《基礎(chǔ)工程》課后習(xí)題問(wèn)題詳解

1、實(shí)用文檔基礎(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 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(wèn)地基開(kāi)挖深達(dá) 1m時(shí), 坑底有無(wú)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(kāi)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：20X 1 + 19X 2=58kPa承壓含水層頂部?jī)羲畨毫Γ?0 X （2+2+

2、2） =60kPa因?yàn)?8<60故坑底有隆起的危險(xiǎn)?。?）基礎(chǔ)埋深為1.5m時(shí)承壓含水層頂面以上土的總覆蓋壓力：20X 0.5+ 19X 2=48kPa）承壓含水層頂部?jī)羲畨毫?=10X錯(cuò)誤！未找到引用源。得：錯(cuò)誤!未找到引用源。<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)值錯(cuò)誤!未找到引用源。=20。，粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值錯(cuò)誤!未找到引用源。=12kPa,地下水位與基底平齊，土的有效重度 錯(cuò)誤！未找到引用源。，基底以上土的重度 錯(cuò)誤！未找到引用源。試確定地基承 載力特征值 fa。【解】根據(jù)題給條

3、件可以采用規(guī)范推薦理論公式來(lái)確定地基的承載力特征值。由錯(cuò)誤！未找到引用源。=20。查表2-3,得錯(cuò)誤！未找到引用源。因基底與地下水位平齊，故 錯(cuò)誤!未找到引用源。 取有效重度 錯(cuò)誤!未找到引用源。，故：地基承載力特征值fa Mb b Md md McCk0.51 10 1.8 3,06 18.3 1.2 5.66 12144.29kPa2-3 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。N=21查表2-5,得:【解】 由題目知，地基持力層為中砂，根據(jù)標(biāo)貫錘擊數(shù).21 15fak 250 (340 250) 286

4、kPa30 15因?yàn)槁裆畲笥赿=1m>0.5m,故還需對(duì)fk進(jìn)行修正。查表2-5,得承載力修正系數(shù)b 3.0 ,d 4.4，代入公式（2-14）得修正后的地基承載力特征值為:fkfak b (b 3)286 3.0 18 (3 325.6kPa3)d m(d 0.5)4.4 18 (1 0.5)2-4 某承重墻厚240mm ,作用于地面標(biāo)高處的荷載 Fk 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 , e0 0.9 , fak 170kPa。試確定科基礎(chǔ)的底面寬度，并按二皮一收砌法畫(huà)出基礎(chǔ)剖面示意圖。因?yàn)榛A(chǔ)埋深 d=1.2m>0.5m故需先進(jìn)行

5、地基承載力深度修正，持力層為粉質(zhì)粘土，查表2-5得 d 1.0,得修正后的地基承載力為:fa fak d m(d 0.5) 170 1.0 18 1.2 0.5182.6kPa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:FkfaGd1801.13m182.6 20 1.2為符合磚的模數(shù)取b=1.2m ,科基礎(chǔ)所需的臺(tái)階數(shù)為:1200 240n 2 60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Fk 1.05MN,基礎(chǔ)埋深為1m,地基土為中砂,18kN/m3 , fak 280kPa。試確定該基礎(chǔ)的底面邊長(zhǎng)。因?yàn)榛A(chǔ)埋深d=1.0m>0.5m故需先進(jìn)行地基承載

6、力深度修正，持力層為中砂，查表2-5得得修正后的地基承載力為:fafakd m(d0.5) 280 4.4 18 1 0.5319.6kPa柱下獨(dú)立基礎(chǔ)代入公式2-19,基礎(chǔ)底面邊長(zhǎng):1050,319.6 20 11.87m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Fk 150 kN/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, e0 0.91 , fak 130kPa,Es1 8.1MPa；第二層為淤泥質(zhì)土，厚度1.6m, fak 65kPa , Es2 2.6MPa ;第三層為中密中砂。地下水位在淤泥質(zhì)土頂面處。

7、建筑物對(duì)基礎(chǔ)埋深沒(méi)有特殊要求，且不必考慮土的凍脹問(wèn)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:fa fak=130kPa。醇下條形基礎(chǔ)代入公式2-20得基礎(chǔ)寬度Fk bfa G1501.25 m d 130 20 0.5取

8、b =1.3m<3m ,故無(wú)需再進(jìn)行寬度修正。（3）軟弱下臥層承載力驗(yàn)算cz 172.2 37.4kPa由 Es1. Es28.1/2.63.1, z 2.2 0.5 1.7m 0.5b,查表 2-7 得23 。FkPk一b150_Gd 20 0.5 125.4kPa1.3下臥層頂面處的附加應(yīng)力為:b2k- 1.3 1254 17 - 55/kPab 2ztan1.32 1.7 tan23fazfak d m (d z0.5) 65 1.0 172.2 0.593.9kPaCZ55.4 37.4 92.8kPa faz 93.9kPa (可以)實(shí)用文檔ft 1.10N/mm2 ,鋼筋用

9、HPB235(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)，fy 210N/mm2?；A(chǔ)埋深為0.5m荷載設(shè)計(jì)值 F 1.35Fk 1.35 150 202.5kN基底凈反力p j202.51.3155.8kPa(4)確定基礎(chǔ)底面尺寸基礎(chǔ)邊緣至磚墻計(jì)算截面的距離1b11.3 0.240.53m2基礎(chǔ)有效高度,Pjhh。0.7 ft155.8 0.530.7 11000.107m 107mm取基礎(chǔ)高度h250 mm, h0250 40 5205 mm (107 mm)。nc 1. 2M - pjb11155.8 0.5322_=21.9kNAs0.9fyh021.9 1060.

10、9 210 2052565mm配鋼筋12200, As 565mm2,墊層用C10混凝土。2-7一鋼筋混凝土內(nèi)柱截面尺寸為1.0m,16.4kN m3;細(xì)砂,300mm x 300mm ,作用在基礎(chǔ)頂面的軸心荷載Fk 400kN。自地表起的土層情況為：素填土，松散，厚度厚度2.6m,18kN/m3 , sat 20kN/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。【解】(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

11、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(kāi)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：fafak d m(d 0.5) 140 3.0 16.4 1.0 0.5164.6kPa實(shí)用文檔Fkfa Gd400164.6 201.66m1.0B b l 1.7m。(4)計(jì)算基底凈反力設(shè)計(jì)值F1.35 400Pj-b 1.7 1.7186.9kPa(5)確定基礎(chǔ)高度采用C20混凝土， ft1.10 N mm2,鋼筋用HPB235級(jí)，fy 210N/mm2。取基礎(chǔ)高度 h 400mm, h0 400 453

12、55 mm。因 bc 2h00.3 2 0.355 1.01 m<b=1.7m,故按式(2-57)作沖切驗(yàn)算如下:Pjac2h° bbc22h0186.91.70.30.3551.71.70.320.35587.4kN0.7 hpft bc h0 h00.7 1.0 1100 0.3 0.3550.355(1)確定基礎(chǔ)底面尺寸179.0kN87.4kN(可以)(6)確定底板配筋。本基礎(chǔ)為方形基礎(chǔ)，故可取M M 1 24 pj 1 ac 2 2b bc12186.9 1.7 0.3 2 2 1.7 0.32456.5kN mAsAsM 0.9fyh056.5 1060.9 210

13、 355配鋼筋11 10雙向，As 863.5mm22842mm 。2842mm2-8同上題，但基礎(chǔ)底面形心處還作用有彎矩Mk 110kN m。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?可取基礎(chǔ)埋深為1.0m,由上題知地基承載力特征值fa164.6kPa o實(shí)用文檔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1.3FkfaGd1.3 400164.6 20 1.0取邊長(zhǎng)比n=1.5得基礎(chǔ)寬度:1.6m。l nb 1.5 1.6 2.4mFkGk 400 20 1.6 2.4 1476.8kN30 %得初選基底面積:23.6m驗(yàn)算偏心距：Mk110l-e

14、 0.231m 一 0.4m （可以）Fk Gk476.86pk maxFk Gk 1A6el476.81.6 2.46 0.2312.4195.9kPa 1.2 fa1.2 164.6 197.5kPa(可以)(2)計(jì)算基底凈反力設(shè)計(jì)值pjF1.35 400A1.6 2.4140.6kPapj maxpj minbl Fbl6M bi76MbP1.35 4001.6 2.41.35 4001.6 2.46 1.35 1101.6 2.426 1.35 1101.6 2.42237.3kPa43.9kPa平行于基礎(chǔ)短邊的柱邊I -I截面的凈反力:pj pjmin 號(hào) pjmaxpjmin43.

15、9 ? £237.3 43.9152.7kPa（3）確定基礎(chǔ)高度采用C20混凝土，ft 1.10N./mm2 ,鋼筋用HPB235級(jí)，fy210N/mm2。取基礎(chǔ)高度 h 500mm, h0500 45 455 mm o因 bc 2h00.3 2 0.455 1.21m b 1.6m,故按式（2-57）作沖切驗(yàn)算如下（以 pjmax取代式中的Pj):lp j max 2ach0 bbbch。237.32.40.30.4551.6竺 & 0.455216.9kN0.7 hpft bc h00.7 1.011000.30.455 0.455264.5kN216.9kN(可以)(4

16、)確定底板配筋對(duì)柱邊I -1截面,2-65)計(jì)算彎矩:一 1M p j max48Pj2b bccp j maxPjbl ac 2c1237.348137.8kN m152.72 1.60.3237.3 152.7 1.62.4 0.3 2ASI137.8 106配鋼筋0.9fyh00.9 210 455_ _21602mm15 12,2As 1695mm 21602mm ,平行于基底長(zhǎng)邊布置。24pjb2bc2l ac 140.6 1.6 0.3 2 2 2.4 0.350.5kN m24AS50.5 1060.9fyh00.9210 0.4552587mm按構(gòu)造要求配筋13 10,22As

17、 1021mm587mm ,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。(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bPj6.4 103-376.5KN /m17邊跨固端彎矩為：1212M 21一bpjl1 376.5 4.5635.3KN m12 j 12中跨固端彎矩為：1212M 23 一bpjl2 376.5 61129.5KN m12 j 121截面（左邊）伸出端彎矩：l 1212M 1bpjl0 376.5 1188.2KN m2 j 2節(jié)點(diǎn)1234分配系數(shù)01.00.50.50.50.51.00固端彎矩188.2-635.3635.3-112

18、9.5 1129.5-635.3660.3-188.2分配結(jié)果(kN m)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：Vl1 bpjlo 376.5 1.0 376.5KN計(jì)算1截面的支座反力11,2 一一R1一 一 bp j 1011 M 2M111 2112376.5 5.51011 501051.9KN4.5 21截面右邊的剪力Vr1 bpj10R1 376.5 1051.9675.4KNR2 bpj 1011R1376.5 5.5 1051.9 1018.8kN取23段作為脫離體_''112'

19、;'R 2bpj12M 2 M 3I2 21 12376.5 62 1011 10111162.5KN6 2R2 R 2 R 2 1018.8 1162.5 2181.3KNV12 R2 1018.8KNr_ ''Vr2R 21162.5KN按跨中剪力為；零的條件來(lái)求跨中最大負(fù)彎矩bpj R1 376.5x 1043.8x 1043.8/376.5 2.8m 1 o1o所以 M1max- bpj x2R11.8 -376.5 2.821011 1.8344.0KN m23段對(duì)稱，最大負(fù)彎矩在中間截面：M 2max1bpjl22M21 376.5 62 1011683.2

20、KN m88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，框架柱0.5m x 0.5m,框架梁0.25m x 0.60m , 求矩形基礎(chǔ)縱向跨中的整體彎矩。【解】(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：Mmax 1281.46 6 21 972.61 6 15 900.59 6 9 885.35 6 3 3030 246060 18 6060 12 6060 6 22690 kN / m(2)計(jì)算箱型基礎(chǔ)剛度 EfIf1。,箱型基礎(chǔ)橫截面慣性矩 IF 12.5 3.553 (12.5 0.8) 2.77326.

21、3260 m412箱基剛度 EFIF 26.3260EF(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Iw 2 0.3 2.23 0.5324m412各層上下柱的截面慣性矩Iui Ili13430.5 0.50.0156m12各層縱梁的截面慣性矩Ibi3 120.30.53 0.0094m4各層上下柱、縱梁的線剛度KuiKli0.01562.80.0056 Kbi”吧0.0016上部結(jié)構(gòu)折算剛度Eb IBnEbIbi(11KuiKlim2 Kbi Kui KliI)Ew I wEb 0.00940.0056 0.00562 0.0016 0.0056 0.0056譚)2Eb0.

22、00940.00562 0.00160.005648 2嘲Eb0.53244.2658Eb箱型基礎(chǔ)所承擔(dān)的整體彎矩Mf (取 EfEb)MfEfIfM F-F 22690EfIf EbIb26.3260EF26.3260Ef 4.2658Eb19526kN m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。約束地基反力弱柱強(qiáng)梁當(dāng)于疊合在一起，彎矩方向基礎(chǔ)受到梁的相Ilj Ji .M it in彎矩中部較大/At Jr, U n H H11 H i 1 i H II |彎矩較均勻、/ /'FIFF中柱下壓縮大邊柱壓縮大反力較均勻基礎(chǔ)彎矩中部大彎矩較均勻（d）高壓縮地基土反力不

23、均勻低壓縮地基土反力均勻LGin inHrn彎矩中部大彎矩均勻II!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(1200 2000) 2150.6kpa17 2.5沿基礎(chǔ)縱向地基凈反力線荷載bp j376.47kN /m（1） 固端彎矩計(jì)算邊跨固端彎矩為:M BA中跨固端彎矩為:M BC1212 bpj”bPjlf 12 j1121376.474.52635.3kN mA截面（左邊）伸出彎矩為:mA121 -bpjl376.47621129.4kN m兩端固定的梁，力偶作用下固端彎矩AB2376.47 12b(3a7121)M, M BA188

24、.24kN maM,這l2里 a=0 ,b=l。A端固端彎矩是線荷載和力偶荷載產(chǎn)生彎矩的疊加,A端力偶荷載產(chǎn)生的內(nèi)力是-50KN.m 相互抵消。所以是585.3 KN.mA固端彎矩的分配，左邊自由伸出，不傳遞分配彎矩,r0,右邊 a 1。r 4iBCa-BC0.434i ba 4i bc一 r , , , l4i BA, ,B固端彎矩的分配，左邊 A一BA0.57 ,右邊4iBA 4i bc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(duì) B端固端彎矩分配系數(shù)錯(cuò)誤，注意長(zhǎng)度不一樣，

25、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(méi)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(jiàn)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(guò)程) 表1ABCD卜配系數(shù)010.570.430.430.5710卜端彎矩 1188.24-585.3635.3-1129.41129.4-635.3585.3-188.24-397.1傳遞與分配3727.8. -27.8-3718.5 一-13.9 1'13.

26、9* -18.5-18.57.95.98-5.98-7.918.5M(KN m)188.24-188.241032.2-1032.21032.2-1032.2188.24-188.24單位：KN.m單位：KNP180 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(lái)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)N ,S= l EA3800 104002 3 10410 1031.67mm4-2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Raq pa Apqsia li承臺(tái)埋深1.0m ,樁端進(jìn)入中密中砂為 1.0 m,則樁長(zhǎng)為(3+6+1) 1=9m 。Ra2600 0.352 4 0.35 (24 2 20 6 30 1)318.5 277.2 595.7KN單樁承載力特征值為 595.