地基与基础工程作业一.doc

《地基与基础工程》课程作业一

姓名：
蔡卫
学号：
02110583
班级：
地下11-3

中国矿业大学力学与建筑工程学院
二O一四年五月

习题1. 中等城市（人口约30万）市区某建筑物地基的地质剖面如下图所示，正方形单独基础的基地平均压力为120kPa（按永久荷载标准值乘以0.9计），地区的标准冻深z0=1.8m，从冰冻条件考虑，求基础的最小埋置深度。

图 11 某市区建筑物地基的地质剖面图（标高：m）
解：
（1） 按公式求设计冻结深度

查表求。
第一层土,颗粒直径大于0.075mm的土的含量为10%，小于50%。由土的分类可知该层土为粉土。查表可知；
第二层d>0.25mm占55%，大于50%；d>0.5mm占40%，小于50%，为中砂，。
查表求。
第一层为粉土，天然含水量，层底距地下水位,冻涨等级为Ⅲ，即冻涨，取0.9；
第二层为中砂，冻结期间冻结层底距地下水位0.2m<0.5m，冻涨等级为Ⅳ，即强冻涨，取0.85.
查表求。环境为城市近郊，取0.95。
按第一层土计算，

按第二层土计算，

折算冻结深度：

折算冻结深度进入第二层土里，故残留冻土层主要存在于第二层土。
（2） 求基础最小埋置深度
按照正方形基础，强冻涨土，不采暖，基底平均压力为120kPa等条件，查表得允许残留冻土层厚度为0.38m。由公式求得基础的最小埋深

习题2. 地基工程地基剖面如下图所示，条形基础宽度b=2.5m，如果埋置深度分别为0.8m和2.4m，试用《地基基础设计规范》公式确定土层②和土层③的承载力特征值fa。

图 21 某地基工程地质剖面图
（1） 当埋置深度为0.8m时
用公式计算地基承载力特征值
对于土层②，查表可知，，，

故
（2） 当埋置深度为2.4m时
对于土层③，查表可知，，
又土层③为砂土，且b=2.5m<3m,故取b=3m

故
习题3. 已知按荷载标准组合承重墙每1m中心荷载（至设计地面）为188kN，刚性基础埋置深度d=1.0m,基础宽度1.2m，地基土层如图所示，试验算第③层软弱土层的承载力是否满足要求？

图 31 地基土层的分布示意图
（1） 计算软弱下卧层顶面处的附加压力Pz

又，
故查表可知地基压力扩散角

故

（2） 计算软弱下卧层顶面处的自重应力

（3） 计算软弱下卧层经深度修正后的地基承载力特征值
查表可得，

故

（4） 验算软弱下卧层的承载力
利用公式
即

满足条件
故软弱土层的承载力满足要求

习题4. 在人口为30万的城镇建造单层工业厂房，厂房柱子断面为0.6m×0.6m。按荷载标准组合作用在柱基础上的荷载（至设计地面），为竖向力F=1000kN，水平力H=60kN,力矩M=180kN·m,基础梁端集中荷载P=80kN。地基为均匀粉质粘土，土的性质和地下水位见下图。地区的标准冻结深度为z0=1.6m,厂房采暖。试设计柱下刚性基础。

图 41 土的性质和地下水位高度示意图
（1） 计算该土层的地基承载力

假设b=3m
则
（2） 按中心荷载初估基底面积

考虑偏心荷载作用，将基底面积扩大1.3倍，即A=1.3A1=1.3×7.51=9.76m2
采用3.2m×3m基础
（3） 验算基底压力
基础及回填土重
基础的总垂直荷载
基底的总力矩
总荷载的偏心
基底边缘最大应力

满足承载力要求
（4） 确定基础的最小埋置深度
1) 查表确定
由于是粉质粘土，故取1.0
2) 查表确定
因为w=26%,wp=18%,满足wp+5向荷载作用下基底的平均压力

按照方形基础，强冻涨土，采暖，基底的平均压力为136.5kPa等条件，查表得允许的残留冻土层厚度为0.483m。
5) 计算基础的设计冻结深度

6) 验算基础的最小埋置深度

故基础的埋置深度初步满足要求。
（5） 确定基础的高度
采用C15混凝土，基底平均压力100<136.5<200,查表可知，台阶的宽高比允许值为1：1.00，即允许的刚性角为45°。由此确定基础的最小高度

为了保护基础不受外力的破坏，基础的顶面必须埋在设计地面以下100-150mm，所以基础的埋置深度d必须大于基础的高度h加上保护层的厚度。
故之前确定的基础埋置深度不符合要求，必须重新设计埋深。
（6） 重新设计基础的埋置深度
假设基础埋深d=1.4m,其他保持不变。
则

考虑偏心荷载作用，将基底面积扩大1.3倍，即A=1.3A1=1.3×7.13=9.26m2
任然采用3.2m×3m基础。

基础及回填土重
基础的总垂直荷载
基底的总力矩
总荷载的偏心
基底边缘最大应力

满足承载力要求。
（7） 柱下基础的设计