基础工程例题及习题集.doc
18 + 9.5 x 0.3
1.3 = 16.04 kN/m3
基础工程例题及习题集
第一章天然地基的浅基础设计原理
例1……基础埋置深度的确定
某地区标准冻深为1.9m,地基由均匀的粉砂土组成，为冻胀土，场地位于城市市区，基底
平均压力为130kPa,建筑物为民用住宅，采用矩形基础，基础尺寸为2mXlm,试确定基础的最小埋置深度为多少？
地基土为粉砂土，查表格2-11,规范中5. 1.7. 1,得到昨,=1.2；
地基土为冻胀土，查表2-12,规范中5. 1.7.2,得到i//：s = 0.9 ；
场地位于城市市区，查表2-13,规范中5. 1.7.3,得到化"=0.9；
设计冻深为E）\ = 1 ?9创?2 0.9? 0.9 1.85/n
基础底面平均压力为130kPa, 土质为冻胀土，民用住宅即取暖，矩形基础可取短边尺寸按方形基础计算,查表1-13, li = 0.7m o
11
则基础的最小埋置深度d min=妃x=的85?0.7= 1.15m。
难点、1、标准冻深以及设计冻深的概念；最小埋置深度的概念;
2、查表时注意表格中数字的条件;
习题：
1、季节性冻土地区在城市近郊拟开发建造一开发区，地基土主要为粘性土，冻胀性分类为强冻胀，采用方形基础，基底压力为130kPa,不采暖，若标准冻深为2m,基础的最小埋置深度为多少？（06年试题）例2.……理论公式法计算地基承载力的确定
某房屋墙下条形基础底面宽度1.5m,基础埋深1.3m,偏心距c=0.04m,地基为粉质粘十粘聚力
q=12kPa,内摩擦角代=26°,地下水距地表Im,地下水以上土的重度
/ = 18kN/m3 ,地下水以下土的饱和重度/sat=19.5kN/m3,则该土的承载力特征值?
偏心距e = 0.04 < 0.033x1.5 = 0.0495m ,所以可以按照理论公式进行计算。
按角=26°,杏表得到M b=l.l,= 4.37,M c =6.9,
地下水位以下土的浮重度Y = y sal -Zvv =19.5-10 = 9.5 ^/m3f a = M b yb + Mgd + M c c k = 189.6kPa 难点、1、基础宽度的取值问题，大于6m按6m计算，当是砂土的时候，基础宽度小于
3m
按3m计算；
2、土的重度取值问题（加权重度以及地下水的处理）;
3、能够利用理论公式进行计算承载力的条件；例3……地基承载力的深宽修正
某混合结构基础埋深1.5m,基础宽度4m,场地为均质粘土，重度/ = 17.5kN/n?,孔隙
比。=0.8,液性指数。=°?78,地基承载力特征值九=190kPa,则修正后的地基承载力为多少？
基础宽度大于3m,埋深大于0.5m,所以需要对承载力进行修正。
按e = 0.8 , I L = 0.78 ,查表得到久=0.3,为=L6。贝U fa = fa k + 奶—3）+ m （d-0.5） = 223.25kPa
难点、
1、基础宽度的取值问题，大于6m按6m计算，基础宽度小于3m按3m计算;
2、土的重度取值问题（加权重度以及地下水的处理）；
3、利用该公式进行计算的条件；例4……基底压力的计算己知基底面积3E X2E,基底中心处的偏心力矩A/* = 147kN.m ,上部结构传来的相应于荷
载效应标准组合时作用于基础底面的竖向力值为490kX,则基底压力为多少？
e = —= —= 0.3
FM 490
max _ Fk + G k6e _131
Pmin --------- ；—\[±~r)~33
A b
解题要点:
F + G6g
1、判别偏心距与g与”6的关系，如果e A b _2(6,+G「)= 2/+GQ 如果e>b/6, P^x = 3KL3(0/2— e)L 2、对基础宽度。的判别，宽度是弯距作用方前上的基础长度。 3、如果荷载是作用于基础底面，则已经包括了基础自重。 习题： 1、条形基础的宽度为3m,己知偏心距为0.7m,最大边缘压力等于140kPa,试指出作用与基础底面的合力最接近于多少？（2005年注册岩土工程师考试试题） 2、已知建筑物基础的宽度10m,作用于基底的轴心荷载200MN,为了满足偏心距 e<0AW/A的条件，作用于基底的力矩最大值不能超过下列何值？（注：W为基础底面的 抵抗矩，A为基础底面积）o （06年试题） 3、边长为3m的正方形基础，荷载作用点有基础形心沿x轴向右偏心0.6m,则基础底面的基底压力分布面积最接近于多少？(06年试题) 例5……持力层以及软弱下卧层承载力验算(确定基础底面积) 某轴心受压基础，相应于荷载效应的标准组合上部结构传来的轴向力F k = 780WV .地质剖面如下，试确定基础底面积并验算软弱下卧层。 3.2 = 2MPa ak = 88kN/m 2 第一步：地基承载力修正 f a = f ak + 时〃 0 - 0.5) = 196 +1 . 1X15.7 X (1.2 - 0.5) = 208kPa 第二步:计算基础底面积 A Fk 780 2 兀脆 2 A = ------- ---- = -------------------- m = 4.24m f a -y G d 208-20x1.2 取 / x b = 2.4x 1.8 = 4.32m 2 第三步：计算基底附加应力 Po = Pk~ Yn.d = 一 商=185.7kPa A 第四步：计算下卧层顶面附加应力和自重应力 F in Z = 2m> 0.5b = 0.9m ,工=—=5,杳表得到 0 = 25° E S 2 2 则附加应力p.= ---------------- 匝 ---------------- =51.35kPa (b + 2z tan 0)(1 + 2z tan 0) 自重应力：/?cz = (15.7x1.2+ 18.6x2) = 56kPa 第五步：下卧层承载力验算 下卧层顶面处的承载力修正值为： f az = f ak + rt dYm (d -0.5) = 88 +1 x 1?2乂 15.￡小18.6 x(3>2_0<5) = i 35.2kPa Pz + Pcz < faz 满足要求。 习题： 1、 己知基础宽10印，长20m,埋深4m,地下水位距地表1.5m,基础底面以上土的平均重度 为12kN/m*在持力层以下有一软弱下卧层，该层顶面距地表为6m, 土的重度18 kN/m',已 知软弱下卧层经深度修正地基承载力为130kPa,则基底总压力不超过多少时能满足软弱下 卧层强度验算要求。 2、 某单层厂房独立柱基底面尺寸/?x/=2600mmx5200mm,柱底荷载设计值：Fi=2000kN, F 2=200kN, M=1000kN ?m, V=200kN （如图）。柱基自重和覆土标准值G=486. 7kN,基础 埋深和工程地质剖面见图1。试验算持力层和下卧层是否满足承载力要求？ F]=2000kN 巳=200kN M=1000kN ■ m 52^)0 粉质粘土，Y =10kN/m3, E s=7500kPa 2500 Ii=0. 38 fak=230kPa e=0. 78 ()=23° L=0. 3 耻二1.6 ______ 淤泥质土Y =17. 5kN/m? E s=2500kPa _Cak =85kPa n b=0 n a=l. 1 1、解：持力层承载力验算： F =「+ E+ G = 2000 + 200 + 486.7 = 2686.7kN “o =〃 +U ./? +% .。=1000+ 200x1 .3 +200x0.62 = 1383kN.m 芋=°g F 2686.7 mcrcE/ P L =——= ---------- =198.72 kN/nr * bl 2.6x5.2 p niax = —(1 + —) = 198.72x (1 + 6x0.515/5.2) = 316.8kN bl / f a= fak +%?" W一3) + % 号(J-0.5) = 269.6kPa > p k 1.2x。=1.2x269.6 = 323.5kPa〉Pm心=316.8kPa 软弱下卧层承载力验算： y m =(19xl.8 + 10x2.5)/(1.8 + 2.5) = 13.77kN/m3f a = f ak +r)b?/?(/?-3) + r)d?/0 - (J -0.5) = 85 + 1.1x13.77x3.8 = 142.6kPa 2.6x5.2x(198.72-19x1.8) 自重压力：p” =19xl.8 + 10x2.5 = 52.9kPa(1 分) 附加压力: …………- ，—64 33kPa _ b/(P-p,) —- z (b + 2ztgO)(l + 2魂。)(2.6 + 2x2.5x 用23° )(5.2 + 2 x 2.5 x 饮23°) p： + p ： = 52.9 + 64.33 = 123.53kPa < f a =142.6kPa (满足) 3某厂房柱下矩形基础，所受到荷载及地基情况见下图，试确定基础的底面尺寸。 解：先假定基础宽度小于3m,地基承载力只进行深度修正 /；=扁+时*一°?5) = 230 + 1.6x19x(1.8-0.5) = 269.52kPa 竖向总的外荷载Z尸T 800 + 220 = 2020kN 按轴心荷载作用下确定基础的底面积A > = ——竺—— =8.65m2将基底面积 -y G d 269.52-20x1.8 扩大40%,取基础底面尺寸为5mX2.5m,验算地基承载力 廿心吊s rr I 认￡ 4 + G 2020 + 5x2.5x20x1.8 八「 基底平均压力为Pk = ——= ------- 厂n ------------ = 197.6kPa 作用于基础底面的总弯矩 NM =950 + 220x0.62 + 180x1.2 = 1302.4kN m 偏心距 e = =l^lf = o.527 + G 2470 Pg、=呈，(1 + 箜)=197.6 x (1 + 竺*% = 322.6kPav 1.2 f. = 323.42kPa A b5 4己知某地基持力层为粉土，0=22°, c k=lkPa,基础宽度b=1.5m,基础埋深d=1.5m, 地下水位位于地面下Im处，如图所示，是应用理论公式法确定地基承载力特征值 试验算 1.5m 0.8 m 粉粘土 Y = 18kN/m 3 ,c k = IkPa,啊=22° 按性=22°,杏表得到 M b = 0.6l,M d = 3.44,A/c =6.04, 地下水位以下土的浮重度/ =揣= 18-10=8kN/m 3 17.8 + 8x0.5 NT / 3 Y.n = ------ --- ------ = 14.53 kN/m f a =M b yb + M d Y lii d+M c c k =0.61x8x1.5 + 3.44x14.53x1.5 + 6.04x1 = 88.34kPa 5某柱基础作用在设计地面处的柱荷载设计值、基础尺寸埋深及地基条件如图所示。 持力层和软弱下卧层的强度。 / = 16kN/m 3.0m x 3.5m 粉粘土 Z = 19kN/m 3 ,e = 0.73J L = 0.74, 3 5m .六 k = 200kPa E sl =5.6MPa 淤泥粘土 / = 17.5kN/m 3,69 = 45%, f :lk = 78kPa E S 2 =h86MPa 解：作用于底面的弯矩 工队=105 + 67x2.3 = 259.1kN ?m 竖向力的合力大小 ￡F = F + G = 1050 + 3x3.5x20x2.3 = 1533kN 偏心距《=旗竺=竺1 = 0.169 F + G 1533 M = 105kN ? m Po 】b (/ + 2z tan O)(b + 2z tan 6) 106.8x3x3.5 ____________ (3.5 + 2x3.5x tan 23° )(3 + 2 x 3.5 x tan 23°) =29.02kPa jmax jmin 持力层地基承载力经过深宽修正后为 X =扁 + "m(d -0.5) = 200 + 1.6x17.04x(2.3-0.5) = 249.08kPa 软弱下卧层经过深度修正后为 「” 1 16x1.5 + 19x0.8 + 9x3.5 八?八仃、…,“宜 ?fa = Ak + "m (d - 0.5) = 78 + lx --------------- -- ------------ X (5.8 - 0.5) = 142.6 IkPa 基底平均压力为Pk =乙兰=些史= 146kPa A 10.5 基底最大压力为P A =上°(1 +箜)= 146x(l+m^)=188.3kPavl.2/； =305.66kPa A h 3.5 基底附加应力Po =久—W = 146 —17.04X 2.3 = 106.8kPa 软弱下卧层顶面处的自重应力为Pcz =16xl.5 + 19x0.8 + 9x3.5 = 70.7kPa 软弱下卧层顶而的附加应力为 p, + Pc = 70.7 +29.02 = 99.72kPa 墙下条形基础的计算实例某厂房采用钢筋混凝土条形基础，墙厚240mm,上部结构 传至基础顶部的轴心荷载N = 360kN/m ,弯矩M=25.0kN/m ? m ,如图所示。条形基础底面宽度b己巾地基承载力条件确定为1.8m,试设计此基础的高度并计算底板的配筋面积计算。 选用混凝土的强度等级为C20,采用HPB235钢筋。 基础边缘处的最大和最小地基净反力： N 6M 360 6x25 246.3 —±--- = ----- ±----- = b ~ b2 1.8 — 1.82153.7 验算截面距基础边缘的距离：=-x(1.8-0.24) = 0.78m 2 验算截面的剪应力设计值： * =与 3-叫g + & p加in ]=拦打(2 X 1.8 - 0.78) X 246.3 + 0.78 X153.7] = 176.5kN/m Zb」Zxi.o 基础的计算有效高度：如Z=」生L = 229.22mm 0.07 /； 0.7x1.1 基础边缘高度取200mm,基础高度取300mm,有效高度为300?50=250mm>230mm,合适。 基础验算截面的弯矩设计值：M. = -V.b. =1x176.5 x 0.78 = 68.8kN - m/m 2 2 基础每延米的受力钢筋截面面积：氏=史里-=——竺——xl06 = 1456.1mm2 O.9*o 0.9x210x250 习题：某厂房采用钢筋混凝土条形基础，墙厚240mm,上部结构传至基础顶面的轴心荷载 F= 300kN/m，弯矩M = 28kN ? m/m.条形基础的底面宽度b已经由地基承载力条件确定为2m。试确定此基础的高度并进行底板配筋计算。 柱下独立基础设计计算实例设计基本资料：基础埋置在②号土层，其/ = 19kN/m3,地基承载力特征值为240kPa，根据各种资料及周边环境确定基础埋置深度d = 2.0m (自室外地坪标 高-0.300m算起)。上部结构传至基础短柱顶面最不利的内力组合为：M=108.44kNm, N= 113.95kN, V=36.14kN 1、经深宽修正的地基承载力特征值 首先假定基础的宽度小于3m,因此对地基承载力只进行深度修正，不做宽度修正。 f a = fx+n?/?（0 —3） + 亿?/o?（d —0.5） = 240 + 1.1x19x（2.0 —0.5） = 271.35kPa 2柱下独立基础底面尺寸的确定 先按轴心受压计算，边柱的基础埋置深度按室内标高和天然地坪标高平均值考虑，边柱按轴心受压计算基底面积： s N H3.95 亦2 A >-------------- =------------------------------------------ = 0.5m h -y G d 271.35-20x(2.0 + 2.3)/2 考虑到上部结构作用引起的偏心距较大，为了使弯矩引起的偏心距小于偏心方向 边长的1/6,即取边柱基础底面尺寸为bxl = 2.6mx2.6m 6 边柱基础底面积验算： 作用于基础的竖向力的合力： ZN = N + G = 113.95 + 20x2.6x2.6x2.15 = 404.63kN 作用于基础底面的弯矩：= 108.44 + 36.14*1.7 = 169.89kN?m 合力的偏心距为：e =一 = 169?§9_ Q 42m<— = 0.43m 404.63 6 作用于基础底面的平均压力为：p = Mt9= 40463 =59.86kPav舟=271.35kPa A 2.6x2.6 由于e<~,基底压力呈梯形分布，基础边缘的最大压力为： 6 N + G,1 6e . 404.63 八6x0.42、.._ OO1 _ . Z1 _ --------- (1+—)= ---------------- (1+ ------------- )=117.88kPavl .孑=325.6kPa A b 2.6 x 2.6 2.6 「N + G/| 6e x404.63 6x0.42、, orl n八 % Wa>。 故边柱基础底面尺寸是满足承载力要求的。 基础高度的确定 地基最大净反力计算: 边柱: 人N YM 113.95 6x169.89 宵「—+』—= ---------- + -------------- = 74.85kPa bl W 2.6 x 2.6 26 x 2.6 初步确定边柱和中柱下独立锥形基础边缘的高度为300mm,柱截面处基础高度为500mm,混凝土强度等级为C25。 边柱下独立基础高度的抗冲切验算 基础底面边长2600mm,短柱截面尺寸为510mmx790m验算界面处如=790mm , / = 51 Qmm。基础有效高度为A o = 460mm。 I+2/L =510 + 2x460 = 1430mm < I = 2600 。 = r(Z^_222_0.46)x2.6-(— 21 2 21 -0.46)2 = 0.815m2 A2 = h0(l c +/?o)= 0.46x(0.51 + 0.46) = 0.446m2 0.6/x =0.6x1.27x0.446x 10。= 339.9kN Pg x A = 74.85 X 0.815 = 6怯N < 0.6九X & 故该基础高度满足受冲切承载力要求。 o o CO < = 59.7 xlO 6 CD __ d 〃90 I ]1300 ] 1300 ] ] 1300 ] 1300 J 基础底板配筋 由于偏心距小于1/6基础宽度，验算截面的弯矩可以应用规范中的计算公式进行 计算。 边柱下独立基础的底板配筋计算： l c = 0.5Im,如=0.79m,% = (2.6-b c )/ 2 = 0.905m (1) 沿短柱长边方向 对柱边截面处的弯矩Mi 计算： 1 Z Z1 =—X 0.9052 x(2x 2.6 + 0.51)x(ll 7.88 + 77.5 一 2x290i 68)= 42.7kN . m 12 2.6x2.6 (2) 沿短柱短边方向 1 ,9 , 2G M 〃=云 UT)物 + 人)3哑+2一丁) 48 A =—X (2.6 一 0.51)2(2 X 2.6 + 0.79)x (117.88 + 77.5 一 290.68)= 59 JkN . m 48 2.6x2.6 (3) 配筋 4 42.7 xlO 6 4ni 2 A r = ----------- ! ----- = ------------------------ = 491mm O.9?f\.?/7oi 0.9x210x460 A - M 〃 — 59.7x10。 _702mm2 ” 0.9?人?(/?°—d) 0.9x210x(460-10) 根据规范要求，扩展基础底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm,间距不宜大 于200mm, 所以按构造要求进行配置钢筋。 基础沿两个方向底面应配置13。10@200的钢筋，= 1020.5mm2 柱下条形基础的计算实例：（倒梁法）筏板基础的计算实例（刚性板条法进行内力分析） 某框架结构平板式筏基的平面尺寸为25.6mX 16. 6m,柱距和荷载效应基本组企时的柱荷载如上图所示，基础埋深1.5m,板厚1.0m,计算筏型基础的内力。 解：将筏型基础沿x轴方向划分为4个板带，y方向划分为5个板带。 （1）计算柱荷载合力的偏心距 上部荷载基本组合值之和 =900x3+ 1000x9 +1100x4+ 1200x3 +800 = 20500kN 基底面积 A = 25.6x16.6 = 424.96m2 惯性矩人=a*'16.6：=9758.5B?/、="'心乂 = 23208.48m3 x 12 、12 上部结构荷载的含力距筏板左边缘的距离 同= [(900x2+ 1000x2)x0.8+ (1000x2+ 1200+ 1100)x6.8+ (1200x2+ 1000+ 1100)x12.8 + (1000x2+ 1100x2)x18.8+ (1000x2 + 900 + 800) x 24.8] / 20500 = 12.71m F 4560.73 ￡7 一4900 = 0.931 .y, =[(900x2 + 1000x2 + 1100)x0.8 + (1000x2 + 1200x2 + 1100)x5.8 + (1100x2 + 1000x2 + 1200)x10.8 + (1000x3 + 900 + 800) x 15.8] / 20500 = 8.21m 偏心距 e x =x -- = 12.71- —=-0.09m x 1 2 2 e、, =--y, =--8.21= 0.09m 5 2 1 2 (2)计算基底净反力 = 0.09 x 20500 = 1845kN ? m M、, =e、￡F =0.09x20500 = 1845kN ? m 基底平均净反力 ZF= 20500 =484kpa 'A 424.96 (3)计算各点的地基净反力 1 R45 y 1 ? 2 1 Q45 x 2 7 A 点PiA = 48.4 + ―' 、+ ―= 48.4 + 0.0795 x 12.8 + 0.189x 8.3 = 50.99kPa 川23208.48 9758.5 B 点p游=48.4+ 0.0795 x 12.8 — 0.189x8.3 = 47.85kPa C 点PR = 48.4 - 0.0795 x 12.8 -0.189 x 8.3 = 45.8IkPa D 点p.D = 48.4 - 0.0795 x 12.8 + 0.189 x 8.3 = 48.95kPa E，点p|E = 48.4 + 0.0795x 12.8+ 0.189x5 = 50.36kPa H 点p iH = 48.4 - 0.0795 x 12.8 + 0.189 x 5 = 48.33kPa (4)计算条带AEHD的内力 条带尺寸为3. 3mX 25. 6m,基底净反力平均值为取AD 两点的平均值(50.99 + 48.95)/ 2 = 49.97kPa 条带AEIID上柱荷载的总和 N 尸=900 x 2 +1000 x 2 +1100 = 4900kPa 基底净反力总和与柱荷载总和的平均值 F = -(^F + p pl) = -(4900 + 49.97 x 3.3 x 25.6) = 4560.73kPa 2 2 柱荷载的修正系数 各柱子荷载修正后的基本组合值 = 53.99kPa 21里=0.216m 』 \ 4x800 1.4x0.211 F,= ---------- 二=二 --------- x 1300 = 820kN 1.4x0.2114-0.8x0.216 b A ____ _ ——二一F = -------------- :—— ------------- x 1300 = 480kN bA+hl 1 1.4x0.211 + 0.8x0.216 0.8x0.216 bX _______ F.=——D —已= ------------------- —— -------------- x 2200 = 1388kN bX +bA - 1.4x0.211 + 0.8x0.216 ? * > > ?■ 1.4x0.211 F } =0.931x900 = 837.9kPa ； F 2 =0.931xl000 = 931kPa ； F 3 =0.931x1100 = 1024.1kPa ； F 4 =0.931xl000 = 931kPa ； F 5 =0.931 x900 = 837.9kPa 基底平均净反力的修正值 / F 4560.73 p =—= ---------------- ;bl 3.3x25.6 基底反力转化为线荷载的大小为p" = 3.3x53.99 = 178.17kPa 至此，就可以按照柱下条形基础的内力分析方法对该板条的内力加以分析（静力平衡法或调 整倒梁法）。计算出该板条各截面的弯矩和剪力，进而可以进行配筋计算。 柱下的交叉梁基础轴线图如下图所示。x 、y 轴为基底平面和柱荷载的对称轴。X 、y 方 向纵横梁的宽度和截面抗弯刚度分别为奴=1.4m , h = 0.8m , EJ x = 800MPa ? m 4 , EI V = 500MPa ? m 4,基床系数k = 5MN/m 3 0己知柱的竖向荷载氏=1.3MN ,凡=2.2MN , %=1.5MN 。试将各荷载分配到纵横梁上。 =4 y 4时 重坚=0.21 Im 』 4x500 A, = 4 0.8x0.216 1.4x0.211 4". 4x0.8x0.216 b A R =————E= ------------------- -------- x2200 = 812kN 2y bA + bX 2 1.4 x 0.211 + 0.8 x 0.216 x y y A F 、、= ---- --- ——E = ------------- ------------------------ xl500 = 449kN 3x hA.+4h.A 3 1.4x0.211 + 4x0.8x0.216 ?' y y F 、= ---- o — F 、= ------- ''='二.二 ------------- x 1500 = 105 IkN 3尸 bX + 4久人 3 1.4x0.211 + 4x0.8x0.216 A ) y x 桩基础 8.1某预制桩截面尺寸为450mmx45Omm,桩长16m (从地面算起)，依次穿越：①厚度 /?i=4m 、 液性指数/匕=0.75的粘土层；②厚度为如=5m 、孔隙比e= 0.805的粉土层；③厚度为 勾=4m 、中密的粉细砂层。进入密实的中砂层3m,假定承台埋置深度 1.5m 。试确定 该预制桩的竖向承载力特征值。 解：通过查侧阻力经验确定表格E 以得到 粘土层 么* = 55kPa ； 粉土层 &k = 46 ?66kPa ,取么水=56kPa ； 粉细砂层 &k = 48 ?66kPa ,取 q s2k = 57kPa 中砂层 0皿=74?95kPa , 取&k = 85kPa 桩的计算长度 16-1.5= 14.5m 根据经验参数法单桩竖向极限承载力标准值 0 = Qk + Qpk = L 疽编Z =4W.45 (55? 2.5 56? 4 85? 3) 0.45仓'J0.45 6300 =2385.45kN 该预制桩的竖1何承载力的特征值 R = &= 2385 少_= U92.7kN d K 2 8.2某场地土层情况自上而下为：①杂填土，厚度1.0m ；②粉土，厚度6.5m,中密，e= 0.85 , f ak = 145kPa ；③粉质粘土，很厚，/匕=0.5,九=160kPa 。承台尺寸为 2200mmX2200mm, 承台底埋深2.0m,其下有4根截面为350mmX 350mm 的混凝土预制桩，桩长16m,桩间距 s.=1.4m 。不考虑地震效应，试按经验法预估考虑承台效应后基桩承载力特征值。 通过查侧阻力经验确定表格可以得到 粉土层取极限侧阻力危=50kPa ； 粉质粘土 单桩竖向承载力特征值 R = &=堕921.4kN d K 2 基桩所对应的承台底净面积 a A- 2.2? 2.2 4 0.1225 , nQ __ A e = = = L0875m =0.395m v 1 4 R ? ? s = 1.4m , —= —:—= 3.54,— = — = 0.1375 ,通过杏表得到/?. = 0.11 , “ d 0.395 I 16 ' 考虑承台效应后基桩承载力特征值 R= RL h JGc =921.4+0.11 创145 1.0875 =938.8kN 8. 3如图所示，某建筑物采用矩形承台下的 桩基础，已知承台底面位于天然地面下 1.0m,作用在±0.00标高处的竖向荷载 设计值F=3600kN,弯矩设计值 My=300kN - m,水平荷载 H=200kNH 。 承台下混凝土预制方桩，桩数6 根,(My 、 H 方何均为沿着承台长边方向从左向 右)试算夏合桩基中各基桩所承受的竖 向力设计值。 解：根据计算公式 ” 心 F+G 3600+ 20仓旧 2.5 1 XT N 」=N$= --------- = ---------------------------- = 633.3kN n 6 M 、= M°+ H? d 300+ 200? 1 500kN m 取极限侧阻力&k = 80kPa ,取极限端阻力标准值Ppk = 2300kPa ； 根据经验参数法单桩竖向极限承载力标准值 0 = Qsk + 综=必 %』+ =4创0.35 (50? 5.5 80? 10.5) 0.35仓虹35 2300 =1842.8kN ￡1 〃 — 4 承台宽2.2m,其0.5的宽度深度等于l.lmv5m,取承台底5m 范围内土的承载力特征值 f ak = 145kPa ,桩的等效直径为 T 035 73J4 N,=、= F+ G * "4 ~~O ~ a Xj 633.3 + 500 L5 4f 1.52 =716.6加 F+ G N = N= ----------- I 4 n 2' 1 ** = 633.3.顽55QkN a v 4f i.52 9.1某条形基础宽度为2.0m,基础埋深Im 。荷载作用标准组合时基础顶面线荷载为 400kN/m,场地为均质粘性土场地，/ = 19kN/m 3, /；k =100kPa,地下水位为3.5m,采用灰 土垫层，灰土重度为18.5kN/n?,试确定灰土垫层的厚度。 解：假设灰土垫层的厚度为2.5m,进行下卧层承载力验算 灰土垫层压力扩散角0 = 28° 廿L I F+ G 400+ 2仓吐 1 20 基底压力 p. = ----------- = ----------------------- = 220kPa A 自重应力[人=a &R = 19? 1 19kPa 十mine I 、?[ - P ) 2?(220 19) 下 卧层顶血附加业力 Pz = —次一—= ----------- 二 ----- 上 =86.3kPa b+ 2 创z tang 2+ 2创2.5 tan 28° 下卧层顶面的自重应力 ^=3 g,?= 19? 3.5 66.5kPa 经深度修正的地基承载力特征值 .4= fak + h dS m (d- 0.5) =1004- 1 仓小9 (3.5- 0.5) =157kPa p z + Pcz = 86.3+ 66.5= 152.8kPa<4 9.2某软土地区?采用直径为Im 的振冲碎石桩加固，载荷试验测得桩体承载力特征值 /pk = 250kPa ,桩间土承载力特征值扁=90kPa ,要求处理之后的复合地基承载力达到 150kPa,采用等边三角形满堂布设，按《建筑地基处理技术规范》计算振冲碎石桩的置 换率及桩间距。 解：根据振冲碎石桩复合地基的承载力计算公式 Xpk = "l/pk + (I - m) 、fsk 可以得到 m =扇"原=目空=37.5% R ?.4 250- 90 根据置换率的概念，可以计算桩间距 J 2 1 ] m = —v 揪? d [— = / = 1.633 (m) d- 扁 V0.375 lb(Pk d) 特征值: 桩间距s= 土 = 1.05 工=1.56 (m) 1.05 某柱下钢筋混凝土矩形基础底面边长为b X 1=1.8m X 2.4m,埋深d=lm,所受轴心荷载标 准值Fk=800kN 。地表为厚0.7m 的粉质黏土层，重度Y =17.0kN/m3；其下为淤泥质土，重 度Y =16.5kN/m3,淤泥质土地基的承载力特征值fak=90kPa o 若在基础下用粗砂做厚度为 Im 的砂垫层，且己知砂垫层重度Y =20.0kN/m3。试验算基础底面尺寸和砂垫层厚度是否 满足要求，并确定砂垫层的底面尺寸。 解：（1）垫层厚度验算。 垫层厚度z=1.0m, z/b=1.0/1.8>0.5,查表5-2,得垫层的压力扩散角。=30°。 基础底面处十.的自重应力：4 = 17 x0.7 +16.5x0.3 = 16.85kPa 基础底面处土的压力值: pk=(Fk+Gk)/A=(800+20X 1.8X 2.4X 1)/ (1.8 X 2.4)=205.18kPa cr z = - --------- ^― ---- ------- = UAkPa (/ + 2ztan O)"b + 2z tan 垫层底面处的自重应力16.85+20=36.85kPa 承载力修正系数表得nd =1.0,则经深度修正后淤泥质土的承载力 /az=/ak+ nd- Y m(d+z ?0.5) =[90+1.0 X 37.9/2 X (2-0.5)]kPa =118.4kPa =(77.4+37.9)kPa=115.3kPa 第二章 第三章 第四章 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=6050KN ΣM=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 24.13403.2601.39932.9979 91.36050 261 min max =??±?=±= 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 w =200+1.5×(20.5-10)×(3.1-2) +3.0×(20.5-10)×(4.1-3)+10×0 16. 中密粉 1、已知某砖混结构底层承重墙厚240mm ，基础顶面中心荷载的标准组合值F k =185kN/m 。地基地表为耕植土，厚0.8m,γ=16.8kN/m3；第二层为粘性土，厚2.0m ，fak=150kPa ，饱和重度γsat=16.8kN/m3，孔隙比e=0.85；第三层为淤泥质土，fak=80kPa ，饱和重度γsat=16.2kN/m3，厚1.5m 。粘性土至淤泥质土的应力扩散角θ=300，地下水位在地表下0.8m 出。要求确定基础埋深（4分）；确定基底宽度（4分）；验算软弱下卧层承载力是否满足要求（4分）。（注：宽度修正系数取0，深度修正系数取1.0）(B) 2、某预制桩截面尺寸为450×450mm ，桩长16m （从地面算起），依次穿越：①厚度h 1=4m 的粘土层，q s1k =55kPa ；②厚度h 2=5m 的粉土层，q s2k =56kPa ；③厚度h 3=4m 的粉细砂层，q s3k =57kPa ；④中砂层，很厚，q s4k =85kPa ，q pk =6300kPa 。K=2.0，试确定该预制桩的竖向承载力特征值。(C) 3、已知某砖混结构底层承重墙厚370mm ，基础顶面中心荷载的标准组合值Fk=115kN/m 。深度修正后的地基承载力特征值fa=120kPa,基础埋深为1.2m ，采用毛石基础，M5砂浆砌筑。试设计该基础。（注：毛石基础台阶高宽比允许值为1：1.25，每台阶宽不大于200mm ）。 4、如图所示某条形基础埋深1m 、宽度1.2m ，地基条件：粉土3 119/kN m γ=，厚 度1m ；淤泥质土：3 218/kN m γ=，%65=w ，kPa f ak 60=，厚度为10m 。上部结 构传来荷载Fk=120kN/m ，已知砂垫层应力扩散角0 .1,035===d b ηηθ， 。求砂垫层厚度z 与宽度b 。（A ） 一、桩基础工程量清单编制例题 例1：某工程采用标准设计预制钢筋砼方桩100根（JZH b－40－12、12 A），砼强度等级要求为C40，桩顶标高－2.5m，现场自然地坪标高－0.3m；现场施工场地不能满足桩基堆放，需在离单体工程平均距离350m以外制作、堆放；地基土以中等密实的粘土为主，其中含砂夹层连续厚度2.2m，设计要求5％的桩位须单独试桩，要求计算工程量及编列项目清单（不含钢筋）。 解：根据设计、现场和图集资料，确定该工程设计预制桩工程量及有关工作内容和项目特征如下 打桩及打试桩土壤级别：二级土（含砂夹层连续厚度2.2m>1m） 单桩长度：14＋14＝28m 桩截面：400mm×400mm 混凝土强度等级：C40 桩现场运输距离：≥350m 根数：因设计桩基础只有一个规格标准，可以按“根”作为计量单位， 打预制桩：100－5＝95根打试桩：100×5％＝5根 送桩：每只桩要求送桩，桩顶标高－2.5m，自然地坪标高－0.3m 焊接接桩：查图集为角钢接桩，每个接头重量9.391kg 每根桩一个接头，共100个（其中试桩接桩5个） 按照以上内容，（不包括钢筋骨架）列出项目清单如下表： 分部分项工程量清单表2－4 例2：某工程110根C50预应力钢筋混凝土管桩，外径φ600、内径φ400，每根桩总长25m；桩顶灌注C30砼1.5m高；每根桩顶连接构造（假设）钢托板3.5kg、圆钢骨架38kg，设计桩顶标高－3.5m，现场自然地坪标高为－0.45m，现场条件允许可以不 发生场内运桩。按规范编制该管桩清单。 解：本例桩基需要描述的工程内容和项目特征有混凝土强度（C30），桩制作工艺（预应力管桩），截面尺寸（外径φ600、内径φ400），数量（计量单位按长度计算，则应注明共110根），单桩长度（25m），桩顶标高（－3.5m），自然地坪标高（－0.45m），桩顶构造（灌注C30砼1.5m高）。 工程量计算：110根或110×25＝2750m 编列清单如下表： 分部分项工程量清单表2－5工程名称：XXX工程第X页共X页 例3：某工程采用C30钻孔灌注桩80根，设计桩径1200mm，要求桩穿越碎卵石层后进入强度为280kg/cm2的中等风化岩层1.7m，入岩深度下面部分做成200mm深的凹底；桩底标高（凹底）－49.8m桩顶设计标高－4.8m，现场自然地坪标高为－0.45m，设计规定加灌长度1.5m；废弃泥浆要求外运5km处。试计算该桩基清单工程量，编列项目清单。 解：为简化工程实施过程工程量变化以后价格的调整，选定按“m”为计量单位。按设计要求和现场条件涉及的工程描述内容有： 桩长45m，桩基根数65根，桩截面φ1200，成孔方法为钻孔，混凝土强度等级C30；桩顶、自然地坪标高、加灌长度及泥浆运输距离，其中设计穿过碎卵石层进入280kg/cm2的中等风化岩层，应考虑入岩因素及其工程量参数。 清单工程量＝80×（49.8－4.8）＝3600m 其中入岩＝80×1.7＝136m 编列清单如下： 分部分项工程量清单表2－6 一、设计资料 1.1. 依据规范 《建筑地基基础设计规范》（GB 50007--2002），以下简称基础规范 《混凝土结构设计规范》 （GB 50010--2002），以下简称混凝土规范 1.2. 计算条件 内力组合标准值：M k =406.99kN.m N k =850.15kN V k =43.6kN 内力组合设计值：M=562.11kN.m N=1086.4kN V=59.07kN 基础类型：双柱基础—可以考虑采用基础梁抗剪抗弯，构造形式如图1 地基承载力特征值：180kPa ， 设埋深的地基承载力修正系数ηd ＝1.1， 基础底面以上土的加权平均重度γ0=20kN/m 3， 基础顶面标高 -0.5m ，室内外高差0.15m 。 1 1 2 2 2-2 1550 230.2 174.6 145.8 φ8@200 排架方向 ) 2⊥12 12 φ8@300 1.3. 基础尺寸与标高 (1) 根据构造要求(课本p162)可得尺寸: 柱插入深度h 1 = 800mm ，杯口深度 800+50=850mm ； 杯口底部尺寸 宽 400+2×50=500mm 长 800+2×50=900mm ； 杯口顶部尺寸 宽 400+2×75=550mm 长 800+2×75=950mm ； 取 杯壁厚度 t=300mm ，杯底厚度a 1=200mm ，杯壁高度h 2=400mm ，a 2=250mm ； 因此 基础高度为 h=h 1+a 1+50=1050mm 基础埋深 d=1050+500-150=1400mm (2) 基底面积计算 忽略宽度修正，深度修正后的地基承载力特征值为 例题：某公园为了满足游人游园的需要，拟将如图地面平整为三坡向两面“T”字形广场。广场具有 1.5%的纵坡和 2%横坡，土方就地平衡 , 试求其设计标高坡的 并计算其土方量。 1．作方格网 按正南北方向（或根据场地具体情况决定）作边长为 20m的方格网，将各方格角点测设到地面上，同时测量各角点的地面标高并将标高值标记在图纸上，这就是该点的原地形标高。（如果有较精确的地形图，可用插入法由图上直接求得各角点的原地形标高，并标记在图上。） 上图所示的角点 1—1属于上述第一种情况，过点 1—1 作相邻二等高线间的距离最短的线段。用比例尺量得 L＝ 12.6m，x＝7.4m, 等高差 h＝0.5m，代人前面插入法求两相邻等高线之间任意点高程的公式，得 Hx=Ha+xh/L =〔20.00 +( 7.4 ×0.5 )/12.6 〕= 20.29 m 2.标方格网角点 3.将角点测设到图纸上或用插入法求角点高程。 4.求平整标高平整标高就是把一块高低不平的地面在保证土方平衡的前提下，挖高填低成水平后的地面标高；设计中经常用原地面高程的平均值作为平整标高。 设平整标高为 H0，则 : H0= 1/4N* (∑ h1+2∑h2+3∑h3+4∑h4) 式中： h1——计算时使用一次的角点高程； h2 计算时使用二次的角点高程； h3 计算时使用三次的角点高程； h4 ——计算时使用四次的角点高程。 H0 =1/4N* (∑h1+2∑h2+3∑h3+4∑ h4) ∑ h1=角点之和 =(20.29+20.23+19.37+19.64+18.79+19.32)=117.75 2∑h2=2*(边点之和 ) =2*(20.54+20.89+21.00+19.50+19.39+19.35)=241.34 3∑h3=3*(拐点之和 ) =3*(19.91+20.15)=120.18 4∑h4=4*( 中间点之和 ) =4*(20.21+20.50)=162.84 代入公式 :N=8 H0=1/(4*8)*(117.75+241.34+120.18+162.84) ≈ 20.06 5.求各角点的设计标高 假设 4-3 点的设计标高是 x，根据场地的坡度求出其他点的标高，标在角点上，如图；再求出每角点的设计标高。 （卷2,2）1、如图所示某条形基础埋深1m 、宽度1.2m ，地基条件：粉土 ，厚度1m ；淤泥质土：，，，厚度为10m 。上部结构传来荷载Fk=120kN/m ，已知砂垫层应力扩散角 。求砂垫层厚度z 与宽度b 。（A ） 解：先假设垫层厚z=1.0m ，按下式验算： （1分） 垫层底面处土的自重应力 垫层底面处土的附加应力 （2分） 垫层底面处地基承载力设计值： （2分） 验算： 故：垫层厚度 z=1.0m 垫层宽度（底宽） （1分） 3 119/kN m γ=3218/kN m γ=%65=w kPa f ak 60=0 .1,035===d b ηηθ，οa z cz f p p ≤+kPa p cz 37181191=?+?=kPa z b p b p cd z 6.4635tan 122.1) 1912.12012.1120(2.1tan 2)(=??+?-??+=??+-= οθ σkPa z d f f m d ak 75.87)5.011(1137 0.160)5.0(0=-+?+? +=-+++=γηkPa f kPa p p a z cz 75.8762.83=≤=+m z b 6.235tan 22.1=??+=ο （卷3,1）2、某单层厂房独立柱基底面尺寸b×l=2600mm×5200mm,柱底荷载设计值：F1=2000kN，F2=200kN，M=1000kN·m，V=200kN（如图1）。柱基自重和覆土标准值G=486.7kN，基础埋深和工程地质剖面见图1。试验算持力层和下卧层是否满足承载力要求？（10分）（B） fk =85kPa ηb=0 ηd=1.1 解：持力层承载力验算： F= F1＋F2＋G=2000＋200＋486.7=2686.7 kN M0=M＋V h＋F2a=1000＋200×1.30＋200×0.62=1383kN·m e= M0/F=1384/2686.7=0.515mp=198.72 kN/m2(满足) 1.2f=1.2×269.6=323.5 kN/m2> p max = 316.8 kN/m2(满足) ( 2分) 软弱下卧层承载力验算： γ0=（19×1.80＋10×2.5）/（1.80＋2.5）=13.77 kN/m3 f= fk＋ηbγ(b－3)＋ηdγ(d－0.5)=85＋1.1×13.77×（1.80＋2.5－0.5）=142.6 kN/m2( 2分) 自重压力：p cz=19×1.8＋10×2.5=52.9 kN/m2 附加压力：p z=bl(p－pc)/[(b＋2z·tgθ)( l＋2z·tgθ)] =2.60×5.20×(198.72－19×1.8)/ [(2.60＋2×2.5×tg23o)(5.20＋2×2.5×tg23o )] =64.33 kN/m2 ( 2分) p cz＋p z =52.9＋64.33=123.53 kN/m2 第二章桩基础工程习题 一、判断题： 1、主要靠桩身侧面与土之间的摩擦力承受上部荷载的桩属于摩擦型桩。（） 2、主要靠桩端达到坚硬土体以承受上部荷载的桩属于端承型桩。（） 3、预制桩采用叠浇制作时，重叠层数不应超过四层。（） 4、预制桩沉桩速率越快，场地土体隆起量也越大。（） 5、锤击预制桩，对于摩擦桩，桩入土深度的控制原则以贯入度控制为主，桩端标高作为参考。（） 6、锤击预制桩，对于端承桩，桩入土深度的控制原则控以贯入度为主，桩端标高为参考。（） 7、当桩规格、埋深、长度不同时，宜先大后小、先深后浅、先长后短施打。（） 8、预制桩锤击施工中，当桩头高出地面，则宜采用往后退打。（） 9、预制桩施工时，当一侧毗邻建筑物，则打桩顺序宜由毗邻建筑物一侧向另一方向施打。（） 10、静压沉桩特别适用于软土地基中施工。（） 11、锤垫在预制桩锤击中主要是起均匀传递应力作用。（） 12、锤击预制桩时，锤重越大、落距越高，对沉桩效果越明显。（） 13、预制桩采用锤击法施工时，宜选择重锤低击。（） 14、柴油锤适用于松软土层中预制桩锤击施工。（） 15、振动锤在砂土中打桩最有效。（） 16、预制桩的桩尖处于硬持力层中时可接桩。（） 17、预应力砼管桩接头数量不宜超过4个。（） 18、浆锚法用于接桩时，不适合用于坚硬土层中。（） 19、预制桩采用焊接法接桩时，应由两个人对角同时对称施焊。（） 20、对土体有挤密作用的沉管灌注桩，若一个承台下桩数在五根以上，施工时宜先施工承台外围桩，后施工承台中间桩。（） 21、泥浆护壁灌注桩成桩顺序可不考虑挤土的影响。（） 22、正循环回转钻孔泥浆的上返速度快，排渣能力强。（） 23、反循环回转钻孔泥浆的上返速度快，排渣能力强。（） 24、冲击钻成孔法适用于风化岩层施工。（） 25、沉管灌注桩复打施工必须在第一次灌注的砼初凝之前进行。（） 二、单项选择题： 1、在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧承受的桩是。 A、端承摩擦桩 B、摩擦桩 C、摩擦端承桩 D、端承桩 柱下独立基础课程 设计例题 1 柱下独立基础课程设计 1.1设计资料 1.1.1地形 拟建建筑地形平整 1.1.2工程地质条件 自上而下土层依次如下： ①号土层：杂填土，层厚0.5m 含部分建筑垃圾。 ②号土层：粉质粘土，层厚 1.2m ，软塑，潮湿，承载力特征值 ak f 130KPa =。 ③号土层：黏土，层厚 1.5m ，可塑，稍湿，承载力特征值 180ak f KPa =。 ④号土层：细砂，层厚2.7m ，中密，承载力特征值k 240Kpa a f =。 ⑤号土层：强风化砂质泥岩，厚度未揭露，承载力特征值 300ak f KPa =。 1.1.3岩土设计参数 表1.1 地基岩土物理学参数 ② 粉质粘土 20 0.65 0.84 34 13 7.5 6 130 ③ 黏土 19.4 0.58 0.78 25 23 8.2 11 180 ④ 细砂 21 0.62 -- -- 30 11.6 16 240 ⑤ 强风化砂质泥岩 22 -- -- -- -- 18 22 300 1.1.4水文地质条件 1) 拟建厂区地下水对混凝土结构无腐蚀性。 2) 地下水位深度：位于地表下1.5m 。 1.1.5上部结构材料 拟建建筑物为多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为500mm ?500mm 。室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm 。柱网布置图如图1.1所示： 1.1.6材料 混凝土强度等级为2530C C -，钢筋采用235HPB 、HPB335级。 1.1.7本人设计资料 本人分组情况为第二组第七个，根据分组要求及参考书柱底荷载效应标准组合值及柱底荷载效应基本组合值选用⑦题号B 轴柱底荷载. ①柱底荷载效应标准组合值:k K K F 1970KN M 242KN.m,V 95KN ===， 。 ②柱底荷载效应基本组合值:k K K F 2562KN M 315KN.m,V 124KN ===，. 持力层选用④号土层，承载力特征值k F 240KPa =，框架柱截面尺寸为500mm ?500mm ，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm 。 1.2独立基础设计 1. 2.1选择基础材料 基础采用C25混凝土，HPB235级钢筋，预估基础高度0.8m 。 1.2.2选择基础埋置深度 根据柱下独立基础课程设计任务书要求和工程地质资料选取。你、 拟建厂区地下水对混凝土结构无腐蚀性，地下水位于地表下1.5m 。 取基础底面高时最好取至持力层下0.5m ，本设计取④号土层为持力层，因此考虑取室外地坪到基础底面为0.5+1.2+1.5+0.5=3.7m 。由此得基础剖面示意图，如图1.2所示。 例子2-3.某基础底面尺寸为 5.4*2.7m ，埋深1.8米，基础顶面离地面 0.6米。基础顶面承受 柱传来的轴力Fk2=1800kN ，弯矩Mk=950kNm,水平力FkH=180kN ；还承受外墙传来的集 中荷载，作用在离轴线0.62m 处，大小为220kN 。试验算基础底面与软弱下卧层地基承载力。 已知地基土情况如下： 第一层：粉质粘土， 4.3 米厚 丫 =18.0kN/m3 丫 sat=18.7kN/m3 e=0.85, fak=209kPa , Es 仁 7.5Mpa 第二层：淤泥质粘土： fak=75kPa , Es2=2.5Mpa 地下水面在基础底面处 解： 1持力层承载力验算 基础底面平均压应力： 1800 20*1-8* 5-4*2-7 -^54^=174.6kPa 5.4* 2.7 最大压力: P kmax 二P k (1 6e/l) =273.9kPa 第一层地基承载力特征值以及验算: f a 二 f ak b (T d m9 -0.5) =209+1.0*18.0* (1.8-0.5) =232.4kPa 验算：pk 桩基础工程量清单计价例题 例5：根据企业设定的投标方案，按例题1提供的清单计算预制混凝土桩的综合单价以及分部分项和措施项目综合报价。（投标方设定的方案：混凝土桩自行在现场制作，制作点按照施工平面确定平均为400m，根据桩长采用3000KN净力压桩机一台压桩，现场采用15t 载重汽车配以二台15t履带式起重机吊运；工程消耗工料机价格按定额取定标准考虑市场价格增加幅度为人工费10％、材料费2％、机械费5％；施工取费按企业管理费12％、利润8％计算，不再考虑其他风险） 解：按照综合单价的计算方法，计算计价工程量有两种办法（见表2－12、13），且均可以在计价软件有关窗口根据工程量清单描述直接计算。 一种办法是计算出每个清单项目计价工程量的总数量： 或将分部分项计价工程量折算至清单工程量每个单位的含量，如下表： 如为购入成品桩，则以上表中桩的损耗率按1％计算。 按表2－13方法，套用计价定额，计算每个分部分项清单项目的综合单价如下表： 以普通压桩子目各费计算说明表中各数值的计算方法如下： 人工费＝4.48×10.66×（1＋10％风险）＝52.53元/根 材料费＝4.48×4.629×（1＋2％风险）＝21.15元/根 机械费＝4.48×81.293×（1＋5％风险）＝382.40元/根 企业管理费＝（52.53＋382.40）×12％＝52.19元/根 利润＝（52.53＋382.40）×8％＝34.79元/根 现场汽车运桩在500m以内，定额按说明乘系数0.85；施工方案选定的履带吊，定额机械费换算为：94.11+(454.25－787.64)×0.0435＝79.61元/m3 运桩距离超过200m，如现场场地不适宜用汽车运输的，按施工方案采用的运输机械内容组价计算；场地修整内容列入措施费项目计算。 【例】某工程采用预拌混凝土，已知C20混凝土独立基础85m3，独立基础模板接触面积179.1m2，用工料单价法计算工程造价（按三类工程取费,市区计取税金，预拌混凝土市场价330元/m3），其他可竞争措施项目仅计取“生产工具用具使用费”、“检验试验配合费”。 工程预算表 取费程序表 例题解析：1.其他可竞争措施项目中的其他11项费用按建设工程项目的实体项目和可竞争措施项目（11项费用除外）中人工费与机械费之和乘以相应系数计算。 2．企业管理费、规费、利润的计费基数是相同的，即按直接费中的人工费与机械费之和乘以相应费率，其中直接费包括直接工程费和措施费。 3．价款调整包括人、材、机的价差调整，价款调整不参与取企业管理费、规费和利润。 4.注意2012年新定额安全生产、文明施工费计算的变化。 【例】如图，计算人工挖土方、钎探、回填土、余土外运、砖基础工程量。 (土质类别为二类，垫层C15砼，室外地坪-0.300) 【例】如下图所示尺寸，求混凝土带型基础模板和混凝土的工程造价。 备注：按三类工程取费，企业管理费费率为17%，利润费率为10%，规费费率为25%，税金税率为3.48%，安全生产、文明施工费为4.25%。 解：(1)带型基础外侧模板 S 1 =[(4.5×2+0.5×2)×2+(4.8+0.5×2)×2]×0.3=9.48 m2 (2) 带型基础内侧模板 S 2 =[(4.5-0.5×2)×2+（4.8-0.5×2)×2]×0.3×2=8.76 m2 带型基础模板工程量 S= S 1+ S 2 =18.24 m2（模板工程量3分） （3）带形基础混凝土 外墙 V=1×0.3×（4.5+4.5+4.8）×2=8.28 m3 （混凝土工程量2分）内墙 V=1×0.3×（4.8-1）=1.14 m3 （混凝土工程量2分） 合计：9.42 m3 习题解答 习题3－2 某过江隧道底面宽度为33m ，隧道A 、B 段下的土层分布依次为：A 段，粉 质粘土，软塑，厚度2m ，E s ＝，其下为基岩；B 段，粘土，硬塑，厚度12m ，E s = ，其下为基岩。试分别计算A 、B 段的地基基床系数，并比较计算结果。 〔解〕本题属薄压缩层地基，可按式（10-52）计算。 A 段： 3/21002 4200m kN h E k s A === B 段： 3/153312 18400m kN k B == 比较上述计算结果可知，并非土越硬，其基床系数就越大。基床系数不仅与土的软硬有关，更与 地基可压缩土层的厚度有关。 习题3－3 如图10-13中承受集中荷载的 钢筋混凝土条形基础的抗弯刚度EI ＝2×106 kN ·m 2，梁长l ＝10m ，底面宽度b ＝2m ，基床 系数k ＝4199kN/m 3，试计算基础中点C 的挠 度、弯矩和基底净反力。 〔解〕 图10-13 查相关函数表，得A x =，B x =，C x =，D x =，A l =，C l =，D l =，E l =，F l =。 (1)计算外荷载在无限长梁相应于A、B两截面上所产生的弯矩和剪力M a、V a、M b、V b 由式（10-47）及式（10-50）得： (2)计算梁端边界条件力 F =(E l+F l D l)V a+λ(E l-F l A l)M a-(F l+E l D l)V b+λ(F l-E l A l)M b A =+×× +×+×× - × = F =(F l+E l D l) V a+λ(F l-E l A l) M a-(E l+F l D l)V b+λ(E l-F l A l)M b B = -+×× + ×+×× = =·m =·m (3) 计算基础中点C的挠度、弯矩和基底净反力 p =kw C=4199×= C 习题4－1 截面边长为400mm的钢筋混凝土实心方桩，打入10m深的淤泥和淤泥质土后，支承在中风化的硬质岩石上。已知作用在桩顶的竖向压力为800kN，桩身的弹性模量为3 习题4－1截面边长为400mm的钢筋混凝土实心方桩，打入10m深的淤泥和淤泥质土后，支承在中风化的硬质岩石上。已知作用在桩顶的竖向压力为800kN，桩身的弹性模量为3×104N/mm2。试估算该桩的沉降量。 〔解〕该桩属于端承桩，桩侧阻力可忽略不计，桩端为中风化的硬质岩石，其变形亦可忽略不计。因此，桩身压缩量即为该桩的沉降量，即 习题4－2某场区从天然地面起往下的土层分布是：粉质粘土，厚度l1=3m，q s1a=24kPa；粉土，厚度l2=6m，q s2a=20kPa；中密的中砂，q s3a=30kPa，q pa=2600kPa。现采用截面边长为350mm×350mm的预制桩，承台底面在天然地面以下1.0m，桩端进入中密中砂的深度为1.0m，试确定单桩承载力特征值。 〔解〕 习题4－3某场地土层情况（自上而下）为：第一层杂填土，厚度1.0m；第二层为淤泥，软塑状态，厚度6.5m，q sa=6kPa；第三层为粉质粘土，厚度较大，q sa=40kPa；q pa=1800kPa。现需设计一框架内柱（截面为 300mm×450mm）的预制桩基础。柱底在地面处的荷载为：竖向力 F k=1850kN，弯矩M k=135kN·m，水平力H k=75kN，初选预制桩截面为350mm×350mm。试设计该桩基础。 〔解〕(1)确定单桩竖向承载力特征值 设承台埋深1.0m，桩端进入粉质粘土层4.0m，则 结合当地经验，取R a=500kN。 (2)初选桩的根数和承台尺寸 取桩距s=3b p=3×0.35=1.05m，承台边长：1.05+2×0.35=1.75m。桩的布置和承台平面尺寸如图11-12所示。 暂取承台厚度h=0.8m，桩顶嵌入承台50mm，钢筋网直接放在桩顶上，承台底设C10混凝土垫层，则承台有效高度h0=h-0.05=0.8-0.05=0.75m。采用C20混凝土，HRB335级钢筋。 (3)桩顶竖向力计算及承载力验算 一、计算图所示振动式输送机的自由度。 解：原动构件1绕A 轴转动、通过相互铰接的运动构件2、3、4带动滑块5作往复直线移动。构件2、3和4在C 处构成复合铰链。此机构共有5个运动构件、6个转动副、1个移动副，即n ＝5，l p ＝7，h p ＝0。则该机构的自由度为 F =h l p p n --23=07253-?-?=1 二、在图所示的铰链四杆机构中，设分别以a 、b 、c 、d 表示机构中各构件的长度，且设a ＜d 。如 果构件AB 为曲柄，则AB 能绕轴A 相对机架作整周转动。为此构件AB 能占据与构件AD 拉直共线 和重叠共线的两个位置B A '及B A ''。由图可见，为了使构件AB 能够转至位置B A '，显然各构件的长 度关系应满足 c b d a +≤+ （3-1） 为了使构件 AB 能够转至位置B A ''，各构件的长度关系应满足 c a d b +-≤)(或b a d c +-≤)( 即c d b a +≤+ （3-2） 或b d c a +≤+ （3-3） 将式(3-1)、(3-2)、(3-3)分别两两相加，则得 c a ≤ b a ≤ d a ≤ 同理，当设a ＞d 时，亦可得出 c b a d +≤+ b a b d +≤+ b a c d +≤+ 得c d ≤b d ≤a d ≤ 分析以上诸式，即可得出铰链四杆机构有曲柄的条件为： （1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆。 （2）最短杆与最长杆长度之和不大于其他两杆长度之和。 上述两个条件必须同时满足，否则机构中便不可能存在曲柄，因而只能是双摇杆机构。 通常可用以下方法来判别铰链四杆机构的基本类型： （1）若机构满足杆长之和条件，则： ① 以最短杆为机架时，可得双曲柄机构。 第三节工程量计算及定额应用 [例1-1]某工程如图所示，人工挖土方不大开挖，有工作面，土质为坚土，试计算条形基础土石方工程量，确定定额项目。 习题1 解：L外墙=（27+13.7）*2=81.4m L内墙=9.6-1.14+11.7-1.14=19.02m 工程量=81.4*1.54*0.15+81.4*(1.14+0.2*2+0.3*1.75)*1.75 +19.02*1.54*0.15+19.02*(1.14+0.2*2+0.3*1.75)*1.75 =368.51m3 套1-2-12 368.51/10*140.13=5163.93元 [例1-2]如习题1图所示，计算回填土工程量，确定定额项目。(已知垫层体积23.01m3，毛石基础体积88.57m3,砖基础体积17.17m3) 解：368.33-(23.01+88.57+17.17)=239.58 m3 套1-4-12 1-4-12 夯填土|沟槽、地坑|人工10m3 44.26 44.00 0.26 239.58/10*44.26=1060.38元 [例1-3]学院某处预埋铸铁管道，Ⅰ类管沟，管沟宽1米，长51米，挖深0.9米，预埋管道直径600，计算挖土工程量，回填土 工程量。 解：1*0.9*51= 1*0.9*51-0.22*51= [例1-3]如习题1图铲运机土方大开挖工程，土质为坚土，余土须运至400米，计算挖运土工程量，确定定额项目。 解：=[(13.7+0.77*2)* (27+0.77*2)-2*21.6-2.1*7.2]*0.15+ [(13.7+0.72*2)*( 27+0.72*2)+ (13.7+0.72*2+0.3*1.75)*( 27+0.72*2+0.3*1.75) + )( 2 * 27 .0 * 72 2 + + + + + )( 7. 13 (+ .0 72 * 72 .0 2 3.0 ) 75 13 27 .1* 72 .0 7. )( * 75 2 .1* 3.0 ]* 1.75/3-2*21.6-2.1*7.2=748.63m3 套1-3-7，1-3-8 748.63m3*27.04/10+748.63m3*5.64*2/10=2868.75元 [例1-4]某建筑平面图如下图所示，墙厚240，计算建筑物人工场地平整的工程量，确定定额项目。 习题4 (21.4+0.24)*(17.8+0.24)+(17.8+21.4+0.48)*2*2+16-14.4*9.8=m2 套1-4-1 343.67/10*13.86=476.33元 [例1-5]某工程如下图所示，计算竣工清理工程量，确定定额项目。计算房心回填土工程量，回填厚度250mm,墙厚240。 一、单桩承载力 例题1 条件：有一批桩，经单桩竖向静载荷试验得三根试桩的单桩竖向极限承载力分别为830kN 、860kN 和880kN 。 要求：单桩竖向承载力容许值。 答案： 根据《建筑地基与基础规范》附录Q （6），（7）进行计算。其单桩竖向极限承载力平均值为： N k 3.8583 2575 3880860830==++ 极差880-830=50kN 。%30%82.53 .85850 <=，极差小于平均值的30%。 N R a k 3.4292 3.858== 例题2 求单桩竖向极限承载力942 条件：某工程柱下桩基础，采用振动沉管灌注桩，桩身设计直径为377mm ，桩身有效计算长度13.6m 。地质资料如右图。 要求：确定单桩竖向承载力容许值。 答案： []）（rk p r n i ik i i a q A q l u R αα+=∑=1 21 查表粉质黏土，粉土，黏性土摩阻力标准值分别为45kPa 、55 kPa 、53 kPa 。 []kPa 2.418]27.14786.857.42545.7218.1[2 1 ]22004377.014.36.0537.26.0556.89.0453.27.0377.04.13[2121 21 =+++?=???+??+??+???=+=∑=）（）（） （rk p r n i ik i i a q A q l u R αα二、单排桩桩基算例 设计资料：某直线桥的排架桩墩由2根1.0m 钢筋混凝土钻孔桩组成，混凝土采用C20，承台底部中心荷载： ∑=kN 5000N ,∑=kN 100H ,m kN 320?=∑M 。其他有关资料如图所示，桥下无水。 试求出桩身弯矩的分布、桩顶水平位移及转角（已知地基比例系数 2 m /kPa 8000=m ， 20m /kPa 50000=m ） 工程名：23600.SJ ****** 基础计算柱底力与基础设计****** 日期: 4/ 9/2016 时间: 9:52:10 基础反力单位：轴力N、剪力V: kN; 弯矩M: kN.m 作用力方向(对基础): 轴力N 压为正(↓); 弯矩M 顺时针为正(-↓); 剪力V 顺时针为正(→)。 基础总结点数： 4 -------------------------------------------------------------------------------- ----- 基础计算数据----- 基础附加墙与柱杯口基础基础地基基础天然地面混凝土宽度修深度修允许零应基础边底板钢 节点号墙重中心距宽度埋深高度承载力类型到基底距强度等级正系数正系数力区比例缘高度筋级别 12 30.00 -0.33 0.20 1.30 1.30 160.00 1 1.00 30 0.00 1.00 0.00 0 HPB300 13 0.00 0.00 0.20 1.30 1.30 160.00 1 1.00 30 0.00 1.00 0.00 0 HPB300 14 0.00 0.00 0.20 1.30 1.30 160.00 1 1.00 30 0.00 1.00 0.00 0 HPB300 15 30.00 0.33 0.20 1.30 1.30 160.00 1 1.00 30 0.00 1.00 0.00 0 HPB300 -------------------------------------------------------------------------------- 1、基础节点号* 12 * 基础反力 基础相连柱号： 1 ☆标准组合 组合号M N V 组合号M N V 1 1.23 200.26 -2.53 2 -43.95 229.66 -22.62 3 -17.99 321.87 -9.98 4 -38.10 361.39 -21.94 5 -35.0 6 429.76 -20.04 6 -21.03 253.50 -11.88 7 -4.33 286.17 -4.16 8 -31.44 303.81 -16.21 基础工程复习题 一、填空题 1.基础工程的工作内容：、、。 2.浅基础按结构型式分为：、、、、、。 3.场地和地基条件复杂的一般建筑物设计等级为；次要的轻型建筑物设计等级为。 4.地基主要受力层：指条形基础底面下深度为，独立基础下为，且厚度均不小于5m 的范围。 5.把刚性基础能跨越基底中部，将所承担的荷载相对集中地传至基底边缘的现象称作基础的 。 6.影响基础埋深的主要因素有、、、。 7.地基变形可分为、、、。 8.按成桩过程中挤土效应桩可分为、、。 9.软弱土地基处理方法可以分为、、、、等。 10.常用的基坑围护结构有、、、等。 11.建筑安全等级可分为：、、。 12.浅基础按材料分为：、、、、、。 13.地基压力扩散角取决于、、、。 14.减少建筑物不均匀沉降的结构措施包括、、、。 15.按承载性状桩可分为、、、。 二、名词解释 1.常规设计法； 2.承载能力极限状态； 3.正常使用极限状态； 4.联合基础； 5.群桩效应； 6.涂抹作用； 7.架越作用； 8.摩擦桩； 9.挤土桩； 10.桩基础 三、判断题 1.群桩承载力等于各单桩承载力之和。（） 2.复合基桩是指低承台桩群桩基础中包含承台底土阻力的基桩。（） 3.桩穿越膨胀土层，浸水的情况会使桩周产生负摩阻力。（） 4.加大基础埋深，并加作一层地下室可以提高地基承载力并减少沉降。（） 5.常规基础设计方法不考虑荷载作用下各墙柱端部的相对位移，地基反力则被假定为直线分别。（） 6.为了保护基础不受人类活动的影响基础应埋置在地表一下0.5m，且基础顶面至少低于设计地面0.1m。（） 7.对于端承桩或桩数不超过3根的非端承桩，计算基桩承载力时可不考虑群桩效应。（） 某桩为钻孔灌注桩，桩径 d 850mm ，桩长 L 22m ，地下水位处于桩项标高，地面标高与桩顶齐平，地面下 15m 为淤泥质黏土，其下层为中密细砂， q sk 15kP a ，饱和重度 17 kN m 3 ， q sk 80kP a ， q pk 2500kP a 。地面 均布荷载 p 50 kP a ，由于大面积堆载引起负摩阻力，试计 算下拉荷载标准值（已知中性点为 l n l 0 0.8 ，淤泥土负摩阻力系数 n 0.2 ）。 d=0.85 m p= 50 kPa 15m 淤泥质黏土 q sk = 15 kPa r = 17 kN/m3 7m 中密细砂 q sk = 80 kPa q pk = 2500 kPa 【解】 已知 l n l 0 0.8 ，其中 l n 、l 0 分别为自桩顶算起的中性点深度和桩周软弱 土层下限深度。 l 0 15m ，则中性点深度 l n 0.8l 0 0.8 15 12 m 。 桩基规范 5.4.4 条 ，中 性点 以上 单桩 桩 周第 i 层土 负 摩 阻力 标 准 值为 n ' q si nii 当填土、自重湿陷性黄土湿陷、欠固结土层产生固结和地下水降低时， ' ' i ri 当地面分布大面积荷载时， ' p ' i ri i 1 1 ' m z m z i i i m 1 2 式中， q n si ——第 i 层土桩侧负摩阻力标准值；当按上式计算值大于正摩阻力标准 值时，取正摩阻力标准值进行设计； ni ——桩周第 i 层土桩侧负摩阻力系数，可按表 5.4.4-1 取值； i ' ——桩周第 i 层土平均竖向有效应力； ri ' ——由土自重引起的桩周第 i 层土平均竖向有效应力；桩群外围桩自地面算 起，桩群内部桩自承台底算起； i 、 m —— 第 i 计算土层和其上第 m 土层的重度，地下水位以下取浮重度； z i 、 z m —— 第 i 层土和第 m 层土的厚度； p ——地面均布荷载。 当地面分布大面积堆载时， ' p ' i i ' i 1 1 1 i z i 17 10 12 42kP a i m z m m 1 2 2 ' p ' 50 42 92kP a i i n ' 0.2 92 18.4 kP a q si ni i q si n q sk 15 kP a ， 取 q si n 15 kP a 基桩下拉荷载为： n Q g n u q si n l i 0.85 15 12 480.4 kN i 1 目录 课程设计任务书 (1) 教学楼首层平面图 (4) 工程地质条件表 (5) 课程设计指导书 (6) 教学楼首层平面大图 (19) 《地基与基础》课程设计任务书 一、设计目的 1、了解一般民用建筑荷载的传力途径，掌握荷载计算方法； 2、掌握基础设计方法和计算步骤，明确基础有关构造； 3、初步掌握基础施工图的表达方式、制图规定及制图基本技能。 二、设计资料 工程名称：中学教学楼，其首层平面见附图。 建筑地点： 标准冻深：Z0 = 地质条件：见附表序号 工程概况：建筑物结构形式为砖混结构，采用纵横墙承重方案。建筑物层数为四~六层，层高3.6m，窗高2.4m，室内外高差为0.6m。教室内设进深梁，梁截面尺寸 b×h=250×500mm，其上铺钢筋混凝土空心板，墙体采用机制普通砖MU10， 砂浆采用M5砌筑，建筑物平面布置详见附图。 屋面作法：改性沥青防水层 20mm厚1：3水泥砂浆找平层 220mm厚（平均厚度包括找坡层）水泥珍珠岩保温层 一毡二油（改性沥青）隔气层 20mm厚1：3水泥砂浆找平层 预应力混凝土空心板120mm厚（或180mm厚） 20mm厚天棚抹灰（混合砂浆）， 刷两遍大白 楼面作法：地面抹灰1：3水泥砂浆20mm厚 钢筋混凝土空心板120mm厚（或180mm厚） 天棚抹灰：混合砂浆20mm厚 刷两遍大白 材料重度：三毡四油上铺小石子（改性沥青） m2 一毡二油（改性沥青） m2 塑钢窗 m2 混凝土空心板120mm厚 m2 预应力混凝土空心板180mm厚 m2 水泥砂浆 20KN/m3 混合砂浆 17KN/m3 浆砌机砖 19KN/m3 水泥珍珠岩制品 4KN/m3 钢筋混凝土 25 KN/m3基础工程计算题参考解答
基础工程计算题
桩基础工程清单例题
双柱基础计算例题
土石方工程量方格网计算例题
基础工程计算题含答案
第2章 桩基础工程习题
柱下独立基础课程设计例题范本
最新基础工程计算题整理
桩基础工程量清单计价例题
工程量计算例题DOC
基础工程习题解答
第四章 桩基础习题及参考答案
机械设计基础公式计算例题
计算土石方工程量及定额例题正式版
桩基础习题
基础计算样板例题
基础工程复习题及答案
桩基础-例题.doc
墙下条形基础设计例题