基础工程简答题

一、简答题

1、最常用的地基线弹性计算模型有哪几种？各有什么优缺点？

答：最常用的地基线弹性计算模型有三种：文克勒地基模型、弹性半空间模型、有限压缩地基模型。

（1）文克勒地基模型

优点：文克勒地基模型由于参数少、便于应用，所以仍是目前最常用的地基模型之一。

缺点：忽略了土体之间的剪应力存在，即忽略了土体内部的摩阻力。正是由于剪应力的存在，才使基底反力在地基中产生应力扩散，并使基地以外的地表发生沉降。

（2）弹性半空间模型

优点：能够扩散应力和变形，可以反映临近荷载的影响。

缺点：扩散能力超过地基的实际情况，计算所得的沉降量和地表的沉降范围，较实测结果大；未能考虑到地基的成层性，非匀质性以及土体应力应变关系的非线性等重要因素。

（3）有限压缩地基模型

优点：较好地反映地基土扩散应力和应变的能力，反映临近荷载的影响；考虑到土层沿深度和水平方向的变化。

缺点：仍无法考虑到土的非线性和基地反力的塑性重分布。

2、分析柱下条形基础纵向内力的方法有哪些？各有什么特点？

答：分析柱下条形基础纵向内力的方法有三种：静定分析法、倒梁法、弹性地基梁法。

（1）静定分析法：静定分析法是一种按线性分析基底净反力的简化计算方法，其适用前提是要求基础具有足够的相对抗弯刚度。静定分析法没有考虑基础与上部结构的相互作用，因而在荷载和直线分布的基底反力作用下产生整体弯曲。与其他方法比较，计算所得基础不利截面上的弯矩绝对值一般偏大。

（2）倒梁法：认为上部结构是刚度的。仅考虑了柱间基础的局部弯曲，忽略基础全长发生的整体弯曲，所得的柱位处截面的正弯矩与柱间最大负弯矩绝对值比

其他方法计算结果均衡，所以基础不利截面的弯矩较小。

（3）弹性地基梁法：弹性地基梁法是将条形基础视为地基上的梁，考虑基础与地基的相互作用，对梁进行解答。

3、柱下十字交叉基础上的弯矩如何分配？采取相应的工程措施是什么？

答：为简化计算，设交叉结点处纵、横梁之间为铰接。当一个方向的基础梁有转角时，另一个方向的基础梁内不产生扭矩；结点上的两个方向的弯矩分别由同向的基础梁承担，一个方向的弯矩不致引起另一个方向基础梁的变形。这就忽略了纵、横基础梁的扭转。为了防止这种简化计算使工程出现的问题，在构造上，于柱位的前后左右，基础梁都必须配置封闭性的抗扭箍筋，并适当增加基础梁的纵向配筋量。

4、什么是负摩阻力？什么是中性点？负摩阻力有什么特性？

答：负摩阻力：桩周围的土体由于某些原因发生下沉，且变形量大于相应深度处基桩的下沉量，即桩侧土相对于桩产生向下的位移，土体对基桩产生乡下的摩擦力，这种摩擦力称负摩擦力。

中性点：在地面发生沉降的地基中，长桩的上部为负摩擦力而下部往往为正摩擦力。正负摩擦力的分界的地方称为中性点。

负摩阻力的特性：负摩阻力对桩产生一种不利因素，相当于在桩上施加了附加的下拉荷载，它的存在降低了桩的承载力，并导致桩发生过量的沉降，引起建筑物的开裂、倾斜或因沉降过大影响正常使用；由于桩侧负摩阻力是由桩周土层的固结沉降引起的，因此负摩阻力的产生和发展要经历一定的时间和过程，这一时间过程的长短取决于桩自身沉降完成的时间和桩周土层固结完成的时间。固结程度高，地面沉降大，则中性点往下移；固结速率大，则负摩阻力增长快；随着负摩阻力的产生和增大，桩端处的轴力增大，桩端的沉降也增大了。这就必然带来桩土相对位移的减小和负摩阻力的降低，而逐渐达到稳定状态。

5、水平荷载作用下单桩的工作形状是什么？

答：在水平荷载作用下，桩产生变形并挤压桩周土，促使桩周土发生相应的变形而产生水平抗力。水平荷载较小时，桩周土的变形是弹性的，水平抗力主要由靠近地面的表层土提供；随着水平荷载的增大，桩的变形加大，表层土逐渐产生塑性屈服，水平荷载将向更深的土层传递；当桩周土失去稳定、或桩体发生破坏、或桩的变形超过建筑物的允许值时，水平荷载达到极限。

6、筏形基础的简化计算方法有哪些？各有什么特点？

答：筏形基础的简化计算方法分为倒楼盖法和静定分析法两种。与柱下条形基础类似，计算筏板内力时假设基底反力为直线分布，因此要求基础具有足够的相对刚度。

（1）倒楼盖法：

条件：地基比较均匀、上部结构刚度较好、梁板式筏基梁的高跨比或平板式筏基板的厚跨比不小于1/6，且相邻柱荷载及柱距的变化不超过20%时，筏形基础可按局部弯曲作用，按倒楼盖法计算。

平板式筏基：按无梁楼盖考虑。

梁板式筏基：底板按连续双向板（或单向板）计算；肋梁按连续梁分析，并宜将边跨跨中弯矩以及第一内支座的弯矩值乘以1.2的系数。

（2）静定分析法：

条件：上部结构刚度较差。

具体方法：分别沿纵、横列方向截取宽度为相邻柱列间中线到中线的条形计算板带，并采用静定分析法对每个板带进行内力计算。

7、箱形基础考虑整体弯曲时，如何分析箱形基础的内力？

答：计算整体弯曲时应采用上部结构、箱形基础和地基共同作用的方法。底板局部弯曲产生的弯矩应乘以0.8折减系数。箱形基础的自重应按均布荷载处理。对等柱距或柱距相差不大于20%的框架结构，箱形基础的整体弯曲简化计算如下：将箱形基础视为一块空心的厚板，沿纵、横两个方向分别进行单向手受弯计算，荷载和地基反力均重复使用一次。先将箱基沿纵向（长度方向）作为梁，用静定分析法计算出任一横截面上总弯矩Mx和总剪力Vx，并假定它们沿沿截面均匀

分布。同样，沿横向将箱基作为梁计算出My、Vy。弯矩Mx、My使顶、底板在两个方向上均处于轴向受压或受拉状态，压力或拉力值分别为Cx=Tx=Mx/z、Cy=Ty=My/z；剪力Vx、Vy分别由箱基的纵墙和横墙承受。

按上述的方法计算的整体弯曲应力是偏大的，因为把箱基当作梁沿两个方向分别计算时荷载并未折减，同时在按静定分析法计算内力时也未考虑上部结构刚度的影响。针对这一因素采用“等代刚度法”对Mx、My进行折减。

8、简述箱形基础的补偿性原理？

答：箱形基础由于需要进行大面积和较深的土方开挖，所以相应于基底深度处土的自重应力和水压力（即浮托力）之和σc在数值上较大，往往能够补偿建筑物的基底压力p，即形成补偿性基础。若p=σc，即全补偿性基础，基底附加压力为零，地基不会发生任何沉降，也不存在承载力问题。目前高层建筑中大多采用p>σc的情况，即欠补偿。当p<σc，即超补偿时，在浮托力较大时，建筑物可能“浮起”，应特别注意。