基层工程课后答案

第二章天然地基上浅基础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.何谓刚性基础，刚性基础有什么特点？1.当基础圬工具有足够的截面使材料的容许应力大于由基础反力产生的弯曲拉应力和剪应力时，断面不会出现裂缝，基础内部不需配置受力钢筋，这种基础称为刚性基础。2.刚性基础的特点是稳定性好，施工简便，能承受较大的荷载，所以只要地基强度能满足要求，他是桥梁和涵洞等结构物首先考虑的基础形式。稳定性好，施工简便；(课件)用于荷载较小的桥梁基础及涵洞等(课件)3.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。4何谓刚性角，它与什么因素有关？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。它与基础圬工的材料强度有关。5.设计浅埋刚性基础时，通常需要进行哪些验算？其相应的目的是什么？1．地基强度的验算，包括持力层，强度和软弱下卧层的强度目的，保证地基不发送坏2．基底偏心距验算，目的;避免持力层与基底发生脱离现象，防止基础发生过大的倾斜3．基础的倾覆滑动稳定性验算，目的：避免基础滑动或者绕基底外缘转动4．沉降验算，目的：避免应过大的沉降对上部结构产生不利的影响6.旱地开挖基坑，什么情况下需要对坑壁进行围护，常用有哪些护壁方法？当基坑较深，土质条件较差，地下水影响较大或者放坡开挖对临近建筑有影响的时候，对坑壁进行围护。常用护壁方法：1板桩抢支护，2喷射混凝土护壁，3混凝土围圈护壁7.简述基坑开挖时表面排水法和轻型井点降水法如何排水，及两种方法的特点？表面排水法：在基坑整个开挖过程及基础砌筑和养护期间，在基坑四周开挖集水沟汇集坑壁及基底的渗水，并引向一个或数个比集水沟挖得更深一些的集水坑，集水沟和集水坑应设在基础范围以外，在基坑每次下挖以前，必须先挖沟和坑，集水坑的深度应大于抽水机吸水龙头的高度，在吸水龙头上套竹筐围护，以防土石堵塞龙头。特点：这种排水法设备简单，费用低，一般土质条件下均可采用。但当地基为饱和细粉砂土等粘聚力较小的细粒土层时，由于抽水会引起流砂现象，造成基坑破坏和坍塌，因此当基坑为这类土时，应避免采用表面排水法。轻型井点降水法：即在基坑开挖前预先在基坑四周打入（或沉入）若干根井管，井管下端1.5m左右为滤管，上面钻有若干直径约2mm的滤孔，外面用过滤层包扎起来。各个井管用集水管连接并抽水特点：井管范围内的地下水不从基坑的四周边缘和底面流出，而是以相反的方向流向井管，因而可以避免发生流砂和边坡坍塌现象，且由于流水压力对土层还有一定的压密作用8.当梁桥桥台基础抗倾覆能力不足时，可采用什么方法进行改善？1.某桥墩为混凝土实体墩刚性扩大基础，控制设计的荷载组合为：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（基底宽3.1m，长9.9m）。地基第一层为中密中砂，重度为20.5kN/m3，下层为粘土，重度为γ=19.5kN/m3，孔隙比e=0.8，液性指数IL=1.0。要求验算：①地基承载力；②基底合力偏心距；③基础稳定性。注：题中给出的γ为饱和重度，在计算地基承载力容许值时考虑土层透水。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=6050KNΣM=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..WΣMAΣPpp24.13403.2601.39932.997991.36050261minmax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k1=1.5，深度修正系数为k2=3.0。[σ]=[σ01]+k1γ1(b-2)+k2γ2(d-3)+10hw=200+1.5×(20.5-10)×(3.1-2)+3.0×(20.5-10)×(4.1-3)+10×0=252kPa荷载组合Ⅱ承载力提高系数为K=1.25K[σ]=1.25×252=315kPa＞pmax=260.03kPa（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=0.8，IL=1.0查得容许承载力[σ02]=150.0kPa，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5.3m，软弱下卧层顶面处土的自重应力σcz=γ1（h+z）=10.5×(5.3+4.1)=98.7kPa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=（pmax+pmin）/2=（260.03+134.24）/2=197.14kPa，当l/b=9.9/3.1=3.2，Z/b=5.3/3.1=1.7，查表8-8得附加应力系数α=0.307，故σz=0.307×（197.14-10.5×4.1）kPa=47.3kPaσh+z=σcz+σz=98.7+47.3=146kPa下卧层顶面处的容许承载力可按式8-16计算。其中，查得k1=0，k2=1.5，则：k[σ]h+z=1.25×[150.0+1.5×10.5×（4.1+5.3-3）]kPa=313.5kPa＞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e0＜0.75ρρ=W/A=b/6=0.52mΣM=997.32kN﹒mΣP=6050kNe0=605032.997PMm=0.16m＜0.75ρ=0.39m（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e0=605032.997PM=0.16my=b/2=3.1/2=1.55mk0=1.55/0.16=9.69＞1.5（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=0.4。ΣP=6050kNΣT=84+16.8+2.1=102.9kNkc=9.10260504.0=23.52＞1.3（满足要求）抗力系数γR考虑地基承受作用短期效应组合或作用效应偶然组合。10.有一桥墩墩底为矩形2m×8m，刚性扩大基础(C20混凝土)，顶面设在河床下1m，作用于基础顶面的荷载：轴心垂直力N=5200kN，弯矩M=840kN·m，水平力H=96kN，地基土为一般性黏性土，第一层厚2m（自河床算起），重度γ=19.0kN/m3，孔隙比e=0.9，液性指数IL=0.8，第二层厚5.0m，γ=19.5kN/m3，e=0.45，IL=0.35，低水位在河床下1.0m，（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。注：基底受到的竖向力P=N+G；N—上部结构传至基础顶面的竖向力；G—基础自重加基础上的土重。可近似取G=γGAd（γG为基础及回填土的平均重度，可取20kN/m3;A为基底面积，d为埋深），在地下水位以下需扣除浮力。解：（1）初定基底面积以第二层为持力层，两级台阶，每级台阶0.5m高，襟边和台阶均选0.4m宽，因此，初定基底面积为3.6m×9.6m，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=arctg0.18.0=38.66°＜max=40°（满足要求）（2）持力层强度验算基础重量W=3.6×9.6×2×10=691.2KN将荷载简化到基底分别为:ΣP=5200+691.2=5891.2KNΣM=840+96×1=936KNm基地应力分别为：KPa..WΣMAΣPpp3.1256.2156.369936696.32.5891261minmax第一层粘性土，一般粘性土，e=0.9，IL=0.8，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=0.45，IL=0.35，查表7-7得[02]=410kPa，因基础埋深为原地面下2.0m（＜3.0m），不考虑深度修正；虽宽度b=3.6m＞2m，但对粘性土地基，宽度修正系数k1=0，不需进行宽度修正。k[]=k[02]=1.25×410kPa=512.5kPa＞pmax=215.6kPa（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e0＜ρρ=W/A=b/6=0.6me0=2.5891936PMm=0.16m＜ρ=0.6m（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=0.3。kc=962.58913.0=18.4＞1.3（满足要求）2）倾覆稳定性验算y=b/2=1.8，e0=0.15mk0=1215.08.10ey＞1.3（满足要求）第三章名词解释沉桩灌注桩主动桩被动桩端承桩摩擦桩高桩承台低桩承台1.沉桩(预制桩)，是在工厂或施工现场制成的各种材料、各种形式的桩（如木桩、混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢桩等），用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中。2.灌注桩:是指在工程现场通过机械钻孔、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、灌注混凝土而成的桩3.主动桩：受力特性：桩顶受横向荷载，桩身轴线偏离初始位置，因桩身主动变位产生土压力。桩型：受风力、地震力、车辆制动力作用下的桩基。4.被动桩：受力特性：沿桩身一定范围内承受侧向压力，桩身轴线被该土压力作用而偏离初始位置。桩型：深基坑支挡桩、坡体抗滑桩、堤岸护桩。5.端承桩：桩穿过较松软土层，桩底支承在坚实土层（砂、砾石、卵石、坚硬老粘土等）或岩层中，且桩的长径比不太大时，在竖向荷载作用下，基桩所发挥的承载力以桩。底土层的抵抗力为主时，称为端承桩或柱桩6.摩擦桩：穿过并支承在各种压缩性土层中，在竖向荷载作用下，基桩所发挥的承载力以侧摩阻力为主时，统称为摩擦桩。高桩承台：高桩承台的承台底面位于地面（或冲刷线）以上低桩承台:低桩承台的承台底面位于地面（或冲刷线）以下。1端承桩和摩擦桩适用条件及受力特点？端承桩适用条件：桩底支撑受力特点桩：端阻力承受上部荷载摩擦桩适用条件：适用在水中及各种压缩性土中受力特点桩：由桩侧阻力摩擦里承受荷载2高桩承台和低桩承台的结构与受力特点？高桩承台：高桩承台的承台底面位于地面（或冲刷线）以上受力特点：由于承台位置较高或设在施工水位以上，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。然而，在水平力的作用下，由于承台及基桩露出地面的一段自由长度周围无土来共同承受水平外力，基桩的受力情况较为不利，桩身内力和位移都比同样水平外力作用下的低桩承台要大，其稳定性也比低桩承台差。低桩承台：低桩承台的承台底面位于地面（或冲刷线）以下受力特点：施工较为复杂。承台及基桩共同承受水平外力，桩身内力和位移都比同样水平外力作用下的高桩承台要小，其稳定性比高桩承台好。3在饱和软黏土和松散的粉土、砂砾土地区施工沉桩会对桩侧土体产生什么影响？不同地区采用何种方法施工预制桩比较有效？在饱和软土地区沉桩时会产生挤土效应，再打如松散的粉土，砂砾土层中，桩周和桩端受到挤密，使桩侧表面法向应力提高，桩侧摩擦力和桩端阻力也相应的提高，地基土为砂性土，塑性土，粉土时采用打入桩（锤击法）在软塑性的抗剪强度时，可采用震动沉桩4预制桩的