基础工程课后习题答案2

...wd......wd......wd...2-1某建筑物场地地表以下土层依次为：〔1〕中砂，厚2.0m，潜水面在地表以下1m处，饱和重度QUOTE；〔2〕粘土隔离层，厚2.0m，重度QUOTE；〔3〕粗砂，含承压水，承压水位高出地表2.0m〔取QUOTE〕。问地基开挖深达1m时，坑底有无隆起的不安全假设根基埋深QUOTE，施工时除将中砂层内地下水位降到坑底外，还须设法将粗砂层中的承压水位降几米才行【解】〔1〕地基开挖深1m时持力层为中砂层承压含水层顶面以上土的总覆盖压力：20×1＋19×2=58kPa承压含水层顶部净水压力：10×〔2+2+2〕=60kPa因为58<60故坑底有隆起的不安全！〔2〕根基埋深为1.5m时承压含水层顶面以上土的总覆盖压力：20×0.5＋19×2=48kPa≥承压含水层顶部净水压力=10×QUOTE得：QUOTE≤4.8m；故，还应将承压水位降低6-4.8=1.2m。2-2某条形根基底宽b=1.8m，埋深d=1.2m，地基土为粘土，内摩擦角标准值QUOTE=20°，粘聚力标准值QUOTE=12kPa，地下水位与基底平齐，土的有效重度QUOTE，基底以上土的重度QUOTE。试确定地基承载力特征值。【解】根据题给条件可以采用标准推荐理论公式来确定地基的承载力特征值。由QUOTE=20°查表2-3，得QUOTE因基底与地下水位平齐，故QUOTE取有效重度QUOTE,故：地基承载力特征值2-3某根基宽度为2m，埋深为1m。地基土为中砂，其重度为18kN/m³，标准贯入试验锤击数N=21，试确定地基承载力特征值。【解】由题目知，地基持力层为中砂，根据标贯锤击数N=21查表2-5，得：因为埋深大于d=1m>0.5m，故还需对进展修正。查表2-5，得承载力修正系数，，代入公式〔2-14〕得修正后的地基承载力特征值为：2-4某承重墙厚240mm，作用于地面标高处的荷载，拟采用砖根基，埋深为1.2m。地基土为粉质粘土，，，。试确定砖根基的底面宽度，并按二皮一收砌法画出根基剖面示意图。【解】因为根基埋深d=1.2m>0.5m故需先进展地基承载力深度修正，持力层为粉质粘土，查表2-5得，得修正后的地基承载力为：此根基为墙下条形根基，代入式2-20得条形根基宽度：m为符合砖的模数取b=1.2m，砖根基所需的台阶数为：所以按二皮一收砌法的根基截面如以下列图：2-5某柱基承受的轴心荷载，根基埋深为1m，地基土为中砂，，。试确定该根基的底面边长。【解】因为根基埋深d=1.0m>0.5m故需先进展地基承载力深度修正，持力层为中砂，查表2-5得，得修正后的地基承载力为：柱下独立根基代入公式2-19，根基底面边长：m取基底边长为1.9m。2-6某承重砖墙厚240mm，传至条形根基顶面处的轴心荷载。该处土层自地表起依次分布如下：第一层为粉质粘土，厚度2.2m，，，，；第二层为淤泥质土，厚度1.6m，，；第三层为中密中砂。地下水位在淤泥质土顶面处。建筑物对根基埋深没有特殊要求，且不必考虑土的冻胀问题。〔1〕试确定根基的底面宽度〔须进展软弱下卧层验算〕；〔2〕设计根基截面并配筋〔可近似取荷载效应基本组合的设计值为标准组合值的1.35倍〕。【解】〔1〕确定地基持力层及根基埋深考虑到第二层不宜作为持力层并结合“宽基浅埋〞的设计原那么，确定第一层粉质粘土作为持力层，其下第二层为软弱下卧层，故可按最小埋深条件确定根基埋深d=0.5m。。〔2〕初步确定根基底面尺寸因为d=0.5m故不需要进展地基承载力特征值埋深修正，即：=130kPa。砖下条形根基代入公式2-20得根基宽度m取=1.3m<3m，故无需再进展宽度修正。(3)软弱下卧层承载力验算由，m0.5，查表2-7得。下卧层顶面处的附加应力为：〔可以〕(4)根基设计依题意采用钢筋混凝土条形根基。采用C20混凝土，，钢筋用HPB235级，。根基埋深为0.5m荷载设计值基底净反力根基边缘至砖墙计算截面的距离m根基有效高度取根基高度mm，mm〔mm〕。配钢筋，，垫层用C10混凝土。2-7一钢筋混凝土内柱截面尺寸为300mm×300mm，作用在根基顶面的轴心荷载。自地表起的土层情况为：素填土，松散，厚度1.0m，；细砂，厚度2.6m，，，标准贯入试验锤击数N＝10；粘土，硬塑，厚度较大。地下水位在地表下1.6m处。试确定扩展根基的底面尺寸并设计根基截面及配筋。【解】(1)确定地基持力层根据承载力条件，及最小埋深的限制，综合“宽基浅埋〞的设计原那么，选择细沙层作为持力层〔素填土层厚度太小，且承载力低；硬塑粘土层埋深太大不宜作持力层〕(2)确定根基埋深及地基承载力特征值根据根基尽量浅埋的原那么，并尽量避开潜水层，可取埋深=1.0m。查表2-5，得细砂的=3.0，地基承载力特征值为：(3)确定根基底面尺寸m取m。(4)计算基底净反力设计值(5)确定根基高度采用C20混凝土，，钢筋用HPB235级，。取根基高度mm，mm。因m<b=1.7m，故按式〔2-57〕作冲切验算如下：〔可以〕(6)确定底板配筋。本根基为方形根基，故可取配钢筋双向，。2-8同上题，但根基底面形心处还作用有弯矩。取基底长宽比为1.5，试确定根基底面尺寸并设计根基截面及配筋。【解】可取根基埋深为1.0m，由上题知地基承载力特征值。(1)确定根基底面尺寸考虑到荷载偏心作用，可将轴心荷载下所得到的基底面积之增大30％得初选基底面积：取边长比n=1.5得根基宽度：m，取m。m验算偏心距：〔可以〕〔可以〕(2)计算基底净反力设计值平行于根基短边的柱边Ⅰ-Ⅰ截面的净反力：(3)确定根基高度采用C20混凝土，，钢筋用HPB235级，。取根基高度mm，mm。因，故按式〔2-57〕作冲切验算如下〔以取代式中的〕：〔可以〕(4)确定底板配筋对柱边Ⅰ-Ⅰ截面，按式〔2-65〕计算弯矩：配钢筋，，平行于基底长边布置。按构造要求配筋，，平行于基底短边布置。如以下列图3-4以倒梁法计算例题3-1中的条形根基内力。【解】〔1〕用弯矩分配法计算肋梁弯矩沿根基纵向的地基净反力为:边跨固端弯矩为:中跨固端弯矩为:1截面(左边)伸出端弯矩:节点1234分配系数01.00.50.50.50.51.00固端弯矩188.2-635.3635.3-1129.51129.5-635.3660.3-188.2分配结果〔kN·m〕188.2-238.21011-101110111011238.2-188.2〔2〕肋梁剪力计算1截面左边的剪力为:计算1截面的支座反力1截面右边的剪力:取23段作为脱离体:按跨中剪力为;零的条件来求跨中最大负弯矩:23段对称,最大负弯矩在中间截面:由以上的计算结果可作出条形根基的弯矩图和剪力图683.2344344188.2188.2238.2238.2弯矩图M(kN·m)101110111018.81162.5376.5675.4剪力图V(kN)376.5675.41162.51018.8补充题：设一箱形根基置于粘性土〔〕地基上，其横剖面上部构造及上部构造荷重如图，上部构造总重为48480KN，箱形根基自重为18000KN，箱形根基及设备层采用C20混凝土，上部构造梁、柱采用C30混凝土，框架柱0.5m×0.5m，框架梁0.25m×0.60m，求矩形根基纵向跨中的整体弯矩。【解】〔1〕箱型根基内力计算，按纵向整体弯曲计算，由静力平衡条件计算跨中最大弯矩为：〔2〕计算箱型根基刚度箱型根基横截面惯性矩箱基刚度〔3〕上层构造折算刚度纵向连续钢筋混凝土墙的截面惯性矩各层上下柱的截面惯性矩各层纵梁的截面惯性矩各层上下柱、纵梁的线刚度上部构造折算刚度〔4〕箱型根基所承担的整体弯矩〔取〕3-1〔a〕强柱弱梁弱柱强梁根基受约束较小，趋于自由变形，整体变形。相当于叠合在一起，弯矩方向根基受到梁的约束地基反力弯矩中部较大弯矩较均匀(b)框架刚度大根基刚度大反力均匀反力不均匀弯矩均匀弯矩中部大〔c〕中柱下压缩大边柱压缩大反力较均匀反力中间大两边小根基弯矩中部大弯矩较均匀〔d〕高压缩地基土反力不均匀低压缩地基土反力均匀弯矩中部大弯矩均匀P115页以倒梁法计算例题3-1中条形根基内力。解：例题3-1，基底平均净反力沿根基纵向地基净反力线荷载固端弯矩计算边跨固端弯矩为：中跨固端弯矩为：A截面〔左边〕伸出弯矩为：两端固定的梁，力偶作用下固端弯矩，，这里a=0,b=lA端力偶荷载产生的内力是-50KN.m。A端固端弯矩是线荷载和力偶荷载产生弯矩的叠加，相互抵消。所以是585.3KN.mA固端弯矩的分配，左边自由伸出，不传递分配弯矩，,右边。B固端弯矩的分配，左边，右边即使作为点荷载，A点弯矩荷载也应分配到A右边，因为右边分配系数是1，左边是0。任何超静定构造上的荷载都会产生内力，内力在弯矩二次分配要参与工作！大多数同学对B端固端弯矩分配系数错误，注意长度不一样，AB和BC跨度不一样，一个4.5m,一个是6m.线刚度是不一样的。有些是仿照例题3-3,边支座作为铰接，所以边跨刚度是3iBA,但这和计算出的弯矩和传递系数1/2不符，是一种保守的简化计算。A端的弯矩没有叠加力偶产生的固端弯矩。用弯矩分配法计算梁弯矩见表1，〔2〕地基梁剪力和跨中弯矩计算〔参考P97页例题3-3过程〕表1ABCD分配系数010.570.430.430.5710固端弯矩188.24-585.3635.3-1129.41129.4-635.3585.3-188.24传递与分配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弯矩和剪力图。单位：KN.m单位：KNP180第4章习题答案桩端支撑在中等风化的硬质岩石上，为端承桩。忽略侧阻影响，那么桩所受轴力均匀，等于桩顶传来竖向压力值800KN.桩的沉降量即等于桩发生的弹性压缩变形〔单位都统一换算成N，mm〕S=4-2此题练习使用单桩竖向承载力特征值的标准经历公式承台埋深1.0m，桩端进入中密中砂为1.0m,那么桩长为〔3+6+1〕—1=9m。单桩承载力特征值为5