基础工程设计原理习题解答(全)

第一章地基模型练习问题【1-1】某住宅的总压力为70kPa，埋深为1m，淤泥质粘土的天然重度为18kN/m3，在地基埋深为1m，使用直径为1.13m的荷载板进行室外荷载板试验，得到表1-3的数据，尝试确定该地基的地基系数。 载荷板试验结果表1-3根据压力(kpa)p06079110135184207235沉降s (mm )0. 21.3910.8717.6024.5638.2549.33.93【解】式(1-21 )，在12ssppkp=式和基底面分别计算了压力和土的自重压力。 2 p 1 p kPap70 2=kPap18118 1=对应的沉降在表1-3中通过线性插值MMS 563.1 ) 018 (060021.50=MMS 357.6 ) 6070 (6079.539.7.21.5=33312/108.10 ) 某563.1357.6(1870mknsppkp=此地基的基础系数33 /108 .10mkNkp=【1-2】如图1-13所示，某地基表面作用p=100kPa的矩形平均分布载荷，试制了地基的宽度、长度、弹性半空间地基模型的柔软度矩阵。 矩形负荷面积等分为4个网格单元，变形弹性模量、泊松比mb2=ml4=PaEM0 . 5 0=3 . 0=。 1 3 2 4 kPa100 m2 m4 PaEM0 . 5 0=根据图1-13课题1-2 3 . 0=【解】式(1-37 )，弹性半空间地基模型的柔软度系数为=)(1) 可以表示为(10202jirejifhiiij其中=11ln1lnln222 b a b-a b-a b-a fii是从问题中得知的，a=1m，b=2m， i=j时406.2121 ln 121 ln 12ln 222=ii f 4320110394.1406.21100.5.011=ii eff 4114332210394.1=ffffij时Mr RRR 243342112=53200 . 22100.5.011=vrefffmrrrr 142243113=532042431310793.51100 53.011=vrefffmrrrr 236.25.01223234114=5. 32032341100 11=reff ff=4-5-5-5-5-5-5-5-4-5-5-5-54101.394-5-5- 54101.394.897693.591102.897.394102.591105.7937.5937.5911 01.394102 9710394.1)f练习题【2-1】使用图2-31所示的地质土性和独立基础尺寸的资料，采用承载力公式计算承载层的承载力。 地下水位稳定下降0.7m到1m，下降1.7m后，问承载力有什么变化？图2-31练习题2-1图解：根据图2-31，基底采土的浮重度为3/2.88.90.18mknwat=基底以上的土的加权平均重度为3/0.13.1.6.02.8 6.03.1(2.17mknm=由表2-6中，020=k 66.5，06.3， 由于51.0=cdbmmmm，因此，当kpacmdmbmfkcmbdba9. 64166.53.10.1306.3.12.851.0=地下水从1m下降1.7m时，基底以上的土的重量为3 /2 .17mkN m=基底，土的重量为3/0 .18mkN m=时，承载层承载力为kpacmdmbmfkcmbdba0. 86166.5.1.2.1706.3.1.1851.0=1【2-22-2】某砖墙承载房屋采用混凝土(C10 )条基础，基础顶面在块宽=490mm设计楼板上b (1)根据地基承载力的要求初步决定基础宽度，假设基础承载力的深度为d=1.2m，不考虑基础承载力深度的修正，即设fa=FAK=144 kpammdfbagk 83.1.120144220=，设b=1.9m。 地基承载力管理： kpafkpabfagpakkk 1448.139.1.2.19.120220=0.1m，符合要求。 2 【2-32-3】某钢筋混凝土的基础和地基土的情况如图2-32所示，已知基础宽度b=1.65m，上部构造荷重Fk=220kN/m，试验计算了地基的承载力。 图2-32练习题2-3图解： (1)抓取层承载力管理b=1.65 m3m b=3m3/6.18.06.0.0186.019 mknm=()；5.00.1 (6. 186.10200.03=， 基本总压力为kpafkpabfagpakk9. 2143.15365.1165.120220=，查看表2-9可知，kpazbpz2. 63 TG 252265.165.14.0186.0193.153 TG2CK=作用于下卧层上表面的总响应4 【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，粘性地基承载力特性值fak=250kPa。 试着决定基础底面的尺寸。 图2-33课题2-4图【解】【解】(1)仅轴心载荷，根据式(2-29 )，2m1.106.120250=dfgak基础上仅轴心载荷作用，因此，考虑选择方形基础的mAbl18. 31 .10=m2取l=b=3.2m (2)， 计算修正后地基承载力特性值的表2-6、=0.840.85、e=0.830.85、Li6.13.0=db3/7.18.6.01915.18 mknm=pa 05.284 )5. 06.1 (7. 186.1 ) 32.3 (193.0250 ) 5.0 () 3(kddbffmdbaka=(3)地基承载力管理： (为了满足kpa 05.284 kpa 84.246.120.2.32.32200=agkkfdafp，基础采用m2 . 3m2 . 3底面尺寸是合适的。 5 【2-5】工业现场的柱基采用钢筋混凝土的独立基础，图2-34表示载荷位置和关系尺寸，已知图示载荷为Fk=1850kN、Pk=159kN、Mk=112kNm、Qk=20kN。 粘性土的地基承载力特性值fak=240kPa。 尝试矩形基底尺寸(假设3:5:=bl )。 图2-34练习题2-5图【解】【解】(1)用轴心载荷决定基底面积，根据式(2- 29 ):20m 57.9.1202401591850=dfpfagkk偏心载荷的影响，增加10%，即， 在0 A 5 .1057. 91 . 11 . 1 0=AAm2宽高比中，53360=bl235 bbla=且m5.235.103=ab2.45.235=bl(2) 计算某基础的最大压力： maxk p基础和填方重量kN3155 . 12 . 45 . 220=AdG Gk 基础上的垂直力的合力=kN23243151591850 k F基础上的总力矩=mkn2185.12048.015312km偏心距离mlfe kk7. 066基础最大压力： kpa6. 191.251.2.4094.061.45.223246 minmax=lblbpfak (3)地基承载力特性值和地基承载力管理：6.13.0=dbkpa1. 270 )5. 05.1 (8. 186.10240 )5.0()3=dbffmak (kpa 1.270 kpa3. 221.45.22324 ) (kpa1. 3241.2702.12.1 kpa 1.251 max=(6)基础管理截面的弯矩设计值： m/mkn3. 7988.0133 ) 88.023 (21726.0 ) 3(62min1max2i=BPBBBBmbjj(7)基础上的每延米的受力钢筋截面积： 260 yimm 1130102603009.0.79.0=hfmas选项受力钢筋16170，As=1183mm2，配置在与砖墙长度垂直的方向上。 在砖墙的长度方向配置8250的分布钢筋。 基础配筋图如图3-6所示。 图3-5墙下杆基础计算图图3-6墙下杆基础配筋图【例题3-3】某柱下锥独立基础的底面尺寸为22003000mm，上部结构柱载荷的基本组合值为N=750kN，M=110，柱截面尺寸为400400 mm，基础采用c2级混凝土和HPB235级钢筋。 确定基础高度进行基础配筋。 mkn【解】1 .设计基本数据：根据结构要求，可在基础下设置100mm厚的混凝土砌块，强度等级为C10。 若将基础高度设为h=500 mm，则基础有效高度h0=0.5-0.05=0.45 m。 根据混凝土结构设计标准，可以研究C20级混凝土ft=1.1103 kPa、HPB235级钢筋fy=210 MPa。 2 .基础净反作用力计算kpa