基礎(chǔ)工程計(jì)算

1、四計(jì)算題（共37分）1 柱截面400mm400mm，作用在柱底荷載標(biāo)準(zhǔn)值為中心荷載700KN，地下水位為2.0m,基礎(chǔ)埋深1.0m,地基土為粉質(zhì)粘土17.5KN/m3， fak=226kPa。試根據(jù)持力層地基承載力確定基礎(chǔ)底面尺寸。（8分）解：1、2261.617.5（1.0-0.5）240 kPa(3分) 1.79m(3分)因?yàn)榛A(chǔ)寬度比3m小，所以不用進(jìn)行承載力的修正。(2分)2某基礎(chǔ)埋深2.0m，柱傳到基礎(chǔ)頂面的荷載標(biāo)準(zhǔn)值為1100kN，地基土上層厚5m，為粉質(zhì)粘土，重度19kN/m3， 承載力特征值135kPa,下層為淤泥質(zhì)粘土，承載力特征值85kPa, ,此雙層地基的壓力擴(kuò)散角為23

2、o，若基礎(chǔ)底面尺寸，試驗(yàn)算基底面積是否滿足持力層和軟弱下臥層承載力的要求。（10分）解:1 持力層驗(yàn)算(5分)1351.619（2.0-0.5）180.6kPa=157.52<180.6 滿足2 軟弱下臥層驗(yàn)算(5分)170.5 kPa=35kPa<170.5 滿足3某磚墻厚240mm,相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合及基本組合時(shí)作用在基礎(chǔ)頂面的軸心荷載分別為144KN/m和190kN/m,基礎(chǔ)埋深為0.5m，地基承載力特征值為fak=106kPa，試設(shè)計(jì)此基礎(chǔ)。（基礎(chǔ)高度按式驗(yàn)算，混凝土等級(jí)采用c20，ft=1.10N/mm2,鋼筋采用HPB235級(jí)，fy=210N/mm2）（10分）解：

3、=106kPa(2分)=1.5(2分)取b=1.6=118.75 kPa (2分) 取h=300mm高。(2分)h0=300-40-5=255mm =472mm2縱向按構(gòu)造配筋。(2分)4.某多層建筑物，柱下采用樁基礎(chǔ)，樁的分布、承臺(tái)尺寸資料如圖，承臺(tái)高度1200mm,承臺(tái)底面埋深1.5米，上部結(jié)構(gòu)通過柱傳至承臺(tái)頂部荷載軸力F1512kN，彎距M46.6kN.m，水平力H36.8kN軸力的作用線與軸線的偏心e20mm，計(jì)算上述樁樁頂最大豎向力。（9分）解：所有荷載對(duì)軸心的力矩為：M=46.6+36.81.2-15120.02=90.76-30.24=60.52 kN.m(4分)346.14+1

4、7.8363.94kN(5分)四計(jì)算題1、某一墻下條形基礎(chǔ)頂面作用于垂直荷載FK=188kN/m。地基表層為耕植土，厚度h1=0.6m，重度；第二層為粉土，厚度h2=2.0m，飽和重度，按原位試驗(yàn)確定的地基承載力特征值；第三層為淤泥質(zhì)土，厚度h3=15m，飲和重度，按原位試驗(yàn)確定的地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值（特征值）為。地下水位埋深d1=0.6m，基礎(chǔ)埋深0.8m，確定基出底面尺寸。（粉土；淤泥質(zhì)土粉；擴(kuò)散角。25分）解：（若出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤，以下過程按步驟給分）（1）按特力層土承載力確定基礎(chǔ)底面尺寸，即條基寬度b基底以上土加權(quán)平均重度（3分）修正后地基承載力為特征值（3分）條基寬度 （4分）因?yàn)閷挾刃∮?

5、m，不進(jìn)行寬度修正取，（只須滿足即可）（2）驗(yàn)算下臥層下列層頂面以上土加權(quán)平均重度（3分）下臥層頂面處土承載力特征值（3分）下列層頂面處自重應(yīng)力 （2分）基底附加應(yīng)力 （2分）下列層頂面處附加應(yīng)力（3分）因 ，滿足要求。（2分）2、某砌體重力式擋土墻墻高H=5m，填土面水平，墻后填土為無(wú)粘性土，。砌體重度，填土對(duì)墻背的摩擦角，基底摩擦系數(shù)，地基承載力特征值，已知庫(kù)侖主動(dòng)土壓力系數(shù)為0.35，試按直角梯形斷面設(shè)計(jì)此擋土墻。設(shè)計(jì)時(shí)已知擬定墻頂寬度0.8m，墻底寬度2.4m，且始終認(rèn)為墻身強(qiáng)度足夠，不進(jìn)行墻射擊隊(duì)強(qiáng)度驗(yàn)算。（15分）解：如圖示直角梯形斷面（擋土墻方向亦可相反）（1）檔墻自重及重心（3

6、分）（2）土壓力計(jì)算 （3分）（巖未考慮傾斜角，則以下過程按步驟給分）（3）抗傾覆驗(yàn)算（2分）（4）抗滑移驗(yàn)算（2分），滿足要求（5）地基承載力驗(yàn)算（5分）總合力合力距0點(diǎn)距離 偏心距 （滿足）（3分），滿足（若出現(xiàn)驗(yàn)算不滿足要求，重新設(shè)計(jì)，加23分）3.樁基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土預(yù)制樁，樁的截面尺寸為30×30cm2,樁長(zhǎng)20m，樁的布置、荷載條件和地質(zhì)條件如圖所示，已知單樁豎向承載力極限標(biāo)準(zhǔn)值為1000kN。（1）試驗(yàn)算單樁承載力是否滿足要求？（10分）（2）若柱截面邊長(zhǎng)bc=350mm，hc=450mm，C20混凝土，承臺(tái)截面尺寸如圖所示，但采用矩形承臺(tái)，初步擬定承臺(tái)厚度為950mm

7、，試進(jìn)行承臺(tái)受沖切承載力驗(yàn)算。（10分）解：（若出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤，以下過程按步驟給分）（1）單樁承載力設(shè)計(jì)值：（2分）各樁受力（4分） （4分）（2）柱對(duì)承臺(tái)的沖切（若考慮角樁沖切，加23分）五、計(jì)算題（下面3題，只選作2題，共40分）1、某工程樁基，作用在承臺(tái)頂面的豎向荷載Fk=2600kN。方形承臺(tái)，埋深1.5m ，邊長(zhǎng)為2m。預(yù)制樁樁徑d=350mm，樁長(zhǎng)10m。地基表層為3m厚的雜填土，其下為4m厚的可塑粘土，第三層為中密中砂、厚度超過8m。求該基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值及此樁基礎(chǔ)所需基樁的根數(shù)（，群樁效應(yīng)系數(shù)hs=0.85，hp=1.50）。題1解： 求R 雜填土： 可塑粘土： 中密中砂： 求

8、樁數(shù) n承臺(tái)底為雜填土，可不考慮承臺(tái)效應(yīng)，故。先假設(shè)樁數(shù) n>3(根)，則 群樁中基樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值為： 則 取 驗(yàn)算： （符合要求）2、如圖所示某條形基礎(chǔ)埋深1m、寬度1.2m，地基條件：粉土，厚度1m；淤泥質(zhì)土：，厚度為10m。上部結(jié)構(gòu)傳來荷載Fk=120kN/m，已知砂墊層應(yīng)力擴(kuò)散角。求砂墊層厚度z與寬度b。 題2解： 先假設(shè)墊層厚z=1.0m，按下式驗(yàn)算： 墊層底面處土的自重應(yīng)力 墊層底面處土的附加應(yīng)力 墊層底面處地基承載力設(shè)計(jì)值： 驗(yàn)算： 故： 墊層厚度 z=1.0m 墊層寬度（底寬） 五、計(jì)算題1、已知某鋼筋砼條形基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)寬度b=1.2m，埋深d=1.0m，基頂面承受上

9、部結(jié)構(gòu)傳來的荷載F=180kN/m。土層分布情況如圖1所示，其中淤泥層承載力特征值fak=75kPa。為使地基承載力滿足要求，擬采用換填墊層處理，初選1.5m厚中砂墊層，試驗(yàn)算厚度是否滿足要求，并設(shè)計(jì)墊層寬度。（已知中砂墊層應(yīng)力擴(kuò)散角q=30°）(20'分) 題1.解： 墊層底面處土的自重應(yīng)力基底壓力： 墊層底面處的附加應(yīng)力 地基承載力 查表有 則 驗(yàn)算及寬度設(shè)計(jì) 墊層厚度滿足要求。 墊層寬度 取b=3m ，即墊層的底寬為3.0m，從墊層底部?jī)蓚?cè)向上、按當(dāng)?shù)亻_挖經(jīng)驗(yàn)得要求坡度延伸至基礎(chǔ)底部，即得墊層頂寬（也可從基礎(chǔ)底面處每邊加寬300mm得）。2某二級(jí)建筑物采用群樁基礎(chǔ)。已知

10、作用在柱底即承臺(tái)頂面的豎向荷載設(shè)計(jì)值為F=2500kN，彎矩設(shè)計(jì)值M=500kN·m，水平力設(shè)計(jì)值為H=100kN。擬采用邊長(zhǎng)為300mm的鋼筋砼預(yù)制樁，其平面布置及有關(guān)承臺(tái)尺寸、地質(zhì)情況等如圖2所示，試驗(yàn)算該樁基礎(chǔ)是否滿足設(shè)計(jì)要求。（可取群樁效應(yīng)系數(shù)hs=0.85，hp=1.50；樁基豎向承載力抗力分項(xiàng)系數(shù)gs=gp=1.65）(20') 題2：解： 基樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值R 經(jīng)查表得：則 驗(yàn)算 樁頂平均豎向力驗(yàn)算 考慮偏心荷載時(shí)，樁頂豎向力最大、最小設(shè)計(jì)值驗(yàn)算豎向承載力滿足要求；水平承載力Hi=100/9=11.1kPa,很小，也能滿足要求。3、某預(yù)制樁如圖所示，土體比例

11、系數(shù)m=10MN/m4，樁直徑d=0.5m，樁入土深度h=11m，EI=0.67EhI，Eh=2.6×104MPa。 確定該樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；（8'）（圖3 題3計(jì)算示意圖）計(jì)算值，在此基礎(chǔ)上判斷該樁是否彈性樁；（5'）當(dāng)樁頂作用水平力H=300kN，M=100時(shí)，地面處樁身位移x0=6.3mm。當(dāng)樁頂作用水平力，H=100，M=500kN·m時(shí)，地面處樁身位移x0=4.3mm。試求：當(dāng)H=100kN，M=300kN·m時(shí)，地面處樁身位移x0。（7'）題3：解： 求基樁的極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk 查表并內(nèi)插有： 判斷樁型 圓樁的形狀系數(shù)kf

12、=0.9 可見， h=0.733×11=8.0632.5 ,所以該樁為彈性樁. 求地面處樁身位移x0由位移公式: 當(dāng) H=300kN,M=100kN·m時(shí)，有 （1）當(dāng)H=100kN,M=500kN·m時(shí)，有 （2） 聯(lián)立解式（1）、（2）得： 將已知數(shù)據(jù)代入，得地面處樁身位移x0如圖所示地基為粉質(zhì)黏土，19kN/m3，地基承載力特征值fak210kPa，基底尺寸5m×2.5m，基礎(chǔ)埋深1.8m。試通過持力層的承載力驗(yàn)算判斷此基礎(chǔ)平面尺寸是否合適？（地基承載力修正時(shí)，b0.3，d1.6）按軸心荷載初步確定基礎(chǔ)底面積A0Fk/(fakGd)1800/(21019×1.8)10.24m2基地面積A5×2.512.5m2A0，初步合適。計(jì)算基底最大壓力pkmax基礎(chǔ)及回填土重 GGAd19×12.5×1.8427.5kN基底處豎向力和力 Fk1800427.52227.5kN基底處總力矩 Mk960kN·m 偏心距 eMk/Fk960/2227.50.43ml/60.83m所以偏心力作用點(diǎn)在作用在基礎(chǔ)截面內(nèi)。基底最大壓力pkmaxFk/(lb)·(16e/l)(2227.5/12.5)·(16×0.43/5)