《基礎(chǔ)工程》課后習(xí)題答案

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QUOTE；（2）粘土隔離層，厚2。0m，重度QUOTE；(3）粗砂，含承壓水，承壓水位高出地表2。0m（取QUOTE)。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QUOTE，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:20×1＋19×2=58kPa承壓含水層頂部?jī)羲畨毫Γ?0×（2+2+2）=60kPa因?yàn)?8<60故坑底有隆起的危險(xiǎn)！（2）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：20×0。5＋19×2=48kPa≥承壓含水層頂部?jī)羲畨毫?10×QUOTE得：QUOTE≤4.8m；故，還應(yīng)將承壓水位降低6—4.8=1。2m。2-2某條形基礎(chǔ)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QUOTE=20°,粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值QUOTE=12kPa，地下水位與基底平齊，土的有效重度QUOTE，基底以上土的重度QUOTE。試確定地基承載力特征值?！窘狻扛鶕?jù)題給條件可以采用規(guī)范推薦理論公式來(lái)確定地基的承載力特征值.由QUOTE=20°查表2-3，得QUOTE因基底與地下水位平齊,故QUOTE取有效重度QUOTE，故：地基承載力特征值2-3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.【解】由題目知，地基持力層為中砂,根據(jù)標(biāo)貫錘擊數(shù)N=21查表2-5，得:因?yàn)槁裆畲笥赿=1m〉0.5m，故還需對(duì)進(jìn)行修正。查表2-5，得承載力修正系數(shù)，，代入公式(2-14）得修正后的地基承載力特征值為:2—4某承重墻厚240mm，作用于地面標(biāo)高處的荷載，擬采用磚基礎(chǔ)，埋深為1。2m.地基土為粉質(zhì)粘土,，，。試確定磚基礎(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.【解】因?yàn)榛A(chǔ)埋深d=1。2m〉0.5m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,得修正后的地基承載力為：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：m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: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,基礎(chǔ)埋深為1m，地基土為中砂，，。試確定該基礎(chǔ)的底面邊長(zhǎng)?！窘狻恳?yàn)榛A(chǔ)埋深d=1。0m〉0。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，得修正后的地基承載力為：柱下獨(dú)立基礎(chǔ)代入公式2-19，基礎(chǔ)底面邊長(zhǎng)：m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。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,,,,；第二層為淤泥質(zhì)土,厚度1.6m，，；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(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）。【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：=130kPa.磚下條形基礎(chǔ)代入公式2—20得基礎(chǔ)寬度m取=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)算由，m0.5，查表2-7得。下臥層頂面處的附加應(yīng)力為：（可以）(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,，鋼筋用HPB235級(jí)，?；A(chǔ)埋深為0。5m荷載設(shè)計(jì)值基底凈反力基礎(chǔ)邊緣至磚墻計(jì)算截面的距離m基礎(chǔ)有效高度取基礎(chǔ)高度mm，mm（mm）。配鋼筋，，墊層用C10混凝土。2-7一鋼筋混凝土內(nèi)柱截面尺寸為300mm×300mm，作用在基礎(chǔ)頂面的軸心荷載。自地表起的土層情況為：素填土，松散，厚度1。0m，；細(xì)砂，厚度2。6m，，，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=1。0m.查表2—5，得細(xì)砂的=3.0,地基承載力特征值為:(3）確定基礎(chǔ)底面尺寸m取m.(4）計(jì)算基底凈反力設(shè)計(jì)值（5)確定基礎(chǔ)高度采用C20混凝土,，鋼筋用HPB235級(jí)，.取基礎(chǔ)高度mm，mm。因m〈b=1。7m，故按式（2—57）作沖切驗(yàn)算如下:（可以)（6)確定底板配筋。本基礎(chǔ)為方形基礎(chǔ)，故可取配鋼筋雙向，.2—8同上題，但基礎(chǔ)底面形心處還作用有彎矩。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.【解】可取基礎(chǔ)埋深為1.0m,由上題知地基承載力特征值。（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：取邊長(zhǎng)比n=1.5得基礎(chǔ)寬度：m，取m.m驗(yàn)算偏心距：（可以)（可以）（2)計(jì)算基底凈反力設(shè)計(jì)值平行于基礎(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，，鋼筋用HPB235級(jí),。取基礎(chǔ)高度mm，mm。因，故按式（2—57）作沖切驗(yàn)算如下（以取代式中的）:（可以）(4）確定底板配筋對(duì)柱邊Ⅰ—Ⅰ截面，按式(2-65）計(jì)算彎矩：配鋼筋,,平行于基底長(zhǎng)邊布置。按構(gòu)造要求配筋，,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.【解】(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：中跨固端彎矩為：1截面(左邊)伸出端彎矩: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（kN·m)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:計(jì)算1截面的支座反力1截面右邊的剪力:取23段作為脫離體:按跨中剪力為;零的條件來(lái)求跨中最大負(fù)彎矩：23段對(duì)稱(chēng),最大負(fù)彎矩在中間截面: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683。2344344188。2188。2238.2238.2彎矩圖M(kN·m)101110111018.81162.5376。5675.4剪力圖V(kN)376.5675.41162.51018.8補(bǔ)充題：設(shè)一箱形基礎(chǔ)置于粘性土（）地基上，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0.5m×0.5m，框架梁0。25m×0.60m,求矩形基礎(chǔ)縱向跨中的整體彎矩?！窘狻浚?）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：（2)計(jì)算箱型基礎(chǔ)剛度箱型基礎(chǔ)橫截面慣性矩箱基剛度(3）上層結(jié)構(gòu)折算剛度縱向連續(xù)鋼筋混凝土墻的截面慣性矩各層上下柱的截面慣性矩各層縱梁的截面慣性矩各層上下柱、縱梁的線剛度上部結(jié)構(gòu)折算剛度（4）箱型基礎(chǔ)所承擔(dān)的整體彎矩（?。?-1(a）強(qiáng)柱弱梁弱柱強(qiáng)梁基礎(chǔ)受約束較小，趨于自由變形，整體變形。相當(dāng)于疊合在一起，彎矩方向基礎(chǔ)受到梁的約束地基反力彎矩中部較大彎矩較均勻(b）框架剛度大基礎(chǔ)剛度大反力均勻反力不均勻彎矩均勻彎矩中部大（c）中柱下壓縮大邊柱壓縮大反力較均勻反力中間大兩邊小基礎(chǔ)彎矩中部大彎矩較均勻（d）高壓縮地基土反力不均勻低壓縮地基土反力均勻彎矩中部大彎矩均勻P115頁(yè)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，基底平均凈反力沿基礎(chǔ)縱向地基凈反力線荷載固端彎矩計(jì)算邊跨固端彎矩為：中跨固端彎矩為：A截面（左邊）伸出彎矩為：兩端固定的梁，力偶作用下固端彎矩，，這里a=0，b=lA端力偶荷載產(chǎn)生的內(nèi)力是—50KN.m.A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，,右邊.B固端彎矩的分配，左邊，右邊即使作為點(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，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(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。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分配系數(shù)010。570。430。430.5710固端彎矩188.24-585.3635。3—1129。41129.4—635.3585.3—188.24傳遞與分配397.06-397。1198.5-198.5—168.5127-127—168.584.3—63。563.5-84.3—84。336。227.3—27。3-36.284.318.1-42.2—13.913。942。2-18。1M(KNm）188。24-170。14996。3—10521052—996。3170。14—188.24—18.118。1-9.059.053727.8—27。8-3718.5—13.913。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.m單位：KNP180第4章習(xí)題答案樁端支撐在中等風(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）S=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.單樁承載力特征值為595。7KN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)題意，第一層土為雜填土,厚度1。0m，此土層強(qiáng)度低，變形大，埋深大于等于此土層厚度。埋深確定為1m，滿(mǎn)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。初步確定樁進(jìn)入粉質(zhì)粘土層1m,計(jì)算樁承載力。如不滿(mǎn)足則再增加樁長(zhǎng)，直到滿(mǎn)足.如開(kāi)始就取很長(zhǎng)樁長(zhǎng)，承載力很大,則會(huì)造成較大浪費(fèi)。去掉承臺(tái)埋深1m，則樁長(zhǎng)為6.5+1=7。5m（3)初步選定樁數(shù)，確定承臺(tái)尺寸，布樁.樁數(shù)，取6根.樁距按照常規(guī)經(jīng)驗(yàn)，樁距一般3～4倍范圍內(nèi)。此題可以在這個(gè)范圍調(diào)整樁距，建議取整數(shù),例如1.1m，1.2m等，這樣便于施