地基与基础工程作业一

地基与基础工程地基与基础工程 课程作业一课程作业一 姓名 蔡卫 学号 班级 地下 11 3 中国矿业大学力学与建筑工程学院 二 O 一四年五月 1 习题习题 1 中等城市 人口约中等城市 人口约 30 万 市区某建筑物地基的地质剖面万 市区某建筑物地基的地质剖面 如下图所示 正方形单独基础的基地平均压力为如下图所示 正方形单独基础的基地平均压力为 120kPa 按永 按永 久荷载标准值乘以久荷载标准值乘以 0 9 计 地区的标准冻深计 地区的标准冻深 z0 1 8m 从冰冻 从冰冻 条件考虑 求基础的最小埋置深度 条件考虑 求基础的最小埋置深度 图 1 1 某市区建筑物地基的地质剖面图 标高 m 解 1 按公式求设计冻结深度 0 1 610 850 951 292 dzszwze zzm 查表求 zs 第一层土 颗粒直径大于 10022 14 1008 pLP Iww 0 075mm 的土的含量为 10 小于 50 由土的分类可知该层土为粉土 查表 可知 1 2 zs 第二层 d 0 25mm 占 55 大于 50 d 0 5mm 占 40 小于 50 为中砂 1 3 zs 2 查表求 zw 第一层为粉土 天然含水量 层底距地下水位20 22 w 冻涨等级为 即冻涨 取 0 9 0 81 5mm zw 第二层为中砂 冻结期间冻结层底距地下水位 0 2m 0 5m 冻涨等级为 即强冻涨 取 0 85 zw 查表求 环境为城市近郊 取 0 95 ze ze 按第一层土计算 1 81 20 90 951 85 d zm 按第二层土计算 1 81 30 850 951 89 d zm 折算冻结深度 1 89 1 21 851 21 86 1 85 d zm 折算冻结深度进入第二层土里 故残留冻土层主要存在于第二层土 2 求基础最小埋置深度 按照正方形基础 强冻涨土 不采暖 基底平均压力为 120kPa 等条件 查 表得允许残留冻土层厚度为 0 38m 由公式求得基础的最小埋深 m i nm ax 1 860 381 48 d dzhm 3 习题习题 2 2 地基工程地基剖面如下图所示 条形基础宽度地基工程地基剖面如下图所示 条形基础宽度 b 2 5m 如果 如果 埋置深度分别为埋置深度分别为 0 8m 和和 2 4m 试用 试用 地基基础设计规范地基基础设计规范 公式确定土层公式确定土层 和土层和土层 的承载力特征值的承载力特征值 fa fa 图 2 1 某地基工程地质剖面图 1 当埋置深度为 0 8m 时 用公式计算地基承载力特征值 aadmck fM bMdMc 对于土层 查表可知 0 80 b M 3 87 d M 6 45 c M 3 1 899 818 5 gkNm 3 1 89 817 64 m gkNm 故1 91935 5918 22 47 9520220 6 a fkPa 2 当埋置深度为 2 4m 时 对于土层 查表可知 1 90 b M 5 59 d M 7 95 c M 又土层 为砂土 且 b 2 5m 3m 故取 b 3m 3 1 949 819 gkNm 3 0 817 641 618 5 18 2 2 4 m gkNm 故1 91935 5918 22 47 950352 5 a fkPa 4 习题习题 3 已知按荷载标准组合承重墙每已知按荷载标准组合承重墙每 1m 中心荷载 至设计地面 中心荷载 至设计地面 为为 188kN 刚性基础埋置深度 刚性基础埋置深度 d 1 0m 基础宽度基础宽度 1 2m 地基土层 地基土层 如图所示 试验算第如图所示 试验算第 层软弱土层的承载力是否满足要求 层软弱土层的承载力是否满足要求 图 3 1 地基土层的分布示意图 1 计算软弱下卧层顶面处的附加压力 Pz 0 2 t an c z b pp p bz 1882011 21 176 7 1 21 FG pkPa A 01 11 17 70 819 49 810 816 08 csatw phdhkPa 又 12 1553 ss EE 1 81 21 50 5zb 故查表可知地基压力扩散角23 2 t an1 221 8t an 232 73bbzm 故 5 0 1 2176 716 08 70 6 2 t an2 73 c z b pp pkPa bz 2 计算软弱下卧层顶面处的自重应力 cz p 1 12 17 70 819 49 8233 36 czsatw phhkPa 3 计算软弱下卧层经深度修正后的地基承载力特征值 dz f 查表可得 0 b 1 d 1 123 12 17 70 819 49 82 11 9kN m 0 82 satw m hh hh 故 0 590111 92 80 5117 4 dzakdm ffdkPa 4 验算软弱下卧层的承载力 利用公式 czzdz ppf 即 33 3670 6103 96117 4 czzdz ppkPafkPa 满足条件 故软弱土层的承载力满足要求 6 习题习题 4 4 在人口为在人口为 30 万的城镇建造单层工业厂房 厂房柱子断面万的城镇建造单层工业厂房 厂房柱子断面 为为 0 6m 0 6m 0 6m 按荷载标准组合作用在柱基础上的荷载 至设 按荷载标准组合作用在柱基础上的荷载 至设 计地面 为竖向力计地面 为竖向力 F 1000kNF 1000kN 水平力 水平力 H 60kN H 60kN 力矩力矩 M 180kN m M 180kN m 基础梁端集中荷载基础梁端集中荷载 P 80kNP 80kN 地基为均匀粉质粘土 地基为均匀粉质粘土 土的性质和地下水位见下图 地区的标准冻结深度为土的性质和地下水位见下图 地区的标准冻结深度为 z z0 0 1 6m 1 6m 厂厂 房采暖 试设计柱下刚性基础 房采暖 试设计柱下刚性基础 图 4 1 土的性质和地下水位高度示意图 1 计算该土层的地基承载力 M kbdc 20 0 51 3 06 5 6619 2 m MM 假设 b 3m 则 a f 0 51 19 2 33 06 19 2 1 25 66 12 167 8k aP 2 按中心荷载初估基底面积 2 1 a 100080 7 51m f d167 820 1 2 FP A 考虑偏心荷载作用 将基底面积扩大 1 3 倍 即 A 1 3A1 1 3 7 51 9 76m2 采用 3 2m 3m 基础 3 验算基底压力 7 基础及回填土重201 29 6230 4GdAkN 基础的总垂直荷载1000230 4801310 4FGPkN 基底的总力矩180800 45601 2288MkN m A 总荷载的偏心 288 0 220 53 1310 46 a em 基底边缘最大应力 m ax2 1310 46288 9 63 23 192 751 21 2167 8201 36 a FGPM p AW kPafkPa 满足承载力要求 4 确定基础的最小埋置深度 1 查表确定 zs 由于是粉质粘土 故取 1 0 zs 2 查表确定 zw 因为 w 26 wp 18 满足 wp 5 w wp 9 冻结期间冻结面距地下水位的 距离 hw 0 4m 2m 故冻涨等级为 即强冻涨 查表取为 0 85 zw 3 查表确定 ze 因环境为城市近郊 故取为 0 95 ze 4 查表确定 hmax 只考虑竖向荷载作用下基底的平均压力 1310 4 136 5 9 6 FGP pkPa A 按照方形基础 强冻涨土 采暖 基底的平均压力为 136 5kPa 等条件 查表得允许的残留冻土层厚度为 0 483m 5 计算基础的设计冻结深度 0 1 610 850 951 292 dzszwze zzm 6 验算基础的最小埋置深度 m i nm ax 1 2920 4830 8091 2 d dzhmm 故基础的埋置深度初步满足要求 5 确定基础的高度 采用 C15 混凝土 基底平均压力 100 136 5 200 查表可知 台阶的宽高 比允许值为 1 1 00 即允许的刚性角为 45 由此确定基础的最小高度 8 0 30 6 1 2 2t an2t an 45 bb hm 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 加上保护层的厚度 故之前确定的基础埋置深度不符合要求 必须重新设计埋深 6 重新设计基础的埋置深度 假设基础埋深 d 1 4m 其他保持不变 则 a f 0 51 19 2 33 06 19 2 1 45 66 12 179 55k a P 2 1 a 100080 7 13m f d179 5520 1 4 FP A 考虑偏心荷载作用 将基底面积扩大 1 3 倍 即 A 1 3A1 1 3 7 13 9 26m2 任然采用 3 2m 3m 基础 基础及回填土重201 49 6268 8GdA