hpt(bc+h0)h0=0.71.01270(0.3+0.75)0.75=700.1 kN334.1kN (可以)a、柱邊截面抗沖切驗(yàn)算： 因偏心受壓，沖切力為200max00()() 2222jblblPh lh230.520.3337.5 (0.75) 2 (0.75) 334.12222kN 020.32 0.751.82cbhbm 基礎(chǔ)分兩級(jí),下階h1=400mm，h01=350mm,取b1=1.5m,l=1.0mb、變截面處抗沖切驗(yàn)算：b1+2h01=1.0

8、+20.35=1.7262.4kN (可以)故基礎(chǔ)高度可取800mm。2110101()() 2222jmaxlblbPhbh0.7hpt(b1+h01)h01 5 5、配筋計(jì)算、配筋計(jì)算計(jì)算長邊方向的彎矩設(shè)計(jì)值，取-截面(見下圖) 2max12)()48cjjcMbbppla（21(2 2 0.3) (337.5 202.5)3 0.548 =337.5kNm62y0M337.5 1023810.9f h0.9 210 750sAmm-截面： 21max11(2)()48jjMbbppll =139.2 kNm62y0M139.2 102104.60.9f h0.9 210 350sAmm

9、比較As和As，應(yīng)按As配筋,取As=2492mm2，現(xiàn)于2m范圍（平行于l方向）配1216，放下層。計(jì)算基礎(chǔ)短邊方向的彎矩：取-截面 21) (2)24ccjMbblap（62y0M158.5 101142.50.9f h0.9 210 (750 16)Asmm2120.3)(2 30.5) 202.5158.524kN m （2V111) (2)24jMbbll p（212 1)(2 3 1.5) 202.563.324kN m （62VVy01M63.3 10956.90.9f h0.9210350Asmm按構(gòu)造要求配1610，As=1256 mm21142.5mm2-截面： 基礎(chǔ)配筋如

10、圖 全部消除地基液化沉陷的措施，應(yīng)符合下列要求：全部消除地基液化沉陷的措施，應(yīng)符合下列要求： 1）采用樁基時(shí)，樁端伸入液化深度以下穩(wěn)定土層中的長）采用樁基時(shí)，樁端伸入液化深度以下穩(wěn)定土層中的長度度(不包括樁尖部分不包括樁尖部分)，應(yīng)按計(jì)算確定，且對碎石土，礫、，應(yīng)按計(jì)算確定，且對碎石土，礫、粗、中砂，堅(jiān)硬粘性土和密實(shí)粉土尚不應(yīng)小于粗、中砂，堅(jiān)硬粘性土和密實(shí)粉土尚不應(yīng)小于05m，對，對其他非巖石土尚不宜小于其他非巖石土尚不宜小于15m。 2）采用深基礎(chǔ)時(shí)，基礎(chǔ)底面應(yīng)埋入液化深度以下的穩(wěn)定）采用深基礎(chǔ)時(shí)，基礎(chǔ)底面應(yīng)埋入液化深度以下的穩(wěn)定土層中，其深度不應(yīng)小于土層中，其深度不應(yīng)小于05m。 3）采用

11、加密法）采用加密法(如振沖、振動(dòng)加密、擠密碎石樁、強(qiáng)夯如振沖、振動(dòng)加密、擠密碎石樁、強(qiáng)夯等等)加固時(shí)，應(yīng)處理至液化深度下界；振沖或擠密碎石樁加加固時(shí)，應(yīng)處理至液化深度下界；振沖或擠密碎石樁加固后，樁問土的標(biāo)準(zhǔn)貫人錘擊數(shù)不宜小于液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫固后，樁問土的標(biāo)準(zhǔn)貫人錘擊數(shù)不宜小于液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫人錘擊數(shù)臨界值。人錘擊數(shù)臨界值。 4）用非液化土替換全部液化土層。）用非液化土替換全部液化土層。 5）采用加密法或換土法處理時(shí)，在基礎(chǔ)邊緣以外的處理）采用加密法或換土法處理時(shí)，在基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度，應(yīng)超過基礎(chǔ)底面下處理深度的寬度，應(yīng)超過基礎(chǔ)底面下處理深度的12且不小于基礎(chǔ)寬且不小于基礎(chǔ)寬度的度的15。部分

12、消除地基液化沉陷的措施，應(yīng)符合下列要求：部分消除地基液化沉陷的措施，應(yīng)符合下列要求： 1）處理深度應(yīng)使處理后的地基液化指數(shù)減少，當(dāng)判）處理深度應(yīng)使處理后的地基液化指數(shù)減少，當(dāng)判別深度為別深度為15m時(shí)，其值不宜大于時(shí)，其值不宜大于4，當(dāng)判別深度為，當(dāng)判別深度為20m時(shí)，其值不宜大于時(shí)，其值不宜大于5；對獨(dú)立基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)，尚不應(yīng)；對獨(dú)立基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)，尚不應(yīng)小于基礎(chǔ)底面下液化土特征深度和基礎(chǔ)寬度的較大值。小于基礎(chǔ)底面下液化土特征深度和基礎(chǔ)寬度的較大值。 2）采用振沖或擠密碎石樁加固后，樁間土的標(biāo)準(zhǔn)貫）采用振沖或擠密碎石樁加固后，樁間土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)不宜小于液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值。入錘擊

13、數(shù)不宜小于液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值。 3）基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度，應(yīng)符合規(guī)定的要求。）基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度，應(yīng)符合規(guī)定的要求。 例題：某場地的土層分布及各土層中點(diǎn)處標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)例題：某場地的土層分布及各土層中點(diǎn)處標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)如圖所示。該地區(qū)抗震設(shè)防烈度為如圖所示。該地區(qū)抗震設(shè)防烈度為8度，由度，由抗震規(guī)范抗震規(guī)范查得的設(shè)計(jì)地震分組查得的設(shè)計(jì)地震分組組別為第一組。基礎(chǔ)組別為第一組?；A(chǔ)埋深按埋深按20 m考慮?？紤]。試按試按抗震規(guī)范抗震規(guī)范判判別該場地土層的液化別該場地土層的液化可能性以及場地的液可能性以及場地的液化等級(jí)?；燃?jí)。 1初判初判根據(jù)地質(zhì)年代，土層可判為不液化土層，根據(jù)地質(zhì)年代

14、，土層可判為不液化土層，其他土層判別如下：其他土層判別如下：由圖可知由圖可知dw=1.0 m，du=2.0 m。對土層，對土層，d。=0，查表得查表得do=8.0 m，計(jì)算結(jié)果表明不能滿足三個(gè)公式的要求，故不能排除計(jì)算結(jié)果表明不能滿足三個(gè)公式的要求，故不能排除液化可能性。液化可能性。5 . 425 . 132000bwubwbudddddddddd對土層，對土層，d。=0，查表得，查表得do=7.0 m，計(jì)算結(jié)果不能排除液化可能性。計(jì)算結(jié)果不能排除液化可能性。對土層，對土層，d。=0，查表得，查表得do=8.0 m，不能排除液化可能性。，不能排除液化可能性。 2細(xì)判細(xì)判對土層，對土層，dw=1

15、.0 m，d。=2.0 m，因土層為砂土，取因土層為砂土，取。=3，查表得，查表得N0=10，故算得標(biāo)貫擊數(shù)臨界值故算得標(biāo)貫擊數(shù)臨界值Ncr=10,因因N=6Ncr 故土層判為不液化土故土層判為不液化土對土層對土層 ，dw=1.0 m，d。=8.5 m，取，取。=3，查表得查表得N0=10，故算得標(biāo)貫擊數(shù)臨界值，故算得標(biāo)貫擊數(shù)臨界值Ncr=16.5,因因N=24Ncr 故土層判為不液化土故土層判為不液化土3.場地的液化等級(jí)場地的液化等級(jí)iicriilEWdNNI)1 (只有土層為液化土，該土層中標(biāo)貫點(diǎn)的代表厚度應(yīng)只有土層為液化土，該土層中標(biāo)貫點(diǎn)的代表厚度應(yīng)取該土層的水下部分厚度，即取該土層的水

16、下部分厚度，即d3.0 m，取，取W10，計(jì)算得計(jì)算得IlE=1212103)10/61 ()1 (1mmWdNNIiicriilE故該場地的地基液化等級(jí)為中等。故該場地的地基液化等級(jí)為中等。振動(dòng)蠕變的規(guī)律振動(dòng)蠕變的規(guī)律 (1)基礎(chǔ)在靜荷載作用下沉降穩(wěn)定后，如受到長期振動(dòng)，基礎(chǔ)在靜荷載作用下沉降穩(wěn)定后，如受到長期振動(dòng)，又會(huì)產(chǎn)生由于土剪切變形引起的附加沉陷。又會(huì)產(chǎn)生由于土剪切變形引起的附加沉陷。 沉陷速度逐漸減小，最終趨于穩(wěn)定，這種情況與振沉陷速度逐漸減小，最終趨于穩(wěn)定，這種情況與振 動(dòng)動(dòng)壓密的情況類似，兩者很難區(qū)分；壓密的情況類似，兩者很難區(qū)分；沉陷幾乎等速發(fā)展，沉陷幾乎等速發(fā)展， ；沉陷速度

17、逐漸增大，最后導(dǎo)致地基破壞，沉陷速度逐漸增大，最后導(dǎo)致地基破壞， 。 基礎(chǔ)沉陷隨時(shí)間變化分為：基礎(chǔ)沉陷隨時(shí)間變化分為：cdtdsdtds情況情況衰減型蠕變，只要衰減型蠕變，只要 ，工程中允許；，工程中允許；情況、情況、 非衰減型蠕變，工程中是不允許的。非衰減型蠕變，工程中是不允許的。 具體情況下基礎(chǔ)的振動(dòng)沉陷究竟屬于哪種情況取決具體情況下基礎(chǔ)的振動(dòng)沉陷究竟屬于哪種情況取決于振動(dòng)大小、基底壓力和土質(zhì)條件。于振動(dòng)大小、基底壓力和土質(zhì)條件。 ss (2)在其他條件相同的情況下，振動(dòng)愈大，沉陷也愈大。在其他條件相同的情況下，振動(dòng)愈大，沉陷也愈大。對比試驗(yàn)結(jié)果表明，最終的穩(wěn)定沉陷量主要取決于振對比試驗(yàn)結(jié)

18、果表明，最終的穩(wěn)定沉陷量主要取決于振幅幅A的大小而與加速度的大小而與加速度a關(guān)系不大。關(guān)系不大。 所以，在區(qū)分衰減蠕變和非衰減蠕變時(shí)，宜用振幅所以，在區(qū)分衰減蠕變和非衰減蠕變時(shí)，宜用振幅A作為衡量振動(dòng)水平的主要指標(biāo)。作為衡量振動(dòng)水平的主要指標(biāo)。 （3）基礎(chǔ)底面有一定的靜壓力是產(chǎn)生振動(dòng)蠕變的必要條件。）基礎(chǔ)底面有一定的靜壓力是產(chǎn)生振動(dòng)蠕變的必要條件。 基底靜壓力愈大，振動(dòng)蠕變的沉陷也愈大，這與振動(dòng)壓基底靜壓力愈大，振動(dòng)蠕變的沉陷也愈大，這與振動(dòng)壓密的情況不同。密的情況不同。 即在自重壓力很小時(shí)，只會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)壓密，而不會(huì)有振即在自重壓力很小時(shí)，只會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)壓密，而不會(huì)有振動(dòng)蠕變。動(dòng)蠕變。（4）不同類別的土對產(chǎn)生振動(dòng)蠕變的敏感程度是不同的。）不同類別的土對產(chǎn)生振動(dòng)蠕變的敏感程度是不同的。一般粘性土的抗剪強(qiáng)度在振動(dòng)作用下所受的影響要小于砂土。一般粘性土的抗剪強(qiáng)度在振動(dòng)作用下所受的影響要小于砂土。(5) 在相同的靜壓力和加速度條件下，如果出現(xiàn)非衰減蠕在相同的靜壓力和加速度條件下，如果出現(xiàn)非衰減蠕變，則基礎(chǔ)面積越小，蠕變速度越快。變，則基礎(chǔ)面積越小，蠕變速度越快。(6)土的振動(dòng)蠕變使地基的承載力降低。土的振動(dòng)蠕變使地基的承載力降低。 振幅愈大，其臨塑振幅愈大，其臨塑荷載和極限荷載也降荷載