基础工程(第二版)第1章习题解答
基础工程教材习题解答
第2章 习题解答教材习题2-9 某砌体承重结构，底层墙厚490mm ，在荷载效应的标准组合下，传至0.00±标高（室内地面）的竖向荷载310/k F kN m =，室外地面标高为-0.30m ，建设地点的标准冻深1.5m ，场地条件如下：天然地面下4.5m 厚粘土层下为30m 厚中密稍湿状态的中砂，粘土层的0.73e =，319/kN m γ=，28%w =，39%L w =，18%P w =，22k C kPa =，18k ϕ=，中砂层的318/kN m γ=，30k ϕ=，试设计该基础。
补充条件和要求如下：1）设计成刚性条形基础； 2）材料用C15混凝土；3）基础底面低于标准冻深线；4）选择地基持力层，确定基础底面宽度并检算地基承载力；5）确定基础各部分尺寸使之满足基础刚性角的要求并绘制剖面草图（砖墙不设置大放脚）。
公式（2-9）涉及到的系数如下表：内摩擦角标准值ϕkM b M d M c 18° 30°解：按解题步骤求解。
1）选择C15素混凝土为基础的材料，立面形式待定；2）地基为两层，考虑荷载不大，故初步取地基持力层为粉质粘土，暂定基础的埋置深度为1.5m （不高于标准冻深，室外地面以下1.2m ）；3）计算基础底面积并决定其尺寸由于题目未给出f ak ，故应用公式（2-9）并预估基础宽度为1.5m ，有a b d m c k0.4319 1.5 2.7219 1.2 5.3122191.09kPa f M b M d M c γγ=++=⨯⨯+⨯⨯+⨯=由于是条形基础，故由公式（2-18）得到： k a 3101.86m191.0920 1.2G F b f d γ≥==--⨯取b =1.85m ，再代入（2-9）式计算，得a b d m c k0.4319 1.85 2.7219 1.2 5.3122193.95kPa f M b M d M c γγ=++=⨯⨯+⨯⨯+⨯=再代入（2-18），得：k a 3101.82m193.9520 1.2G F b f d γ≥==--⨯故取基础宽度b =1.85m 可行。
基础工程-第一章 地基基础的设计原则(2007.3)
乙级 丙级
场地和地基条件简单，荷载分布均匀的七层及七层以下民 用建筑及一般工业建筑物;次要的轻型建筑物
正常使用极限状态设计；对短暂情况，可根据需要按正常使用极限状 态设计；对偶然情况，可不按正常使用极限状态设计。
1-1-2 基础工程设计的任务
主要任务：结构效应分析。 1、基础结构作用效应分析：确定由于上部结构荷载、 地基反力作用，在基础结构上的作用效应，即基础结构内 力：弯矩、剪力、轴力等。 2、根据拟定的基础截面进行基础结构抗力及其他性 能的分析，确定基础结构截面的承受能力及其性能。 按承载力极限状态设计时，根据材料和结构对作用的 反应，可采用线性、非线性、塑性理论计算；按正常使用 极限状态设计时，可采用线性理论计算，必要时采用非线 性理论。计算结果均应小于基础材料的抵抗能力。
1-2-3 地基基础设计基本规定
1、一般规定 根据建筑物地基基础设计等级及长期荷载作用下地基 变形对上部结构的影响程度，地基基础设计应符合下列规 定： 1 . 所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关 规定； 2 . 设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基变形 规定； 3. 表1-8所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作 变形验算，如有下列情况之一时，仍应作变形验算： 地基承载力特征值小于130kpa，且体型复杂的建筑； 在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大， 可能引起地基产生过大的不均匀沉降时；
软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时； 相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时； 地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完 成时。 4、对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和 挡土墙等，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑 物，尚应验算其稳定性； 5、基坑工程应进行稳定验算； 6、当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下构筑物存 在上浮问题时，尚应进行抗浮验算。
基础工程第二版习题答案
基础工程第二版习题答案在基础工程的第二版习题中，通常会包含对工程力学、材料力学、结构力学等基础科学知识的习题解答。
这些习题答案对于理解和掌握工程基础理论至关重要。
以下是一些可能的习题答案示例，但请注意，这些内容是虚构的，实际的习题答案应以教材和课程内容为准。
习题1：简述材料力学中的弹性模量、剪切模量和泊松比的定义，并解释它们在工程中的意义。
答案：弹性模量（E）是指材料在弹性范围内，应力与应变比值的物理量。
它反映了材料抵抗形变的能力。
剪切模量（G）是材料在剪切应力作用下，剪切应力与剪切应变的比值，它描述了材料抵抗剪切变形的能力。
泊松比（ν）是材料在受到轴向拉伸或压缩时，横向应变与轴向应变的比值。
在工程中，这些参数对于预测材料在受力时的变形行为至关重要，它们是设计结构时必须考虑的关键参数。
习题2：说明在结构力学中，如何确定一个简单梁的弯曲应力。
答案：确定简单梁的弯曲应力通常需要应用梁的弯曲理论。
首先，需要计算梁的弯矩（M），然后根据梁的截面特性（如惯性矩I）和材料的弹性模量（E），使用以下公式计算最大弯曲应力（σ）：\[ \sigma = \frac{M \cdot c}{I} \]其中，c是梁截面的中性轴到最远纤维的距离。
这个公式允许我们计算在给定载荷下梁的弯曲应力，从而评估梁的承载能力。
习题3：描述如何计算一个悬臂梁在自由端承受集中载荷时的位移。
答案：悬臂梁在自由端承受集中载荷时的位移可以通过应用悬臂梁的位移公式来计算。
位移（δ）的计算公式为：\[ \delta = \frac{P \cdot L^3}{3 \cdot E \cdot I} \]其中，P是集中载荷的大小，L是悬臂梁的长度，E是材料的弹性模量，I是梁的惯性矩。
这个公式提供了在特定载荷和材料属性下，悬臂梁端部位移的计算方法。
习题4：讨论在工程中，为何需要考虑材料的疲劳寿命。
答案：在工程中，材料的疲劳寿命是评估结构在重复载荷作用下，能够安全工作多长时间的重要指标。
工程力学(第二版)习题册答案
一、填空题
1. 相 对 滑 动 相 对 滑 动 趋 势 接触面的切线 相反 2. 10N 20N 30N 30N 30N 3. 100N 竖直向上 平衡 4. 平稳无冲击 自锁
阻碍物体相对滑动
相对滑动趋势
二、选择题
1. A
三、简答题
1. ①问题中含有可能发生相对滑动的摩擦面，因此，存在摩擦力； ②受力图中要画出摩擦力，摩擦力总是沿着接触面的切线方向并与物体相对滑
7.
8.
9.
第二章 平面力系
第一节 共线力系的合成与平衡
一、填空题
1. 在同一条直线上
2. FR Fi FR 0
二、计算题
设向右为正方向。 则 FR=120+40-80-200=-120N 方向：水平向左
第二节 平面汇交力系的合成
一、填空题
1. 作用于同一平面内且各力作用线相交于一点的力系 共线力系 力的作用点 2. -F 或 F 0 0 -F 或 F 3. 合力在任一坐标轴上的投影 各分力在同一轴上投影的代数和 4. F4 F3 5. 自行封闭 6. 所有各力在 x 轴上投影的代数和为零 所有各力在 y 轴上投影的代数和为零 Fx 0 Fy 0
3. 后轮：摩擦力向前 前轮：摩擦力向后
4. 不下滑，处于自锁状态
四、计算题
FT 60 18 3N
五、应用题
1. （提示）从摩擦力与 F 对 B 点的力矩大小的比较进行考虑
第三章 空间力系 第一节 力在空间坐标轴上的投影与合成
一、填空题
1. 力的作用线不都在同一平面内呈空间分布的力系 2. 一次投影法 二次投影法
二、选择题
1. A 2.B
它所限制物体
三、简答题
1.柔性体约束只能承受拉力，不能承受压力。 2.被约束物体可以沿约束的水平方向自由滑动，也可以向离开约束的方向运动， 但不能向垂直指向约束的方向运动。 3.剪刀的两半部分可以绕销钉轴线相对转动，但不能在垂直销钉轴线的平面内沿 任意方向做相对移动。 4.木条不能沿圆柱销半径方向移动，但可以绕销轴做相对转动。 5.固定端约束既限制物体在约束处沿任何方向的移动，也限制物体在约束处的转 动。
基础工程课后题答案
基础工程课后题答案基础工程课后题答案第一章线性代数1. 如何计算矩阵的秩？矩阵的秩指的是矩阵中线性无关的行或列的个数。
可以通过高斯消元法将矩阵化为行简化阶梯矩阵，然后数出非零行的个数。
2. 什么是特征向量和特征值？在矩阵运算中，存在这样一对向量和数，满足矩阵和向量相乘，得到的结果等于向量与数的乘积。
这里的向量称为特征向量，数称为特征值。
3. 如何求解线性方程组？可以使用高斯消元法或克拉默法则进行求解。
高斯消元法通过矩阵的初等行变换，将系数矩阵化为行最简形式，并求出未知数的解；克拉默法则利用行列式的概念，将系数矩阵和常数向量组成扩展矩阵，通过计算行列式求解未知数的值。
第二章微积分1. 什么是导数和微分？导数是函数在某一点处的变化率，是函数曲线在该点处的切线斜率。
微分是函数在某一点处与该点切线的斜率相等的线性函数，是对导数的一种基于微小量的近似表示。
2. 什么是函数的极值？函数在某一点处的导数为0，且在该点左右两侧导数符号相反，那么该点就是函数的极值点。
极大值和极小值分别对应函数取最大值和最小值的点。
3. 什么是定积分和不定积分？定积分是在给定区间上，对函数进行积分得到一个数值，表示函数在该区间上的面积。
不定积分是在给定函数的情况下，求出所有导数等于该函数的原函数，称为不定积分。
第三章工程力学1. 什么是平衡点？对于一个物体的受力状态，如果所受合外力的合力等于0，其所在的位置就是平衡点。
在平衡点上，物体不会发生运动或旋转。
2. 什么是受力分析？受力分析是通过对物体受到的各种作用力进行分析，了解物体受力情况的方法。
通常使用自由体图和受力图，分别表示受力物体和作用力的大小和方向，通过平衡方程式求解出物体的受力分布。
3. 什么是弹性形变和塑性形变？弹性形变是指物体受到小的外力作用后，恢复到初始形状的程度，称为弹性形变。
塑性形变是指物体受到大的外力作用后，无法完全恢复到初始形状，产生永久形变，称为塑性形变。
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=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 ..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[σ01]=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 =252kPa荷载组合Ⅱ承载力提高系数为K=1.25K [σ]= 1.25×252=315kPa ＞p max =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，I L =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)=98.7 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=（260.03+134.24）/2=197.14kPa ，当l /b=9.9/3.1=3.2，Z/b =5.3/3.1=1.7，16.8KN中密粉砂查表8-8得附加应力系数α=0.307，故σz =0.307×（197.14-10.5×4.1）kPa =47.3kPa σ h+z =σcz +σz =98.7+47.3=146 kPa下卧层顶面处的容许承载力可按式8-16计算。
工程化学基础(第二版)习题解答
<<工程化学基础（第二版）>>练习题参考答案第一章 绪 论练习题（p.9）1. （1）×； （2）√； （3）×； （4）√。
2. （1）C 、D ；（2）C ；（3）B 。
3. 反应进度；ξ； mol 。
4. 两相（不计空气）；食盐溶解，冰熔化，为一相；出现AgCl ↓，二相；液相分层，共三相。
5. 两种聚集状态，五个相：Fe （固态，固相1），FeO （固态，固相2），Fe 2O 3（固态，固相3），Fe 3O 4（固态，固相4），H 2O （g ）和H 2（g ）（同属气态，一个气相5） 6. n =（216.5 －180）g / (36.5g · mol -1) = 1.0 mol7. 设最多能得到x 千克的CaO 和y 千克的 CO 2，根据化学反应方程式： CaCO 3(s) = CaO(s) + CO 2(g) 摩尔质量/g ·mol -1 100.09 56.08 44.01 物质的量/mol100095%10009103⨯⨯-. x 56.08×-310 y 4401103.⨯-因为n(CaCO 3)=n (CaO)=n (CO 2) 即100095%10009103⨯⨯-.=x 56.08×-310=y 4401103.⨯-得 x =m (CaO) =532.38kg y =m (CO 2) =417.72kg分解时最多能得到532.28kg 的CaO 和417.72kg 的CO 2。
8. 化学反应方程式为3/2H 2+1/2N 2 = NH 3时：22(H )6mol4mol 3(H )2n ξν∆-===-22(N )2mol4mol 1(N )2n ξν∆-===-33(NH )4mol4mol 1(NH )n ξν∆===化学反应方程式为3H 2+ N 2 = 2NH 3时：22(H )6mol 2mol 3(H )n ξν∆-===-22(N )2mol2mol 1(N )n ξν∆-===-33(NH )4mol 2mol 2(NH )n ξν∆===当反应过程中消耗掉2mol N 2时，化学反应方程式写成3/2H 2+1/2N 2 = NH 3，该反应的反应进度为4 mol ；化学方程式改成3H 2+ N 2 = 2NH 3，该反应的反应进度为2 mol 。
环境工程基本知识第二版课后答案解析
第I 篇 习题解答第一章 绪论1.1简要概述环境学科的发展历史及其学科体系。
解：环境学科是随着环境问题的日趋突出而产生的一门新兴的综合性边缘学科。
它经历了20世纪60年代的酝酿阶段，到20世纪70年代初期从零星的环境保护的研究工作与实践逐渐发展成为一门独立的新兴学科。
环境学科是一门正在蓬勃发展的科学，其研究范围和内涵不断扩展，所涉及的学科非常广泛，而且各个学科间又互相交叉和渗透，因此目前有关环境学科的分支学科还没有形成统一的划分方法。
图1-1是环境学科的分科体系。
图1-1 环境学科体系1.2 简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。
解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。
图1-2是环境工程学的学科体系。
环境学科体系环境科学环境工程学环境生态学环境规划与管理图1-2 环境工程学的学科体系1.3 去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么？解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。
上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。
1.4 空气中挥发性有机物（VOCs ）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？解：去除空气中挥发性有机物（VOCs ）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。
上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。
1.5 简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。
解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作环境工程学 环境净化与污染控制技术及原理生态修复与构建技术及原理清洁生产理论及技术原理环境规划管理与环境系统工程环境工程监测与环境质量评价水质净化与水污染控制工程空气净化与大气污染控制工程固体废弃物处理处置与管理物理性污染控制工程 土壤净化与污染控制技术 废物资源化技术用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。
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第一章 地基模型 习题解答
【1-1】某住宅总压力为 70kPa，埋深 1m，淤泥质粉质粘土的天然重度为 18kN/m3，在基础埋深 1m 处 用直径 1.13m 的荷载板进行室外荷载板试验，得到表 1-3 数据，试确定该地基的基床系数。 荷载板试验结果
压力
表 1-3
135 17.60 154 24.56 184 38.25 207 49.33 235 61.93
4m
1
2 4
2m
3
100 kPa
E0＝5.0MPa
＝0.3
图 1-13 习题 1-2
【解】根据式(1-37)，弹性半空间地基模型的柔度系数可表示为：
1 2 Fii E 0 a f ij 2 1 E 0 r
其中
(i j ) (i j )
2 2 a b b a a a Fii 2 ln ln 1 ln 1 1 b a a b b b
2.897 10 -5 1.394 10 -4 2.591 10 -5 5.793 10 -5 5.793 10 -5 2.591 10 -5 1.394 10 -4 2.897 10 -5 2.591 10 -5 5.793 10 -5 2.897 10 -5 -4 1.394 10
由题知，a=1m，b=2m，则 当 i = j 时，
2 2 1 2 2 1 1 1 Fii 2 ln ln 1 ln 1 1 2 1 1 2 2 2 2.406
p (kPa)
0 0
60 5.21
79 7.39
110 10.87
沉降 s (mm)
【解】
根据式（1-21）有， k p
p 2 p1 s 2 s1
式中 p 2 和 p1 分别为基础底面计算压力和土的自重压力。故有
p 2 70kPa p1 18 1 18kPa
对应的沉降由表 1-3 进行线性内插，有
f11
1 2 1 0.3 2 Fii 2.406 1.394 10 4 3 E 0 a 5.0 10 1
f 22 f 33 f 44 f 11 1.394 10 4
当 i ≠ j 时，
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
r12 r21 r34 r43 2m f12 f 21 f 34 f 43 r13 r31 r24 r42 1m f13 f 31 f 24 f 42 1 2 1 0.3 2 5.793 10 5 E0 r 5.0 10 3 1 1 2 1 0.3 2 2.897 10 5 3 E0 r 5.0 10 2
r14 r41 r23 r32 2 12 0.5 2 2.236m f14 f 41 f 23 f 32
1.394 10 4 -5 2.897 10 [f] 5.793 10 -5 -5 2.591 10
1 2 1 0.3 2 2.591 10 5 3 E 0 r 5.0 10 2.236
3 3
所以该地基的基床系数 k p 10.8 10 kN / m
【1-2】如图 1-13 所示，某地基表面作用 p=100kPa 的矩形均布荷载，基础的宽 b 2m , 长 l 4m ， 试写出弹性半空间地基模型的柔度矩阵。矩形荷载面积等分为 4 个网格单元，变形模量 E0＝5.0MPa ，泊 松比＝0.3 。
5.21 0 (18 0) 1.563mm 60 0 7.39 5.21 s 2 5.21 (70 60) 6.357mm 79 60 s1 0
从而有
kp
p 2 p1 70 18 10.8 10 3 kN / m 3 3 s 2 s1 (6.357 1.563) 10