《基础工程》课后习题及参考答案浅基础+柱下条基+桩基上课讲义.doc
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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。基础工程课后习题及参考答案浅基础+柱下条基+桩基-浅基础习题及参考答案2-4某承重墙厚240mm,作用于地面标高处的荷载Fk=180kN/m,拟采用砖基础,埋深为1.2m。地基土为粉质粘土,g18kN/m3,e0=0.9,fak=170kPa。试确定砖基础的底面宽度,并按二皮一收砌法画出基础剖面示意图。解查表2-5,得d=1.0,代入式(2-14),得fa=fak+dm(d-0.5)=170+1.018(1.2-0.5)=182.6kPa按式(2-20)计算基础底面宽度:为符合砖的模数,取b=1.2m,
2、砖基础所需的台阶数为:2-5某柱基承受的轴心荷载Fk=1.05MN,基础埋深为1m,地基土为中砂,=18kN/m3,fak=280kPa。试确定该基础的底面边长。解查表2-5,得d=4.4。fa=fak+dm(d-0.5)=280+4.418(1-0.5)=319.6kPa取b=1.9m。2-6某承重砖墙厚240mm,传至条形基础顶面处的轴心荷载Fk150kN/m。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,17kN/m3,e=0.91,fak=130kPa,Es1=8.1MPa;第二层为淤泥质土,厚度1.6m,fak=65kPa,Es2=2.6MPa;第三层为中密中砂。地下
3、水位在淤泥质土顶面处。建筑物对基础埋深没有特殊要求,且不必考虑土的冻胀问题。(1)试确定基础的底面宽度(须进行软弱下卧层验算);(2)设计基础截面并配筋(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)确定地基持力层和基础埋置深度第二层淤泥质土强度低、压缩性大,不宜作持力层;第三层中密中砂强度高,但埋深过大,暂不考虑;由于荷载不大,第一层粉质粘土的承载力可以满足用做持力层的要求,但由于本层厚度不大,其下又是软弱下卧层,故宜采用“宽基浅埋”方案,即基础尽量浅埋,现按最小埋深规定取d=0.5m。(2)按持力层承载力确定基底宽度因为d=0.5m,所以fa=fak=130kPa。取
4、b=1.3m。(3)软弱下卧层承载力验算cz=172.2=37.4kPa由Es1/Es2=8.1/2.6=3.1,z=2.2-0.5=1.7m0.5b,查表2-7得23。faz=fak+dm(d+z-0.5)=65+1.017(2.2-0.5)=93.9kPaz+cz=55.4+37.4=92.8kPa107mm)。配钢筋f12200,As565mm2,垫层用C10混凝土。2-7一钢筋混凝土内柱截面尺寸为300mm300mm,作用在基础顶面的轴心荷载Fk400kN。自地表起的土层情况为:素填土,松散,厚度1.0m,g16.4kN/m3;细砂,厚度2.6m,g18kN/m3,gsat20kN/m
5、3,标准贯入试验锤击数N10;粘土,硬塑,厚度较大。地下水位在地表下1.6m处。试确定扩展基础的底面尺寸并设计基础截面及配筋。解(1)确定地基持力层素填土层厚度不大,且承载力偏低,不宜作持力层;由细砂层的N10查表2-4,得fak=140kPa,此值较大,故取细砂层作为地基持力层。第三层硬塑粘土层的承载力亦较高,但该层埋深过大,不宜作持力层。(2)确定基础埋深及地基承载力特征值由于地下水位在地表下1.6m深处,为避免施工困难,基础埋深不宜超过1.6m。根据浅埋的原则,现取埋深d=1.0m。查表2-5,得细砂的d=3.0,地基承载力特征值为:fa=fak+dm(d-0.5)=140+3.016.
6、4(1-0.5)=164.6kPa(3)确定基础底面尺寸取b=l=1.7m。(4)计算基底净反力设计值(5)确定基础高度采用C20混凝土,ft=1.10N/mm2,钢筋用HPB235级,fy=210N/mm2。取基础高度h=400mm,h0=400-45=355mm因bc+2h0=0.3+20.355=1.01m87.4kN(可以)(6)确定底板配筋本基础为方形基础,故可取M=M=(1/24)pj(lac)2(2b+bc)配钢筋11f10双向,As863.5mm2842mm2。2-8同上题,但基础底面形心处还作用有弯矩Mk110kN.m。取基底长宽比为1.5,试确定基础底面尺寸并设计基础截面及
7、配筋。解取基础埋深为1.0m,由上题知地基承载力特征值fa=164.6kPa。(1)确定基础底面尺寸初取基底尺寸:l=nb=1.51.6=2.4mFk+Gk=400+201.62.41=476.8kN(2)计算基底净反力设计值平行于基础短边的柱边-截面的净反力:(3)确定基础高度采用C20混凝土,ft=1.10N/mm2,钢筋用HPB235级,fy=210N/mm2。取基础高度h=500mm,h0=500-45=455mm。因bc+2h0=0.3+20.455=1.21m216.9kN(可以)(4)确定底板配筋对柱边-截面,按式(2-65)计算弯矩:配钢筋15f12,As1695mm21602
8、mm2,平行于基底长边布置。按构造要求配筋13f10,As1021mm2587mm2,平行于基底短边布置。长钢筋放下层,短钢筋放上层。习题32某过江隧道底面宽度为33m,隧道A、B段下的土层分布依次为:A段,粉质粘土,软塑,厚度2m,Es4.2MPa,其下为基岩;B段,粘土,硬塑,厚度12m,Es=18.4MPa,其下为基岩。试分别计算A、B段的地基基床系数,并比较计算结果。解本题属薄压缩层地基,可按式(10-52)计算。A段:B段:比较上述计算结果可知,并非土越硬,其基床系数就越大。基床系数不仅与土的软硬有关,更与地基可压缩土层的厚度有关。习题33如图中承受集中荷载的钢筋混凝土条形基础的抗弯
9、刚度EI2106kNm2,梁长l10m,底面宽度b2m,基床系数k4199kN/m3,试计算基础中点C的挠度、弯矩和基底净反力。解查相关函数表,得Ax=0.57120,Bx=0.31848,Cx=-0.06574,Dx=0.25273,Al=0.12342,Cl=-0.19853,Dl=-0.03765,El=4.61834,Fl=-1.52865。(1)计算外荷载在无限长梁相应于A、B两截面上所产生的弯矩和剪力Ma、Va、Mb、Vb由式(10-47)及式(10-50)得:(2)计算梁端边界条件力FA=(El+FlDl)Va+(El-FlAl)Ma-(Fl+ElDl)Vb+(Fl-ElAl)M
10、b=(4.61834+1.528650.03756)121.2+0.18(4.61834+1.528650.12342)(-103.9)-(-1.52865-4.618340.03756)(-131.5)+0.18(-1.52865-4.618340.12342)(-78.7)=282.7kNFB=(Fl+ElDl)Va+(Fl-ElAl)Ma-(El+FlDl)Vb+(El-FlAl)Mb=(-1.52865-4.618340.03756)121.2+0.18(-1.52865-4.618340.12342)(-103.9)-(4.61834+1.528650.03756)(-131.5)+
11、0.18(4.61834+1.528650.12342)(-78.7)=379.8kN=-396.7kNm=756.8kNm(3)计算基础中点C的挠度、弯矩和基底净反力pC=kwC=41990.0134=56.3kPa习题41截面边长为400mm的钢筋混凝土实心方桩,打入10m深的淤泥和淤泥质土后,支承在中风化的硬质岩石上。已知作用在桩顶的竖向压力为800kN,桩身的弹性模量为3104N/mm2。试估算该桩的沉降量。解该桩属于端承桩,桩侧阻力可忽略不计,桩端为中风化的硬质岩石,其变形亦可忽略不计。因此,桩身压缩量即为该桩的沉降量,即习题42某场区从天然地面起往下的土层分布是:粉质粘土,厚度l1
12、=3m,qs1a=24kPa;粉土,厚度l2=6m,qs2a=20kPa;中密的中砂,qs3a=30kPa,qpa=2600kPa。现采用截面边长为350mm350mm的预制桩,承台底面在天然地面以下1.0m,桩端进入中密中砂的深度为1.0m,试确定单桩承载力特征值。解习题43某场地土层情况(自上而下)为:第一层杂填土,厚度1.0m;第二层为淤泥,软塑状态,厚度6.5m,qsa=6kPa;第三层为粉质粘土,厚度较大,qsa=40kPa;qpa=1800kPa。现需设计一框架内柱(截面为300mm450mm)的预制桩基础。柱底在地面处的荷载为:竖向力Fk=1850kN,弯矩Mk=135kNm,水
13、平力Hk=75kN,初选预制桩截面为350mm350mm。试设计该桩基础。解(1)确定单桩竖向承载力特征值设承台埋深1.0m,桩端进入粉质粘土层4.0m,则结合当地经验,取Ra=500kN。(2)初选桩的根数和承台尺寸取桩距s=3bp=30.35=1.05m,承台边长:1.05+20.35=1.75m。桩的布置和承台平面尺寸如图11-12所示。暂取承台厚度h=0.8m,桩顶嵌入承台50mm,钢筋网直接放在桩顶上,承台底设C10混凝土垫层,则承台有效高度h0=h-0.05=0.8-0.05=0.75m。采用C20混凝土,HRB335级钢筋。(3)桩顶竖向力计算及承载力验算(4)计算桩顶竖向力设计
14、值扣除承台和其上填土自重后的桩顶竖向力设计值为:(5)承台受冲切承载力验算1)柱边冲切a0x=525-225-175=125mm,a0y=525-150-175=200mm2)角桩冲切c1=c2=0.525m,a1x=a0x=0.125m,a1y=a0y=0.2m,1x=0x=0.2,1y=0y=0.267(6)承台受剪切承载力计算对柱短边边缘截面:x=0x=0.20.3,取x=0.3对柱长边边缘截面:y=0y=0.2670.3,取y=0.3(7)承台受弯承载力计算Mx=Niyi=2624.40.375=468.3kNm选用1614,As=2460mm2,平行于y轴方向均匀布置。My=Nixi
15、=2759.40.3=455.6kNm选用1514,As=2307mm2,平行于x轴方向均匀布置。配筋示意图略。习题44(1)如图所示为某环形刚性承台下桩基平面图的1/4。如取对称轴为坐标轴,荷载偏心方向为x轴,试由式(11-4)导出单桩桩顶竖向力计算公式如下:式中Mk竖向荷载Fk+Gk对y轴的力矩,Mk=(Fk+Gk)e;e竖向荷载偏心距;nj半径为rj的同心圆圆周上的桩数。(2)图中桩基的总桩数n=60,设竖向荷载Fk+Gk=12MN,其偏心距e=0.8m;分别处于半径r1=2.5m,r2=3.5m,r3=4.5m的同心圆圆周上的桩数目n1=12,n2=20,n3=28,求最大和最小的单桩
16、桩顶竖向力Qkmax和Qkmin。解(1)所以(2)1.高耸结构物的地基允许变形值除了要控制绝对沉降量外,还要由下列何种性质控制?()A.平均沉降B.沉降差C.倾斜答案:C2.带有地下室的钢筋混凝土结构房屋采用筏形基础,在确定地基承载力时,基础埋深应按下列哪一方法选取?()A.从室外地面标高算起B.从地下室地面标高算起C.按室外地面标高与地下室内地面标高平均值计算D.从地下室折算地面标高(考虑混凝土地面重力影响)算起答案:A3.多层和高层建筑地基变形的控制条件,以下何项为正确的?()A.局部倾斜B.相邻柱基的沉降差C.沉降量D.整体倾斜答案D4.柱下条形基础的混凝土强度等级不应低于()A.C1
17、0B.C15C.C20D.C25答案:C5.扩展基础的混凝土强度等级不宜低于()A.C7.5B.C10C.C15D.C20答案:D6.建筑安全等级为甲级的建筑物,地基设计应满足()A.持力层承载力要求B.地基变形条件C.软弱下卧层的承载力要求D.都要满足答案:D7.计算基础内力时,基底的反力应取()A.基底反力B.基底附加压力C.基底净反力D.地基附加应力答案:C8.柱下条形基础的翼板厚度不应低于()A.100mmB.150mmC.200mmD.250mm答案:C9.作用在高压缩性土层上的建筑物,施工期间完成的沉降量占最终沉降量的()A.5%20%B.20%50%C.50%80%D.80%以上
18、答案:A10.条形基础的地基主要受力层深度为()A.bB.2bC.3bD.6b答案:D11.地基的允许变形值是由下列什么确定的?()A.基础类型B.上部结构对地基变形的适应能力和使用要求C.地基的刚度D.地基的变形性质答案:B12.框架结构相邻柱基沉降差在中、低压缩性土中的允许值为()A.0.002lB.0.003lC.0.005lD.0.007l答案:A13.在高压缩性土中,砌体承重结构基础的局部倾斜允许值为()A.0.002B.0.003C.0.004D.0.005答案:B14.计算地基变形时,对于框架结构,应由()A.沉降量控制B.沉降差控制C.倾斜控制D.局部倾斜控制答案:B15.在地
19、基变形计算中,对于不同的结构应由不同的变形特征控制,不正确的的是()A.框架结构应由局部倾斜控制B.高耸结构应由倾斜值控制C.单层排架结构应由柱基的沉降量控制D.高层建筑应由整体倾斜控制答案:A16.通常情况下,确定基础底面尺寸时,基础宽度增加,地基承载力将()A.提高B.减小C.不变D.有限度地提高答案:D17.淤泥质土地基上基础的宽度越大,则地基承载力()A.越大B.越小C.与基底宽度无关答案:C18.相同地基土上的基础,当宽度相同时,则埋深越大,地基的承载力()A.越大B.越小C.与埋深无关D.按不同土的类别而定答案:A19.地基承载力作深度修正时,对设有地下室的条形基础而言,基础埋深应
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