《基础工程》A（开卷）
考试班级：土木工程16-1、2、3、5 命题组（教师）：杨保存
2014 —2015学年第一学期适用层次：汉本
一、判断题。本大题共5小题，每小题2分，共10分。
1．√ 2.√ 3.√ 4.√ 5.√
二、不定项选择题，错选不得分。本大题共5小题，每小题2分，共10分。
1．B、 2．D、 3．A、 4．ABCD、 5. ABC .
三、简答题。本大题共5小题，每小题6分，共30分。
1、答：（1）、筏型基础内力计算分：不考虑共同作用、考虑基础-地基共同作用、考虑上部结构-基础-地基共同作用三种情况分类计算；（2分）
（2）不考虑基础-地基共同作用，基底反力按直线分布的筏型基础的内力计算方法可采用条带法、倒梁法的计算方法（可展开叙述计算方法）（2分）；
（3）适用条件：条带法（上部结构为柔性结构或基础筏板较厚相对于地基可视为刚性板，其在结构内力分析时应考虑筏板承担整体弯曲变形产生的内力；）倒梁法（上部结构刚度较大而筏板刚度较小，其整体弯曲产生的内力大部分由上部结构承担，筏板则主要承担局部弯曲变形之内力）（2分）。
2、评分标准：温克尔地基模型特点（1分）、模型适用条件（1分）；弹性半空间地基模型特点（1分）、模型适用条件（1分）；有限压缩层地基模型特点（1分）、模型适用条件（1分）。
3、软弱土地基加固处理方法分为置换法、挤密法、胶结法、加筋法四类（2分）；分别回答其加固机理（4分）。
4、深基坑支护结构分为：喷锚支护、排桩支护、地下连续墙支护、劲性水泥土搅拌墙支护（2分）；分别说明其工程适用条件（4分）。
5、湿陷性黄土地基的工程特性（1分）、对建筑物的危害（1分）、工程处理措施（1分）；膨胀土地基的工程特性（1分）、对建筑物的危害（1分）、工程处理措施（1分）。
四、计算题。（本大题共3小题，第1题12分，第2题16分，第3题22分，共计50分）
1、已知按荷载标准组合承重墙每1m中心荷载（至设计
地面）为190kN，柔性扩展基础埋置深度d=1.0m，基础
宽度1.2m，地基土层分布与物理力学参数如图所示，试
验算地基下卧层第③层软弱土层的承载力是否满足要
求？（注：钢筋混凝土扩展基础按承载力极限状态设计，
荷载组合形式采用基本组合，其设计值为标准组合作用
荷载乘以永久荷载效应分项系数，永久荷载效应分项系
数取1.35）（12分）
解：（1）持力层承载力验算
查表得ηb=0，ηd=1.0 ,
f az= f ak +ηdγm(d -0.5) =180+1.0×（17.7×0.8+（19.4-9.8）×0.2）/1.0×(1.0-0.5)=188.04 kPa
求基地压力
F k+
G k=190+20×1.0×1.2×1.0=214kN
持力层承载力满足要求 （3分）
（2）软弱下卧层承载力验算
基地至淤泥质粘土层顶面距离z=1.8m ，由z/b=1.8/1.2=1.5>0.5，α=E s1/E s2=15/5=3，查表得 θ =23°，tan θ = 0.424。
软弱下卧层顶面处的自重应力
p cz = 17.7×0.8+(19.4-9.8)×2.0 =33.4 kPa （2分） 条形基础下，软弱下卧层顶面处的附加应力
软弱下卧层顶面处土的加权平均重度 （3分）
则下卧层承载力特征值
查表得 ηb =0，ηd =1.0 ,
f az = f ak +ηd γm (d -0.5) =90+1.0×11.9×(2.8-0.5)=117.4 kPa
软弱下卧层承载力验算
p cz + p z =33.4+71.4 =104.8 kPa < faz=117.4 （承载力满足） （4分）
2、基础梁置于文克尔地基上，如下图所示。该梁长L=40m ，梁底宽b=4.1m ，高h=1.15m ，梁截面I=0.12m 4，采用C20等级混凝土，考虑到梁施工与受弯时可能出现一些微小裂缝，取E c =2.1×107 kN/m 2，地基基床系数k=2×103 kN/m 3。梁上承受的柱荷载：两边跨的端荷载F 1=F 7=1200kN ，中间各跨的柱荷载为F 2=F 3=F 4=F 5=F 6=1800kN 。现如该梁仅在跨中作用有柱荷载F 4=1800kN 时，求基础梁的内力。（16分）
第2小题图示
解：（1）求地基反力系数
已知地基抗力系数（基床系数）k=2×103 kN/m 3，则作用于单位长度条形基础底面的地基反力
kPa f kPa A G F p a k k 04.1883.1780.12.1214=<=⨯=+=()()θtan 20z b p p lb p c z +-=()()()kPa 4.7172
.26.194424.08.122.12.06.98.07.173.1782.10.1==⨯⨯+⨯+⨯-⨯⨯= 321/9.118.24.33m kN z z p
cz m ==+=γ
系数
k s =kb=2×103 ×4.1=8.2×103 kN/m 2
（2）求基础梁性质
114.012
.0101.2482004447=⨯⨯⨯==I E k c s λ 当梁仅在跨中作用有柱荷载F 4=1800kN 时，距离两端梁长20m ，则28.220114.0=⨯=l λ<π，按有限长梁进行计算。
（3）求解内力
将梁在集中荷载F4作用下的梁两端无限延伸按照无限长梁内力计算公式
x 4C F M λ= x 2
D F V ±= 在F4作用点处系数C x =D x =1，则3947114
.04180044x =⨯===λλF C F M kNm 90022x ±=±=±
=F D F V kN 在F4作用点梁两端处系数查表3-6，当28.220114.0=⨯=l λ时，得，C x =-0.14488，D x =-0.06650，则梁左端()8.571-14488.0-114
.0418004x =⨯⨯== C F M A λ kNm ()85.5906650.0-900-2
-x =⨯==D F V A kN 则梁右端()8.571-14488.0-114.0418004x =⨯⨯==
= C F M M A B λ kNm ()85.5906650.0-9002
x -=⨯=+=D F V B kN 则位于两端至梁中任意位置的内力可以按照公式
x 4C F M λ=、x 2
D F V ±=、()x x e C x λλλsin cos x -=-、 x e D x λλcos x -=，以不同部位梁的柔度指数x λ查表
3-6可以获得地基梁的内力和内力曲线图。
3、柱下桩基础的承台埋深2.5m ，底面积4m ×4m ，混凝土为C30。柱断面尺寸为1.0m ×1.0m 。采用4根水下钻孔灌注桩，直径d=800mm ，布置如下图所示。相应于荷载效应标准组合为F k =6070kN ，M k =410kN.m ，（永久荷载效应控制）。（22分）
（1）计算单桩竖向承载力特征值Ra ；
（2）验算桩基中的单桩承载力；
（3）计算承台的最大弯矩；
（4）进行桩的冲切验算；
（5）进行角桩冲切验算；
（6）若正常使用极限状态下荷载效应
的准永久组合为F=6200kN （按中心荷载
计算），用实体深基础法计算基础中点
的沉降。
解：（1）计算单桩竖向承载力特征
值（2分）
KN pa K h q u A q R n
i i sia p p pa a 4.17582604351024512.25024.010001=⨯+⨯+⨯⨯+⨯=+=∑=）（
(2)验算单桩承载力（3分）
单桩平均竖向力 KN n G F Q K K K 5.17174
8006070=+=+= i y K K max K ，<1.2R a =2110.08KN 满足 （3）计算承台的最大弯矩（5分） 在承台结构计算中，取相应于荷载效应基本组合的设计值 S = 1.35S K F = 1.35F K =1.35×6070=8194.5KN M= 1.35M K =1.35×410=553.5KNm 则各桩的平均竖向力N=1.35F K /n =2048.6KN 最大竖向力N max =1.35（∑+j y K x x M n F max ）=1.35(1517.5+102.48)=2187KN 由于承台为正方形，所以最大竖向力在x/y 方向两个断面水平距相等x i =y i =0.3m 2.13123.0218722max =⨯⨯===∑i i i x y N y N M KNm 2.1229 3.06.204822=⨯⨯===∑i i i y x N x N M KNm 钢筋面积26 03.5717850 3009.0102.13129.0mm h f M A y x sx =⨯⨯⨯== 采用20根直径20mm HRB335钢筋，As=6280mm 2 ，平行于x 轴布置。 26 05356850 3009.0102.12299.0mm h f M A y y sy =⨯⨯⨯== 采用22根直径18mm HRB335钢筋，As=5588mm 2，平行于y 轴布置。 （4）承台抗冲切验算（3分） 柱的向下冲切验算 柱的竖向荷载扩散角︒==763.02.1arctan θ>45°需做冲切验算 根据公式4-46a 计算5.8194==F F l KN 满足抗冲切要求。 （5）角桩冲切验算（4分） 根据公式4-47a ，冲切力Nl 必须不大于抗冲切力，即满足 Nl=Nmax=2187KN 抗冲切力= > 冲切力Nl=Nmax=2187KN ，满足要求。 （6）实体深基础法计算基础中点的沉降（5分） KN h f a h a b F t hp ox c oy oy c ox l 5.1517915.1143097.0)]3.01(83.1)3.01(83.1[2)]()([20=⨯⨯⨯+++⨯=+++≤βββ0 111121)]2/()2/([h f a c a c N t hp x y y x l βββ+++≤KN h f a c a c t hp x y y x 4042)]2/()2/([0111121=+++βββ下载本文
