当前位置:文档之家› 基础工程计算题参考解答

基础工程计算题参考解答

第二章 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和。

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m 3,下层为粘土,重度为γ=m 3,孔隙比e=,液性指数I L =,基底宽,长。

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×+84×+×+××= 基地应力分别为:KPa ..W ΣM A ΣP p p 24.13403.2601.39932.997991.36050261minmax =⨯⨯±⨯=±=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(>),需考虑基础宽度和深度修正,查表7-17宽度修正系数k 1=,深度修正系数为k 2=。

[σ]= [σ01] +k 1γ1(b-2) +k 2γ2(d-3)+10h w=200+×× +××+10×0 =252kPa荷载组合Ⅱ承载力提高系数为K=K [σ]= ×252=315kPa >p max = (满足要求)3)软弱下卧层强度验算 下卧层为一般粘性土,由e =,I L =查得容许承载力[σ02]=,小于持力层的容许承载力,故需进行下卧层强度验算:基底至粘土层顶面处的距离为,软弱下卧层顶面处土的自重应力σcz =γ1(h +z )=×+= kPa软弱下卧层顶面处附加应力σz =α(p -γ2h ),计算下卧层顶面附加应力σh+z 时基底压力取平均值,p 平=(p max +p min )/2=(+)/2=,当l /b==,Z/b ==,查表8-8得附加应力系数α=,中密粉砂故σz =×()kPa =σ h+z =σcz +σz =+=146 kPa下卧层顶面处的容许承载力可按式8-16计算。

其中,查得k 1=0,k 2=,则: k[σ]h+z =×[ +××(+)]kPa=>σcz +σz (满足要求) (2)基底合力偏心距验算(按照给定荷载组合验算) 偏心距应满足e 0<ρρ=W /A =b/6=ΣM =﹒m ΣP =6050 kNe 0=605032.997=∑∑P M m =<ρ= (满足要求) (3)基础稳定性验算(按照给定荷载组合验算) 1)抗倾稳定验算 上述计算可知e 0=605032.997=∑∑P M = y =b /2=2=k 0==> (满足要求)2.抗滑动稳定验算基底处为中密细纱,查表8-11得摩擦系数f=。

ΣP =6050kN ΣT =84++= kNk c =9.10260504.0⨯=> (满足要求)2-9有一桥墩墩底为矩形2m×8m,C20混凝土刚性扩大基础,顶面设在河床下1m ,作用于基础顶面的荷载(荷载组合Ⅱ)有:轴心垂直力5200kN ,弯矩840kNm ,水平力96kN ,地基土为一般性粘性土,第一层厚(自河床算起),重度γ=m 3孔隙比e=,液性指数I L =, 第二层厚,重度γ=m 3,孔隙比e=,液性指数I L =,低水位在河床下,(第二层以下为泥质页岩),请确定基础埋置深度及底面尺寸,并经过验算说明其合理性。

解:(1)初定基底面积以第二层为持力层,两级台阶,每级台阶高,襟边和台阶均选宽,因此,初定基底面积为×,经地基强度验算不满足要求时在调整尺寸。

基础用C15混凝土浇注,混凝土的刚性角αmax =40°。

基础的扩散角为=arctg 0.18.0=°<max=40° (满足要求)(2)持力层强度验算基础重量W =××2×10 =将荷载简化到基底分别为: ΣP=5200+=ΣM=840+96×1=936KNm 基地应力分别为:KPa ..W ΣM A ΣP p p 3.1256.2156.369936696.32.5891261minmax =⨯⨯±⨯=±=第一层粘性土,一般粘性土,e =,I L =,查表7-7得[01]=160kPa ,因此不宜作为持力层。

第二层为持力层,属一般粘性土,e =,I L =,查表7-7得[02]=410kPa ,因基础埋深为原地面下(<),不考虑深度修正;虽宽度b=>2m ,但对粘性土地基,宽度修正系数k 1=0,不需进行宽度修正。

k[]=k [02]=×410kPa=>p max = (满足强度要求)(3)合力偏心距验算荷载组合Ⅱ,非岩石地基偏心距应满足e 0<ρρ=W /A =b/6= e 0=2.5891936=∑∑P M m =<ρ= (满足要求) (4)基础稳定性验算 1)抗滑动稳定验算基底处为硬塑状态粘土,查表8-11得摩擦系数f=。

k c =962.58913.0⨯=> (满足要求)2)倾覆稳定性验算 y=b/2=,e 0=k 0=1215.08.10==e y > (满足要求) 2-10 某一基础施工时,水深3m ,河床以下挖基坑身。

土质条件为亚砂土γ=,φ=15º,c=,透水性良好。

拟采用三层支撑钢板桩围堰,钢板桩为拉森IV 型,其截面模量为W=2200c ,钢板桩容许弯应力[δ]=240MPa 。

要求:①确定支撑间距;②计算板桩入土深度;③计算支撑轴向荷载;④验算板桩强度;⑤计算封底混凝土厚度。

解:①确定支撑间距经过多次试算,取支撑间距从上之下依次为、、3m、,如图所示。

②计算板桩入土深度多支撑板桩墙入土深度去板桩长度的15%,及入土深度为*15%=③计算支撑轴向荷载图1图2图3图4 Mmax=W*[δ]= 2200c*240MPa=主动土压力系数Ka==加上三个支撑,假定支撑之间为简支,计算图如上图所示。

1)计算A1由平衡条件可知;*2+45*2=0则有:A1=2)计算A2、B1=0 A2*[**2+**2+*2*3++45**2+35*2*3]=0由平衡条件可知;B1=*+*+*2+45*+35*2-A2=3)计算B2、C1=0B2*3-*3*3/2+80*3*3/2+30*3/2*3/3)=0解得B2=由平衡条件可知;C1=*3+80*3+30*3/2-B2=4)计算C2、D=0C2***2+110**2+28*2*3)=0解得C2=由平衡条件可知;D=*+110*+28*2-C2=则各支撑的轴向荷载为:A=A1+A2=+=B=B1+B2=+=C=C1+C2=+=D=④验算板桩强度1)=*2*3+45*2*3=< Mmax= 528kNm2)Q=0 距离B1为x(80-10x)x/2=0 解得x==*[**2+(80-10*)***2*3]=< Mmax= 528kNm 3) Q=0 距离B2为x解得x==***2+80**2+*2*3)=< Mmax= 528kNm 4) Q=0 距离C2为x解得x= =***2+110**2+*2*3)=< Mmax= 528kNm由以上计算可知:各段弯矩均小于板桩墙的允许强度。

⑤计算封底混凝土厚度 *X=*()X===,取=,则有X=*=第四章 桩基础的设计计算4-11某桥台为多排桩钻孔灌注桩基础,承台及桩基尺寸如图。

纵桥向作用于承台底面中心处的设计荷载为:N=6400KN;H=1365kN ;M=。

桥台处无冲刷。

地基土为砂性土,土的内摩擦角036=ϕ;土的重度3m /k 19N =γ;桩侧土摩阻力标准值2m /k 45N q =,地基比例系数2m /kPa 8200=m ;桩底土基本承载力容许值20m /k 250][N f a =;计算参数取0.4,6.0,7.020===k m λ。

试确定桩长并进行配筋设计。

答案: 1.桩长的计算桩(直径)自重每延米)kN (49.261545.12=⨯⨯=πq (已考虑浮力){})3(][21][322001-++==∑=h k f A m l q u R N a P ni i ik a h γλhh qh N N h 5.21316009.4262146400214+=⨯⨯+=+=计算][a R 时取以下数据:桩的设计桩径1. 5m ,桩周长.)(1.745.1m u =⨯=π,22m 7.714).51(==πP A ,7.0=λ,6.00=m ,42=k ,0.00kPa52][0=a f ,32m /kN 00.19=γ,kPa45=k q 。

所以得h N h h h h R h a 5.213160036142434.708.9105)]3(90.4250[7.716.07.0455.121][+==++=-⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=)()(π m 1.512=∴h 现取m 13=h ,2.桩的内力计算(1)桩的计算宽度1b (P133))1(1+=d kk b f已知:9.0=fk ,m 5.1=d ,m d h L 5.45.76.0)1(3.600.6m 4.211=⨯=+⨯=<=,则系数k 按照此式计算:11226.01h L b b k⋅-+=2=n ,6.02=b 。

813.0)15.1(34.26.06.016.06.011122=+⨯⨯-+=⋅-+=h L b b k 32829.1)15.1(9.0813.0)1(1=≤=+⨯=+=d d kk b f(2)桩的变形系数α)(;2744m /kN 1055.28.0.80m 2484.0645.1⨯⨯===⨯=c E E I π)(15751121.302484.01055.28.0829.18200-=⨯⨯⨯⨯==m EI mb α其计算长则为:5.24.05133121.0>=⨯==h h α,故按弹性桩计算。

(3)桩顶刚度系数MM MH HH PP ρρρρ,,,值计算0011A C AE h l PP ++=ξρ,7.714.514,21m ,31h m ,02220m d A l =⨯=====ππξ)(3500m /kN 1066.01138200⨯=⨯==h m C⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=⨯==⨯+=+=)m (94.119.344)m (76.724)436tan 1325.1()4tan 2(22222020πππφπS h d A 故取20m 94.11=AEIA C AE h l PP 2044.0104.01]94.111066.0111055.28.077.113210[116157000=⨯=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+=++=-ξρ已知:5.04133121.0=⨯==h h α, 003120.000=⨯==l l α查附表17,18,19得48375.198545.0,06423.1===M M Q x x ϕ,。

相关主题