清华大学版基础工程课后习题答案.docx
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清华大学版基础工程课后习题答案
题2-41
(1)地区的标准冻结深度为=1.8m
(2)按式2-33求设计冻结深度,即=
查表2-11求
第一层土:
=-=8<10且d>0.075mm占土重10%<50%,为粉土,=1.20
第二层土:
d>0.25mm占55%>50%d>0.5mm占40%<50%,为中砂,=1.30
查表2-12求
第一层土:
=20%底层距地下水位0.8m<1.5m冻胀等级为Ⅲ级冻胀类别为冻胀=0.90
第二层土:
地下水位离标准冻结深度为0.2m<0.5m冻胀等级为Ⅳ级冻胀类别为强冻胀=0.85
查表2-13求
城市人口为30万,按城市的近郊取值=0.95
按第二层土计算:
=1.8*1.3*0.85*0.95=1.89m
折算冻结深度:
=1.2+(1.85-1.2)*=1.864m
折算冻结深度进入第二层土内,故残留冻土层主要存在于第二层土。
(3)求基础最小埋深
按照正方形单独基础,基底平均压力为120,强冻胀,冰冻等条件,查表2-14得允许残留冻土层厚度=0.38m
由式2-34求得基础的最小埋置深度=-=1.864-0.38=1.484m
题2–42
(1)埋置深度d=0.8m,持力层为粉质粘土
规范建议的地基承载力公式为=b+d+
=24°查表2-16得=0.80=3.87=6.45
=g=1.89*9.8=18.5=g=1.8*9.8=17.64
则=0.8*18.5*2.5+3.87*17.64*0.8+6.45*20=220.6
(2)埋置深度d=2.4m,持力层为细砂,此时b<3m取b=3m
=30°,查表2-16得=1.9=5.59=7.95
=g=1.94*9.8=19==18.2
则=1.9*19*3+5.59*18.2*2.4+7.95*0=352.5
题2–43
土层一:
由=16°查表2-16得=0.36=2.43=5.00
=18.5-9.8=8.7=0
=b+d+=0.36*8.7*3+0+5*15=84.4
土层二:
==
因为<==222
==0.923>0.85由表2-15得=0=1.0
=18.5-9.8=8.7=19.6-9.8=9.8
=+(b-3)+(d-0.5)=222+0+1.0*8.7*(2-0.5)=235.05
土层三:
由=22°查表2-16得=0.61=3.44=6.04
=20-9.8=10.2=
则=0.61*10.2*3+3.44*9.25*4+6.04*10=206.35
土层四:
由=32°查表2-16得=2.6=6.35=8.55
=20.1-9.8=10.3
=(18.5-9.8+19.6-9.8+20-9.8)/3=9.57
则=2.6*10.3*3+6.35*9.57*6+8.55*0=445
若采用第二层为持力层,由=235.05
则==
因为桥墩平面尺寸6m*2m,取基础尺寸为8m*3m
验算基底压力G=dA=(20-10)*2*8*3=480Kn
<=235.05满足承载力要求
基础材料采用C15混凝土,基底平均压力200<<300,由表2-8知,台阶宽高比为1:
1.25
tan==
基础高度h=
按长边及刚性角确定基础的尺寸如下图(单位:
mm,h>900mm,做成三层台阶):
题2–44
(1)求基地压力:
(2)基底至淤泥质粘土顶面的距离z为1.8m.
由z/b=1.8/1.2=1.5>0.5
查表2-17得压力扩散角θ=23°
题2–45
解:
(1)
(2)
考虑偏压:
(3)G=Ad=20*1.2*9.6=230.4KN
F+G+p=1310.4kN
M=180+60*1.2+80*0.45=288
总荷载的偏心距
基底地缘最大应力:
,满足承载力要求
(4)粉质粘土
,且地下水位离标准冻结深度为,
所以冻胀等级为IV,冻胀类别为强冻胀,得,
所以。
按照方形基础,采暖,基底平均压力位136.5为条件,查表2-14得
所以最小埋置深度
满足最小埋置深度要求。
(5)采用C15混凝土,基底平均压力150 100得 h=bt=0.5(3-0.6)=1.2m 为了保护基础不受外力的破坏,基础的顶面必须埋在设计地面以下100-150mm,所以基础的埋置深度d必须大于基础的高度h,加上保护层厚度,即d≧ht(100˜150mm) 所以初定d=1.2m,故需要重新设定埋深d (6)取埋深d=1.4mb=3m 则 ,仍取 G=Ad=20*1.4*9.6=268.8KNF+G+p=1348.8kN M=180+60*1.4+80*0.45=300 基底地缘最大应力: 满足承载力要求,此时允许刚性角为45° 题2–46 (1)根据2-45题的结果取基底面积a×b=3200mm×3000mm, 按规范设计,荷载的标准组合应乘以1.35的基本组合值。 即F=1.35×1000=1350kNH=1.35×60=81kNM=1.35×180=243kN P=1.35×80=108kN (2)基础底面净反力计算 M总=(243+81×1.2+108×0.45)=388.8kN·m A=a×b=9.6m2W=×3×3.22=5.12m3 荷载偏心距e=M/(F+P)=388.8/(1350+108)=0.27m<==0.53m 基底净反力Pemax=(F+P)/A+M总/W=(1350+108)/9.6+388.8/5.12=227.8kPa Pemin=(F+P)/A-M总/W=(1350+108)/9.6-388.8/5.12=75.9kPa (3)基础抗冲切验算 取基础高度h=600mm,则ho=600-70=530mm(按不设垫层时,保护层厚度不小于70mm) Aaiegjc=(--ho)*b-(--ho)2=(3.2/2-0.6/2-0.53)*3–(3/2-0.6/2-0.53)2=1.86m2 按Aaiegjc面积上作用Pemax计,则 Fl=Pemax×Aaiegjc=227.8×1.86=423.7kN 因为ho=530mm<800mm,故βh=1.0 采用C20的混凝土,=1100kN/m2 得[V]=0.7(bc+ho)*ho =0.7*1.0*1100*(0.6+0.53)*0.53=461kN 满足Fl<[V]的要求。 (4)柱边基础弯矩验算 柱边及远侧基础边缘的距离’=+(—)=0.6+0.5×(3.2—0.6)=1.9m 柱边基础的净反力PeI=Pemin+(Pemax-Pemin)×=75.9+(227.8-75.9)×1.9/3.2=166.1kPa 由式(2-76)MI=(—)2×[(Pemax+PeI)×(2b+bc)+(Pemax-PeI)×b] =(3.2—0.6)2×[(227.8+166.1)×(2×3+0.6)+(227.8-166.1)×3]=392.2kN·m =×(Pemax+Pemin)=×(227.8+75.9)=151.85kPa 由式(2-75)得MII=×(b—bc)2×(2+) =×(3—0.6)2×(2×3.2+0.6)=255.1kN·m (6)配筋计算 采用HRB335级钢筋,=300N/mm2,按内力臂系数γs=0.9计算 沿长边方向: AsI==392.2×106/(0.9×300×530)=2741mm2 选配1416@200,实际钢筋面积2815mm2 沿短边方向: AsII==255.1×106/(0.9×300×530)=1783mm2 选配1214@240,实际钢筋面积1847mm2 题3-26 解: (1)对于角柱形节点,按半无限长梁计算交点挠度 因为 且有 调整前的基底压力平均计算值为 2、对于边柱形节点,x方向及y方向基础梁分别按半无限和无限长梁计算交点挠度 且 调整前: 3、对于内柱十字形结点,均按正交后无限长梁计算交点挠度 调整后: 题3-27 (1)假定基底反力均匀分布,沿基础纵向的地基净反力为 (2)梁的截面刚度 混凝土的弹性模量 梁的截面惯性矩 反梁法把基础梁当成以柱端为不动支座的四跨连续梁,当底面作用以均匀反力时,各支座反力为 把支座不平衡力均匀分布在支座相邻两跨的各跨度范围内 对A、D支座有 对B、C支座有 把均匀不平衡作用于连续梁上,如下图, 求支座反力得, 得第一次调整后的支座反力为 对于A、D支座,差值 对于B、C支座,差值 所以满足精度要求 用叠加后的地基反力及柱荷载作为梁上荷载,求梁截面弯矩分布图如下: 题4-39 单桩竖向承载力特征值应由下式确定: 式中——单桩极限承载力标准值;K——安全系数,取K=2 粉质粘土: ==0.74 有0.5<<0.75利用内插法查表4-2得=55.6kPa 粉土: 0.75<e=0.78<0.9得=62kPa 中砂(中密): =60.67kPa,查表4-3得=5000kPa 且桩进入中砂层一米.对于预制桩,将对进行修正,修正系数为0.96 =4×0.3×(55.6×0.96×1+62×0.96×7+60.67×0.96×1)+5000×0.32=1084kPa =1084×0.5=542kPa 题4-40 单桩抗拔承载力特征值: =4×0.3×(0.75×55.6×0.5×1+0.75×62×0.5×7+0.6×60.67×1)=242kN 题4-41 将偏心荷载向中间桩转化,可得到一个竖向力和一个弯矩值 条形基础受力为 条形基础尺寸: 宽7米,高1.5米,条形基础及其上土平均容重为20kN/m, 每延米条形基础及其上土自重的标准值: 边桩偏心荷载下竖向力为: 中间桩偏心荷载下竖向力为: 题4-42 采用桩断面为300mm*300mm的方桩,桩距为1m大于3d,可不计群桩间的影响。 单桩承载力特征值: 其中, 因地基土均为黏性土故可认为该桩为摩擦桩,不计桩端承载力。 由地基土的物理力学指标查表可得桩极限侧阻力标准值 土层Ⅰ, 所以该土为淤泥质土,取; 土层Ⅱ, 土层Ⅲ, 单桩承载力特征值: 新规范执行新标准
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