基礎(chǔ)工程課后習(xí)題

1、基礎(chǔ)工程課后習(xí)題答案2-1某建筑物場(chǎng)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,c=20kN/ma;(2)粘土隔離層，厚2.0m,重度y=;(3)粗砂，含承壓水，承壓水位高出地表2.0m(取=iOtN/un?)。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d=1.5m,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】【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：20X1+19X2=58kPa承壓含水層頂部?jī)羲畨毫Γ?0X(2+2+2)=60kPa因?yàn)?8承壓含水層頂部?jī)羲畨毫?10 x

2、h卬得：h*4.8m;故，還應(yīng)將承壓水位降低6-4.8=1.2m。2-2某條形基石底寬b=1.8m,埋深d=1.2m,地基土為粘土，內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值皿=20,粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值%=12kPa,地下水位與基底平齊，土的有效重度/=10kN/m:,基底以上土的重度=18,3kM/Tn-o試確定地基承載力特征值fa?！窘狻俊窘狻扛鶕?jù)題給條件可以采用規(guī)范推薦理論公式來確定地基的承載力特征值。由甲k=20查表2-3,得=M8=3.06,MM8=3.06,MP P= =5.66Q因基底與地下水位平齊，故r取有效重度，故：地基承載力特征值faMbbMdmdMcCk0.51101.83,0618.31.25.6612

3、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/m3,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。【解】【解】由題目知，地基持力層為中砂，根據(jù)標(biāo)貫錘擊數(shù).2115fak250(340250)286kPa3015因?yàn)槁裆畲笥赿=1m0.5m,故還需對(duì)fk進(jìn)行修正。查表2-5,得承載力修正系數(shù)b3.0,因?yàn)榛A(chǔ)埋深d=1.0m0.5m故需先進(jìn)行地基承載力深度修正，持力層為中砂，查N=21查表2-5,得:d4.4，代入公式（2-14）得修正后的地基承載力特征值為:fkfakb(b3)2863.018(3325.6kPa 3)dm(d0.5)4.418

4、(10.5)2-4某承重墻厚240mm,作用于地面標(biāo)高處的荷載 F Fk180kN/m,180kN/m,擬采用磚基礎(chǔ)，埋深為1.2m。地基土為粉質(zhì)粘土,18kN/m3,e00.9,fak170kPa。試確定科基礎(chǔ)的底面寬度，并按二皮一收砌法畫出基礎(chǔ)剖面示意圖。因?yàn)榛A(chǔ)埋深d=1.2m0.5m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d1.0,得修正后的地基承載力為:fafakdm(d0.5)1701.0181.20.5182.6kPa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:FkbkfaGd180.01.13m182.6201.2為符合磚的模數(shù)取b=1.2m,科基礎(chǔ)

5、所需的臺(tái)階數(shù)為:1200240n260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 F Fk1.05MN,1.05MN,基礎(chǔ)埋深為1m,地基土為中砂,18kN/m3,fak280kPa。試確定該基礎(chǔ)的底面邊長(zhǎng)。表2-5得得修正后的地基承載力為:fafakdm(d0.5)2804.41810.5319.6kPa柱下獨(dú)立基礎(chǔ)代入公式2-19,基礎(chǔ)底面邊長(zhǎng):取基底邊長(zhǎng)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Fk150kN，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,17kN/m3,e00.91,fak130kPa,Es18.1M

6、Pa；第二層為淤泥質(zhì)土，厚度1.6m,fak65kPa,Es22.6MPa;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(duì)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）?！窘狻俊窘狻浚?）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：fafa

7、k=130kPa。醇下條形基礎(chǔ)代入公式2-20得基礎(chǔ)寬度150取b=1.3m3m,故無需再進(jìn)行寬度修正。（3）軟弱下臥層承載力驗(yàn)算1050,319.62011.87m1.25mGd130200.5CZ172.237.4kPa由Es1.Es28.1/2.63.1,z2.20.51.7m0.5b,查表2-7得23。FkPk-b150_Gd200.5125.4kPa1.3下臥層頂面處的附加應(yīng)力為:b1.31254170.5554kPab2ztan1.321.7tan23fazfakdm(dz0.5)651.0172.20.593.9kPaCZ55.437.492.8kPafaz93.9kPa(可以)

8、基礎(chǔ)邊緣至磚墻計(jì)算截面的距離,1b11.30.240.53m2基礎(chǔ)有效高度1212M-Pib1155.80.5321.9kNmj2配鋼肋12200,As565mm，墊層用C10混凝土。300mmx300mm,作用在基礎(chǔ)頂面的軸心荷載F Fk400kN400kN。自地表起的土層情況為：素填土，松散，厚度厚度2.6m,18kN/m3,sat20kN/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?！窘狻俊窘狻?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

9、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：fafakdm(d0.5)1403.016.41.00.5164.6kPa(3)確定基礎(chǔ)底面尺寸(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,級(jí)，fy210N/mm2?；A(chǔ)埋深為0.5m荷載設(shè)計(jì)值F1.35Fk1.35150202.5kNft1.10N/mm2,鋼筋用HPB235基底凈反力pj202.51.3155.8kPah。Pjh0.7ft155.80.530.7110

10、00.107m107mm取基礎(chǔ)高度h250mm,h0250405205mm107mm)。As0.9fyh021.91060.92102052565mm2-7一鋼筋混凝土內(nèi)柱截面尺寸為1.0m,16.4kN/m3;細(xì)砂,87.4kN179.0kN87.4kN(可以)(6)確定底板配筋。本基礎(chǔ)為方形基礎(chǔ)，故可取2-8同上題，但基礎(chǔ)底面形心處還作用有彎矩 M Mk110kNm110kNm。取基底長(zhǎng)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fa164.6kPao(1)確定基礎(chǔ)底面尺寸FkGd400164.6201.01.66mBbl1.

11、7m。(4)計(jì)算基底凈反力設(shè)計(jì)值F1.35400Pj-b1.71.7186.9kPa(5)確定基礎(chǔ)高度采用C20混凝土，ft1.10N/mm2,鋼筋用HPB235級(jí)，fy210N/mm2。取基礎(chǔ)高度h400mm,h040045355mm。因bc2h00.320.3551.01mb=1.7m,故按式(2-57)作沖切驗(yàn)算如下:ach0bch0186.91.70.30.3551.71.70.30.3550.7hpftbch0h00.71.011000.30.3550.355MM124pj1ac22bbc12186.91.70.321.70.32456.5kNmAsAsM0.9fyh056.5106

12、0.9210355配鋼筋1110雙向，As22863.5mm842mm。2842mm平行于基礎(chǔ)短邊的柱邊I-I截面的凈反力:（3）確定基礎(chǔ)高度采用C20混凝土，ft1.10N/mm2,鋼筋用HPB235級(jí)，fy210N,/mm2o取基礎(chǔ)高度h500mm,h050045455mm。因bc2h00.320.4551.21mb1.6m,故按式（2-57）作沖切驗(yàn)算如下（以pjmax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FkA1.3kfaGd1.3400164.6201.0取邊長(zhǎng)比n=1.5得基礎(chǔ)寬度:3.61.55m,lnb1.51.62.4mFkGk400201.62.4476

13、.8kN驗(yàn)算偏心距:eFkMkGk1100.231m476.8-0.4m（可以）6pkmaxFkA6e476.80.2311.62.42.4195.9kPa1.2fa1.2164.6197.5kPaa(可以)(2)計(jì)算基底凈反力設(shè)計(jì)值PjF1.35400140.6kPapjmaxpjminblFbl1.62.46M靛6Mbl1.354001.62.41.354001.62.461.351101.62.4261.35110237.3kPa_21.62.443.9kPalacpjpjminfpjmaxpjmin43.92.422.40.3237.343.9152.7kPa30%得初選基底面積:3.

14、6m1.6m。216.9kN264.5kN216.9kN(可以)(4)確定底板配筋(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邊跨固端彎矩為bPj6.410317376.5KN/m取代式中的Pj):lpjmax萬ach0bbbch0237.32.40.30.4551.60.7hpftbch0h00.71.011000.30.4550.455對(duì)柱邊I-1截面,2-65)計(jì)算彎矩:一1Mpjmax48Pj2bbccpjmaxPjblacc1237.348137.8kNm152.721.60.3237.3152.71.62.40.32ASI137.8106配鋼筋0.9fyh00.92104

15、55_21602mm1512,2As1695mm21602mm,平行于基底長(zhǎng)邊布置。,2一bc2lac140.61.60.3222.40.350.5kNm24AS50.51060.9fyh00.92100.4552587mm按構(gòu)造要求配筋1310,22As1021mm587mm,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。1212M21一bp八376.54,5635.3KNm12j12中跨固端彎矩為：1212M23一bpjl2376.561129.5KNm12j121截面（左邊）伸出端彎矩：l1212M1-bpjlo376.51188.2KNmj節(jié)點(diǎn)1234分配系

16、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(kNm)188.2-238.21011-101110111011238.2-188.2(2)肋梁剪力計(jì)算1截面左邊白剪力為：vbpjlo376.51.0376.5KN計(jì)算1截面的支座反力112，R1bpj1011M2M1I12112376.55,521011501051.9KN4.521截面右邊的剪力rV1bpjl0R,.R2bpjl0l1376.51051.9675.4KNR1376.55,51051.91018.8kN取23段作為脫離體_1

17、12,R2bpjl2M2M3l22一112376.562101110111162.5KN62R2R2R21018.81162.52181.3KNVl2R21018.8KNrVr2R21162.5KN按跨中剪力為；零的條件來求跨中最大負(fù)彎矩bpjR1376.5x1043.8x1043.8/376.52.8m1o1o所以M1max-bpjx2R11.8-376.52.8210111.8344.0KNm23段對(duì)稱，最大負(fù)彎矩在中間截面：M2max1bpjl22M21376.5621011683.2KNm88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C20混凝土，上部結(jié)構(gòu)梁、柱采用C30混凝土，框

18、架柱0.5mx0.5m,框架梁0.25mx0.60m,求矩形基礎(chǔ)縱向跨中的整體彎矩?！窘狻俊窘狻?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：Mmax1281.46621972.61615900.5969885.35633030246060186060126060622690kN/m(2)計(jì)算箱型基礎(chǔ)剛度EFIF1。,箱型基礎(chǔ)橫截面慣性矩IF12.53.553(12.50.8)2.77326.3260m412箱基剛度EFIF26.3260EF(3)上層結(jié)構(gòu)折算剛度EBIB縱向連續(xù)鋼筋混凝土墻的截面慣性矩lw20.32.230.5324m41213430.50.5

19、0.0156m12上部結(jié)構(gòu)折算剛度4.2658Eb弱柱強(qiáng)梁相當(dāng)于疊合在一起，彎矩方向基礎(chǔ)受到梁的各層縱梁的截面慣性矩|bi3120.30.530.0094m4各層上下柱、縱梁的線剛度KuiKi”堂0.00562.8Kbi”吧0.0016EBIBnEblbi(11KuiKlim2KbiKuiKli2)Ew1wEb0.00940.00560.005620.00160.00560.0056Eb0.00940.005620.00160.0056482(予2Eb0.5324箱型基礎(chǔ)所承擔(dān)的整體彎矩MF(取EFEb)MFEFIFF-F22690EFIFEBIB26.3260EF26.3260EF4.265

20、8Eb19526kNm各層上下柱的截面慣性矩|uiIli強(qiáng)柱弱梁3-1(a)基礎(chǔ)受約束較小，趨于自由變形，整體變形。約束地基反力,T反力較均勻FF基礎(chǔ)剛度大邊柱壓縮大基礎(chǔ)彎矩中部大P115頁(yè)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(12002000)2150.6kpa172.5（1）固端彎矩計(jì)算里a=0,b=lA端力偶荷載產(chǎn)生的內(nèi)力是-50KN.m相互抵消。所以是585.3KN.m一r,l4iBA,B固端彎矩的分配，左邊A一BA0.57,右邊4iBA4iBC（d）高壓縮地基土反力不均勻彎矩中部大低壓縮地基土反力均勻r沿基礎(chǔ)縱向地基凈反力線荷載bpj376.47

21、kN/m邊跨固端彎矩為:MBA中跨固端彎矩為:MBC12而小”bpjlf12j1121376.474.52635.3kNmA截面（左邊）伸出彎矩為:MA121-bpjl376.47621129.4kNm兩端固定的梁，力偶作用下固端彎矩AB2376.4712b(3a7121)M,MBA188.24kNmaM,這l2A固端彎矩的分配，左邊自由伸出，不傳遞分配彎矩,r0,右邊A1。彎矩較均勻。A端固端彎矩是線荷載和力偶荷載產(chǎn)生彎矩的疊加,r4iBCA-BC0.434iBA4iBC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。任何超靜定結(jié)構(gòu)上的荷載都會(huì)產(chǎn)生內(nèi)力，內(nèi)力在彎

22、矩二次分配要參與工作！大多數(shù)同學(xué)對(duì)B端固端彎矩分配系數(shù)錯(cuò)誤，注意長(zhǎng)度不一樣，AB和BC跨度不一樣，一個(gè)4.5m,一個(gè)是6m.線剛度是不一樣的。有些是仿照例題3-3,邊支座作為較接，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(jiǎn)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(yè)例題3-3過程)表1ABCD卜配系數(shù)010.570.430.430.5710卜端彎矩1188.24-585.3635.3-1129.41129.4-635.3585.3-188.24傳遞與分配 397.06-397.

23、13727.8.-27.8-3718.5-13.9113.9*-18.5-18.57.95.98-5.98-7.918.5M(KNm)188.24-188.241032.2-1032.21032.2-1032.2188.24-188.24彎矩和剪力圖。單位：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)4-2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)公式承臺(tái)埋深1.0m,樁端進(jìn)入中密中砂為1.0m,則樁長(zhǎng)為(3+6+1)1=9m。Ra26000.35240.35(242206301)318.5277.2595.7KN單樁承載力特征值為595.7KN4-3(1)確定承臺(tái)埋深。根據(jù)題意，第一層土為雜填土，厚度變形大，埋深大于等于此土層厚度。埋深確定為1m，滿足規(guī)范最小埋深0.5m要求。(2)計(jì)算單樁豎向承載力特征值。初