基礎(chǔ)工程復(fù)習(xí)題二

#復(fù)習(xí)題二一、名詞解釋1、地基：它指的是直接承托建筑物的場(chǎng)地土層。2、埋置深度：所謂基礎(chǔ)的埋置深度，對(duì)于建筑工程而言，是指基礎(chǔ)底面到地面的豎向距離，對(duì)于橋梁工程，在無(wú)沖刷時(shí)為基礎(chǔ)底面到河底面的距離，在有沖刷時(shí)為基礎(chǔ)底面到局部沖刷線的距離。基礎(chǔ)底面埋在地下的深度，稱為基礎(chǔ)的埋置深度。3、最不利荷載組合：它是指組合起來(lái)的荷載應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)的最大力學(xué)效應(yīng)。4、基礎(chǔ)的剛性角：剛性角是一個(gè)與基礎(chǔ)材料和地基反力相關(guān)的幾何物理一-一一一. Ab Ab-量，其限制條件：arctg-i=arctg——2<0Ah Ah12根據(jù)材料受力的特點(diǎn)，不同材料構(gòu)成的基礎(chǔ)，其傳遞壓力的角度也不相同。剛性基礎(chǔ)中壓力分布的角，稱為剛性角。剛性基礎(chǔ)的寬度大小應(yīng)能使所產(chǎn)生的基礎(chǔ)截面彎曲拉應(yīng)力和剪應(yīng)力不超過(guò)基礎(chǔ)圬工材料的強(qiáng)度限值。滿足了這個(gè)要求，就得到墩臺(tái)身邊緣處的垂線與基底邊緣的連線間的最大夾角a,即max稱為剛性角。5、沉井：所謂沉井基礎(chǔ)，就是用一個(gè)事先筑好的以后能充當(dāng)橋梁墩臺(tái)或者結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)的井筒狀結(jié)構(gòu)物，一邊井內(nèi)挖土，一邊靠它的自重克服井壁摩擦阻力后不斷下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，經(jīng)過(guò)混凝土封底并填塞井孔，澆筑沉井頂蓋，沉井基礎(chǔ)便告完成。6、樁的負(fù)摩阻力：就是當(dāng)樁身穿越軟弱土層支承在堅(jiān)硬土層上，當(dāng)軟弱土層因某種原因發(fā)生地面沉降時(shí)，樁周圍土體相對(duì)樁身產(chǎn)生向下位移，這樣使樁身承受向下作用的摩擦力，軟弱土層的土體通過(guò)作用在樁側(cè)的向下的摩擦力而懸掛在樁身上，這部分作用于樁身的向下摩擦力，稱為負(fù)摩阻力。樁的負(fù)摩擦力：樁在荷載作用下相對(duì)于樁周土產(chǎn)生向下的位移，土對(duì)樁側(cè)表面作用的摩擦力是向上的，可提供一部分樁的承載力。如果在這種情況下，樁周土相對(duì)于樁產(chǎn)生向下的位移，這時(shí)土對(duì)樁側(cè)作用的力是摩擦力，即負(fù)摩擦力。7、沉井高度：沉井頂面和底面兩個(gè)標(biāo)高之差即為沉井的高度。應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)型式和跨度大小、水文地質(zhì)條件、施工方法以及各土層的承載力等，定出墩底標(biāo)高和沉井基礎(chǔ)底面的埋置深度后確定。G8、下沉系數(shù)：K=—>（1.15—2.25）f式中：G——沉井自重，不排水下沉者扣除浮力R——土對(duì)井壁的總摩擦力。f9、重力式擋土墻：重力式擋土墻是依靠墻體自重抵抗土壓力作用的一種墻體，所需要的墻身截面較大，一般由磚、石材料砌筑而成。由于重力式擋土墻具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便，能夠就地取材等優(yōu)點(diǎn)，在土建工程中被廣泛采用。10、預(yù)壓法：它是指在建（構(gòu)）筑物建造前，先在擬建場(chǎng)地上一次性施加或者分級(jí)施加荷載，使土體中空隙水排出，孔隙體積變小，土體沉降固結(jié)，土體的抗剪強(qiáng)度增加，地基承載力和穩(wěn)定性提高，土體的壓縮性減小，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，地基的固結(jié)沉降基本完成或者大部分完成，再將預(yù)壓荷載卸去，這是建造建（構(gòu)）筑物的一種地基處理方法。二、論述題：1、試述Q——S曲線判定極限荷載Qu的方法？答：①Q(mào)——S曲線明顯轉(zhuǎn)折點(diǎn)法：當(dāng)曲線存在明顯陡降段時(shí)，取相應(yīng)于陡降段起點(diǎn)的荷載值為Q。陡降段起點(diǎn)是樁的支承作用即將進(jìn)入破壞狀態(tài)的標(biāo)志。u為減少作圖比例不同可能造成的錯(cuò)覺(jué)，對(duì)預(yù)制樁和一般的灌注樁宜按規(guī)定的比例繪制。②沉降增量與荷載增量比法：對(duì)直徑或者樁寬在550mm以下的預(yù)制樁，在某級(jí)荷載Q作用下，其沉降增量分相應(yīng)荷載增量的比值（AS/AQ）i+1 i+1 i+1>0.1mm/kN時(shí)，取前一級(jí)荷載Q=Q。這種方法是無(wú)明顯陡降段的Q-S曲ik線判定極限承載力規(guī)定一個(gè)合適的定量標(biāo)準(zhǔn)。③按樁頂總沉降量取值法：當(dāng)符合終止加載條件的第二點(diǎn)時(shí)，在Q-S曲線上取樁頂總沉降量S=400mm的相應(yīng)荷載為Q。這一方法是參照國(guó)內(nèi)外經(jīng)u驗(yàn)，規(guī)定最大可能采用的極限荷載對(duì)應(yīng)的樁頂總沉降量S為mm，以作為變形控制的界限。《地基規(guī)范》還規(guī)定：對(duì)樁基沉降有特殊要求者，應(yīng)根據(jù)具體情況確定Q。由靜載試驗(yàn)得出的各試驗(yàn)樁的極限荷載Q必須進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。設(shè)Qu uuTOC\o"1-5"\h\z中的最大值和最小值差A(yù)Q為極差，Q的算術(shù)平均值為Q，則當(dāng)uu uAQ/Q<30%時(shí)，對(duì)以下兩種情況分別確定單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值。()uu k一般情況下，取Q/2=P。()對(duì)柱下樁臺(tái)，當(dāng)樁數(shù)為根或者根以下時(shí)，uk取最小值的1，即Qmn=P。如極差即AQ超過(guò)平均值Q的30%時(shí)，則應(yīng)2 2k u u查明原因，必要時(shí)宜增加試樁數(shù)。(書(shū)上P 頁(yè))2、試論述樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟？答：一、選擇樁的類型(1)確定樁的承載性狀：應(yīng)根據(jù)建筑樁基的等級(jí)、規(guī)模、荷載大小、結(jié)合工程地質(zhì)剖面圖、各土層的性質(zhì)與層厚，確定樁的受力工作類型。(2)選擇樁的材料與施工方法：應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)夭牧瞎?yīng)、施工機(jī)具與技術(shù)水平、造價(jià)、工期以及場(chǎng)地環(huán)境等具體情況，選擇樁的材料與施工方法。(3)確定樁長(zhǎng)：樁長(zhǎng)指的是自承臺(tái)底至樁端的長(zhǎng)度尺寸。一般應(yīng)選擇較硬土層作為樁端持力層。樁端全斷面進(jìn)入持力層的深度，對(duì)于粘性土、粉土不宜小于2d(d為樁徑)，砂土不宜小于1.5d，碎石類土不宜小于1d。對(duì)抗震設(shè)防區(qū)，持力層應(yīng)理解為液化層以下的穩(wěn)定土層。對(duì)嵌巖灌注樁，樁底周邊嵌入微風(fēng)化或者中等風(fēng)化巖體的最小深度，不宜小于0.5m。如各種條件許可，樁端進(jìn)入持力層深度宜達(dá)到樁端阻力的臨界深度，以使端阻力充分發(fā)揮。這一深度，目前認(rèn)為，砂土、碎石土為3d-6d，對(duì)粉土、粘性土為5d-10d。當(dāng)持力層下面存在軟弱下臥層時(shí)，持力層厚度不宜小于4d。端承樁要求樁底下3d范圍內(nèi)應(yīng)無(wú)軟弱夾層、斷裂帶、洞穴和空隙分布。二、估算樁數(shù)與樁的平面布置（1）樁的根數(shù)：樁基中所需樁的根數(shù)可按承臺(tái)荷載和單樁承載力確定。當(dāng)軸心受壓時(shí)，樁數(shù)n應(yīng)滿足要求：n>F^GR式中：n——樁的根數(shù)F——上部結(jié)構(gòu)傳至土0.00的荷載，kNG——承臺(tái)與承臺(tái)上方填土重量，kNR——單樁承載力設(shè)計(jì)值，kN。（2）樁的間距與平面布置表3—1樁的最小中心矩土類和成樁工藝正常情況樁數(shù)>9排數(shù)>3摩阻支承為主樁基非擠土和部分?jǐn)D土灌注樁2.5d3.0d擠土灌注樁穿越非飽和土3.0d3.5d穿越飽和土3.5d4.0d擠土預(yù)制樁3.0d3.5d打入試管口管樁和H形鋼樁3.0d3.5d表3—2灌注樁擴(kuò)大端最小中心矩成樁方法最小中心矩鉆、挖孔灌注樁1.5d或d+1m（當(dāng)d>2m時(shí)）沉管擴(kuò)底灌注樁2.0d布樁時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①既要布局緊湊，使得承臺(tái)面積盡可能減小，又要充分發(fā)揮各樁的作用，要做到這一點(diǎn)，除了取合適的樁距外，還要使長(zhǎng)期荷載的合力作用點(diǎn)與樁群截面的形心盡可能接近。②盡量對(duì)結(jié)構(gòu)受力有利，盡量避免采用板下步樁，一般不在無(wú)墻的門洞部位布樁。③盡量使樁基在承受水平力和力矩較大的方向有較大的斷面抵抗矩，如承臺(tái)起與力矩較大的平面取向一致，以及在橫墻外延線上布置探頭樁等。三、樁基受力計(jì)算（1）樁基中的各樁荷載驗(yàn)算①《地基規(guī)范》規(guī)定當(dāng)軸心受壓時(shí)：Q=F^G<R

當(dāng)偏心受壓時(shí)：QmaxF+GMy+Vx1maxn乙y2當(dāng)偏心受壓時(shí)：QmaxF+GMy+Vx1maxn乙y2iMx+ymax<1.2R乙x2i②《樁基規(guī)范》規(guī)定當(dāng)軸心受壓時(shí)：*<R0n當(dāng)偏心受壓時(shí)：二ymax0F+GMy +—maxn乙y2iMx+^^ymax乙x2i<1.2R式中： Q與y0N,Q與yNmax0max分別為地基規(guī)范和樁基規(guī)范和樁基規(guī)范中的單樁荷載效應(yīng)的平均值和最大值。y為建筑樁基重要性系數(shù)，對(duì)一、0二、三級(jí)分別為1.1、1.0、0.9。M,M——作用于承臺(tái)底面通過(guò)樁群形心的x、y軸彎矩設(shè)計(jì)值，kN-xy計(jì)算中取絕對(duì)值。x,y 樁i至y、x軸線的距離，m。iix,y——受力最大的樁至y、x軸線的距離，m,計(jì)算中取絕對(duì)值。maxmxn——樁基中的樁數(shù)R--考慮到樁數(shù)和平面布樁等因素后的單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值，kN。F——作用于樁基承臺(tái)頂面的豎向力的設(shè)計(jì)值，kN。G——樁基承臺(tái)和承臺(tái)上方自重設(shè)計(jì)值，kN(自重荷載分項(xiàng)系數(shù)當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)，取1.2，有利時(shí)取1.0)，對(duì)地下水位以下部分應(yīng)扣除水的浮力。群樁的地基驗(yàn)算簡(jiǎn)介有兩根及兩根以上的基樁組成的樁基礎(chǔ)均可稱為群樁。①《地基規(guī)范》規(guī)定《地基規(guī)范》規(guī)定對(duì)群樁地基需作驗(yàn)算時(shí)，可將其視為一假象的實(shí)體深基礎(chǔ)，按類似淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)算。其內(nèi)容包括持力層、軟弱下臥層的承載力驗(yàn)算和沉降驗(yàn)算。②《樁基規(guī)范》的規(guī)定《樁基規(guī)范》不要求進(jìn)行群樁地基的持力層承載力驗(yàn)算，只在必要時(shí)進(jìn)行沉降驗(yàn)算。驗(yàn)算的模式分兩種：a.對(duì)于樁矩S<6d的群樁基礎(chǔ)，按照假想實(shí)體基礎(chǔ)a驗(yàn)算軟弱下臥層頂面承載力。b.對(duì)于樁矩S，>6d,且持力層厚度at<（S-D）cot9/2的群樁基礎(chǔ)和單樁基礎(chǔ)，按照沖切破壞模式驗(yàn)算軟弱下臥ae層頂面的承載力。四、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括樁身構(gòu)造要求、配筋計(jì)算等。鋼筋混凝土預(yù)制樁鋼筋混凝土預(yù)制樁常見(jiàn)的是預(yù)制方樁和管樁。預(yù)制樁的混凝土等級(jí)不宜低于C30,采用靜壓法沉樁時(shí)，可適當(dāng)降低，但也不宜低于C20。預(yù)應(yīng)力混凝土樁的混凝土等級(jí)不宜低于C40?？v向鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度不宜小于30mm?；炷令A(yù)制樁的截面邊長(zhǎng)不應(yīng)小于200mm，預(yù)應(yīng)力混凝土樁的截面邊長(zhǎng)不宜小于350mm?；炷凉嘧盯僖话阋?guī)定樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C15,水下灌注混凝土?xí)r其強(qiáng)度等級(jí)不得低于C20，混凝土預(yù)制樁尖其強(qiáng)度等級(jí)不得低于C30。樁身配筋時(shí)，對(duì)于受橫荷載的樁，主筋不宜小于8g0，對(duì)于抗壓樁和抗拔樁，主筋不應(yīng)小于6^0，縱向鋼筋應(yīng)沿樁身周邊均勻布置，其凈距不應(yīng)小于60mm，盡量減少鋼筋接頭，箍筋采用槍-嶺其間距為200—300mm，宜采用螺旋式箍筋。受橫向荷載較大的樁基和抗震樁基，柱頂3d-5d范圍內(nèi)的箍筋應(yīng)適當(dāng)加密。當(dāng)鋼筋籠長(zhǎng)度超過(guò)4m時(shí)，應(yīng)于每2m左右設(shè)一道。12-。18的焊接加勁箍筋，以加強(qiáng)鋼筋籠的剛度和整體性。②樁身按構(gòu)造配筋的規(guī)定按構(gòu)造配筋應(yīng)滿足的條件如下：第一個(gè)條件，柱頂軸向力符合下式：丫N<fA0c式中N——柱頂軸向壓力設(shè)計(jì)值，kPaA——柱身截面積，m2f——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，kPa，乘以施工工藝系數(shù)V。

cc表3—3基樁施工工藝系數(shù)Vc樁型Vc混凝土預(yù)制樁1.0干作業(yè)非擠土灌注樁0.9泥漿護(hù)壁和套管護(hù)壁非擠土灌注樁，擠土灌注樁、部分?jǐn)D土灌0.8注樁第二個(gè)條件，柱頂橫向力符合下列公式：(0.5N), 丫H<ad21+ 三51.5d2+0.5d0ihl丫fAImt式中H——樁頂橫向力標(biāo)準(zhǔn)值，kN1a——綜合系數(shù)，kN。詳情見(jiàn)下表。hd——樁身設(shè)計(jì)直徑，m。N——按基本組合計(jì)算的樁頂永久荷載效應(yīng)軸向力設(shè)計(jì)值，kN。gf——混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，kPa。t丫一一樁身截面抵抗矩的塑性系數(shù)，圓截面丫=2，矩形截面丫=1.75。m mm序號(hào)上部圖層類別(承臺(tái)下(d+1)深度范圍內(nèi))樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C15C20C251淤泥、淤泥質(zhì)土、飽和濕陷性黃土32-3739-4446-522流塑、軟塑狀一般粘性土、高壓縮性粉土、松散粉細(xì)沙、松散填土37-4444-5252-623可塑狀一般粘性土、低壓縮性粉土、稍密、中密填土44-5352-6462-764硬塑、堅(jiān)硬狀一般粘性土、低壓縮性粉土、中密土、粗紗、密實(shí)老填土53-6564-7976-945中密、密實(shí)礫砂、碎石類土65-8179-9894-96表3—4綜合系數(shù)an注意：當(dāng)樁基長(zhǎng)期或者經(jīng)常出現(xiàn)的橫向荷載時(shí)，按表中土層分類順序降低一

類取值。同時(shí)，滿足上述兩個(gè)條件的，意味著樁身混凝土具有足夠的承受豎向和橫向荷載的能力，所以，只在樁頂與承臺(tái)之間配置連接鋼筋或者不配筋，即按構(gòu)造配筋。按構(gòu)造配筋的具體規(guī)定如下。一級(jí)建筑物主筋為6—10根。12-。14的鋼筋，配筋率不小于0.2%，錨入承臺(tái)的長(zhǎng)度為30倍主筋的直徑，伸入樁身長(zhǎng)度不小于10倍樁身的直徑，且不宜小于承臺(tái)下軟弱土層層底的深度。二級(jí)建筑物應(yīng)根據(jù)樁徑大小配置4—8根M0-。12的鋼筋，錨入承臺(tái)的長(zhǎng)度至少為30倍主筋的直徑且深入樁身長(zhǎng)度不小?于d。三級(jí)建筑物不配構(gòu)造鋼筋。樁身按計(jì)算配筋①配筋率:當(dāng)樁身直徑為300——2000mm時(shí)，截面配筋率可取0.65%-0.20%，小樁徑取高值，大樁徑取低值。②配筋長(zhǎng)度：端承樁宜通長(zhǎng)配筋。受水平荷載的摩擦型樁，配筋長(zhǎng)度宜采用4.0/a。a是樁的水平變形系數(shù)1/m）。五、乘臺(tái)設(shè)計(jì)承臺(tái)設(shè)計(jì)包括進(jìn)行局部受壓、抗沖切、抗剪切以及抗彎計(jì)算，并應(yīng)符合構(gòu)造要求。（1）構(gòu)造要求：柱下獨(dú)立樁基承臺(tái)最小寬度不應(yīng)小?于00mm承臺(tái)邊緣至樁中心的距離不宜小于樁的直徑或邊長(zhǎng)，且挑出部分不應(yīng)小于0mmD承臺(tái)厚度不應(yīng)小于300mmo承臺(tái)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不宜低花15,采用二級(jí)鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C20。承臺(tái)底面的混凝土保護(hù)層厚度不宜小于70mm。當(dāng)設(shè)素混凝土墊層時(shí)，保護(hù)層厚度適當(dāng)減小，墊層厚度為100mm，強(qiáng)度等級(jí)是C7.5。承臺(tái)的受力鋼筋應(yīng)通長(zhǎng)配置。矩形承臺(tái)板宜雙向均勻通長(zhǎng)配筋，直徑不宜小于。10，間距為100—200mm,對(duì)于三樁承臺(tái)，應(yīng)按三向板帶均勻配置，最里面的三根鋼筋相交圍成的三角形應(yīng)位于柱截面范圍以內(nèi)。樁頂嵌入承臺(tái)的長(zhǎng)度，對(duì)大直徑樁（d>800mm），不宜小于100mm,對(duì)中等直徑樁（250mm<d<800mm）不宜小于50mm。樁頂主筋伸入承臺(tái)內(nèi)，其錨周長(zhǎng)度不宜小于30倍主筋的直徑，對(duì)抗拔樁不應(yīng)小于40倍主筋的直徑?？箾_切計(jì)算受沖切承載力的一般公式是：丫F<afuhF=F-EQa=01tm0 1 i 九+0.2式中：F——作用于沖切破壞錐體上的沖切力設(shè)計(jì)值，kN1f——承臺(tái)混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，kPatu——沖切破壞錐體一半有效高度處的周長(zhǎng)，mmh——承臺(tái)沖切破壞錐體的有效高度，m a——沖切系數(shù)0F——作用于承臺(tái)頂?shù)呢Q向荷載設(shè)計(jì)值，kN

ZQ——沖切破壞錐體范圍內(nèi)各樁的凈反力設(shè)計(jì)值之和。iTOC\o"1-5"\h\z九——沖垮比，九二a/h,a為沖垮，當(dāng)a<0.20h時(shí)，取a=0.2,00 0 0 0 0當(dāng)a>h時(shí)，取a=h，即九的取值范圍是0.2—1.0。00 00對(duì)于圓柱與圓樁，計(jì)算時(shí)應(yīng)將截面換算成方柱以及方樁，即取換算柱截面邊寬b=0.8d，換算柱截面邊寬b=0.8d。cc p對(duì)柱下矩形獨(dú)立承臺(tái)受柱沖切的承載力計(jì)算公式：yF<2^b+a)+a(h+a"h01 0xc0y 0yc0xt0式中a，a由公式求得，九二a/h，九二a/h0x0y 0x0x00y0y0h、b——柱截面長(zhǎng)，短邊尺寸，mcca——自柱長(zhǎng)邊至最近樁邊的水平距離，m。0xa——自柱短邊至最近樁邊的水平距離，m。0y①三樁三角形承臺(tái)受角樁沖切的承載力計(jì)算公式：底部角樁：yN<a(2c+a)tan^ifh0 1 11 1 11 2t0頂部角樁：yN<a(2c+a)n以fh0 1 12 2 12 2t0a11a120.48入+0.2110.48入+0.212式中入，九一一角樁沖垮比，九=a/h，九=a/h11 12 11 11 0 12 12 0a，a——從承臺(tái)底角樁內(nèi)邊緣向相鄰承臺(tái)邊引45度沖切線與承臺(tái)11 12頂面相交至角樁內(nèi)邊緣的水平距離，當(dāng)柱底邊位于該45度線以內(nèi)時(shí)，則取柱邊與柱內(nèi)邊緣線的水平距離。②四樁(含四樁)以上矩形承臺(tái)受角樁沖切的承載力計(jì)算公式：yN<01ayN<01a1x+a1yfth00.48a= 10.48a= 1x 入+0.21xa1y0.48九