基礎(chǔ)工程課后思考題答案

1、基礎(chǔ)工程課后思考題答案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；（2）粘土隔離層，厚2.0m，重度；（3）粗砂，含承壓水，承壓水位高出地表2.0m（取有無(wú)隆起的危險(xiǎn)？若基礎(chǔ)埋深）。問(wèn)地基開(kāi)挖深達(dá)1m時(shí)，坑底，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：201192=58kpa承壓含水層頂部?jī)羲畨毫Γ?0（2+2+2）=60kpa因?yàn)?80.5m，故還需對(duì)f進(jìn)行修正。查表2-5，得承載力修正系數(shù)h=3.0，kbhd=4.4，代入公式（

2、2-14）得修正后的地基承載力特征值為：f=f+hg(b-3)+hg(d-0.5)kakbdm=286+3.018(3-3)+4.418(1-0.5)=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k為1.2m。地基土為粉質(zhì)粘土，g=18knm3，e=0.9，f0ak=170kpa。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?！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hd=1.0，得修正后的地基承載力為：f=faak(+hg(d-0.5)=170+1.0181.2-0

3、.5)=182.6kpadmbf=1.13m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：180kf-gd182.6-201.2ag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：n=1200-240260=8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，g=18knm3，fak=280kpa。試確定該基礎(chǔ)的底面邊長(zhǎng)?！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hd=4.4，得修正后的地基承載力為：f=faak(+hg(d-0.5)=280+4.4181-0.5)=3

4、19.6kpadm柱下獨(dú)立基礎(chǔ)代入公式2-19，基礎(chǔ)底面邊長(zhǎng)：2bf=1.87m1050kf-gd319.6-201ag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f=150knm。該處土層自kge地表起依次分布如下：第一層為粉質(zhì)粘土，厚度2.2m，=17knm3，=0.91，f0ak=130kpa，e=8.1mpa；第二層為淤泥質(zhì)土，厚度1.6m，fs1ak=65kpa，es2=2.6mpa；第三層為中密b=f=1.25m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）

5、；（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：f=f=130kpa。aak磚下條形基礎(chǔ)代入公式2-20得基礎(chǔ)寬度150kf-gd130-200.5ag取b=1.3m0.5b，查表2-7得q=23o。p=fb1.3150k+gd=+200.5=125.4kpakg下臥層頂面處的附加應(yīng)力

6、為：s=z(b(p-s)1.3125.4-170.5)kcd=55.4kpab+2ztanq1.3+21.7tan23ofaz=fak+hg(d+z-0.5)=65+1.017(2.2-0.5)=93.9kpadms+szcz=55.4+37.4=92.8kpa107mm）。01pb2=155.80.532=21.9knmj1m21.9106a=565mm2sy0配鋼筋f12200，a=565mm2，墊層用c10混凝土。s2-7一鋼筋混凝土內(nèi)柱截面尺寸為300mm300mm，作用在基礎(chǔ)頂面的軸心荷載k厚度2.6m，g=18knm3，gsat=20knm3，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)n10；粘土，硬塑，

7、厚h=3.0，地基承載力特征值為：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df=faak(+hg(d-0.5)=140+3.016.41.0-0.5)=164.6kpadm(3)確定基礎(chǔ)底面尺寸4b=l=f=1.66m400kf-gd164.6-201.0ag取b=

8、l=1.7m。(4)計(jì)算基底凈反力設(shè)計(jì)值bp=fj21.35400=186.9kpa1.71.722221.70.31.70.322(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=400-45=355mm。因b+2h=0.3+20.355=1.01m87.4kn（可以）(6)確定底板配筋。本基礎(chǔ)為方形基礎(chǔ)，故可取m=mic(=124)p1-ac)2(2b+bc)j=124(186.91.7-0.3)2(21.7+0.3)=56.5knma=asiscm56.5106i=842mm20.9fh0.9210355

9、y0配鋼筋11f10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=110knm。取基底長(zhǎng)寬比為1.5，試確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5a=1.3fb=a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：1.3400k=3.6m2f-gd164.6-201.0ag取邊長(zhǎng)比n=1.5得基礎(chǔ)寬度：3.6=1.55m，取b=1.6m。n1.5l=nb=1.51.6=2.4mf+g=400+201.62.41=476.8knk

10、k驗(yàn)算偏心距：e=mkf+gkk110l=0.231m=0.4m（可以）476.86f+gk1+pkmax=ka6el=1+476.860.2311.62.42.4=195.9kpa1.2f=1.2164.6=197.5kpaa（可以）(2)計(jì)算基底凈反力設(shè)計(jì)值p=jf1.35400=140.6kpaa1.62.4jmax=+jmin=-ppf6m1.3540061.35110=+=237.3kpablbl21.62.41.62.42f6m1.3540061.35110=-=43.9kpablbl21.62.41.62.42平行于基礎(chǔ)短邊的柱邊-截面的凈反力：jmin+l+a(2l22.4p=

11、pjijmaxjmincp-p)=43.9+2.4+0.3(237.3-43.9)=152.7kpa(3)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=500mm，h=500-45=455mm。0因b+2h=0.3+20.455=1.21m216.9kn（可以）(4)確定底板配筋對(duì)柱邊-截面，按式（2-65）計(jì)算彎矩：148m=ijmaxjicjmaxjiclp+p(2b+b)+p-pb(-a)2=148(237.3+152.7)(21.6+0.3)+(237.3-152.7)1.6(2.4-0.3)20.9fh0.921045

12、5=137.8knmm137.8106ia=1602mm2siy0配鋼筋15f12，a=1695mm21602mm2，平行于基底長(zhǎng)邊布置。sc=1p(b-b)2(2l+a)=140.6(1.6-0.3)2(22.4+0.3)=50.5knm2424mjcc1ascm50.5106c=587mm20.9fh0.92100.455y0按構(gòu)造要求配筋13f10，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:=6.4103=376.5kn/mbp=jfl17邊跨固端彎矩為:712

13、12m21=11bpl2=376.54.52=635.3knmj1中跨固端彎矩為:1212m23=11bpl2=376.562=1129.5knmj2221截面(左邊)伸出端彎矩:ml1=11bpl2=376.512=188.2knmj0節(jié)點(diǎn)1234分配系數(shù)01.00.50.50.50.51.00固端彎矩188.2-635.3635.3-1129.51129.5-635.3-188.2660.3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:vl1=bpjl0=376.51.0=376.5kn計(jì)算1截面的支座

14、反力lbp(l+l)2-m2+m=376.55.52-1011+50=1051.9kn24.521r=111111j011截面右邊的剪力:vr1=bpjl0-r1=376.5-1051.9=-675.4knlr2=bpj(0+l1)-r1=376.55.5-1051.9=1018.8kn取23段作為脫離體:r2=1bpl2+m2-m3=2376.562+1011-1011=1162.5knl21j21162r2=r2+r2=1018.8+1162.5=2181.3knvl2=r2=1018.8knvr2=-r2=-1162.5kn按跨中剪力為;零的條件來(lái)求跨中最大負(fù)彎矩:8bp-r=376.5

15、x-1043.8j1x=1043.8/376.5=2.8m1max=122所以m1bpx2-r1.8=376.52.82-10111.8=-344.0knmj123段對(duì)稱(chēng),最大負(fù)彎矩在中間截面:88m2max11=-bpl2+m=-376.562+1011=-683.2knmj22max=1281.46621+972.61615+900.5969+885.3563-303024-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(knm)101110111018.81162.5376.5675.4剪力圖v(kn)376.5675

16、.41162.51018.8補(bǔ)充題：設(shè)一箱形基礎(chǔ)置于粘性土（f=300kpa）地基上，其橫剖面上部結(jié)構(gòu)及上部結(jié)構(gòu)k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0.5m0.5m，框架梁0.25m0.60m，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：m606018-606012-60606=22690kn/m（2）計(jì)算箱型基礎(chǔ)剛度eiff12箱型基礎(chǔ)橫截面慣性矩i=1f12.53.553-(12.5-0.8)2.773=26.32

17、60m49箱基剛度ei=26.3260efff（3）上層結(jié)構(gòu)折算剛度eibb縱向連續(xù)鋼筋混凝土墻的截面慣性矩i=2w1120.32.23=0.5324m4各層上下柱的截面慣性矩i=i=3uili1120.50.53=0.0156m4各層縱梁的截面慣性矩i=3bi1120.30.53=0.0094m42.86各層上下柱、縱梁的線剛度k=k=uili0.01560.0094=0.0056k=0.0016biei=ei(1+m2)+ei2k+k+k1=7e0.00941+()220.0016+0.0056+0.00566+e0.00941+()2+e0.532420.0016+0.00566上部結(jié)構(gòu)

18、折算剛度nk+kuilibbbbiwwbiuili0.0056+0.005648b0.005648bb=4.2658eb（4）箱型基礎(chǔ)所承擔(dān)的整體彎矩m（取e=e）ffbei+eim=mefiffffbb26.3260ef=22690=19526knm26.3260e+4.2658efb3-1（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10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11基礎(chǔ)彎矩中部大彎矩較均勻（d）高壓縮地基土反力不

19、均勻低壓縮地基土反力均勻彎矩中部大彎矩均勻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p=jf(1200+2000)2=150.6kpalb172.5沿基礎(chǔ)縱向地基凈反力線荷載bp=j（1）固端彎矩計(jì)算fl=376.47kn/m1212邊跨固端彎矩為：mba=11bpl2=376.474.52=635.3knmj1中跨固端彎矩為：m1112bpl2=12j2bc=376.4762=1129.4knm21211a截面（左邊）伸出彎矩為：ml=bpl2=376.4712=188.24knmaj0l2l2兩端固定的梁，力偶作用下固端彎矩mab=b(3a-1)a

20、(3b-1)m，m=m，這ba里a=0,b=laa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，ml=0,右邊mara=1。a=4i+4ib固端彎矩的分配，左邊ml4i4iba+4ibabc4ibc=0.57，右邊mr=0.43ababc12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！l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)

21、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。la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1分配系數(shù)a01b0.570.43c0.430.57d10固端彎矩188.24-585.3635.3-1129.41129.4-635.3585.3-188.24傳遞與分配397.06-397.1198.5-198.584.3-168.5127-63.5-127-168.563.5-84.3-84.336.22

22、7.3-27.3-36.284.313.918.1-42.2-13.942.2-18.1m(knm)188.24-170.14-18.118.5-18.5996.3-1052-9.053727.8-13.97.95.98170.11052-996.3-188.24418.19.05-27.8-3713.9-18.5-5.98-7.918.5m(knm)188.24188.2-188.241032.2-1032.21032.2-1032.2-188.244彎矩和剪力圖。單位：kn.m13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）s=n800103l=10103=1.67mmea400231044-2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+uapappqlsiai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。r=26000.352+40.35(242+206+301)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)題意，第一層土為雜填土，厚度1.0m，此土層強(qiáng)度低，