基础工程.doc

2014-2015学年第一学期期末基础工程大作业一、填空（每空1分，共15分）1.减少建筑物不均匀沉降的结构措施包括 加强上部结构的刚度 、 减少基地附加压力 、 加强基础刚度 、 地基基础设计应控制变形值 。2.季节性冻土地基的设计冻深影响因素有 周围环境、 土的冻胀性 、土的类别等。3.桩基础按承台位置可分为高桩承台 桩基础和 底桩承台桩基础两种。4.地基基础极限状态分为 承载能力 极限状态和 正常使用 极限状态。5.桩按设置效应通常可分为 非挤土桩 桩、 部分挤土桩 桩及 挤土桩 桩三种。二、名词解释（每词3分，共15分）1.承载能力极限状态：承载能力极限状态是指结构或结构件达到最大承载力、出现疲劳破坏或不适于继续承载的变形.因此,在计算桩身结构极限抗拉强度时应采用钢筋的屈服强度即钢筋强度标准值,而不应采用钢筋的极限抗拉强度2.群桩效应：在高层建筑基础设计时不能不考虑的就是群桩效应，群桩效应就是指群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的相互作用使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同，承载力往往不等于各单桩承载力之和这一现象。3.正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态称为正常使用极限状态4. 桩端阻的深度效应：桩的承载力(主要是桩端承载力)随着入土深度,特别是进入持力层的深度而变化,这种特性称之为深度效应。 5.桩的负摩阻力：就是当桩身穿越软弱土层支承在坚硬土层上，当软弱土层因某种原因发生地面沉降时，桩周围土体相对桩身产生向下位移，这样使桩身承受向下作用的摩擦力，软弱土层的土体通过作用在桩侧的向下的摩擦力而悬挂在桩身上;这部分作用于桩身的向下摩擦力，称为负摩阻力。三、简答题（每题6分，共30分）1.采用什么方法确定单桩承载力？ 一是按照桩身结构强度确定承载力， 二是按地基对桩体的支持力确定。而按地基对桩体的支持力确定桩承载力的方法包括现场试验方法、经验公式方法、理论计算方法及经验值方法等。1）按桩身结构强度确定2）按现场静载荷试验确定3）地基基础设计等级为丙级的建筑物，可采用静力触探及标贯试验参数确定Ra值。4）初步设计时单桩竖向承载力特征值估算公式2. 影响桩荷载传递的主要因素有哪些？桩的荷载传递和桩侧，桩尖土的性质；桩身刚度和长径比等因素有关。一桩尖土和桩侧土刚度比Eb/Es的影响（1）Eb/Es0，桩尖土质很差，荷载几乎全部由侧摩阻承担，属摩擦桩，对均匀土层，侧阻沿桩身近似均匀分布。（2）Eb/Es1，桩尖和桩侧土性质一样，属均匀土的磨擦桩，侧阻分布和上条相近。（3）Eb/Es，桩侧土很差，桩尖土较好，对于中长桩（L/d=25），桩身上段侧阻可充分发挥，下段由桩土相对位移很少，侧阻无法充分发挥，属端承桩。二桩身和土刚度比Ep/Es的影响。（1）Ep/Es大，桩身刚度愈大，端阻力占的比例大。（2）Ep/Es小，桩身材料强度很低，端阻占的比例小。（3）Ep/Es10的中长桩（L/d=25），端阻接近零，例如作为提高地基土强度的碎石桩、砂桩、灰土桩和水泥土桩等，其桩身强度很低，荷载传递和混凝土桩有根本区别，端阻力近似零。3桩扩底和桩身直径比值D/d的影响，D大，端阻分担荷载比例大，但D大到一定值时，桩承载力要折减。4桩长径比L/d的影响置于均匀土的桩，L/d25时，L/d愈大，端阻占的比例愈小。当L/d100时，桩尖土再好，对荷载传递没任何影响，所以长径比特大的桩，无论桩尖土性质如何，都属摩擦桩。3. 刚性基础有哪些主要特点？ 受荷后基础部产生挠曲，当基础顶面承受的外荷载合力通过基底形心时基底沉降处处相等。它的的优点是稳定性好施工方便 能承受较大荷载，缺点是由于受到刚性角的限制而使基础高度较大材料用量多。有钢筋混凝土柱下独立基础和钢筋混凝土墙下条形基础。适用于6层和6层以下的民用建筑和砌体承重的厂房以及荷载较小的桥梁基础。台阶宽高比的限值与基础材料和基底反力大小有关。4. 何谓中性点？有什么特点？正负摩阻力变换处的位置即为中性点。由于某种原因，桩侧土体下沉量有可能在某一深度处与桩身的位移量相等，此处的桩侧摩阻力为零，而在此深度以上，桩侧土下沉量大于桩体的位移，桩侧摩阻力为负；在此深度以下，桩侧土下沉量小于桩体的位移，桩侧摩阻力为正。5. 地基处理方法有哪些？换填法：当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时，常采用换土垫层来处理软弱地基。即将基础下一定范围内的土层挖去，然后回填以强度较大的砂、碎石或灰土等，并夯实至密实。 预压法：预压法是一种有效的软土地基处理方法。该方法的实质是，在建筑物或构筑物建造前，先在拟建场地上施加或分级施加与其相当的荷载，使土体中孔隙水排出，孔隙体积变小，土体密实，提高地基承载力和稳定性。堆载预压法处理深度一般达10m左右，真空预压法处理深度可达15m左右。 强夯法：即用几十吨重锤从高处落下，反复多次夯击地面，对地基进行强力夯实。实践证明，经夯击后的地基承载力可提高25倍，压缩性可降低200500，影响深度在10m以上。 振冲法：是振动水冲击法的简称，按不同土类可分为振冲置换法和振冲密实法两类。振冲法在粘性土中主要起振冲置换作用，置换后填料形成的桩体与土组成复合地基；在砂土中主要起振动挤密和振动液化作用。振冲法的处理深度可达10m左右。 深层搅拌法：利用水泥或其它固化剂通过特制的搅拌机械，在地基中将水泥和土体强制拌和，使软弱土硬结成整体，形成具有水稳性和足够强度的水泥土桩或地下连续墙，处理深度可达812m。 施工过程：定位沉入到底部喷浆搅拌（上升）重复搅拌（下沉）重复搅拌（上升）完毕 砂石桩法：振动沉管砂石桩是振动沉管砂桩和振动沉管碎石桩的简称。振动沉管砂石桩就是在振动机的振动作用下，把套管打入规定的设计深度，夯管入土后，挤密了套管周围土体，然后投入砂石，再排砂石于土中，振动密实成桩，多次循环后就成为砂石桩。也可采用锤击沉管方法。桩与桩间土形成复合地基，从而提高地基的承载力和防止砂土振动液化，也可用于增大软弱粘性土的整体稳定性。其处理深度达10m左右。 土或灰土挤密桩法：土桩及灰土桩是利用沉管、冲击或爆扩等方法在地基中挤土成孔，然后向孔内夯填素土或灰土成桩。成孔时，桩孔部位的土被侧向挤出，从而使桩周土得以加密。土桩及灰土桩挤密地基，是由土桩或灰土桩与桩间挤密土共同组成复合地基。土桩及灰土桩法的特点是：就地取材，以土治土，原位处理、深层加密和费用较低。4、 绘图说明排水固结法由哪几个系统构成？各起什么作用？为何要联合使用？（20分）排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水可以利用天然土层本身的透水性，尤其是上海地区多夹砂薄层的特点，也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法。为加固软弱的粘土，在一定条件下，采用电渗排水井点也是合理而有效的。 (1)堆载预压法 在建造建筑物以前，通过临时堆填土石等方法对地基加载预压，达到预先完成部分或大部分地基沉降，并通过地基土固结提高地基承载力，然后撤除荷载，再建造建筑物。临时的预压堆载一般等于建筑物的荷载，但为了减少由于次固结而产生的沉降，预压荷载也可大于建筑物荷载，称为超载预压。为了加速堆载预压地基固结速度，常可与砂井法或塑料排水带法等同时应用。如粘土层较薄，透水性较好，也可单独采用堆载预压法。适用于软粘土地基。 (2)砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等) 在软粘土地基中，设置一系列砂井，在砂井之上铺设砂垫层或砂沟，人为地增加土层固结排水通道，缩短排水距离，从而加速固结，并加速强度增长。砂井法通常辅以堆载预压，称为砂井堆载预压法。适用于透水性低的软弱粘性土，但对于泥炭土等有机质沉积物不适用。 (3)真空预压法 在粘土层上铺设砂垫层，然后用薄膜密封砂垫层，用真空泵对砂垫层及砂井抽气，使地下水位降低，同时在大气压力作用下加速地基固结。适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。 (4)真空-堆载联合预压法 当真空预压达不到要求的预压荷载时，可与堆载预压联合使用，其堆载预压荷载和真空预压荷载可叠加计算。适用于软粘土地基。 (5)降低地下水位法 通过降低地下水位使土体中的孔隙水压力减小，从而增大有效应力，促进地基固结。适用于地下水位接近地面而开挖深度不大的工程，特别适用于饱和粉、细砂地基。 (6)电渗排水法 在土中插入金属电极并通以直流电，由于直流电场作用，土中的水从阳极流向阴极，然后将水从阴极排除，而不让水在阳极附近补充，借助电渗作用可逐渐排除土中水。在工程上常利用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位来提高地基承载力或边坡的稳定性。适用于饱和软粘土地基。五、计算题（20分）某厂房设计框架结构独立基础。地基土分3层：表层人工填土，天然重度1=17.2kN/m3，层厚0.8m；第2层为粉土，重度2=17.7kN/m3，层厚1.2m；第3层为黏土，孔隙比e=0.85，液性指数IL=0.6，重度3=18.0kN/m3，层厚8.6m。基础埋深d=2.0m，位于第3层黏土顶面。上部荷载F=1600kN，M=400kNm，水平荷载Q=50kN。（假定f=1.0）设计柱基底面尺寸。 这是一个偏心独立基础，设底面积Lb，则轴力N1600KNLb(0.81.2)2.0，(混凝土基础与土平均重度取2.0KN/m),设持力层为第3层黏土顶面时，偏心弯矩Mo为400501.2（KNm），先假设L和b尺寸，偏心距eMo/N, 核算e应b/6, 再用GB50