基础工程资料---西南交大

~1~基础工程B名词解释①基础：建筑物向地基传递荷载的下部结构称为基础。②地基：直接承担建筑物的全部荷载，并在其影响下产生应力与变形的那一部分地层称为地基。③深基础：浅层土质不良，须将基础埋置于较深的良好土层，并需借助特殊施工方法建造的基础。④持力层：与基础底面直接相接触的的地层。⑤软弱下卧层：位于持力层下方，其承载能力和抗变形能力明显低于持力层。⑥刚性基础：由砖、砌石、素混凝土和灰土等材料做成满足刚性角要求的基础称为刚性基础。⑦柔性基础：当基础的高度不能满足刚性角要求时，可以做成钢筋混凝土基础。⑧灌注桩：在建筑工地现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩⑨单桩承载力：是指单桩在荷载作用下，地基土和桩本身的强度和稳定性均能得到保证，变形也在容许范围内，以保证结构物的正常使用所能承受的最大荷载。⑩侧摩阻力：桩周土体作用于桩上的向上的摩擦力桩端阻力：桩底土体对桩的竖向支撑力⑪负摩阻力：桩在受竖向压力时，桩侧产生的与荷载同向的桩侧摩阻力。⑫弹性抗力：土体阻止基桩变位的作用力。⑬地基系数：地基系数（C或C0）表示地基土产生单位位移时单位面积上的反力。⑭横向抗力：是指基础在外力作用下发生侧移挤压地层时而受到的地层对其的侧向抗力。⑮单排桩：是指与水平外力H作用面相垂直的平面上，仅有一根或一排桩的桩基础。⑯多排桩：是指在水平外力作用平面内有一根以上桩的桩基础。⑰群桩效应：在竖向荷载作用下，由于承台、桩、地基土的相互作用情况不同，群桩基础中一根桩的承载力发挥和沉降性状往往与相同情况下的独立单桩有显著差别，这种现象称为群桩效应。⑱刚性角：自墩台身边缘处的垂线与基底边缘的联线间的最大夹角称为刚性角。⑲扩展基础：将上部结构传来的荷载,通过向侧边扩展成一定底面积，使作用在基底的压应力等于或小于地基土的允许承载力，而基础内部的应力应同时满足材料本身的强度要求，这种起到压力扩散作用的基础称为扩展基础。⑳地基承载力：地基在变形容许和维系稳定的前提下，单位面积所能承受荷载的能力。通俗点说，就是地基所能承受的安全荷载。21围堰：指在水中修建浅基础时，在基坑周围预先建成的一道临时性挡土墙。22中性点：是指桩身桩土相对位移为0的截面，此截面没有摩阻力。23冲切破坏：柱下独立基础沿柱边或基础台阶变截面处产生近似45o方向斜拉裂缝形成冲切锥体的破坏。24沉降差：两相邻独立基础中心点沉降量之差。25桩的水平变形系数：式中：m为水平向地基系数随深度增加的比例系数。为基础的计算宽度。b005mbEI~2~基础工程Bs群桩中基桩平均极限侧阻力单桩平均极限侧阻力E、I：分别为基础的弹性模量及截面惯性矩。26摩擦桩：处于极限状态时，由桩侧阻力承受绝大部分荷载而桩端阻力可忽略不计的桩。27群桩效应系数𝜼𝒑：28倾斜：独立基础两端沉降差与其间距离之比。29端承桩：处于极限状态时，由桩端阻力承受绝大部分荷载而桩侧阻力可忽略不计的桩。简答题1.浅基础和深基础的区别？浅基础埋入地层深度较浅，施工一般采用敞开挖基坑修筑基础的方法，浅基础在设计计算时可以忽略基础侧面土体对基础的影响，基础结构设计和施工方法也较简单；深基础埋入地层较深，结构设计和施工方法较浅基础复杂，在设计计算时需考虑基础侧面土体的影响。2.确定基础埋深应考虑哪些因素？基础埋深对地基承载力，沉降有什么影响？1地基的地质条件，2河流的冲刷深度，3当地的冻结深度，4上部结构形式，5当地的地形条件，6保证持力层稳定所需的最小埋置深度。基础如果埋置在强度比较差的持力层上，使得地基承载力不够，直接导致地基土层下沉，沉降量增加，从而影响整个地基的强度和稳定性。3.桩基础的特点？适用于什么情况？答：具有承载力高，稳定性好，沉降小而均匀，在深基础中具有耗用材料少，施工简便的特点。（1）荷载较大，适宜的地基持力层位置较浅或人工基础在技术上经济上不合理时。（2）河床冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算正确，位于基础或结构下面的土层有可能被侵蚀.冲刷.如采用深基础不能保证安全时（3）当基础计算沉降过大或建筑物对不均匀沉降敏感时，采用桩基础穿过松软（高压缩）层，将荷载传到较结实（低压缩性）土层，以减少建筑物沉降并使沉降较均匀。（4）当建筑物承受较大的水平荷载，需要减少建筑物的水平位移和倾斜时（5）当施工水位或地下水位较高，采用其他深基础施工不便或经济上不合理时。（6）地震区，在可液化地基中，采用桩基础可增加建筑物的抗震能力，桩基础穿越可液化。4.柱桩与摩擦桩受力情况有什么不同？在各种情况具备时优先考虑哪种？答：摩擦桩基桩所发挥的承载力以侧摩擦力为主。柱桩基桩所发挥的承载力以桩底土层的抵抗力为主。在各种条件具备时应优先考虑柱桩，因为柱桩承载力较大，较安全可靠，基础沉降也小。5.高桩承台和低桩承台各有哪些优缺点,它们各自适用于什么情况？答：高桩承台是承台地面位于地面以上，由于承台位置较高，在施工水位以上，可减少墩台的圬工数量，避免或减少水下作业，施工较为方便，但稳定性低；低桩承台是承台的承台底面位于地面以下，在水下施工，工作量大，但结构稳定6.钻孔灌注桩成孔时，泥浆起什么作用，制备泥浆应控制哪些指标？答：1、保护孔壁2、防止坍孔3、排出土渣4、冷却5、润滑钻头7.什么叫“m”法，它的理论根据是什么？这方法有什么优缺点？假定地基系数c随深度成正比例增长，m为地基土比例系数。M法基本假定是认为桩侧为温克尔离散线性弹簧，不考虑桩土之间粘着力和摩阻力，桩作为弹性构件考虑，当桩受到水平外力作用，桩土协调变形，任意深度产生桩测水平抗力与该点水平位移成正比，且c随深度成正比增长。优缺点1根据m法假定，凸弹性抗力与位移成正比，此换算忽视桩身位移2换算土层厚Hm仅与桩径有关，与地基土类，桩身材料等因素无关，显然过于简单8.“m”法为什么要分多排桩和单排桩，弹性桩和刚性桩单排桩是指在水平外力H作用面向垂直平面上，由多根桩组成单排桩的基础。多排桩，指在水平外力作用平面内有~3~基础工程B一根以上的桩的桩基础，不能直接应用单桩形式计算桩内力公式计算各桩顶作用力，需应用结构力学另行计算。当入土深度h2.5/α，桩相对刚度小，必须考虑桩实际刚度，按弹性桩计算，当桩入土深度h不大于2.5\α，则桩相对刚度较大，可按刚性桩计算9.在“m”法中高桩承台与低桩承台的计算有什么异同？低桩承台考虑承台侧面土的水平抗力与桩和桩侧土共同作用抵抗和平衡水平外荷载作用，考虑低桩承台侧面土的水平土抗力是与共同作用时，桩内力与位移计算仍可按前述方法，只需在力系平衡中考虑承台侧面土的抗力因素。10.用“m”法对单排架桩基础的设计和计算包括哪些内容？计算步骤是怎样的？（1）桩的挠曲微分方程的建立及其解；（2）计算桩身内力及位移的无量纲法；（3）桩身最大弯矩位置和最大弯矩的确定；（4）桩顶位移的计算公式；（5）单桩及单排桩桩顶按弹性嵌固的计算（6）计算步骤及其验算要求11.沉井基础与桩基础的荷载传递有何区别？沉井基础是依靠自身重力克服井壁摩擦力下沉至设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井恐，使其成为桥梁墩台或其他结构物的基础，他是整体承受荷载。在桩基础是由桩顶竖向荷载传递给侧面土及底层土及底层土发生位移或形变产生桩侧摩阻力和桩底摩阻力。12.沉井基础有什么特点？埋置深度可以很大，整体性强，稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载，沉井既是基础又是施工时的档土墙和挡土围堰结构物，施工工艺并不负杂，因此在桥梁工程中得到较广泛的应用。同时，沉井施工时对邻近建筑物形象较小且内部空间可以利用，因而常用作工业建筑物尤其是软土中地下建筑物的基础，也常用作竖井和地下油库等13.地基基础设计的基本原则：①基基础应具有足够的安全度，防止地基土体强度破坏及散失稳定性②应进行必要的地基变形计算，使之不超过规定的地基变形允许值，以免引起基础和上部结构的损伤或影响建筑物的正常使用。③基础的材料形式，构造和尺寸，除应能适应上部结构，符合使用要求，满足上述地基承载力，稳定性和变形要求外，还应满足基础的结构的强度，刚度和耐久性的要求。计算题图示浅埋基础的底面尺寸为6ｍ×3ｍ，已知作用在基础上的主要荷载为：竖向Ｎ=6×103kN，弯矩M=1.5×102kNm。此外，持力层的容许承载力。试计算：（1）基底最大及最小压应力各为多少？能否满足承载力要求？（2）其偏心距是否满足e≤ρ的要求？（3）若Ｎ不变，在保持基底不与土层脱离的前提下，基础可承受的最大弯矩是多少？此时基底的最大及最小压应力各为多少？[本题12分]参考答案：~4~基础工程B解：（1）maxminNMAW（2）（3）某旱地桥墩的矩形基础，基底平面尺寸为a＝7.5m，b＝7.4m，四周襟边尺寸相同，埋置深度h＝2m，在主力加附加力的组合下，简化到基底中心，竖向荷载N＝6105kN，水平荷载H=273.9kN，弯矩M=3770.67kN.m。试根据图示荷载及地质资料进行下列项目的检算：（1）检算持力层及下卧层的承载力；（2）检算基础本身强度；（3）检算基底偏心距，基础滑动和倾覆稳定性。1.持力层与下卧层的容许承载力由持力层土性：粉质粘土e＝0.9，IL＝0.7，查表得基本承载力σ0＝180kPa；查表得宽度、深度修正系数k1和k2分别为0和1.5。宽深修正：持力层，k1＝0，h3m，故修正项均为零。主力加附加力时，容许承载力可有20％的提高，[σ]=1.2×180=216kPa由下卧层土性：粘土e＝1.1，IL＝0.8，查表3-5-2-5，得基本承载力σ0＝140kPa；得宽度、深度修正系数k1和k2分别为0和1.5。~5~基础工程B宽深修正：下卧层，k1＝0，h＝8.7m。2.持力层强度检算基底平均压力216kPa基底最大最小压力小偏心，基底压力均小于持力层承载力容许值，强度满足要求。3.下卧层的强度检算下卧层顶面处自重应力：下卧层顶面处附加应力：σh取离最大应力点三分之一基础宽度处的应力，如图土中附加应力分布系数α，由a/b=1，z/b=(8.7-2)/7.4=0.9，查规范“铁路桥涵地基和基础设计规范”附录C，得α＝0.735。埋深h=2.0m，下卧层强度满足要求。4.基础本身强度检算基础本身的强度由刚性角来控制。基础材料为混凝土，查刚性角，容许刚性角[β]为45°，基础的襟边台阶的宽度和高度均为1m，实际的刚性角β亦为45°，满足要求！5.基础偏心距检算查表3-5-4-1，得非岩石地基上的桥墩在主力加附加力作用下[e]=1.0ρ＝b/4＝7.4/4=1.85me=0.618mρ＝1.85m偏心距符合要求六、基础滑动和倾覆稳定性检算由持力层IL＝0.7（软塑IL＝0.5～1）软塑的粘性土，查表得f＝0.25。满足要求基础倾覆稳定满足要求