基础工程(第二版)第二章习题解答
基础工程(清华大学出版社)第二章课后习题答案
（1）地区的标准冻结深度为 0 =1.8m2）按式 2-30求设计冻结深度，即 d = 0 zs zw ze第二层土： d>0.5mm 占 40%<50%， d>0.25mm 占 55%>50%，为中砂， zs =1.30 查表 2-12 求 zw第一层土： 按表 2-10查粉土， 19%< =20%<22%，底面距地下水位 0.8m<1.5m ，冻胀 等级为Ⅲ级 冻胀类别为冻胀 zw =0.90第二层土：按表 2-10 查中砂，地下水位离标准冻结面距离为 0.2m<0.5m 冻胀等级为 Ⅳ级 冻胀类别为强冻胀 zw =0.85查表 2-13 求 ze城市人口为 30 万，按城市的近郊取值 ze =0.95（注意表格下面的注释） 按第一层土计算： d1 =1.8*1.2*0.90*0.95=1.85m按第二层土计算： d2 =1.8*1.3*0.85*0.95=1.89m 表明：冻结深度进入了第二层土内，故残留冻土层主要存在于第二层土。
可近似取冻深 最大的土层，即第二层土的冻深 1.89m 来作为场地冻深。
如果考虑两层土对冻深的影响，可通过折算来计算实际的场地冻深。
折算冻结深度： Z d ' =1.2 +（1.85 - 1.2）* 1.89 =1.864m1.85（3）求基础最小埋深按照正方形单独基础，基底平均压力为 120kp a ，强冻胀、采暖条件，查表 2-14 得允许 残留冻土层厚度 h max =0.675m由式 2-31求得基础的最小埋置深度 d min = d - h max =1.89-0.675=1.215m 或者：最小埋置深度 d min = 'd - h max =1.864-0.675=1.189m综合可取 d min =1.2m查表 2-11 求 zs第一层土： I p = L - P =8<10 且 d>0.075mm 占土重 10%<50% ，为粉土， zs =1.20（1）埋置深度 d=0.8m ，持力层为粉质粘土，条形基础宽度 b=2.5m 规范建议的地基承载力公式为 f a =M b b+ M d m d+M c c k基底以下一倍基础宽度范围内土体强度指标等效值：根据内摩擦角查表 2-16得M b =0.20 M d =1.81 M c =4.27m = 1 g=1.8*9.8=17.64 kN m 1 2 3则 f a =0.2*18.5*2.5+1.81*17.64*0.8+4.27*21.76=127.7 kPa2）埋置深度 d=2.4m ，持力层为 细砂，此时 b<3m 取 b=3m （注意只针对砂土）k =30°，查表 2-16得 M b =1.9 M d =5.59 M c =7.95则 f a =1.9*19*3+5.59*18.2*2.4+7.95*0=352.5 kPa第 45 题444 433 444 kPa由 k =25.3度查表 2-16得M b =0.995 M d =4.73 M c =6.74=20-9.8=10.2kN m 3 m = (18.5 9.8)*2 (19.6 9.8)*2 9.25 kN m 34则 f a =0.995*10.2*3+4.73*9.25*4+6.74*6.67=250.4 kPa注意：利用上述公式计算的承载力不需再进行考虑深度和宽度的修正。
基础工程(第二版)2-2(地基承载力)
第九章 地基承载力
基础工程设计原理----第二章（2 基础工程设计原理----第二章（2）
2011-3-15
1
第九章 地基承载力
第一节 概述 第二节 临界荷载的确定 第三节 极限承载力计算 第四节 按规范方法确定地基容许承载力 第五节 关于地基承载力的讨论
2011-3-15
2
第一节 概 述
地基承载力概念
建筑物荷载通过基础作用于地基，对地基提出两个方 面的要求。 1.变形要求 1.变形要求 建筑物基础在荷载作用下产生最大沉降量或沉降差， 应该在该建筑物允许的范围内。 2.强度和稳定性要求 2.强度和稳定性要求 建筑物的基底压力应在地基允许的承载能力之内。
地基承载力： 地基承载力：地基土单位面积上所能承受荷载的能力。 地基极限承载力(p 地基极限承载力 u): 地基不致失稳时地基土单位面积能承受 的最大荷载。 地基承载力容许值(p 地基承载力容许值 a): 考虑一定安全储备后的地基承载力。
b
45 o + 2
φ
Pu
d q= γ0 d
G
B E C
r = r0 eθtan
φ
A
F D
2011-3-15
23
雷斯诺(Reissner，1924)在普朗特尔公式假定的基础 上，导得了由超载产生的极限荷载公式：
pu = qe
πtgϕ
π φ ⋅ tg + = q ⋅ N q 4 2
2011-3-15
3
地基变形的三个阶段
0 pcr a
s
线性变形阶段（压密阶段） pu p a. 线性变形阶段（压密阶段） oa段，荷载小，主要产生压缩变形， 荷载与沉降关系接近于直线，土中τ＜τf , 地基处于弹性平衡状态。 b. 弹塑性变形阶段（剪切阶段） 弹塑性变形阶段（剪切阶段） b ab段，荷载增加，荷载与沉降关系 呈曲线，地基中局部产生剪切破坏，出 现塑性变形区。 c. 破坏阶段 c bc段，塑性区扩大，发展成连续滑 动面，荷载增加，沉降急剧变化。
工程制图基础习题集(第二版)-解答
a’’(b”)
AB是 侧垂 线
2-3 求作基本体表面上的点或线的其余两个投影
(1)
b’ c’
b”
a”
a c
2-3 求作基本体表面上的点或线的其余两个投影
(2)
e”
a”
d”
c” b”
e
c a
b
d
2-3 求作基本体表面上的点或线的其余两个投影
a”
(3)
f”
e”
d”
c”
b”
d f a
(b) e
内孔轮廓线应到顶。
3-14b 选择正确的第三视图（6）
（注意分析形体被切后和形体组合后的交线的投影）
3-14b 选择正确的第三视图（7）
（注意分析形体被切后和形体组合后的交线的投影）
应为相贯线
应为两内孔相贯且凸向大圆
等径时才为直线
3-14b 选择正确的第三视图（8）
（注意分析形体被切后和形体组合后的交线的投影）
3-6 补全圆锥穿孔后的水平投影和侧面投影
3-6 补全圆锥穿孔后的水平投影和侧面投影
3-6 补全圆锥穿孔后的水平投影和侧面投影
3-6 补全圆锥穿孔后的水平投影和侧面投影
3-6 补全圆锥穿孔后的水平投影和侧面投影 实线
3-6 补全圆锥穿孔后的水平投影和侧面投影
3-7 求作俯视图
3-7 求作俯视图
3-8 求作左视图
3-9 画出下列各相贯线的投影 (1)
3-9 画出下列各相贯线的投影 (2)
等径圆柱的相贯 线在V面上的投 影为两条相交的 直线
3-9 画出下列各相贯线的投影_(3)
3-9 画出下列各相贯线的投影_(4)
等径圆孔的相贯 线在侧面上的投 影为两条相交的 直线
基础工程(清华大学出版社)第二章课后习题答案
（1）地区的标准冻结深度为0Z =1.8m（2）按式2-30求设计冻结深度，即d Z =0Z zs ψzw ψze ψ查表2-11求zs ψ第一层土：p I =L ω-P ω=8<10 且d>0.075mm 占土重10%<50% ，为粉土，zs ψ=1.20 第二层土：d>0.5mm 占40%<50%，d>0.25mm 占55%>50%，为中砂，zs ψ=1.30 查表2-12求zw ψ第一层土： 按表2-10查粉土，19%<ω=20%<22%，底面距地下水位0.8m<1.5m ，冻胀等级为Ⅲ级 冻胀类别为冻胀 zw ψ=0.90第二层土：按表2-10查中砂，地下水位离标准冻结面距离为0.2m<0.5m 冻胀等级为Ⅳ级 冻胀类别为强冻胀 zw ψ=0.85查表2-13求ze ψ城市人口为30万，按城市的近郊取值 ze ψ=0.95（注意表格下面的注释） 按第一层土计算：d1Z =1.8*1.2*0.90*0.95=1.85m按第二层土计算：d2Z =1.8*1.3*0.85*0.95=1.89m表明：冻结深度进入了第二层土内，故残留冻土层主要存在于第二层土。
可近似取冻深最大的土层，即第二层土的冻深1.89m 来作为场地冻深。
如果考虑两层土对冻深的影响，可通过折算来计算实际的场地冻深。
折算冻结深度：'d Z =1.2 +（1.85 - 1.2）*1.891.85=1.864m （3）求基础最小埋深按照正方形单独基础，基底平均压力为120a kp ，强冻胀、采暖条件，查表2-14得允许残留冻土层厚度max h =0.675m由式2-31求得基础的最小埋置深度min d =d Z -max h =1.89-0.675=1.215m或者：最小埋置深度min d ='d Z -max h =1.864-0.675=1.189m综合可取min d =1.2m 。
基础工程(第二版)第二章例题
【例2-3】某柱基础，作用在设计地面处的柱荷载标准组合值、基础尺寸、埋深及地基条件如图2-21所示，试验算持力层和软弱下卧层的强度。
图2-21 例2-3图【解】（1）持力层承载力验算因b =3m ，d =2.3m ，e =0.80＜0.85，L I =0.74＜0.85，所以查表2-7，有 b η=0.3，d η=1.63kN/m 0.173.28.0195.16.1=⨯+⨯=m γ ()()()()()kPa169490120053.2176.13310193.01205.03=++=-⨯⨯+--⨯+=-⋅+-⋅⋅+=d b f f m d b ak a γηγη基底平均压力：kPa 169kPa 1465.33203.25.331050k k k =<=⨯⨯⨯⨯+=+=a f A G F p (满足) 基底最大压力：m kN 1.2593.267105k ⋅=⨯+=∑M)(kPa 8.2021692.12.1kPa 3.1886/5.331.2591462k k k max k 满足=⨯=<=⨯+=++=a f W M A G F p 所以，持力层地基承载力满足。
（2）软弱下卧层承载力验算下卧层承载力特征值计算：因为下卧层系淤泥质土，且ak f =60kPa ＞50kPa ，所以b η=0，d η=1.1。
下卧层顶面埋深8.55.33.2'=+=+=z d d m ，土的平均重度m γ为：()3kN/m 19.128.57.705.38.05.15.310198.0195.116==++⨯-+⨯+⨯=m γ ()()()kPa 1315.08.519.121.106053k =-⨯⨯++=-⋅+-⋅+=d b f f m d b a a γηγη下卧层顶面处应力：自重应力 7.705.3)1019(195.116c =⨯-⨯+⨯=σkPa 附加应力按扩散角计算，21s s E E =3，因为0.5b =0.5×3=1.5m ＜z =3.5m 。
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。
基础工程(同济大学第二版)2-1
(1) 建筑物的用途和荷载性质
• 如果有地下室，则基础埋置深度受地下室空间高度的控 制，一般埋深较深；如有地下设施，基础埋置深度还决定于 设施的空间要求。 • 对于高层建筑，为了满足稳定性要求，减少建筑物整 体倾斜，防止倾覆和滑移，在地震区，基础埋深不宜小于 建筑物高度1/15。 • 对于受有上拔力的结构（如输电塔）基础，也要求有 较大的埋深以满足抗拔要求。 • 当管道与基础相交时，基础埋深应低于管道，并在基 础上面预留足够间隙的孔洞，以防止基础沉降压坏管道。 • 与基础刚度也有关，如用砖石等脆性材料砌筑的刚性 基础，为了防止基础本身材料的破坏，基础的构造高度往 往很大，因此刚性基础埋深要大于钢筋混凝土柔性基础。 • 对于桥墩基础，其基础顶面应位于河流最低水位以下 ，其埋置深度还应考虑河床的冲刷深度。
分为墙下条形基础、柱下条形基础和十字交叉条形基础。 墙下条形基础： 墙下条形基础：横截面积根据受力条件又可分为不带肋和 带肋两种。可看作是钢筋混凝土独立基础的特例，其计算属 于平面应变问题，只考虑在基础横向受力发生破坏。
图2-4
2. 钢筋混凝土条形基础
柱下条形基础： 柱下条形基础：当地基承载力较低且柱下钢筋混凝土独立 基础的底面积不能承受上部结构荷载时，常把若干柱子的基 础连成一条，构成柱下条形基础。目的是将承受的集中荷载 较均匀地分布到条形基础底面积上，以减小地基反力，并通 过形成的基础整体刚度来调整可能产生的不均匀沉降。 一个方向的单列柱基连在一起便成为单向条形基础。
第二章 浅基础设计的基本原理
第一节. 第一节. 概述
1. 浅基础的定义 通常将基础的埋置深度小于基础最小宽度，且只需经过挖 槽、排水等普通施工程序就可建造的基础称作浅基础。 2. 浅基础的荷载传递 上部结构 荷载 基础 基底压力 地基 应力和变形
基础工程(第二版)2-1
（a）墙下条形基础；（b）柱下独立基础 图2-1 无筋扩展基础分类（d为柱中纵向钢筋直径）
在桥梁基础中，通常采用如图2-2所示的刚性扩大基础。
图2-2 桥梁工程中常用的刚性扩大基础
二、钢筋混凝土扩展基础
）
当刚性基础的尺寸不能同时满足地基承载力和基础埋深的 要求时，则需则需采用钢筋混凝土扩展基础。钢筋混凝土扩展 基础具有较好的抗剪能力和抗弯能力，通常也称之为柔性基础 或有限刚度基础。
如果新建的建筑物与已有的相邻建筑物距离过近， 为保证原有建筑物的安全和正常使用，新建建筑物的基 础埋深不宜深于相邻原有建筑物的基础埋臵深度。 如果新建的建筑物荷载很大，而基础埋深又深于相 邻原有建筑物的基础埋深，解决的办法是： 设计时考虑与原有建筑物之间保持一定的距离，其 数值与荷载大小及土质条件有关，一般取相邻两基础底 面高差的1～2倍。如不能满足上述要求，则必须采取其 它可靠的加固和支护措施。
(1) 建筑物的用途和荷载性质
基础埋深的选择取决于: 建筑物的用途，有无地下室 、设备基础和地下设施，基础的类型和构造条件等。
• 如果有地下室，则基础埋臵深度受地下室空间高度的控 制，一般埋深较深；如有地下设施，基础埋臵深度还决定于 设施的空间要求。 • 对于高层建筑，为了满足稳定性要求，减少建筑物整 体倾斜，防止倾覆和滑移，在地震区，基础埋深不宜小于 建筑物高度1/15。 • 对于受有上拔力的结构（如输电塔）基础，也要求有 较大的埋深以满足抗拔要求。 • 当管道与基础相交时，基础埋深应低于管道，并在基 础上面预留足够间隙的孔洞，以防止基础沉降压坏管道。 • 与基础刚度也有关，如用砖石等脆性材料砌筑的刚性 基础，为了防止基础本身材料的破坏，基础的构造高度往 往很大，因此刚性基础埋深要大于钢筋混凝土柔性基础。 • 对于桥墩基础，其基础顶面应位于河流最低水位以下 ，其埋臵深度还应考虑河床的冲刷深度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
习题【2-1】如图2-31所示地质土性和独立基础尺寸的资料，使用承载力公式计算持力层的承载力。
若地下水位稳定由0.7m下降1m，降至1.7m处，问承载力有何变化？图2-31 习题2-1图解：由图2－31可知：基底处取土的浮重度3/2.88.90.18'mkNwsat=-=-=γγγ基底以上土的加权平均重度3/0.133.16.02.8)6.03.1(2.17mkNm=⨯+-⨯＝γ由020=kϕ，查表2－6可得66.5,06.3,51.0===cdbMMM所以，持力层的承载力为kPacMdMbMfkcmdba9.64166.53.10.1306.38.12.851.0=⨯+⨯⨯+⨯⨯=++=γγ若地下水下降1m至1.7m，则基底以上土的重度为3/2.17mkNm＝γ基底处土的重度为3/0.18mkNm＝γ此时，持力层的承载力为kPacMdMbMfkcmdba0.86166.53.12.1706.38.10.1851.0=⨯+⨯⨯+⨯⨯=++=γγ【2-2】某砖墙承重房屋，采用素混凝土(C10)条形基础，基础顶面处砌体宽度0b =490mm ，传到设计地面的荷载F k =220kN/m ，地基土承载力特征值f ak =144kPa ，试确定条形基础的宽度b 。
(1)按地基承载力要求初步确定基础宽度假定基础埋深为d=1.2m ，不考虑地基承载力深度修正，即f a =f ak =144kPam d f F b G a k 83.12.120144220=⨯-=-≥γ，取b=1.9m初步选定条形基础的宽度为1.9m 。
地基承载力验算：kPa f kPa b G F p a k k k 1448.1399.12.19.120220=<=⨯⨯+=+=满足无筋扩展基础尚需对基础的宽高比进行验算（其具体验算方法详见第三章），最后还需进行基础剖面设计。
(2)按台阶宽高比要求验算基础的宽度 初步选定基础的高度为H=300mm基础采用C10素混凝土砌筑，基础的平均压力为kPa p k 8.139= 查表3－2，得允许宽高比0.12==H b tg α，则m Htg b b 09.10.13.0249.020=⨯⨯⨯+=+≤α不满足要求m tg b b H 705.00.1249.09.120=⨯-=-≥α 取H=0.8mm Htg b b 09.20.18.0249.020=⨯⨯+=+≤α此时地面离基础顶面为 1.2-0.8=0.4m>0.1m ，满足要求。
【2-3】某钢筋混凝土条形基础和地基土情况如图2-32所示，已知条形基础宽度b=1.65m，上部结构荷载Fk=220kN/m，试验算地基承载力。
图2-32 习题2-3图解：(1)持力层承载力验算由于b=1.65m<3m, 取b=3m3/6.184.06.04.0186.019mkNm=+⨯+⨯＝γ()()kPadbffmdbaka9.214)5.00.1(6.186.12005.03=-⨯⨯++=-+-+=γηγη而基底总压力为kPafkPabGFpakk9.2143.15365.1165.120220=<=⨯⨯+=+=(2)软弱下卧层承载力验算3/7.120.24.06.00.2)8.95.19(4.0186.019mkNm=++⨯-+⨯+⨯＝γ()kPazdffmdakaz9.94)5.00.20.1(7.121.1605.0=-+⨯⨯++=-++=γη下卧层顶面处自重应力为kPacz380.2)8.95.19(4.0186.019=⨯-+⨯+⨯=σ附加应力按扩散角计算，由于m b m z E E s s 83.065.15.05.00.258.1932=⨯=>===，查表表2－9，得025＝θ，则()()kPaz b bp z 2.63tg252265.165.14.0186.0193.153tg 20c k =⨯⨯+⨯⨯-⨯-⋅+⋅-=＝θσσ作用于下卧层顶面处得总应力为：kPa f kPa az cz z 9.942.101382.63=>=+=+σσ 所以，软弱下卧层承载力不满足。
【2-4】某工业厂房柱基采用钢筋混凝土独立基础（图2-33）。
Fk=2200kN，粘性土地基的承载力特征值f ak=250kPa。
试确定基础底面尺寸。
图2-33 习题2-4图【解】(1) 按仅有轴心荷载，根据式（2-29）得：2m1.106.1202502200=⨯-=⋅-≥dfFAGakγ由于基础仅作用轴心荷载，考虑选用方形基础，则mAbl18.31.10====m2取l=b=3.2m(2)计算修正后的地基承载力特征值查表2-6，LI=0.84<0.85，e=0.83<0.85，得：6.1,3.0==dbηη3/7.186.16.01915.18mkNm=⨯+⨯＝γPa05.284)5.06.1(7.186.1)32.3(193.0250)5.0()3(kdbffmdbaka=-⨯⨯+-⨯⨯+=-+-+=γηγη（3）地基承载力验算：)(kPa05.284kPa84.2466.1202.32.32200满足=<=⨯+⨯=⋅+=aGkkfdAFpγ所以，基础采用m2.3m2.3⨯底面尺寸是合适的。
【2-5】 工业厂房柱基采用钢筋混凝土独立基础，在图2-34中列出了荷载位置及有关尺寸，已知图示荷载：F k =1850kN ，P k =159kN ，M k =112kN·m，Q k =20kN 。
粘性土的地基承载力特征值f ak =240kPa 。
试确定矩形基础底面尺寸（假定3:5:=b l ）。
图2-34 习题2-5图【解】(1) 按轴心荷载初步确定基础底面积，根据式（2-29）得：20m 57.95.1202401591850=⨯-+=⋅-≥d f P F A G a k k γ＋考虑偏心荷载的影响，将0A 增大10%，即 5.1057.91.11.10=⨯==A A m 2长宽比3:5:=b l ，则235b b l A =⋅=，从而进一步有m 5.2355.1035===A b m 2.45.23535=⨯==b l (2) 计算基底最大压力m ax k p ：基础及回填土重 kN 3155.12.45.220=⨯⨯⨯==Ad G G k γ 基底处竖向力合力 ∑=++=kN 23243151591850k F基底处总力矩∑⋅=⨯+⨯+=m kN 2185.12048.0159112k M 偏心距m l FM e kk7.062.46m 094.02324218==<===∑∑ 所以，偏心力作用点在基础截面。
基底最大压力：kPa 6.1911.2512.4094.0612.45.2232461minmax ⎩⎨⎧=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯±⨯⨯=⎪⎭⎫⎝⎛±=∑l e lb Fp kk k (3) 地基承载力特征值及地基承载力验算： 6.1,3.0==d b ηηkPa1.270)5.05.1(8.186.10240)5.0()3(=-⨯⨯++=-+-+=d b f f m d b ak a γηγη)( kPa 1.270kPa 3.2212.45.22324)( kPa 1.3241.2702.12.1kPa 1.251max 满足满足=<=⨯===⨯=<=∑a kka k f lbF p f p 所以，基础采用m 5.2m 2.4⨯底面尺寸是合适的。