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西南交通大学2007-2008学年第2学期考试试卷课程代码0134300课程名称基础工程考试时间120分钟题号一二三四五六七八九十总成绩得分阅卷教师签字
一、简答题(每小题6分,共5题30分)
1.确定浅基础埋深时,应主要考虑哪几方面的因素?答案1)建筑物的结构条件和场地环境条件;2)地基的工程地质和水文地质条件;3)季节性冻土地基的最小埋深;
2.请解释文克勒地基模型的含义,以及该模型的适用范围答案该地基模型是由捷克工程师文克勒(E.Winkler)于1867年提出的该模型认为地基表面上任一点的竖向变形s与该点的压力p成正比,地基可用一系列相互独立的弹簧来模拟,即式中k为基床系数或称地基系数当地基土的抗剪强度相当低(如淤泥、软粘土等)或地基的压缩层厚度比基底尺寸小得多,一般不超过基底短边尺寸的一半时,采用文克勒地基模型比较合适
3.试简述以无限长梁的计算公式为基础,利用叠加原理求解有限长梁的方法(可配合图形说明)答案将梁AB向两端无限延伸得到一无限长梁,将原荷载P、M作用于无限长梁上,无限长梁在A、B两截面上将分别产生内力Ma、Va和Mb、Vb而A、B两截面原本为自由端,剪力和弯矩应为零为保证有限长梁与无限长梁在AB间等效,需要在无限长梁的A、B两处分别施加两组集中荷载[MA,PA],[MB,PB],称为端部条件力,并使这两组力在A、B截面产生的弯矩和剪力分别等于外荷载P、M在无限长梁上A、B截面处所产生弯矩的负值(即-Ma,-Mb,-Va,-Vb),以保证原梁A、B截面上的弯矩和剪力等于零的自由端条件然后应用无限长梁计算公式求解出[MA,PA],[MB,PB]最终将已知的外荷载P、M和端部条件力MA、PA、MB、PB共同作用于无限长梁AB上,按照无限长梁的计算公式分别计算梁段AB在这些力作用下各截面的内力及变形,然后对应叠加,就得到有限长梁在外荷载P、M作用下的内力及变形
4.何谓桩侧负摩阻力、中性点?在哪些情况下应考虑桩侧负摩阻力的作用?答案当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桩的下沉量,即桩侧土相对于桩产生向下的位移,土体对桩产生向下的摩阻力,这种摩阻力称之为负摩阻力正负摩阻力分界的地方称之为中性点通常,在下列情况下应考虑桩侧的负摩阻力作用1)在软土地区,大范围地下水位下降,使土中有效应力增加,导致桩侧土层沉降;2)桩侧有大面积地面堆载使桩侧土层压缩;3)桩侧有较厚的欠固结土或新填土,这些土层在自重下沉降;4)在自重湿陷性黄土地区,由于浸水而引起桩侧土的湿陷;5)在冻土地区,由于温度升高而引起桩侧土的融陷
5.简要说明高承台桩基础分析的步骤(即如何根据承台外荷载求得基桩内力)答案1)应用群桩整体刚度系数建立承台位移与外荷载的关系式,求解出承台的整体位移;2)根据承台的整体位移求得各根单桩桩顶的位移(包含横向位移、竖向位移和转角);3)应用单桩刚度系数建立单桩内力同桩顶位移的关系,求出各根单桩的内力二计算题6图示柱下独立基础,基底尺寸为3500mm×3000mm,土层条件为杂填土γ=
16.0kN/m3;粉质粘土γ=
18.5kN/m3,fak=225kPa,ηb=
0.3,ηd=
1.6;淤泥质粘土γ=
17.8kN/m3,修正后的承载力特征值faz=80kPa;
(1)若柱传至基础的荷载(设计地面处)为Fk=980kN,Hk=20kN,Mk=100kN﹒m,试计算竖向合力的偏心矩e,并验算基础持力层是否满足承载力要求?(提示)
(2)若地基压力扩散角为23°,在
(1)的荷载条件下,试验算软弱下卧层是否满足承载力要求?(本题17分)
(1)持力层承载力修正==
265.2kPa2分合力偏心矩2分平均压应力2分承载力检算2分3分;持力层承载力满足设计要求
(2)自重应力2分附件应力=4分故软弱下卧层承载力不满足7在题6中,若柱截面尺寸为900mm×700mm,基底尺寸为3500mm×3000mm,基础埋深和地基条件不变
(1)若传至基础的荷载(设计地面处)为Fk=1050kN,Hk=50kN,Mk=80kN﹒m(基本组合值),作用方向不变,试计算基底净反力;
(2)若采用高度为800mm(有效高度750mm)的C20钢筋混凝土扩展基础,验算基础的抗冲切强度(柱下)是否满足要求(要求画出计算简图)(提示,βhp=
1.0,ft=
1.1MPa)(本题14分)
(1)弯矩1分净反力3分
(2)由于1分抗冲切力2分3分1分满足画图3分8图示Winker地基梁的横截面为矩形,已知截面宽度b=
1.0m,截面惯性矩I=
0.025m4,弹性模量Ec=
2.0×107kPa,地基基床系数k=20MN/m3,荷载已示于图中,求梁在A点处的弯矩和剪力(提示无限长梁的弯矩、剪力计算公式分别为)(本题10分)=1分在作用下1分1分在作用下计算以2点为对称中心的A点的对称点A’(x0)的弯矩和剪力,然后根据对称性求的A点的弯矩和剪力A’点2分2分无限长梁在弯矩作用下,弯矩关于作用点反对称,剪力关于作用点对称故1分1分所以1分也可利用对称性求解,即结构对称、外力对称,则弯矩对称,剪力反对称9对于摩擦型钻(挖)孔灌注桩,假设
(1)桩侧摩阻力沿桩身均匀分布;
(2)桩的端阻力为0设桩在地面以上的长度为l0,地面以下的长度为l,桩的弹性模量和桩身截面积分别为E、A,试推导在桩顶轴力N0作用下桩身弹性压缩量se的计算公式(本题9分)2分2分桩侧摩阻力沿桩身均匀分布,则摩阻力分布函数为2分3分10如图所示的柱下桩基础,柱截面尺寸为1m×
0.9m,桩为截面尺寸
0.3m×
0.3m的预制方桩由桩传至基础的荷载(基本组合值)为(设计地面处)F=4500kN,Mx=600kN﹒m,My=540kN﹒m;各土层的承载力指标(经深度修正后)粉质粘土qsik=75kPa,qpk=1600kPa;中砂qsik=78kPa,qpk=4400kPa;
(1)计算单桩的极限承载力Quk;
(2)按简化算法计算桩所承受的最大轴向压力(承台及其上部土体的平均重度取为20kN/m3);
(3)按公式验算承台受角桩冲切的承载力是否满足要求(提示γ0=1,ft=
1.43MPa,h0=
0.9m,)(本题20分)
(1)极限承载力4分
(2)最大轴向压力1分4分
(3)冲切检算2分2分5分满足抗冲切要求2分班级学号姓名密封装订线密封装订线密封装订线。