天然地基上浅基础的设计例题word文档
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第二章 天然地基上的浅基础2—8某桥墩为混凝土实体墩刚性扩大基础,荷载组合Ⅱ控制设计,支座反力840kN 及930kN;桥墩及基础自重5480kN,设计水位以下墩身及基础浮力1200kN ,制动力84kN ,墩帽与墩身风力分别为2。
1kN 和16。
8kN 。
结构尺寸及地质、水文资料见图8—37,地基第一层为中密细砂,重度为20.5kN/m 3,下层为粘土,重度为γ=19.5kN/m 3,孔隙比e=0。
8,液性指数I L =1。
0,基底宽3。
1m,长9.9m 。
要求验算地基承载力、基底合力偏心距和基础稳定性。
图8—37 习题8—1图解:(1)地基强度验算1)基底应力计算 简化到基底的荷载分别为: ΣP=840+930+5480—1200=6050KNΣM=930×0.25+84×10.1+2。
1×9.8+16。
8×6。
3—840×0.25=997。
32KNm 基地应力分别为:KPa ..W ΣM A ΣP p p 24.13403.2601.39932.997991.36050261minmax =⨯⨯±⨯=±=2)持力层强度验算 根据土工试验资料,持力层为中密细砂,查表7—10得[01]=200kPa ,因基础宽度大于2m ,埋深在一般冲刷线以下4.1m (>3。
0m ),需考虑基础宽度和深度修正,查表7—17宽度修正系数k 1=1。
5,深度修正系数为k 2=3。
0.[σ]= [σ01] +k 1γ1(b —2) +k 2γ2(d-3)+10h w16。
中密粉砂=200+1.5×(20。
5-10)×(3。
1—2) +3.0×(20.5-10)×(4.1—3)+10×0 =252kPa荷载组合Ⅱ承载力提高系数为K=1。
25K [σ]= 1.25×252=315kPa >p max =260.03kPa (满足要求)3)软弱下卧层强度验算 下卧层为一般粘性土,由e =0。
天然地基上浅基础的设计例题一、地基承载力计算【例题3-1】某粘土地基上的基础尺寸及埋深如例图3-1所示,试按强二、地基承载力验算(基底尺寸确定)【例题3-2】试确定例图3-2所示某框架柱下基础底面积尺寸。
212~5.90.22075.2241600)4.1~1.1()4.1~1.1(75.22475.24200)5.02(5.160.1200)5.0(m d f F A kPad f f G a k m d ak a =⨯-⨯=-==+=-⨯⨯+=-+=γγη由于力矩较大,底面尺寸可取大些,取b=3.0m ,l =4.0m 。
(2)计算基底压力kPa W M P P kPad bl F P k k k G k k 8.358.3106/4321208603.1733.1732204316002minmax =⨯⨯+±=±==⨯+⨯=+=γ(3)验算持力层承载力不满足KPaKPa f KPa P KPaf KPa P a k a k 8.2698.2242.12.18.3108.2243.173max =⨯=>==<=(4)重新调整基底尺寸,再验算,取=l 4.5mkPa f kPa P P kPa f KPa P a k k a k 2.2692.11.2676.1085.1586/5.4321208608.2245.1582205.4316002max =<=+=⨯⨯++==<=⨯+⨯=则所以 取b=3.0m ,l =4.5m ,满足要求。
对带壁柱的条形基础底面尺寸的确定,取壁柱间距离l 作为计算单元长度(图3-16)。
通常壁柱基础宽度和条形基础宽度一样,均为b ;壁柱基【例题3-3】 某仓库带壁柱的墙基础底面尺寸如例图3-3所示,作用于基底形心处的总竖向荷载kN G F kk 420=+,总力矩m kN M k ⋅=30,持力层土修正后的承载力特征值kPa f a 120=,试复核承载力是否满足要求。
第二章天然地基上浅基础的设计复习题答案2.1单选题1.浅基础埋置深度不超过( A )A、5m;B、>5m;C、<5m;D、≠5m;2. 深基础埋置深度超过( A )A、5m;B、>5m;C、<5m;D、≠5m;3. 当Z>O或R>S时,结构处于( B );A、失效状态;B、可靠状态;C、极限状态;D、平衡状态。
4.可靠指标β( B )失效概率P f越低,可靠度越高A、越大;B、越小;C、=0;D、>0。
5.建筑结构荷载可分(B )A、永久荷载、静荷载、偶然荷载;B、永久荷载、可变荷载、偶然荷载;C、临时荷载、可变荷载、偶然荷载;D、永久荷载、不变荷载、偶然荷载。
6. 石块基础的厚度不宜小于( B )A、100mm;B、150mm;C、200mm;D、250mm;7.一般的钢筋混凝土基础,混凝土的强度等级应不低于( B )。
A、C15;B、C20;C、C25;D、C30;8. 宁夏银川标准冻结深度为( B )A、1.0m ;B、1.03m ;C、1.2m ;D、1.5m ;9. 地基计算主要有三项内容为( B )A、承载力验算、地基变形验算、地基裂缝性验算;B、承载力验算、地基变形验算、地基稳定性验算;C、承载力验算、地基长度验算、地基稳定性验算;B、承载力验算、地基宽度验算、地基稳定性验算。
10. 扩展基础破坏形式( B )A、弯切破坏、弯曲破坏;B、冲切破坏、弯曲破坏;C、冲切破坏、拉曲破坏;D拉出破坏、弯曲破坏;11. 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12. 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。
13. 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;14. 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 )。
天然地基上浅基础的设计例题一、地基承载力计算【例题3-1】某粘土地基上的基础尺寸及埋深如例图3-1所示,试按强二、地基承载力验算(基底尺寸确定)【例题3-2】试确定例图3-2所示某框架柱下基础底面积尺寸。
212~5.90.22075.2241600)4.1~1.1()4.1~1.1(75.22475.24200)5.02(5.160.1200)5.0(m d f F A kPad f f G a k m d ak a =⨯-⨯=-==+=-⨯⨯+=-+=γγη由于力矩较大,底面尺寸可取大些,取b=3.0m ,l =4.0m 。
(2)计算基底压力kPa W M P P kPad bl F P k k k G k k 8.358.3106/4321208603.1733.1732204316002minmax =⨯⨯+±=±==⨯+⨯=+=γ(3)验算持力层承载力不满足KPaKPa f KPa P KPaf KPa P a k a k 8.2698.2242.12.18.3108.2243.173max =⨯=>==<=(4)重新调整基底尺寸,再验算,取=l 4.5mkPa f kPa P P kPa f KPa P a k k a k 2.2692.11.2676.1085.1586/5.4321208608.2245.1582205.4316002max =<=+=⨯⨯++==<=⨯+⨯=则所以 取b=3.0m ,l =4.5m ,满足要求。
对带壁柱的条形基础底面尺寸的确定,取壁柱间距离l 作为计算单元长度(图3-16)。
通常壁柱基础宽度和条形基础宽度一样,均为b ;壁柱基【例题3-3】 某仓库带壁柱的墙基础底面尺寸如例图3-3所示,作用于基底形心处的总竖向荷载kN G F kk 420=+,总力矩m kN M k ⋅=30,持力层土修正后的承载力特征值kPa f a 120=,试复核承载力是否满足要求。
〔解〕 基础底面积A=(3.3+0.4)×1.2=4.44m2形心轴线到基础外边缘距离: my 69.044.44.14.02.12.13.32/121=⨯⨯+⨯⨯=形心轴线到壁柱基础边缘距离 y 2=1.2-0.69+0.4=0.91m 形心轴线到墙中心线距离 0.69—0.6=0.09m 基础底面对形心轴的惯性矩42323755.02419.00064.00321.04752.071.04.02.14.02.112/109.02.13.32.13.312/1m I =+++=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=基底平均压力 kPaf kPa A G F p a k k k 1206.9444.4420=<==+=基底最大压力kPaf KPa y I M P P a k k k 1442.18.13091.0755.0306.942max =<=⨯+=+= 基底最小压力2.6769.0755.0306.941min>=⨯-=-=kPa y I M P P k k k故承载力满足要求,且基底压力呈梯形分布。
【例题3-4】某单独基础在荷载效应标准组合时承受的竖向力值如例图3-4所示。
据持力层承载力已确定m m l b 2.35.2⨯=⨯,试验算软弱下卧层的强度,如不满足可采取何措施?〔解〕(1)基底平均压力和平均附加压力:kPad P P kPa d A F P m okG k k 4.2101.21.26.0195.1168.2458.2451.2202.35.21630=⨯⨯+⨯-=-==⨯+⨯=+=γγ(3)软弱下卧层顶面处的压力kPa P cz 9.665.3)1019(6.0195.116=⨯-+⨯+⨯=自重压力查表3-10,取 θ=23°kPaz l z b bl P P ok z 9.4917.647.52.1683)23tan 5.322.3)(23tan 5.325.2(2.35.24.210)tan 2)(tan 2(=⨯=⨯+⨯+⨯⨯=++=θθkPa f kPa P P az cz z 9.1468.1169.499.66=<=+=+ 满足要求对软弱下卧层强度不满足的情况,在条件许可时可增加基础底面积以减小P 0k ,从而减小z p ;也可减小基础埋置深度d ,使P 0k 扩散至软弱下卧层顶面处的面积加大,相应也减小z p 值。
在某些情况下可能需要改变基础的类型。
三、刚性基础设计【例题3-5】某砖混结构山墙基础,传到基础顶面的荷载m kN F k /185 ,室内外高差为0.45m ,墙厚0.37m ,地质条件如例图3-5(a)所示,试设计条形基础。
〔解〕(1)确定基础材料:考虑荷载不算大,土层分布均匀,先拟采用砖和3∶7灰土叠合材料条形基础,结合表2-2(基础用砖、石料及砂浆最低强度等级)要求,采用MU10的砖和M5水泥砂浆砌筑。
(3)计算地基持力层承载力特征值:查表2-3(承载力修正系数表)得,ηd =1.0,ηb =0kPa d f f m d ak a 8.17479.14160)5.04.1(4.15.174.00.1160.1160)5.0(=+=-⨯⨯+⨯⨯+=-+=γη(4)确定基础底面积:m 63.12/)85.14.1(=+基础平均埋置深度为30.163.1208.174185=⨯-=-≥d f F b G a k γ取b=1.30m 。
(5)确定基础构造尺寸:采用3:7灰土,其上用砖放脚与墙体相联,根据基底压力mm b n n mm h b kPa d r b F P G k k 2856032/3702/1300,3,8.260/)3002/3702/1300(,:.3005.1/4505.1/:5.1:1133,9.17463.1203.1/185/111=⨯--===--===≤-=⨯+=+=灰土台阶实际宽度取取砖台数以基础半宽计计算砖台阶数灰土台阶宽度值为,灰土台阶宽高比允许查表(表3-13为无筋扩展基础台阶宽高比的允许值,教材表2-1) (6)验算灰土强度灰土和砖基接触面宽度:b o =1300-2×285=730mm 接触面压力:)(2500.277)45.063.1(2073.0185'不满足kPa kPa d b F p G o k k <=-⨯+='+=γ(必须指出,当基础抗压强度低于墙或柱结构强度时,或者基础由不同材料叠合组成时,都需进行接触面上的抗压验算。
对砖和灰土两种材料组成的叠合基础进行抗压验算时,灰土抗压强度值一般取250kPa 。
)所示基础剖面如例图满足要求,,基础底宽改为将砖台阶数改为调整)(532502.241)45.063.1(2085.018585028521420,142012013004:'b kPkPa P mm b mm b n k o -<=-+==⨯-==+==如果将本例题设计为毛石基础或C15素混凝土基础时,可如例图3-5(c)、(d)所示,并可分析三种基础的经济性,选择最佳设计方案。
【例题3-6】某多层框架结构柱400×600mm ,配有8φ22纵向受力筋;相应于荷载效应标准组合时柱传至地面处的荷载值F k =480kN ,M k =55kN.m ,Q k =40kN ,基础埋深1.8m ,采用C20混凝土和HPB235级钢筋,设置C10厚100mm 的混凝土垫层,已知经深度修正后的地基承载力特征值f a =145kPa ,试设计该柱基础。
【解】1.确定基础底面积22.6~8.48.120145480)4.1~1.1()4.1~1.1(m d f F A G a k =⨯-⨯=-=γ取m l 0.2=,m b 0.3= 验算承载力kPaf kPa W M bl G F P a k k k k k 1742.17.733.15833.421166/328.14055238.132204802minmax =<=±=⨯⨯+±⨯⨯⨯⨯+=±+=a f kPa P <=116 满足要求2.确定基础高度考虑柱钢筋锚固直线段长度:30d+40(砼保护层)≈700mm ,拟取基础高度h=700mm ,初步拟定采用二级台阶形基础,如例图3-6(a )所示。
基底净反力kPa W M bl F P j j 9.502.16515.571086/32)8.14855(35.12348035.12minmax =±=⨯⨯+⨯±⨯⨯=±=式中1.35为标准值变为设计值的系数。
(1).验算柱边冲切m mm h o 66.065545700≈=-=[]kN A P F j j l 1.175)02.008.1(2.165)66.02.01(2)66.03.05.1(2.1652max =-⨯=---⨯--⨯==kNF kN h a f l o m t hp 1.1757.53866.0)66.04.0(11000.17.07.0=>=⨯+⨯⨯⨯=β 满足要求(2). 验算台阶处的冲切mm h 3054535001=-=[]kN A p F j b 5.94)008.058.0(2.165)31.06.01(2)31.09.05.1(2.1652max =-⨯=---⨯--⨯==I IkNF kN h a f b o m t hp 5.944.360431.0)31.022.12.1(2/111000.17.07.0=>=⨯⨯++⨯⨯⨯⨯=I β满足要求 3.基础底板配筋柱边弯矩(如例图3-6(b))m kN l a b b P P M t t jI j I .3.1504.476.57.284481)4.022()6.03)(5.1192.165(481)2())((48122max =⨯⨯⨯=+⨯-+=+-+=m kN b b a l P P M t t j j .1.766.656.21.216481)6.032()4.02)(9.502.165(481)2())((48122min max =⨯⨯⨯=+⨯-+=+-+=∏130@1012142106559.0103.1509.026φ配每m mm f h M A y o I sI =⨯⨯⨯==例题【3-7】某多层住宅的承重砖墙厚240mm ,作用于基础顶面的荷载F k =240 kN/m ,基础埋深d=0.8m ,经深度修正后的地基承载力特征值f a =150kPa ,试设计钢筋混凝土条形基础。