基础工程(第二版)第二章习题解答
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(1)地区的标准冻结深度为 0 =1.8m2)按式 2-30求设计冻结深度,即 d = 0 zs zw ze第二层土: d>0.5mm 占 40%<50%, d>0.25mm 占 55%>50%,为中砂, zs =1.30 查表 2-12 求 zw第一层土: 按表 2-10查粉土, 19%< =20%<22%,底面距地下水位 0.8m<1.5m ,冻胀 等级为Ⅲ级 冻胀类别为冻胀 zw =0.90第二层土:按表 2-10 查中砂,地下水位离标准冻结面距离为 0.2m<0.5m 冻胀等级为 Ⅳ级 冻胀类别为强冻胀 zw =0.85查表 2-13 求 ze城市人口为 30 万,按城市的近郊取值 ze =0.95(注意表格下面的注释) 按第一层土计算: d1 =1.8*1.2*0.90*0.95=1.85m按第二层土计算: d2 =1.8*1.3*0.85*0.95=1.89m 表明:冻结深度进入了第二层土内,故残留冻土层主要存在于第二层土。
可近似取冻深 最大的土层,即第二层土的冻深 1.89m 来作为场地冻深。
如果考虑两层土对冻深的影响,可通过折算来计算实际的场地冻深。
折算冻结深度: Z d ' =1.2 +(1.85 - 1.2)* 1.89 =1.864m1.85(3)求基础最小埋深按照正方形单独基础,基底平均压力为 120kp a ,强冻胀、采暖条件,查表 2-14 得允许 残留冻土层厚度 h max =0.675m由式 2-31求得基础的最小埋置深度 d min = d - h max =1.89-0.675=1.215m 或者:最小埋置深度 d min = 'd - h max =1.864-0.675=1.189m综合可取 d min =1.2m查表 2-11 求 zs第一层土: I p = L - P =8<10 且 d>0.075mm 占土重 10%<50% ,为粉土, zs =1.20(1)埋置深度 d=0.8m ,持力层为粉质粘土,条形基础宽度 b=2.5m 规范建议的地基承载力公式为 f a =M b b+ M d m d+M c c k基底以下一倍基础宽度范围内土体强度指标等效值:根据内摩擦角查表 2-16得M b =0.20 M d =1.81 M c =4.27m = 1 g=1.8*9.8=17.64 kN m 1 2 3则 f a =0.2*18.5*2.5+1.81*17.64*0.8+4.27*21.76=127.7 kPa2)埋置深度 d=2.4m ,持力层为 细砂,此时 b<3m 取 b=3m (注意只针对砂土)k =30°,查表 2-16得 M b =1.9 M d =5.59 M c =7.95则 f a =1.9*19*3+5.59*18.2*2.4+7.95*0=352.5 kPa第 45 题444 433 444 kPa由 k =25.3度查表 2-16得M b =0.995 M d =4.73 M c =6.74=20-9.8=10.2kN m 3 m = (18.5 9.8)*2 (19.6 9.8)*2 9.25 kN m 34则 f a =0.995*10.2*3+4.73*9.25*4+6.74*6.67=250.4 kPa注意:利用上述公式计算的承载力不需再进行考虑深度和宽度的修正。
(1)地区的标准冻结深度为0Z =1.8m(2)按式2-30求设计冻结深度,即d Z =0Z zs ψzw ψze ψ查表2-11求zs ψ第一层土:p I =L ω-P ω=8<10 且d>0.075mm 占土重10%<50% ,为粉土,zs ψ=1.20 第二层土:d>0.5mm 占40%<50%,d>0.25mm 占55%>50%,为中砂,zs ψ=1.30 查表2-12求zw ψ第一层土: 按表2-10查粉土,19%<ω=20%<22%,底面距地下水位0.8m<1.5m ,冻胀等级为Ⅲ级 冻胀类别为冻胀 zw ψ=0.90第二层土:按表2-10查中砂,地下水位离标准冻结面距离为0.2m<0.5m 冻胀等级为Ⅳ级 冻胀类别为强冻胀 zw ψ=0.85查表2-13求ze ψ城市人口为30万,按城市的近郊取值 ze ψ=0.95(注意表格下面的注释) 按第一层土计算:d1Z =1.8*1.2*0.90*0.95=1.85m按第二层土计算:d2Z =1.8*1.3*0.85*0.95=1.89m表明:冻结深度进入了第二层土内,故残留冻土层主要存在于第二层土。
可近似取冻深最大的土层,即第二层土的冻深1.89m 来作为场地冻深。
如果考虑两层土对冻深的影响,可通过折算来计算实际的场地冻深。
折算冻结深度:'d Z =1.2 +(1.85 - 1.2)*1.891.85=1.864m (3)求基础最小埋深按照正方形单独基础,基底平均压力为120a kp ,强冻胀、采暖条件,查表2-14得允许残留冻土层厚度max h =0.675m由式2-31求得基础的最小埋置深度min d =d Z -max h =1.89-0.675=1.215m或者:最小埋置深度min d ='d Z -max h =1.864-0.675=1.189m综合可取min d =1.2m 。
【例2-3】某柱基础,作用在设计地面处的柱荷载标准组合值、基础尺寸、埋深及地基条件如图2-21所示,试验算持力层和软弱下卧层的强度。
图2-21 例2-3图【解】(1)持力层承载力验算因b =3m ,d =2.3m ,e =0.80<0.85,L I =0.74<0.85,所以查表2-7,有 b η=0.3,d η=1.63kN/m 0.173.28.0195.16.1=⨯+⨯=m γ ()()()()()kPa169490120053.2176.13310193.01205.03=++=-⨯⨯+--⨯+=-⋅+-⋅⋅+=d b f f m d b ak a γηγη基底平均压力:kPa 169kPa 1465.33203.25.331050k k k =<=⨯⨯⨯⨯+=+=a f A G F p (满足) 基底最大压力:m kN 1.2593.267105k ⋅=⨯+=∑M)(kPa 8.2021692.12.1kPa 3.1886/5.331.2591462k k k max k 满足=⨯=<=⨯+=++=a f W M A G F p 所以,持力层地基承载力满足。
(2)软弱下卧层承载力验算下卧层承载力特征值计算:因为下卧层系淤泥质土,且ak f =60kPa >50kPa ,所以b η=0,d η=1.1。
下卧层顶面埋深8.55.33.2'=+=+=z d d m ,土的平均重度m γ为:()3kN/m 19.128.57.705.38.05.15.310198.0195.116==++⨯-+⨯+⨯=m γ ()()()kPa 1315.08.519.121.106053k =-⨯⨯++=-⋅+-⋅+=d b f f m d b a a γηγη下卧层顶面处应力:自重应力 7.705.3)1019(195.116c =⨯-⨯+⨯=σkPa 附加应力按扩散角计算,21s s E E =3,因为0.5b =0.5×3=1.5m <z =3.5m 。
基础工程第二版习题答案在基础工程的第二版习题中,通常会包含对工程力学、材料力学、结构力学等基础科学知识的习题解答。
这些习题答案对于理解和掌握工程基础理论至关重要。
以下是一些可能的习题答案示例,但请注意,这些内容是虚构的,实际的习题答案应以教材和课程内容为准。
习题1:简述材料力学中的弹性模量、剪切模量和泊松比的定义,并解释它们在工程中的意义。
答案:弹性模量(E)是指材料在弹性范围内,应力与应变比值的物理量。
它反映了材料抵抗形变的能力。
剪切模量(G)是材料在剪切应力作用下,剪切应力与剪切应变的比值,它描述了材料抵抗剪切变形的能力。
泊松比(ν)是材料在受到轴向拉伸或压缩时,横向应变与轴向应变的比值。
在工程中,这些参数对于预测材料在受力时的变形行为至关重要,它们是设计结构时必须考虑的关键参数。
习题2:说明在结构力学中,如何确定一个简单梁的弯曲应力。
答案:确定简单梁的弯曲应力通常需要应用梁的弯曲理论。
首先,需要计算梁的弯矩(M),然后根据梁的截面特性(如惯性矩I)和材料的弹性模量(E),使用以下公式计算最大弯曲应力(σ):\[ \sigma = \frac{M \cdot c}{I} \]其中,c是梁截面的中性轴到最远纤维的距离。
这个公式允许我们计算在给定载荷下梁的弯曲应力,从而评估梁的承载能力。
习题3:描述如何计算一个悬臂梁在自由端承受集中载荷时的位移。
答案:悬臂梁在自由端承受集中载荷时的位移可以通过应用悬臂梁的位移公式来计算。
位移(δ)的计算公式为:\[ \delta = \frac{P \cdot L^3}{3 \cdot E \cdot I} \]其中,P是集中载荷的大小,L是悬臂梁的长度,E是材料的弹性模量,I是梁的惯性矩。
这个公式提供了在特定载荷和材料属性下,悬臂梁端部位移的计算方法。
习题4:讨论在工程中,为何需要考虑材料的疲劳寿命。
答案:在工程中,材料的疲劳寿命是评估结构在重复载荷作用下,能够安全工作多长时间的重要指标。
<<工程化学基础(第二版)>>练习题参考答案第一章 绪 论练习题(p.9)1. (1)×; (2)√; (3)×; (4)√。
2. (1)C 、D ;(2)C ;(3)B 。
3. 反应进度;ξ; mol 。
4. 两相(不计空气);食盐溶解,冰熔化,为一相;出现AgCl ↓,二相;液相分层,共三相。
5. 两种聚集状态,五个相:Fe (固态,固相1),FeO (固态,固相2),Fe 2O 3(固态,固相3),Fe 3O 4(固态,固相4),H 2O (g )和H 2(g )(同属气态,一个气相5) 6. n =(216.5 -180)g / (36.5g · mol -1) = 1.0 mol7. 设最多能得到x 千克的CaO 和y 千克的 CO 2,根据化学反应方程式: CaCO 3(s) = CaO(s) + CO 2(g) 摩尔质量/g ·mol -1 100.09 56.08 44.01 物质的量/mol100095%10009103⨯⨯-. x 56.08×-310 y 4401103.⨯-因为n(CaCO 3)=n (CaO)=n (CO 2) 即100095%10009103⨯⨯-.=x 56.08×-310=y 4401103.⨯-得 x =m (CaO) =532.38kg y =m (CO 2) =417.72kg分解时最多能得到532.28kg 的CaO 和417.72kg 的CO 2。
8. 化学反应方程式为3/2H 2+1/2N 2 = NH 3时:22(H )6mol4mol 3(H )2n ξν∆-===-22(N )2mol4mol 1(N )2n ξν∆-===-33(NH )4mol4mol 1(NH )n ξν∆===化学反应方程式为3H 2+ N 2 = 2NH 3时:22(H )6mol 2mol 3(H )n ξν∆-===-22(N )2mol2mol 1(N )n ξν∆-===-33(NH )4mol 2mol 2(NH )n ξν∆===当反应过程中消耗掉2mol N 2时,化学反应方程式写成3/2H 2+1/2N 2 = NH 3,该反应的反应进度为4 mol ;化学方程式改成3H 2+ N 2 = 2NH 3,该反应的反应进度为2 mol 。
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,饱和重度错误!未找到引用源。
;(2)粘土隔离层,厚2.0m ,重度错误!未找到引用源。
;(3)粗砂,含承压水,承压水位高出地表2.0m (取错误!未找到引用源。
)。
问地基开挖深达 1m 时,坑底有无隆起的危险? 若基础埋深错误!未找到引用源。
,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 故坑底有隆起的危险! (2)基础埋深为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×错误!未找到引用源。
得: 错误!未找到引用源。
≤4.8m ; 故,还应将承压水位降低 6-4.8=1.2m 。
2-2 某条形基础底宽 b=1.8m ,埋深 d=1.2m ,地基土为粘土,内摩擦角标准值 错误!未找到引用源。
=20°,粘聚力标准值 错误!未找到引用源。
=12kPa ,地下水位与基底平齐,土的有效重度 错误!未找到引用源。
,基底以上土的重度错误!未找到引用源。
试确定地基承载力特征值 a f 。
【解】 根据题给条件可以采用规范推荐理论公式来确定地基的承载力特征值。
由错误!未找到引用源。
=20°查表2-3,得错误!未找到引用源。
因基底与地下水位平齐,故错误!未找到引用源。
取有效重度错误!未找到引用源。
,故:地基承载力特征值kPac Md M b M f kc md b a 29.1441266.52.13.1806.38.11051.0=⨯+⨯⨯+⨯⨯=++=γγ2-3 某基础宽度为2m ,埋深为1m 。
习题【2-1】如图2-31所示地质土性和独立基础尺寸的资料,使用承载力公式计算持力层的承载力。
若地下水位稳定由0.7m下降1m,降至1.7m处,问承载力有何变化?图2-31 习题2-1图解:由图2-31可知:基底处取土的浮重度3/2.88.90.18'mkNwsat=-=-=γγγ基底以上土的加权平均重度3/0.133.16.02.8)6.03.1(2.17mkNm=⨯+-⨯=γ由020=kϕ,查表2-6可得66.5,06.3,51.0===cdbMMM所以,持力层的承载力为kPacMdMbMfkcmdba9.64166.53.10.1306.38.12.851.0=⨯+⨯⨯+⨯⨯=++=γγ若地下水下降1m至1.7m,则基底以上土的重度为3/2.17mkNm=γ基底处土的重度为3/0.18mkNm=γ此时,持力层的承载力为kPacMdMbMfkcmdba0.86166.53.12.1706.38.10.1851.0=⨯+⨯⨯+⨯⨯=++=γγ【2-2】某砖墙承重房屋,采用素混凝土(C10)条形基础,基础顶面处砌体宽度0b =490mm ,传到设计地面的荷载F k =220kN/m ,地基土承载力特征值f ak =144kPa ,试确定条形基础的宽度b 。
(1)按地基承载力要求初步确定基础宽度假定基础埋深为d=1.2m ,不考虑地基承载力深度修正,即f a =f ak =144kPam d f F b G a k 83.12.120144220=⨯-=-≥γ,取b=1.9m 初步选定条形基础的宽度为1.9m 。
地基承载力验算:kPa f kPa b G F p a k k k 1448.1399.12.19.120220=<=⨯⨯+=+= 满足无筋扩展基础尚需对基础的宽高比进行验算(其具体验算方法详见第三章),最后还需进行基础剖面设计。
(2)按台阶宽高比要求验算基础的宽度初步选定基础的高度为H=300mm基础采用C10素混凝土砌筑,基础的平均压力为kPa p k 8.139= 查表3-2,得允许宽高比0.12==H b tg α,则m Htg b b 09.10.13.0249.020=⨯⨯⨯+=+≤α不满足要求m tg b b H 705.00.1249.09.120=⨯-=-≥α 取H=0.8mm Htg b b 09.20.18.0249.020=⨯⨯+=+≤α此时地面离基础顶面为 1.2-0.8=0.4m>0.1m ,满足要求。
第二章浅基础设计基本原理一、单项选择题1、根据《建筑地基基础设计规范》的规定,计算地基承载力设计值时必须用内摩擦角的什么值来查表求承载力系数B?A设计值 B 标准值 C 平均值2、砌体承重结构的地基允许变形值是由下列哪个值来控制的C?A 沉降量B 沉降差C 局部倾斜3、在进行浅基础内力计算时,应采用下述何种基底压力A?A 基底净反力B 基底总压力C 基底附加压力4、当建筑物长度较大时,,或建筑物荷载有较大差异时,设置沉降缝,其原理是C?A 减少地基沉降的措施B 一种施工措施C 减轻不均匀沉降的建筑措施5、下列何种结构对地基的不均匀沉降最敏感A?A 框架结构B 排架结构C 筒体结构6、框架结构的地基允许变形值由下列何种性质的值控制B?A 平均沉降B 沉降差C局部倾斜7、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C?A 平均沉降B沉降差C倾斜8、当基底压力比较大、地基土比较软弱而基础的埋置深度又受限制时,不能采用B?A 筏板基础B 刚性基础C扩展式基础9、沉降计算时所采用的基底压力与地基承载力计算时所采用的基底压力的主要差别是C?A 荷载效应组合不同及荷载性质(设计值或标准值)不同B 荷载性质不同及基底压力性质不同(总应力或附加应力)C 荷载效应、荷载性质及基底压力性质都不同10、防止不均匀沉降的措施中,设置圈梁是属于BA 建筑措施B 结构措施C 施工措施11、刚性基础通常是指CA 箱形基础B 钢筋混凝土基础C 无筋扩展基础12、砖石条形基础是属于哪一类基础A?A 刚性基础B 柔性基础C 轻型基础13、沉降缝与伸缩缝的区别在于CA 伸缩缝比沉降缝宽B 伸缩缝不能填实C 沉降缝必须从基础处断开14、补偿基础是通过改变下列哪一个值来减小建筑物的沉降的B?A 基底的总压力B 基底的附加压力C 基底的自重压力15、对于上部结构为框架结构的箱形基础进行内力分析时,应按下述何种情况来计算C?A 局部弯曲B 整体弯曲C 同时考虑局部弯曲和整体弯曲16、全补偿基础地基中不产生附加应力,因此,地基中B。
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F k=180kN/m,拟采用砖基础,埋深为1.2 m。
地基土为粉质粘土,g=18kN/m3,e0=0.9,f ak=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ηd=1.0,代入式(2-14),得f a= f ak+ηdγm(d-0.5)=170+1.0×18×(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,砖基础所需的台阶数为:2-5 某柱基承受的轴心荷载F k=1.05MN,基础埋深为1m,地基土为中砂,γ=18 kN/m3,f ak=280kPa。
试确定该基础的底面边长。
〔解〕查表2-5,得ηd=4.4。
f a= f ak+ηdγ m(d-0.5) =280+4.4×18×(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F k=150kN/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,γ=17kN/m3,e =0.91,f ak=130kPa,E s1=8.1MPa;第二层为淤泥质土,厚度1.6m,f ak=65kPa, E s2=2.6MPa;第三层为中密中砂。
地下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。
土力学与基础工程第二版课后答案一、单向选择题(每题1分,共13分)1.下列哪种地基不属于人工地基(A)。
[第一章]A.第四纪沉积土地基为B.换填碎石土地基C.弱夯粘土地基2.在一般高层建筑中,基础工程造价约占总造价的(B)。
[第一章]A.5%B.25%C.55%3.下列三种粘土矿物中,(A)含量高的土可塑性最高。
[第二章]A.蒙脱石B.伊利石C.高岭石4.对于级配连续的土,(C)级配良好。
[第二章]A.Cu<5B.Cu=5C.Cu>55.满足条件(B)的土为级配良好的土。
[第二章]A.Cu<5,cc>3~6B.Cu>5,Cc=1~3C.Cu<5,cc>2~56.若将地基视为均质的半无限体,土体在自重作用下只能产生(A)。
[第三章]A.横向变形B.侧向位移C.剪切变形7.单向偏心荷载作用在矩形基础上,偏心距e满足条件(C)时,基底压力呈梯形分布。
(L为矩形基础偏心方向边长)[第三章]A.e>L/6B.e=L/6C.e8.上软下硬双层地基中,土层中的附加应力比起均质土时,存在(A)现象。
[第三章]A.应力集中B.应力扩散C.形变维持不变9.土的压缩之中,下列三个部分中,(C)所占的压缩量最大。
[第四章]A.液态土颗粒被放大;B.土中水及封闭气体被压缩;C.水和气体从孔隙中被抽走。
10.土的压缩试验中,压缩仪(固结仪)中的土样在压缩过程中(B)。
[第四章]A.只出现侧向变形B.只发生竖向变形C.同时出现横向变形和侧向变形11.土的压缩系数a1-2位于(A)范围时,土为低压缩性土。
[第四章]A. a1-2<0.1MPa-1B.0.1MPa-1≤a1-2<0.5 MPa-1C. a1-2≥MPa-112.采用规范法计算地基沉降时,沉降经验系数ψs与(C)无关。
[第四章]A.基底额外压力值B.沉降计算深度范围内压缩模量的当量值C.基础底面形状13.超固结比(OCR)指的是(A)。
第2章 习题解答教材习题2-9 某砌体承重结构,底层墙厚490mm ,在荷载效应的标准组合下,传至0.00±标高(室内地面)的竖向荷载310/k F kN m =,室外地面标高为-0.30m ,建设地点的标准冻深1.5m ,场地条件如下:天然地面下4.5m 厚粘土层下为30m 厚中密稍湿状态的中砂,粘土层的0.73e =,319/kN m γ=,28%w =,39%L w =,18%P w =,22k C kPa =,18k ϕ=,中砂层的318/kN m γ=,30k ϕ=,试设计该基础。
补充条件和要求如下:1)设计成刚性条形基础; 2)材料用C15混凝土;3)基础底面低于标准冻深线;4)选择地基持力层,确定基础底面宽度并检算地基承载力;5)确定基础各部分尺寸使之满足基础刚性角的要求并绘制剖面草图(砖墙不设置大放脚)。
公式(2-9)涉及到的系数如下表:解:按解题步骤求解。
1)选择C15素混凝土为基础的材料,立面形式待定;2)地基为两层,考虑荷载不大,故初步取地基持力层为粉质粘土,暂定基础的埋置深度为1.5m (不高于标准冻深,室外地面以下1.2m );3)计算基础底面积并决定其尺寸由于题目未给出f ak ,故应用公式(2-9)并预估基础宽度为1.5m ,有a b d m c k0.4319 1.5 2.7219 1.2 5.3122191.09kPaf M b M d M c γγ=++=⨯⨯+⨯⨯+⨯=由于是条形基础,故由公式(2-18)得到:k a 3101.86m191.0920 1.2G F b f d γ≥==--⨯取b =1.85m ,再代入(2-9)式计算,得a b d m c k0.4319 1.85 2.7219 1.2 5.3122193.95kPaf M b M d M c γγ=++=⨯⨯+⨯⨯+⨯=再代入(2-18),得:k a 3101.82m193.9520 1.2G F b f d γ≥==--⨯故取基础宽度b =1.85m 可行。
习 题【2-1】如图2-31所示地质土性和独立基础尺寸的资料,使用承载力公式计算持力层的承载力。
若地下水位稳定由0.7m 下降1m ,降至1.7m 处,问承载力有何变化图2-31 习题2-1图解:由图2-31可知:基底处取土的浮重度基底以上土的加权平均重度由020=k ϕ,查表2-6可得所以,持力层的承载力为若地下水下降1m 至1.7m ,则基底以上土的重度为 3/2.17m kN m =γ基底处土的重度为 3/0.18m kN m =γ此时,持力层的承载力为【2-2】某砖墙承重房屋,采用素混凝土(C10)条形基础,基础顶面处砌体宽度0b =490mm ,传到设计地面的荷载F k =220kN/m ,地基土承载力特征值f ak =144kPa ,试确定条形基础的宽度b 。
(1)按地基承载力要求初步确定基础宽度假定基础埋深为d=1.2m ,不考虑地基承载力深度修正,即f a =f ak =144kPam d f F b G a k 83.12.120144220=⨯-=-≥γ,取b=1.9m 初步选定条形基础的宽度为1.9m 。
地基承载力验算:满足无筋扩展基础尚需对基础的宽高比进行验算(其具体验算方法详见第三章),最后还需进行基础剖面设计。
(2)按台阶宽高比要求验算基础的宽度初步选定基础的高度为H=300mm基础采用C10素混凝土砌筑,基础的平均压力为kPa p k 8.139=查表3-2,得允许宽高比0.12==H b tg α,则不满足要求取H=0.8m此时地面离基础顶面为 0.4m0.1m ,满足要求。
【2-3】某钢筋混凝土条形基础和地基土情况如图2-32所示,已知条形基础宽度b =1.65m ,上部结构荷载F k =220kN/m ,试验算地基承载力。
图2-32 习题2-3图解:(1)持力层承载力验算由于b=1.65m<3m, 取b=3m而基底总压力为(2)软弱下卧层承载力验算下卧层顶面处自重应力为附加应力按扩散角计算,由于查表表2-9,得025=θ,则作用于下卧层顶面处得总应力为:所以,软弱下卧层承载力不满足。
基础工程(第二版)第二章习题解答————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:习题【2-1】如图2-31所示地质土性和独立基础尺寸的资料,使用承载力公式计算持力层的承载力。
若地下水位稳定由0.7m下降1m,降至1.7m处,问承载力有何变化?图2-31 习题2-1图解:由图2-31可知:基底处取土的浮重度3/2.88.90.18'mkNwsat=-=-=γγγ基底以上土的加权平均重度3/0.133.16.02.8)6.03.1(2.17mkNm=⨯+-⨯=γ由020=kϕ,查表2-6可得66.5,06.3,51.0===cdbMMM所以,持力层的承载力为kPacMdMbMfkcmdba9.64166.53.10.1306.38.12.851.0=⨯+⨯⨯+⨯⨯=++=γγ若地下水下降1m至1.7m,则基底以上土的重度为3/2.17mkNm=γ基底处土的重度为3/0.18mkNm=γ此时,持力层的承载力为kPacMdMbMfkcmdba0.86166.53.12.1706.38.10.1851.0=⨯+⨯⨯+⨯⨯=++=γγ【2-2】某砖墙承重房屋,采用素混凝土(C10)条形基础,基础顶面处砌体宽度0b =490mm ,传到设计地面的荷载F k =220kN/m ,地基土承载力特征值f ak =144kPa ,试确定条形基础的宽度b 。
(1)按地基承载力要求初步确定基础宽度假定基础埋深为d=1.2m ,不考虑地基承载力深度修正,即f a =f ak =144kPam d f F b G a k 83.12.120144220=⨯-=-≥γ,取b=1.9m初步选定条形基础的宽度为1.9m 。
地基承载力验算:kPa f kPa b G F p a k k k 1448.1399.12.19.120220=<=⨯⨯+=+=满足无筋扩展基础尚需对基础的宽高比进行验算(其具体验算方法详见第三章),最后还需进行基础剖面设计。
习题【2-1】如图2-31所示地质土性和独立基础尺寸的资料,使用承载力公式计算持力层的承载力。
若地下水位稳定由0.7m下降1m,降至1.7m处,问承载力有何变化?图2-31 习题2-1图解:由图2-31可知:基底处取土的浮重度3/2.88.90.18'mkNwsat=-=-=γγγ基底以上土的加权平均重度3/0.133.16.02.8)6.03.1(2.17mkNm=⨯+-⨯=γ由020=kϕ,查表2-6可得66.5,06.3,51.0===cdbMMM所以,持力层的承载力为kPacMdMbMfkcmdba9.64166.53.10.1306.38.12.851.0=⨯+⨯⨯+⨯⨯=++=γγ若地下水下降1m至1.7m,则基底以上土的重度为3/2.17mkNm=γ基底处土的重度为3/0.18mkNm=γ此时,持力层的承载力为kPacMdMbMfkcmdba0.86166.53.12.1706.38.10.1851.0=⨯+⨯⨯+⨯⨯=++=γγ【2-2】某砖墙承重房屋,采用素混凝土(C10)条形基础,基础顶面处砌体宽度0b =490mm ,传到设计地面的荷载F k =220kN/m ,地基土承载力特征值f ak =144kPa ,试确定条形基础的宽度b 。
(1)按地基承载力要求初步确定基础宽度假定基础埋深为d=1.2m ,不考虑地基承载力深度修正,即f a =f ak =144kPam d f F b G a k 83.12.120144220=⨯-=-≥γ,取b=1.9m初步选定条形基础的宽度为1.9m 。
地基承载力验算:kPa f kPa b G F p a k k k 1448.1399.12.19.120220=<=⨯⨯+=+=满足无筋扩展基础尚需对基础的宽高比进行验算(其具体验算方法详见第三章),最后还需进行基础剖面设计。
(2)按台阶宽高比要求验算基础的宽度 初步选定基础的高度为H=300mm基础采用C10素混凝土砌筑,基础的平均压力为kPa p k 8.139= 查表3-2,得允许宽高比0.12==H b tg α,则m Htg b b 09.10.13.0249.020=⨯⨯⨯+=+≤α不满足要求m tg b b H 705.00.1249.09.120=⨯-=-≥α 取H=0.8mm Htg b b 09.20.18.0249.020=⨯⨯+=+≤α此时地面离基础顶面为 1.2-0.8=0.4m>0.1m ,满足要求。
【2-3】某钢筋混凝土条形基础和地基土情况如图2-32所示,已知条形基础宽度b=1.65m,上部结构荷载Fk=220kN/m,试验算地基承载力。
图2-32 习题2-3图解:(1)持力层承载力验算由于b=1.65m<3m, 取b=3m3/6.184.06.04.0186.019mkNm=+⨯+⨯=γ()()kPadbffmdbaka9.214)5.00.1(6.186.12005.03=-⨯⨯++=-+-+=γηγη而基底总压力为kPafkPabGFpakk9.2143.15365.1165.120220=<=⨯⨯+=+=(2)软弱下卧层承载力验算3/7.120.24.06.00.2)8.95.19(4.0186.019mkNm=++⨯-+⨯+⨯=γ()kPazdffmdakaz9.94)5.00.20.1(7.121.1605.0=-+⨯⨯++=-++=γη下卧层顶面处自重应力为kPacz380.2)8.95.19(4.0186.019=⨯-+⨯+⨯=σ附加应力按扩散角计算,由于m b m z E E s s 83.065.15.05.00.258.1932=⨯=>===,查表表2-9,得025=θ,则()()kPaz b bp z 2.63tg252265.165.14.0186.0193.153tg 20c k =⨯⨯+⨯⨯-⨯-⋅+⋅-==θσσ作用于下卧层顶面处得总应力为:kPa f kPa az cz z 9.942.101382.63=>=+=+σσ 所以,软弱下卧层承载力不满足。
【2-4】某工业厂房柱基采用钢筋混凝土独立基础(图2-33)。
Fk=2200kN,粘性土地基的承载力特征值f ak=250kPa。
试确定基础底面尺寸。
图2-33 习题2-4图【解】(1) 按仅有轴心荷载,根据式(2-29)得:2m1.106.1202502200=⨯-=⋅-≥dfFAGakγ由于基础仅作用轴心荷载,考虑选用方形基础,则mAbl18.31.10====m2取l=b=3.2m(2)计算修正后的地基承载力特征值查表2-6,LI=0.84<0.85,e=0.83<0.85,得:6.1,3.0==dbηη3/7.186.16.01915.18mkNm=⨯+⨯=γPa05.284)5.06.1(7.186.1)32.3(193.0250)5.0()3(kdbffmdbaka=-⨯⨯+-⨯⨯+=-+-+=γηγη(3)地基承载力验算:)(kPa05.284kPa84.2466.1202.32.32200满足=<=⨯+⨯=⋅+=aGkkfdAFpγ所以,基础采用m2.3m2.3⨯底面尺寸是合适的。
【2-5】 工业厂房柱基采用钢筋混凝土独立基础,在图2-34中列出了荷载位置及有关尺寸,已知图示荷载:F k =1850kN ,P k =159kN ,M k =112kN·m,Q k =20kN 。
粘性土的地基承载力特征值f ak =240kPa 。
试确定矩形基础底面尺寸(假定3:5:=b l )。
图2-34 习题2-5图【解】(1) 按轴心荷载初步确定基础底面积,根据式(2-29)得:20m 57.95.1202401591850=⨯-+=⋅-≥d f P F A G a k k γ+考虑偏心荷载的影响,将0A 增大10%,即 5.1057.91.11.10=⨯==A A m 2长宽比3:5:=b l ,则235b b l A =⋅=,从而进一步有m 5.2355.1035===A b m 2.45.23535=⨯==b l (2) 计算基底最大压力m ax k p :基础及回填土重 kN 3155.12.45.220=⨯⨯⨯==Ad G G k γ 基底处竖向力合力 ∑=++=kN 23243151591850k F基底处总力矩∑⋅=⨯+⨯+=m kN 2185.12048.0159112k M 偏心距m l FM e kk7.062.46m 094.02324218==<===∑∑ 所以,偏心力作用点在基础截面。
基底最大压力:kPa 6.1911.2512.4094.0612.45.2232461minmax ⎩⎨⎧=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯±⨯⨯=⎪⎭⎫⎝⎛±=∑l e lb Fp kk k (3) 地基承载力特征值及地基承载力验算: 6.1,3.0==d b ηηkPa1.270)5.05.1(8.186.10240)5.0()3(=-⨯⨯++=-+-+=d b f f m d b ak a γηγη)( kPa 1.270kPa 3.2212.45.22324)( kPa 1.3241.2702.12.1kPa 1.251max 满足满足=<=⨯===⨯=<=∑a kka k f lbF p f p 所以,基础采用m 5.2m 2.4⨯底面尺寸是合适的。