《基礎(chǔ)工程》課后習(xí)題答案

1、 基礎(chǔ)工程課后習(xí)題答案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：20X1+19X2=58kPa承壓含水層頂部凈水壓力：10X（2+2+2）=60kPa因?yàn)?80.5m，

2、故還需對f進(jìn)行修正。查表2-5，得承載力修正系數(shù)耳二3.0，kbn二4.4，代入公式(2-14)得修正后的地基承載力特征值為：df=f+nY(b-3)+nY(d-0.5)kakbdm二286+3.0 x18x(3一3)+4.4x18x(1-0.5)二325.6kPa2-4某承重墻厚240mm,作用于地面標(biāo)高處的荷載F=180kNm，擬采用磚基礎(chǔ)，埋深為k1.2m。地基土為粉質(zhì)粘土，y=18kNm3，e=0.9，f=170kPa。試確定磚基礎(chǔ)的底面寬0ak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n二

3、1.0，得修正后的地基承載力為：df=f+nY(d-0.5)二170+1.0 x18x(1.2-0.5)=182.6kPaaakdm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:180182.6-20 x1.2=1.137Fbkf-YdaG為符合磚的模數(shù)取b=1.2m，磚基礎(chǔ)所需的臺(tái)階數(shù)為:1200-240n=82x60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=1.05MN，基礎(chǔ)埋深為k1m,地基土為中砂，y二18kNm3，f=280kPa。試ak確定該基礎(chǔ)的底面邊長?！窘狻恳?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，查表2-5得

4、n二4.4，得修正后的地基承載力為：df二f+nY(d-0.5)二280+4.4x18x(1-0.5)=319.6kPaaakdm柱下獨(dú)立基礎(chǔ)代入公式2-19，基礎(chǔ)底面邊長:1050V319.6-20 x1=1.87m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F=150kNm。該處土層自地k表起依次分布如下：第一層為粉質(zhì)粘土，厚度2.2m,y=17kNm3，e=0.91，f=130kPa，0akE=8.1MPa;第二層為淤泥質(zhì)土，厚度1.6m,f=65kPa，E=2.6MPa;第三層為中密s1aks2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

5、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：f二f=130kPa。aak磚下條形基礎(chǔ)代入公式2-20得基礎(chǔ)寬度150130-20 x0.5二1.25Fkf-ydaG取b=1.3m0.5b，查表2-7得2

6、3。TOC o 1-5 h zs1s2p=F+yd=150+20 x0.5=125.4kPakbg1.3下臥層頂面處的附加應(yīng)力為： HYPERLINK l bookmark52 b(p-b)1.3x(125.417x0.5)“廠Zb+2ztan01.3+2x1.7xtan23。f=f+nY(d+z-0.5)=65+1.0 x17x(2.2-0.5)=93.9kPa HYPERLINK l bookmark54 azakdmb+b=55.4+37.4=92.8kPa107mm)。M=1pb2二1x155.8x0.532二21.9kN-m2j12人M21.9x106A=565mm2s0.9fh0.

7、9x210 x205y0配鋼筋012200，A=565mm2,墊層用C10混凝土。s2-7鋼筋混凝土內(nèi)柱截面尺寸為300mmX300mm，作用在基礎(chǔ)頂面的軸心荷載F=400kN。自地表起的土層情況為：素填土，松散，厚度1.0m，y=16.4kNm3；細(xì)砂,k厚度2.6m，y=18kNm3，y=20kNm3，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N=10；粘土，硬塑，厚sat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?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

8、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)砂的耳=3.0，地基承載力特征值為：df=f+ny(d-0.5)=140+3.0 x16.4x(1.0-0.5)=164.6kPaaakdm(3)確定基礎(chǔ)底面尺寸b二lF-400k=1-Yd164.6-20 x1.0G=1.66m取b=l=1.7m。(4)計(jì)算基底凈反力設(shè)計(jì)值F=1.35x400b2=1.7x1.7=186.9kPa(5)確定基礎(chǔ)高度采用C20混凝土，f=1.10Nmm2，鋼筋用HPB235級(jí)，f=210Nmm2。取基礎(chǔ)高ty度h=400mm，h=400

9、45=355mm。因b+2h=0.3+2x0.355=1.01mb=1.7m,0c0(la一(bb一2e-hbeh1220丿(220丿故按式(2-57)作沖切驗(yàn)算如下：Pj170387.4kN(可以)(6)確定底板配筋。本基礎(chǔ)為方形基礎(chǔ)，故可取M=M=(124)p6ae)2(2b+be)Ij=丄x186.9x(1.70.3x(2x1.7+0.3)24=56.5kN-mA=AsisnM10.9fhy056.5x1060.9x210 x355=842mm2配鋼筋11Q10雙向，A=863.5mm2842mm2。s2-8同上題，但基礎(chǔ)底面形心處還作用有彎矩M=110kN-m。取基底長寬比為1.5，試

10、確k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f=164.6kPa。a(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30%得初選基底面積:FA=1.3kf-YdaG1.3x400=3.6m2164.6-20 x1.0取邊長比n=1.5得基礎(chǔ)寬度:b=，:-1.5=1.55取b=1.6m。l=nb=1.5x1.6=2.4mF+G=400+20 x1.6x2.4x1=476.8kNkk驗(yàn)算偏心距:Me=kF+Gkk丄匕=0.231m-=0.4m(可以)476.86kmaxF+GkkA丿476.81.6x2.4x1+6x

11、0231I2.4丿=195.9kPa1.2f=1.2x164.6=197.5kPaa(可以)(2)計(jì)算基底凈反力設(shè)計(jì)值1.35x4001.6x2.4=140.6kPap=匚+6M=1-35x400+6x1-35x110=237.3kPajmaxblbl21.6x2.41.6x2.42pjminF-6M=135x400-6xL35x110=439kpablbl21.6x2.41.6x2.42平行于基礎(chǔ)短邊的柱邊I-1截面的凈反力:p=p+-p)=43.9+2.4+0.3x(237.3-43.9)=152.7kPajljmin2ljmaxjmin2X2.4確定基礎(chǔ)高度采用C20混凝土，f=1.10

12、Nmm2，鋼筋用HPB235級(jí)，f=210Nmm2。取基礎(chǔ)高ty度h=500mm，h0=500-45=455mm。因b+2h=0.3+2x0.455=1.21m216.9kN（可以）確定底板配筋對柱邊I-I截面，按式（2-65）計(jì)算彎矩:MI=xK237.3+152.7)x(2x1.6+0.3)+(237.3152.7)x1.6x(2.40.348=137.8kN-mASI137.8x1060.9x210 x455=1602mm2配鋼筋1512，A=1695mm21602mm2,平行于基底長邊布置。sM=丄p(bb丄(2/+a)=丄x140.6xG.60.3(2x2.4+0.3)=50.5kN

13、u24jee24MA=uSu0.9fhy050.5x1060.9x210 x0.455=587mm2按構(gòu)造要求配筋1310，A=1021mm2587mm2,平行于基底短邊布置。s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?！窘狻浚?）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：bpj工F=6.4x103l=巧_=376.5KN/m邊跨固端彎矩為:11M=一bpl2=x376.5x4.52=635.3KN-m2i12ji12中跨固端彎矩為：11M=bpl2=x376.5x62=1129.5KN-m2312j2121截面(左邊)伸出端彎矩：11Mi=bpl2=x376.5xI2=1

14、88.2KN-m12j02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(kNm)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：Vi=bpI=376.5x1.0=376.5KN1j0計(jì)算1截面的支座反力4.51376.5x5.52-1011+50K1051.9KN12丿1截面右邊的剪力:Vr1=bp1R=376.51051.9=-675.4KNR=bpG+1)-R=376.5x5.5-1051.9=101

15、8.8kN2j011取23段作為脫離體:R2V12122=R+R=1018.8+1162.5=2181.3KN22=R=1018.8KN21(1x376.5x62+1011-1011612丿=1162.5KNVr2=-R2=-11625KN按跨中剪力為;零的條件來求跨中最大負(fù)彎矩:bp-R=376.5x-1043.8j1x=1043.8/376.5=2.8m所以M=-bpx2-Rx1.8=-x376.5x2.82-1011x1.8=-344.0KN-m1max2j1223段對稱，最大負(fù)彎矩在中間截面：11M=-bpl2+M=-x376.5x62+1011=-683.2KN-m2max8j228

16、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(kNm)剪力圖V(kN)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0.5mX0.5m,框架梁0.25mX0.60m,求矩形基礎(chǔ)縱向跨中的整體彎矩?！窘狻?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=1281.46x6x21+972.61x6x15+900.59x6x9+885.35x6x3-3030 x24-max6060 x18-6060 x12-6060 x6=22690kN

17、/m(2)計(jì)算箱型基礎(chǔ)剛度EIFF1-|箱型基礎(chǔ)橫截面慣性矩I=一12.5x3.553-(12.5-0.8)x2.773=26.3260m4f121-箱基剛度EI二26.3260ETOC o 1-5 h zFFF(3)上層結(jié)構(gòu)折算剛度EbIb1縱向連續(xù)鋼筋混凝土墻的截面慣性矩I=2xx0.3x2.23=0.5324m4w121各層上下柱的截面慣性矩I=I=3xx0.5x0.53=0.0156m4uiii12bi各層縱梁的截面慣性矩I二3X丄X0.3X0.53二0.0094m412各層上下柱、縱梁的線剛度K二Kui1li二0.0156二0.0056kbi2.8上部結(jié)構(gòu)折算剛度EI=EI（1+BB

18、1=7xEx0.0094x1+bKuibbi2K+K+Kbiuili0.0056+0.0056m2）+EIwwX2x0.0016+0.0056+0.0056,48.（才+Ex0.0094x1+b0.0056482x0.0016+0.00566x（一）2+Ex0.53246b=4.2658E(4)箱型基礎(chǔ)所承擔(dān)的整體彎矩MbFEI+EI26.3260E+4.2658EFFBBFb3-1（a）強(qiáng)柱弱梁弱柱強(qiáng)梁F（取E=E）FbTTT/AQC/CnTJ1M二MF-F一二22690Xf二19526kN-m=H=K1基礎(chǔ)受約束較小，趨于自由變形，整體變形。約束地基反力1111111相當(dāng)于疊合在一起，彎矩

19、方向基礎(chǔ)受到梁的I rHmiiibJL一11H1H11.F彎矩中部較大彎矩較均勻(b)框架剛度大rFr反力不均勻基礎(chǔ)剛度大反力均勻彎矩中部大反力中間大兩邊小iiH11iH1HHH 彎矩較均勻基礎(chǔ)彎矩中部大(d)高壓縮地基土反力不均勻低壓縮地基土反力均勻rHH1Hill.-L-L-r彎矩均勻P115頁3-4以倒梁法計(jì)算例題3-1中條形基礎(chǔ)內(nèi)力。工F(1200+2000)x2廠解：例題3-1，基底平均凈反力p.二二二150.6kpajlb17x2.5工F沿基礎(chǔ)縱向地基凈反力線荷載bp.376.47kN/mjl固端彎矩計(jì)算邊跨固端彎矩為：M=丄bp12=x376.47x4.52=635.3kN-mT

20、OC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark138 BA12j112中跨固端彎矩為：M=丄bp12=x376.47x62=1129.4kN-mBe12j212 HYPERLINK l bookmark140 A截面(左邊)伸出彎矩為：Mi=-bpl2=丄x376.47x12=188.24kN-mA2j012兩端固定的梁，力偶作用下固端彎矩M=恥：M，M=繆DM，這AB12BA12里a=0,b=lA端力偶荷載產(chǎn)生的內(nèi)力是-50KN.m。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585.3KN.mA固端彎矩的分配，左邊自由伸出，不傳遞分配彎矩，卩1二0,右邊

21、卩r二1。AA4i右邊卩r=BC=0.43A4i+4iBABC4iB固端彎矩的分配，左邊卩1BA0.57,A4i+4iBABC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)45m,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

22、跨中彎矩計(jì)算（參考P97頁例題3-3過程）表1198.5-168.5127-127-198.584.3-63.563.5-84.3-84.3、一、36.227.3-27.3-36.2沁318.1-42.2-13.913.942.2-18.1M(KNm)188.24-170.14996.3-10521052-996.3170.14-188.24-18.1-9.059.0518.13718.5-37-7.9-18.5-18.57.95.98-5.9818.5ABCD分配系數(shù)010.570.430.430.5710固端彎矩188.24-585.3635.3-1129.41129.4-635.3585

23、.3-188.24397.06傳遞與分配M(KNm)188.24-188.241032.2-1032.21032.2-1032.2188.24-188.24彎矩和剪力圖。單位：KN.m生也等:號(hào)P180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）x10 x103=1.67mmN7800 x103S=EA4002x3x1044-2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R=qA+u工qlapappsiai承臺(tái)埋深1.0m，樁端進(jìn)入中密中砂為1.0m,則樁長為（3+6+1）1=9m。R=2600 x0.352+4x0.35x(24x2+20 x6+30 x1)a=318.5+277.2=595.7KN單樁承載力特征值為595.7KN4-3此題練習(xí)應(yīng)用分配樁頂荷載計(jì)算公式（1）確定承臺(tái)埋深。根據(jù)題