西南交通大学峨眉校区 二〇一二年十二月 第一部分浅基础设计与施工
一、单项选择题(只有一个选项正确,共53道小题)
1.在浅埋刚性基础的设计中的刚性角是指.[本题2分] (A)基础悬出长度与基础厚度的比值
(B)基础悬出长度与基础厚度的比值的反正切 (C)基础厚度与基础悬出长度的比值
(D)基础厚度与基础悬出长度的比值的反正切 正确答案:B
2。浅埋刚性基础设计时,要求刚性角β≤[β],其主要目的是。[本题2分] (A)节约材料(B)避免基础因剪切而破坏
(C)避免基础因弯曲而破坏(D)避免基础材料抗压强度不足而破坏 正确答案:C
3。控制刚性角[本题2分]
(A)基础被压坏(B)基础因挠曲而破坏 (C)浪费材料(D)前述三者都不是 正确答案:B
4.基础的埋置深度。[本题2分]
(A)只要大于最小埋深即可(B)选择在压缩性最小、强度最高的土层 (C)必需在一般冲刷线以下(D)以上都不是 正确答案:D
5。浅埋基础的埋深,应。[本题2分]
(A)大于(等于)最小埋深(B)小于(等于)最小埋深 (C)等于最小埋深(D)与最小埋深无关 正确答案:A
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6。基础所受的荷载中,经常性作用的荷载属于.[本题2分] A)恒载(B)附加荷载 (C)主要荷载(D)特殊荷载 正确答案:C
7.基础所受的荷载中,经常性作用的荷载属于。[本题2分] (A)恒载(B)附加荷载 (C)主要荷载(D)特殊荷载 正确答案:C
8。下列荷载中,不属于附加荷载的是[本题2分] (A)风力(B)列车制动力 (C)浮力(D)列车摇摆力 正确答案:C
9.下列荷载中,属于附加荷载的是。[本题2分] (A)列车活载(B)公路活载 (C)离心力(D)制动力 正确答案:D
10.在基础设计时,错误的荷载组合是。[本题2分] (A)主要荷载(B)主要荷载+附加荷载
(C)主要荷载+特殊荷载(D)附加荷载+特殊荷载 正确答案:D
11。软弱下卧层检算时,应[本题2分]
(A)保证软弱下卧层底面的强度不小于该处的总压应力 (B)保证软弱下卧层顶面的强度不小于该处的总压应力 (C)保证软弱下卧层底面的强度不小于该处的附加压应力 (D)保证软弱下卧层顶面的强度不小于该处的附加压应力 正确答案:A
12。竖向荷载不变而增大偏心距,将使浅平基基底。[本题2分] (A)最大压应力增大(B)最小压应力增大 (C)压力分布趋于均匀(D)与土层间承受较大拉力
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正确答案:A
13。e为偏心距,ρ为核心半径,为保证基底与持力层间不出现脱离现象,应有。[本题2分] (A)e〈ρ(B)e>ρ (C)e〉ρ/6(D)e〈ρ/6 正确答案:A
14.浅埋基础水下施工时,围堰的主要作用是。[本题2分] (A)挡土(B)挡水 (C)置放施工机械(D)其它 正确答案:B
15。单撑浅板桩的计算模型中,坑底土对板桩的土压力按考虑。[本题2分] (A)主动土压力(B)介于主动与被动土压力之间 (C)被动土压力(D)0 正确答案:C
16。单撑浅板桩的入土深度过浅,可能会导致的主要问题是。[本题2分] (A)板桩背后土体失稳(B)流砂现象
(C)桩前的土体达不到极限状态(D)桩后的土体达不到极限状态 正确答案:A
17.浅基础设计时,若,应进行基坑底被顶坏的检算。[本题2分] (A)有软弱下卧层(B)基础位于水中
(C)坑底下为厚度不大的不透水层,而其下为承压水层(D)下卧层很硬 正确答案:C
18.浅埋刚性基础的检算内容不含。[本题2分] (A)偏心距检算(B)滑动稳定性检算 (C)沉降检算(D)基础抗弯强度 正确答案:D
19.浅埋基础的底面,应在.[本题2分] (A)局部冲刷线以下(B)一般冲刷线以上 (C)局部冲刷线以上(D)与冲刷线无关
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正确答案:A
20。浅基础设计时,制动力最大对应的活载布置形式是。[本题2分] (A)二孔重载(B)二孔满载 (C)一孔重载(D)一孔轻载 正确答案:C
21。基础受力计算时,使得活载竖向力最大的是[本题2分] (A)二孔重载(B)二孔满载 (C)一孔重载(D)一孔轻载 正确答案:A
22.当偏心距等于核心半径时,基底压应力。[本题2分] (A)基底最大压力等于基底最小压力(B)基底最大压力等于0 (C)基底最小压力等于0(D)基底最大压力等于3倍基底最小压力 正确答案:C
23。以下关于软弱下卧层的说法正确的是。[本题2分] (A)位于持力层下的土层就是软弱下卧层
(B)要保证软弱下卧层顶面的强度应不小于该处的附加压应力 (C)基础下的土层就是软弱下卧层
(D)软弱下卧层的承载力不需要基础宽度的修正 正确答案:D
24.下列支撑方式中,对基坑开挖施工影响最大的是____。[本题2分] (A)无撑式(B)单层顶撑式 (C)多层锚撑式(D)多层顶撑式 正确答案:D
25.在排水基坑开挖中出现的“涌砂”,主要是因为____。[本题2分] (A)土体受到的向上渗透力超过其浮容重 (B)土体受到的向上渗透力超过其饱和容重 (C)土体受到的向下渗透力超过其浮容重 (D)土体受到的向下渗透力超过其饱和容重 正确答案:A
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26.浅埋基础施工时,下列土层中,最可能采用水下挖土的是____。[本题2分] (A)较硬的粘土(B)很硬的粘土 (C)较软的粘土(D)松散的砂土 正确答案:D
27。浅基础水下施工时,封底混凝土的主要作用是____。[本题2分] (A)提高基底的高度(B)作为基础的一部分 (C)阻止水进入基坑(D)前述三者都不是 正确答案:C
28。灌注水下混凝土时,____不是用混凝土直接灌注的.[本题2分] (A)直升导管法(B)吊斗法 (C)灌浆法(D)液压阀法 正确答案:C
29。浅埋刚性基础通过____措施防止基础因挠曲而发生破坏。[本题2分] (A)配置钢筋(B)采用强度高的混凝土 (C)加大基础的底面(D)控制刚性角 正确答案:D
30.基础的埋置深度不正确的是____.[本题2分] (A)要大于各种破坏因素确定的最小埋深 (B)选择压缩性小、强度高的土层作持力层 (C)要在最大可能冲刷线以下 (D)在冻结线以上 正确答案:D
31.下列荷载中,属于主要荷载的是____。[本题2分] (A)风力(B)离心力 (C)制动力(D)牵引力 正确答案:B
32。在基础设计计算时,通常不考虑哪种的荷载组合形式____.[本题2分] (A)主要荷载(B)主要荷载+附加荷载
(C)主要荷载+特殊荷载(D)主要荷载+附加荷载+特殊荷载
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正确答案:D
33.当基础单向偏心距逐渐增大至使基底最小压应力为0时,相应的偏心距____.[本题2分]
(A)小于核心半径(B)大于核心半径 (C)等于核心半径(D)等于0 正确答案:C
34。以下影响地基承载力的说法不正确的是____.[本题2分] (A)持力层的土性(B)下卧层的强度和位置 (C)基础的埋深和宽度(D)上部荷载的大小 正确答案:D
35。在进行浅基础地基强度检算时,若主力与附加力并计,则要求基底最大压力小于等于____.[本题2分]
(A)0.8倍容许承载力(B)1倍容许承载力 (C)1。2倍容许承载力(D)1.3倍容许承载力 正确答案:C
36.在水中修建沉井基础时,人工筑岛的主要目的是____.[本题2分] (A)增大沉井的高度(B)防止建成后水流冲刷沉井 (C)提高沉井底面的高度(D)便于沉井的施工
37.在等值梁法中,假设土压力零点处的____。[本题2分] (A)弯矩为0(B)剪力为0 (C)转角为0(D)水平位移为0 正确答案:A
38.当基坑或基槽开挖完毕后要进行验槽,验槽的主要目的不正确的是:() A、检验基槽平面位置和基底高程;
B、检验原来的勘察结果是否符合实际情况;
C、解决遗留问题、解决新发现的问题和提出新的(或补充完善的)处理建议; D、验槽应在施工单位提出验槽申请,由总监理工程师或建设单位的项目负责人组织, 正确答案:D
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39、软弱下卧层的承载力特征值应进行(). A、仅深度修正B、仅宽度修正
C、宽度和深度修正D、仅当基础宽度大于3m时才需做宽度修正 正确答案:A
40、《基础工程》的主要研究对象是()
A、地基的设计与施工B、桥墩与基础的设计与施工C、地基与基础的设计与施工D、基础设计与施工
41、关于基础的描述不正确的是()
A、基础位于建筑物最下端与地基直接接触并经过特殊处理的结构; B、基础的功能是承受建筑物所受的荷载; C、基础具有隐蔽性,发生问题时不易发现; D、基础设计时必须要有地勘资料。 42、关于地基与基础描述不正确的是()
A、地基有天然地基和人工地基;B、基础有浅基础、桩基础和沉井基础。 C、换填地基、强夯地基、复合地基、压实地基、灌浆地基都属于人工地基 D、基础有浅基础和深基础; 43、下列基础哪些不属于浅基础()
A、刚性基础;B、柱下基础;C、箱型基础;D、沉箱基础 44、下列关于地基基础设计的目标叙述不正确的是() A、基础设计的目标是保证结构的安全及正常使用; B、保证结构的安全是指地基有足够的承载力;
C、保证正常使用是要求控制地基的变形,避免因地基变形过大而导致结构的开裂或倾斜,降低结构的耐久性或影响其正常使用; D、基础本身来说是指应有足够的强度。
45、沉降量计算时修正系数ψs与计算深度范围内哪个因素有关() A、压缩模量的当量值B、压缩模量C、压缩系数D、基地附加应力 46、软弱下卧层验算时地基承载力是指哪个位置的承载力()
A、基础持力层的承载力;B、基础底面的地基承载力;C、下卧层的平均承载力; D、下卧层顶面地基的承载力.
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47、沉降计算深度是按照哪个指标确定的() A、总沉降量的2.5%B、总沉降量的2。0% C、总沉降量的1。5%D、总沉降量的1。0% 48、下面哪些不属于减轻不均匀沉降措施() A、设置沉降缝B、减小或调整基地的附加应力 C、减轻建筑物的自重D、增加基础的刚度
49、关于深基础与浅基础的区别,下列哪些说法是不正确的()
A、埋置深度;B、施工方法;C、荷载传递方式;D、设计选型时首先考虑浅基础。 50、浅基础水下施工,围堰的主要作用是() A、挡土;B、挡水;C、置放施工机械;D、其它。
51、浅埋刚性基础施工时,刚性角β<[β],其主要作用是()
A、防止基础被压坏;B、防止基础因挠曲破坏;C、节约材料;D、防止基础因剪切破坏。
52、关于深基础与浅基础的区别,下列哪些说法是不正确的()
A、埋置深度;B、施工方法;C、荷载传递方式;D、设计选型时首先考虑浅基础。 53、浅基础水下施工,围堰的主要作用是() A、挡土;B、挡水;C、置放施工机械;D、其它。
二、多项选择题(有不定个选项正确,共6道小题)
54.水下基坑的封底混凝土的计算中,应保证.[本题3分,不选全得1。5分,选错得0分]
(A)密封基底,阻止水进入基坑浸泡基础(B)封底混凝土足够的抗压强度 (C)封底混凝土足够的自重来平衡其底面所受浮力(D)以上都不是 正确答案:BC
55。在单撑浅板桩的计算中,对土压力的假设是。[本题3分,不选全得1.5分,选错得0分]
(A)板桩前为被动土压,板桩后为主动土压(B)板桩前、后均为被动土压 (C)板桩后为被动土压,板桩前为主动土压(D)板桩前、后均为主动土压 正确答案:A
56。基坑坑底安全检算主要包括。[本题3分,不选全得1。5分,选错得0分]
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(A)坑底存在承压水时的坑底被顶坏检算(B)软土地层坑底隆起检算 (C)坑底涌砂检算(D)坑底沉降(E)坑底地基土平整度的检查 正确答案:ABC
57。基础设计时,需要检算的内容有.[本题3分,不选全得1.5分,选错得0分] (A)地基的强度(B)基础的强度(C)基础的刚度(D)基底偏心距 (E)基础的稳定性 正确答案:ABCDE
58.下列荷载中,属于主要荷载的是。[本题3分,不选全得1。5分,选错得0分]
(A)结构自重(B)列车荷载(C)列车制动力(D)列车牵引力(E)地震荷载 正确答案:AB
59.浅埋基础设计时,控制偏心距的大小所可能带来的好处是____。[本题3分,不选全得1。5分,选错得0分]
(A)防止基础底面与土脱离(B)控制基础的倾斜(C)降低基底压力的最大值 (D)提高基础抗倾覆稳定性(E)提高基础的抗滑能力 正确答案:ABCD
三、判断题(判断正误,共8道小题)
60。人工地基指的是在建基础前经过人工加固改良的地基。[本题3分] 正确答案:说法正确
61。使用机械开挖时,为避免基底超挖,最后一层土仍要采用人工开挖。[本题3分]
正确答案:说法正确
62.基坑开挖汇水井法排水时有时可能导致流砂现象。[本题3分] 正确答案:说法正确
63.水中修建浅基础时,采用水下灌注的方法做封底混凝土。[本题3分] 正确答案:说法正确
.井点法降水时,井点一般应布置在基坑里面。[本题3分] 正确答案:说法错误
65.水中修建浅基础时,单靠板桩围堰即可保证水不进入基坑。[本题3分]
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正确答案:说法错误
66.等值梁法用于单撑浅板桩的计算。[本题3分] 正确答案:说法错误
67。桩板支撑比板桩支撑的抗渗性差.[本题3分] 正确答案:说法正确
四、问答题(将解答输入文本框中,共30道小题)
68.基础:通常指结构物最下端与地基直接接触并经过了特殊处理的结构部件。 69。地基:是指基础下方承受结构物的荷载并维持结构物稳定的岩土体 70。下卧层:位于持力层之下的地层。
71。天然地基:是指在修建基础前,没有经过人为的加固和改良,保持了天然土层的结构和状态的地基。
72。浅基础:是指埋置深度或相对埋深(深宽比)不大,一般用基坑法施工的基础,也称为明挖基础。
73。柔性基础:是指用钢筋混凝土材料做成的基础,因为材料的抗拉、抗压、抗剪性能好,可根据需要做成各种形式的截面,基础刚度相对较小,本身可有小量变形,称为柔性基础。
74.简述基坑的支护类型,并说明各种类型主要采用什么建筑材料。[本题7分] ①挡板支护及桩板支护,主要采用木材,H型钢,工字钢等. ②板桩支护,主要用木、钢、钢筋混凝土.
③水泥土墙支护,软弱土加水泥搅拌形成水泥土固化成厚壁挡墙。 ④喷射混凝土护壁
⑤深基础支护的新型结构,如排桩、地下连续墙、喷锚、土钉墙等,主要是采用钢筋混凝土,锚杆等材料
75.基坑支撑计算中,等值梁法用于求解什么问题?其假设是什么?为何要作此假设?[本题6分]
① 用于单撑深板桩的内力计算。 ②计算时假定土压力为0点处的弯矩为0。
③当补充这一假定后,可保证未知数的个数与平衡方程的个数相等,使问题可解。 76。简述坑底稳定检算内容。[本题6分]
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(1)软土坑底隆起检算; (2)坑底涌沙检算;
(3)坑底被承压水冲溃的检算。
77.设计浅埋刚性基础时,通常需进行哪些检算,其相应的目的是什么?[本题7 进行五个方面的检算:
(1)地基强度的检算,包括持力层强度和软弱下卧层的强度; 目的:保证地基不发生破坏。 (2)基底偏心距检算;
目的:避免基底与持力层发生脱离现象,防止基础发生过大倾斜。 (3)基础的倾覆滑动稳定性检算; 目的:避免基础滑动或绕基底外缘转动.
(4)沉降检算,目的是避免因过大的沉降(沉降差)对上部结构产生不良影响. 注解:注意刚性基础的检算内容与基础的检算内容是不一样的,刚性基础在设计时,满足刚性角的要求就满足了基础强度的要求,不再进行基础强度的检算。 78。刚性角:是指墩底边缘与基底边缘的连线与竖直线的夹角。 79。襟边:基础顶面外缘离墩底边缘的距离。 80。持力层:是与基础底面直接相接触的地层。
81.软弱下卧层:位于持力层下方,其承载能力和抗变形能力明显低于持力层,则该下卧层就称为软弱下卧层。
82。人工地基:是指经过人工处理而形成的地基。
83。深基础:是指埋置深度或相对埋深(深宽比)较大,而且需要采用特殊施工方法修筑的基础。
84.刚性基础:一般是指用砖、石、混凝土等材料做成的基础,因材料的抗压性能好,抗拉性能差,截面形式要求有足够的刚度,基础在受力时本身几乎不产生变形,这类基础称为刚性基础.
85.简述陆地上砌筑桥涵浅基础的的主要施工内容。[本题5分] 基坑开挖、基坑支护、地下水控制、基底处理、基础砌筑等。
86。流砂:是指当地下水由下向上流动时,水作用给土粒的向上的动水力超过土粒的有效容重,土粒处于“浮扬\"状态,这就是流砂。
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87。围堰:是指在水中修建浅基础时,在基坑周围预先建成的一道临时性的挡水墙。
88.简述水下灌注混凝土的方法。[本题3分]
(1)直升导管法;(2)液压阀法;(3)填石压浆法;(4)吊斗法;(5)袋装法; (6)使用抗离析混凝土拌合物。
。一般冲刷:因洪水冲刷而造成河床下降的现象。 90。局部冲刷:洪水在墩台周围冲出深坑的现象。 91。主要荷载:是指永久性或经常性作用的荷载. 92.附加荷载:是指非经常性作用的荷载。 93。特殊荷载:指某些出现机率极小的荷载。
94.基础的埋置深度:是指基础底面距地面或河床面的距离。
95.土的标准冻结深度:系指地表无积雪和草皮覆盖时,多年实测最大冻深的平均值。
96.确定浅埋基础的最小埋深时主要应考虑哪些因素?如何确定基础的埋深? 确定最小埋深:
(1)无冲刷时,为保证持力层稳定,埋深应大于一定深度。 (2)有冲刷时,基底应在局部冲刷线以下一定深度。 (3)在寒冷地区,应考虑到土的冻胀性的影响. 确定埋深:
(1)满足最小埋深的要求
(2)选择埋深浅、性质好的土层作为持力层。
(3)综合技术、经济、施工等方面因素,选出最佳方案。
97.地基的基本容许承载力σ0:系指基础宽度b≤2m且埋置深度h≤3m时的地基容许承载力。
五、解答题(求解并写出计算过程,共11道小题)
98.某旱地桥墩的矩形基础,基底平面尺寸为a=7。5m,b=7。4m,四周襟边尺寸相同,埋置深度h=2m,在主力加附加力的组合下,简化到基底中心,竖向荷载N=6105kN,水平荷载H=273.9kN,弯矩M=3770。67kN.m.试根据图示荷载及地质资料进行下列项目的检算:
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(1)检算持力层及下卧层的承载力; (2)检算基础本身强度;
(3)检算基底偏心距,基础滑动和倾覆稳定性。 [本题20分] 参:
一、持力层与下卧层的容许承载力
由持力层土性:粉质粘土e=0.9,IL=0.7,查表3—5-2—5,得基本承载力σ0=180kPa;查表3-5-2—11,得宽度、深度修正系数k1和k2分别为0和1.5。 宽深修正:
持力层,k1=0,h〈3m,故修正项均为零.
主力加附加力时,容许承载力可有20%的提高,[σ]=1.2×180=216kPa 由下卧层土性:粘土e=1.1,IL=0.8,查表3-5—2-5,得基本承载力σ0=140kPa;查表3-5-2-11,得宽度、深度修正系数k1和k2分别为0和1.5. 宽深修正:
下卧层,k1=0,h=8。7m.故 二、持力层强度检算 基底平均压力<216kPa 基底最大最小压力
小偏心,基底压力均小于持力层承载力容许值,强度满足要求。 三、下卧层的强度检算 下卧层顶面处自重应力: 下卧层顶面处附加应力:
σh取离最大应力点三分之一基础宽度处的应力,如图
99.某旱地桥墩的矩形基础,基底平面尺寸为a=7。5m,b=7。4m,四周襟边尺寸相同,埋置深度h=2m,在主力加附加力的组合下,简化到基底中心,竖向荷载N=6105kN,水平荷载H=273.9kN,弯矩M=3770.67kN.m。试根据图示荷载及地质资料进行下列项目的检算: (1)检算持力层及下卧层的承载力; (2)检算基础本身强度;
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(3)检算基底偏心距,基础滑动和倾覆稳定性。 [本题20分] 参:
一、持力层与下卧层的容许承载力
由持力层土性:粉质粘土e=0.9,IL=0。7,查表3-5-2-5,得基本承载力σ0=180kPa;查表3—5—2-11,得宽度、深度修正系数k1和k2分别为0和1.5. 宽深修正:
持力层,k1=0,h<3m,故修正项均为零。
主力加附加力时,容许承载力可有20%的提高,[σ]=1.2×180=216kPa 由下卧层土性:粘土e=1.1,IL=0。8,查表3—5—2—5,得基本承载力σ0=140kPa;查表3-5-2—11,得宽度、深度修正系数k1和k2分别为0和1.5。 宽深修正:
下卧层,k1=0,h=8。7m。故 二、持力层强度检算 基底平均压力<216kPa 基底最大最小压力
小偏心,基底压力均小于持力层承载力容许值,强度满足要求. 三、下卧层的强度检算 下卧层顶面处自重应力:
下卧层顶面处附加应力:σh取离最大应力点三分之一基础宽度处的应力,如图 土中附加应力分布系数α,由a/b=1,z/b=(8。7-2)/7.4=0.9,查规范“铁路桥涵地基和基础设计规范”附录C,得α=0.735. 埋深h=2.0m, 下卧层强度满足要求 四、基础本身强度检算
基础本身的强度由刚性角来控制.基础材料为混凝土,查刚性角,容许刚性角[β]为45°,基础的襟边台阶的宽度和高度均为1m,实际的刚性角β亦为45°,满足要求!
五、基础偏心距检算
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查表3—5—4—1,得非岩石地基上的桥墩在主力加附加力作用下[e]=1.0ρ=b/4=7。4/4=1.85m e=0.618m〈ρ=1.85m 偏心距符合要求
六、基础滑动和倾覆稳定性检算 基础滑动稳定
由持力层IL=0。7(软塑IL=0.5~1)软塑的粘性土,查表3—5—5-1,得f=0。25。 满足要求 基础倾覆稳定 满足要求
100。某河流中桥墩的矩形基础,基底平面尺寸为a=7m,b=5m,四周襟边尺寸相同,埋置深度h=3.5m,河床以上水深5m,总冲刷深度1m。在主力加附加力的组合下,简化到基底中心,竖向荷载N=6000kN,水平荷载H=250kN,弯矩M=3050kN。m。试根据图示荷载及地质资料进行下列项目的检算: (1)检算持力层及下卧层的承载力; (2)检算基础本身强度;
(3)检算基底偏心距,基础滑动和倾覆稳定性. [本题20分] 参:
三、下卧层的强度检算 下卧层顶面处自重应力: 下卧层顶面处附加应力:
σh取离最大应力点三分之一基础宽度处的应力,如图
土中附加应力分布系数α,由a/b=1.4,z/b=(9.5—3。5)/7=0。857,查规范“铁路桥涵地基和基础设计规范”附录C,得下表, 由线性内插得
下卧层强度满足要求。 四、基础本身强度检算
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基础本身的强度由刚性角来控制。基础材料为混凝土,容许刚性角[β]为45°,基础的襟边台阶的宽度和高度均为1m,实际的刚性角β亦为45°,满足要求! 五、基础偏心距检算
查表3-5-4-1得非岩石地基上的桥墩在主力加附加力作用下[e]=1。0ρ=b/4=5/4=1。25m e=0.508m〈ρ=1.25m 偏心距符合要求
六、基础滑动和倾覆稳定性检算 基础滑动稳定
由持力层为中砂(砂类土),查表3—5—5—1,得f=0.4。 基础倾覆稳定 满足要求 满足要求
一、持力层与下卧层的容许承载力
由持力层土性:稍密中砂,查表3—5-2—3,得基本承载力σ0=330kPa;查表3-5—2—11,得宽度、深度修正系数k1和k2分别为2和4。 宽深修正:
b=5m,h=3.5m,持力层透水,γ1=γ2=γ'=20-10=10kN/m3,故承载力修正为
主力加附加力时,容许承载力可提高20%,[σ]=1。2×410=492kPa 由下卧层土性:中密饱和细砂,查表3—5—2—3得基本承载力σ0=210kPa;查表3—5—2—11得宽度、深度修正系数k1和k2分别为1.5和3。 宽深修正:
下卧层,h+z=9。5m,土层透水,γ1=γ2=γ'=20-10=10kN/m3,故承载力修正为
二、持力层强度检算 基底平均压力 〈[σ]=492kPa 基底最大最小压力
16
小偏心,基底压力均小于持力层承载力容许值,强度满足要求。
101。图示浅埋基础的底面尺寸为4m×3m,作用在基础上的主要荷载为:竖向力N=3.5×103kN,弯矩M=1.5×102kNm,持力层的容许承载力[s]=420kPa.试计算:
(1)基底最大及最小压应力各为多少?能否满足承载力要求? (2)其偏心距是否满足e≤ρ的要求?
(3)最大压应力达到容许承载力时对应的弯距为对少? [本题12分] 参: 解:(1) 代入后,解得: .满足要求 (2)满足要求 (3)
102.图示浅埋基础,已知主要荷载的合力为N=4.5×103kN,弯矩M=9×102kNm。持力层的容许承载力为450kPa,现已确定其中一边的长度为3.6m,试 (1)计算为满足承载力的要求,另一边所需的最小尺寸。 (2)确定相应的基底最大、最小压应力。 [本题12分] 参: 解:由题,应有 (1) (2)
103.图示浅埋基础,已确定其一边长为6m,作用在基础上的竖向力N=3。2×103kN,若要求基底最小压力为0时对应的最大压力达到容许值380kPa,试确定基础的另一边长b及相应的偏心距. [本题12分] 参:
解:由题知,偏心距
17
。
104.图示浅埋基础,已知主要荷载在基础上产生的力为:竖向力N=6.0×103kN,弯矩M=1。8×103kNm。持力层的容许承载力为400kPa,若已知其中一边的长度为4。0m
(1)试计算为满足承载力的要求,另一边所需的最小尺寸。 (2)确定相应的基底最大、最小压应力。 [本题12分] 参: 解:由题,应有 (1) (2)
105.图示浅埋基础的平面尺寸为6m×4m,已知竖向荷载N=6。5×103kN,求: (1)若偏心距e=0。25m,基底最大及最小压应力各为多少?
(2)若竖向荷载保持不变,试计算当基底最小压应力为0时,对应的基底最大压应力为多少? [本题12分] 解:(1)
106。图示浅埋基础的底面尺寸为6.5m×7m,作用在基础上的荷载如图中所示(其中竖向力为主要荷载,水平力为附加荷载)。持力层为砂粘土,其容许承载力[s]=240kPa。试检算地基承载力、偏心距、倾覆稳定性是否满足要求.(提示:要求倾覆安全系数K0≥1。5)[本题15分] 参:
解: (1)
代入后,解得: ,满足要求 (2),满足要求 (3),满足要求
107。图示浅埋基础,已知主要荷载的合力为N=5.0×103kN,对应的偏心距e=0。
18
3m。持力层的容许承载力为420kPa,现已确定其中一边的长度为4。0m (1)试计算为满足承载力的要求,另一边所需的最小尺寸。 (2)确定相应的基底最大、最小压应力。[本题12分] 参: 解:由题,应有 (2)
108。图示浅埋基础的底面尺寸为6m×3m,已知作用在基础上的主要荷载为:竖向力N=6×103kN,弯矩M=1.5×102kNm。此外,持力层的容许承载力。试计算:
(1)基底最大及最小压应力各为多少?能否满足承载力要求? (2)其偏心距是否满足e≤ρ的要求?
(3)若N不变,在保持基底不与土层脱离的前提下,基础可承受的最大弯矩是多少?此时基底的最大及最小压应力各为多少?[本题12分] 参:
解:(1) (2) (3)
第二部分桩及桩基础设计与施工
一、单项选择题(只有一个选项正确,共35道小题)
1.我们将轴向荷载全由桩底土(岩)支承的桩称为。[本题2分] (A)摩擦桩(B)预制桩(C)柱桩(D)灌注桩 正确答案C
2。若基础位于水中,我们定义承台底面在以上的桩基为高承台桩基。[本题2分]
(A)河床面(B)河水水位(C)一般冲刷线(D)局部冲刷线 正确答案:D
3。“m法”中,下列各组变量之间为线性关系的是。[本题2分] (A)横向位移与深度(B)弯矩与深度
19
(C)横向抗力与弯矩(D)横向抗力与横向位移 正确答案:D
4。对柱桩竖向承载力产生重要影响的因素包括.[本题2分]
(A)桩长(B)桩侧土的强度(C)桩底岩(土)的性质(D)桩侧土的刚度 正确答案:C
5.对对称布置的多排桩桩基,有。[本题2分]
(A)γaβ=0(B)γbβ=0(C)γββ=0(D)γaβ=0且γbβ=0 正确答案:A
6。关于群桩与单桩沉降的说法正确的是。[本题2分] (A)群桩沉降等于单桩沉降之和(B)柱桩群桩沉降等于单桩沉降 (C)摩擦桩群桩沉降等于单桩沉降(D)群桩沉降等于单桩沉降 正确答案:B
7。下列概念中,与预制桩施工相关的是.[本题2分] (A)送桩(B)护筒(C)排渣(D)清孔 正确答案:A
8。钻孔桩施工时,清孔是指。[本题2分]
(A)清除孔底的沉渣(B)清除孔中的泥浆(C)用清水冲洗桩孔(D)其它 正确答案:A
9。下列施工中,不属于灌注桩的是。[本题2分] (A)冲击成孔(B)排渣(C)锤击沉桩(D)清孔 正确答案:C
10。若桩在某截面处产生负摩擦力,则表明该截面处桩的沉降()桩侧土的沉降.[本题2分]
(A)桩的沉降大于桩侧土的沉降(B)桩的沉降小于桩侧土的沉降 (C)桩的沉降等于桩侧土的沉降(D)桩侧土的沉降为0 正确答案:B
11。桩的直径为d,则根据计算宽度的概念,其相应的计算宽度应。[本题2分] (A)等于d(B)小于d(C)大于d(D)大于1m 正确答案:C
20
12.对于长摩擦桩,其承载力主要取决于.[本题2分] (A)端阻力(B)侧摩阻力(C)端阻力+侧摩阻力(D)侧面压力 正确答案:B
13.设桩距为S,桩径为d,则摩擦桩群桩承载力等于单桩承载力之和的条件是。[本题2分]
(A)S>3d(B)S≥6d(C)S≤6d(D)S>d 正确答案:B
14.当采用两个吊点进行预制桩吊立时,正确的吊点位置是____.[本题2分] (A)0。207L(B)0.293L(C)0。239L(D)0.279L 正确答案:A
15。钻孔桩施工时,在孔中注入泥浆的主要目的是____。[本题2分]
(A)保护孔壁,防止坍塌(B)有利于钻头钻进(C)便于下钢筋笼(D)其它目的 正确答案:A
16。负摩擦桩中性点处对应的____。[本题2分] (A)轴力最大(B)剪力最大(C)轴力最小(D)剪力最小 正确答案:A
17.“m法\"中,桩的横向抗力____.[本题2分] (A)随深度的增大而减小(B)随深度的增大而增大 (C)在水平位移为0处等于0(D)在转角为0处等于0 正确答案:C
18。桩的直径为d,则根据计算宽度的概念,其相应的计算宽度应____。[本题2分]
(A)等于d(B)小于d(C)大于d(D)大于1m 正确答案:C
19。设l为深基础地面(局部冲刷线)以下深度,α为变形系数,则αl____。[本题2分]
(A)无单位(B)单位为m(C)单位为m—1(D)单位为kPa 正确答案:A
20。以αl判断深基础属刚性还是弹性,其中l为基础____。[本题2分]
21
(A)在地面(局部冲刷线)以下的长度(B)在地面(局部冲刷线)以上的长度 (C)基础的总长度(D)一般冲刷线以下的长度 正确答案:A
21.与深埋刚性桩不同,弹性桩考虑了____。[本题2分]
(A)土层的变形(B)基础的水平位移(C)基础的转角(D)基础的变形 正确答案:D
22.柱桩的破坏形式主要是____。[本题2分] (A)桩土体系的整体剪切破坏(B)刺入式破坏 (C)桩体的纵向屈曲破坏(D)以上都不是 正确答案:C
23。由低承台桩基简化计算方法,可计算出各桩所受的____.[本题2分] (A)轴向力、剪力及弯矩(B)轴向力及弯矩(C)轴向力(D)轴向力及剪力 正确答案:C
24、桩身中性点处的摩阻力为()。 A、正B、负C、0D、整数
25、桩顶受有轴向压力的竖直桩,按照桩身截面与桩周土的相对位移,桩周摩阻力的方向()。
A、只能向上B、与桩的侧面成某一角度
C、只能向下D、可能向上、向下或沿桩身上部向下、下部向上 26、桩基础具有哪些突出优点()
A、承载力高;B、沉降小而均匀;C、用料较省、机械化程度高;D、能够广泛适用于各类地层条件的。
27、桩的侧阻力与端阻力描述正确的有()
A、侧阻力发挥先于端阻力;B、端阻力发挥先于侧阻力; C、以侧阻力为主的桩为摩察桩;D、以端阻力为主的桩为端承桩 28、钻孔桩施工时,清孔的主要目的是()
A、清除孔底的沉碴;B、清除孔内泥浆;C、用清水冲洗钻具;D、其它。 29、钻孔桩施工时,哪些不属于在孔中注入泥浆的主要作用() A、保护孔壁防止塌孔;B、悬浮钻碴;
22
C、增加浮力,便于钢筋笼就位;D、润活钻头,有力钻进。 30、计算桩基承载能力时,可忽略群桩效应的前提是() A、桩为柱桩;B、桩为预制桩;C、桩为摩擦桩;D、桩为灌注桩; E、桩间距大于6倍的桩径。
31、若桩在某一截面产生的负摩擦为零,则表明该截面处() A、桩的沉降大于桩周土的沉降;B、桩的沉降等于桩周土的沉降; C、桩的沉降小于桩周土的沉降;D、不一定。 32、关于群桩与单桩,下列说法正确的是()
A、群桩的沉降等于单桩的沉降之和;B、柱桩群桩的沉降等于单桩的沉降; C、摩擦群桩的沉降等于单桩的沉降;D、群桩的沉降等于单桩的沉降。 33、钻孔桩施工时,清孔的主要目的是()
A、清除孔底的沉碴;B、清除孔内泥浆;C、用清水冲洗钻具;D、其它。 34、钻孔桩施工时,哪些不属于在孔中注入泥浆的主要作用() A、保护孔壁防止塌孔;B、悬浮钻碴;
C、增加浮力,便于钢筋笼就位;D、润活钻头,有力钻进. 35、桩基础具有哪些突出优点() A、承载力高;B、沉降小而均匀;
C、用料较省、机械化程度高;D、能够广泛适用于各类地层条件的。
二、多项选择题(有不定个选项正确,共15道小题)
36.下列概念中,与灌注桩施工相关的是.[本题3分,不选全得1.5分,选错得0分]
(A)送桩(B)护筒(C)排渣(D)清孔(E)循环泥浆 正确答案:BCDE
37.下列因素中,可能使桩身产生负摩擦力的是.[本题3分,不选全得1。5分,选错得0分]
(A)桩侧土中的地下水位上升(B)桩侧土中的地下水位下降 (C)桩周围大面积堆载(D)桩侧土为新填土(E)桩置于很硬的土中 正确答案:BCD
38。负摩擦力。[本题3分,不选全得1.5分,选错得0分]
23
(A)降低了桩的承载力(B)增大了桩的沉降
(C)使桩的最大轴力超过轴向荷载(D)可在桩内产生拉力 正确答案:ABC
39。对竖直桩,采用m法计算桩的内力时,我们假设。[本题3分,不选全得1。5分,选错得0分]
(A)水平抗力与水平位移之间成正比(B)水平抗力与深度之间成正比 (C)水平地基系数与深度之间成正比(D)水平位移与深度之间成正比 (E)m与深度之间成正比 正确答案:AC
40.在“m法\"中,假设.[本题3分,不选全得1.5分,选错得0分] (A)横向抗力随深度线性变化(B)横向位移随深度线性变化 (C)地基系数随深度线性增大(D)地基系数随深度的增大而减小 正确答案:C
41.影响桩的变形系数a的因素包括其。[本题3分,不选全得1.5分,选错得0分]
(A)计算宽度(B)长度(C)截面尺寸(D)材料的强度(E)材料的弹性模量 正确答案:ACE
42。设α为变形系数,以αl的大小判断桩属弹性或刚性,则下列说法中正确的是。[本题3分,不选全得1。5分,选错得0分] (A)α是一个无量纲(无单位)量(B)为桩的长度 (C)无冲刷时,为桩在地面以下的长度
(D)有冲刷时,为桩在局部冲刷线以下的长度(E)αl>2。5时为刚性基础 正确答案:CD
43。置于非岩石地基上的深基础,其横向抗力为0的位置有.[本题3分,不选全得1.5分,选错得0分]
(A)地面或局部冲刷线(B)基础底面(C)弯矩最大处(D)弯矩为0处 (E)转动中心 正确答案:AE
44。关于单桩的轴向容许承载力的说法正确的是。[本题3分,不选全得1。5
24
分,选错得0分]
(A)可按土的阻力确定(B)可按材料强度确定(C)可按规范计算确定 (D)说法A、B中的最小值(E)说法A、B中的最大值 正确答案:ABCD
45。对柱桩的承载力有明显影响的因素是。[本题3分,不选全得1。5分,选错得0分]
(A)桩的截面尺寸(B)桩的长度(C)桩底土(岩)的性质 (D)桩侧土的性质(E)桩的强度 正确答案:ACE
46。下列因素中,对摩擦桩承载力有明显影响的是。[本题3分,不选全得1.5分,选错得0分]
(A)桩底土(岩)的性质(B)桩的长度
(C)桩的截面尺寸(D)桩侧土的性质(E)桩身混凝土的标号 正确答案:ABCD
47.在计算多排桩的桩顶位移及内力时,各桩桩顶的相等。[本题3分,不选全得1。5分,选错得0分]
(A)水平位移与承台的水平位移(B)竖向位移与承台的竖向位移 (C)转角与承台的转角(D)弯矩与承台所受的弯矩 (E)水平力的合力与承台所受的水平荷载 正确答案:ACE
48。计算桩基承载力时,可忽略群桩效应的前提是。[本题3分,不选全得1.5分,选错得0分]
(A)桩为柱桩(B)桩为摩擦桩(C)桩为灌注桩(D)桩为预制桩 (E)桩间距大于(等于)6倍桩径 正确答案:AE
49.下列基础属于深基础的有.[本题3分,不选全得1。5分,选错得0分] (A)桩基础(B)明挖基础(C)沉井基础(D)沉箱基础(E)地下连续墙 正确答案:ACDE
50.下列沉桩顺序正确的是____。[本题3分,不选全得1。5分,选错得0分]
25
(A)从中间向两端打桩(B)从一端向另一端打桩(C)分段进行打桩 正确答案:AC
三、判断题(判断正误,共37道小题)
51.打入桩一般属于柱桩。[本题3分] 正确答案:说法错误
52.桩基承台的底面一般应在地面(局部冲刷线)以下。[本题3分] 正确答案:说法正确
53.通常,预制桩的截面尺寸较灌注桩小。[本题3分] 正确答案:说法正确
54。预制桩只宜采用打入法施工.[本题3分] 正确答案:说法错误
55.预制桩多采用震入法施工。[本题3分] 正确答案:说法错误
56。成孔是打入桩施工中的一道重要工序。[本题3分] 正确答案:说法错误
57.设计桩基础时,桩的底端必须置于岩石(或坚硬土层)上。[本题3分] 正确答案:说法错误
58.桩周土中水位的上升是产生负摩擦力的一种原因。[本题3分] 正确答案:说法错误
59.负摩擦力能提高桩基础的承载力。[本题3分] 正确答案:说法错误
60。出现负摩擦力时,桩身最大轴力将大于轴向荷载。[本题3分] 正确答案:说法正确
61.负摩阻力减小了桩的沉降。[本题3分] 正确答案:说法错误
62.在“m法”中,桩身某处所受的横向抗力与该处的深度成正比。[本题3分] 正确答案:说法错误
63.若桩长很小,则计算桩的内力时可不考虑桩底端的支承条件.[本题3分] 正确答案:说法错误
26
。当足够小时,计算桩的内力时可不考虑桩底端的支承条件。[本题3分] 正确答案:说法错误
65.采用斜桩可更好地承受水平力和弯矩。[本题3分] 正确答案:说法正确
66.桩基在受到很大力时,必然发生纵向压屈破坏。[本题3分] 正确答案:说法错误
67.桩因纵向压屈而导致的破坏常见于摩擦桩。[本题3分] 正确答案:说法错误
68.摩擦桩的单桩承载力往往是由其桩身强度控制的。[本题3分] 正确答案:说法错误
69.在众多桩基承载力的试验方法中,被认为最可靠的是小应变测桩试验。[本题3分]
正确答案:说法错误
66。单桩的抗拔承载力是由桩侧摩阻力和桩端阻力组成。[本题3分] 正确答案:说法错误
70.在计算中,桥台桩基承台高于天然地面时需考虑填土对桩身的作用。[本题3分]
正确答案:说法正确
71。对柱桩,其群桩的承载力等于单桩承载力之和。[本题3分] 正确答案:说法正确
72。通常,柱桩群桩的沉降大于单桩的沉降.[本题3分] 正确答案:说法错误
73.打入桩是摩擦桩的一种.[本题3分] 正确答案:说法错误
74.“清孔\"是打入桩施工过程中的一道重要工序。[本题3分] 正确答案:说法错误
75.“清孔\"的目的是排除孔中的泥浆。[本题3分] 正确答案:说法错误
76.冲击法成孔时,通常采用循环泥浆排除钻渣。[本题3分]
27
正确答案:说法错误
77。采用斜桩可更好地承受水平力和弯矩。[本题3分] 正确答案:说法正确
78.相比之下,高承台桩基更利于施工。[本题3分] 正确答案:说法正确
79.桩顶伸入承台座板时,应检算桩对承台座板的冲切作用及桩顶处的局部压应力。[本题3分] 正确答案:说法正确
80。预制桩的截面尺寸一般较灌注桩为大。[本题3分] 正确答案:说法错误
81。预制桩的桩身质量通常较灌注桩差。[本题3分] 正确答案:说法错误
82.柱桩的承载力主要来源于桩侧土的阻力。[本题3分] 正确答案:说法错误
83。正循环法的缺点是泥浆泵损耗较严重。[本题3分] 正确答案:说法错误
84。《桥规》桩基计算中不计承台板下面的土体抗力。[本题3分] 正确答案:说法正确
85。深埋刚性基础转动中心处所对应的横向抗力最大。[本题3分] 正确答案:说法错误
86.对深埋刚性基础,其位移一般可忽略不计。[本题3分] 正确答案:说法错误
87。单桩有3个的横向刚度系数 正确答案:说法正确
四、问答题(将解答输入文本框中,共16道小题)
88。柱桩:轴向荷载几乎全由桩底土(岩)承担的桩. 。摩擦桩:轴向荷载由桩侧土和桩底土(岩)共同承担的桩. 90.高承台桩基:承台底面在地面(局部冲刷线)以上的桩基。 91.低承台桩基:承台底面在地面(局部冲刷线)以下的桩基.
28
92。简述预制桩的施工过程和主要施工设备。[本题7分] (1)准备沉桩设备;(2)桩位放样;(3)沉桩设备架立和就位; (4)沉桩;(5)修筑承台板等;
沉桩的设备主要有:打桩锤、打桩架、桩帽、送桩、射水沉桩用的机具等 93。反循环法:旋转式钻孔桩成孔时,由真空泵将钻渣及泥浆混合物由钻头的进渣孔吸入,经钻杆泵送至泥浆沉淀池。
94。简要说明钻孔灌注桩的施工过程.[本题7分]
(1)场地准备:平整夯实场地(2)埋设护筒:固定桩位及防坍
(3)钻孔并泥浆护壁(4)排渣:冲击式采用掏渣筒,旋转式则依靠泥浆正、反循环。(5)清孔(6)下钢筋笼并灌注混凝土
95。正循环法:旋转式钻孔法成孔时,泥浆经钻杆由钻头出浆口射出,泥浆将钻渣带入沉淀池中。
96。横向抗力:是指基础在外力作用下发生侧移挤压地层时而受到的地层对其的侧向抗力。
97.中性点:是指桩身桩土相对位移为0的截面,此截面没有摩阻力.
98。与正常桩相比,负摩擦桩的轴力分布有什么特点?试分析其原因。[本题6分] 参:
对正常桩,轴力随深度的增加而逐渐减小。
对负摩擦桩,在中性点以上,轴力是随深度的增加而增大的,以后便逐渐减小,即轴力最大截面位于桩身。对负摩擦桩,在桩身截取一段隔离体,建立平衡方程,由于在中性点以上,摩擦力是向下的,故轴力是增加的;在中性点以下,摩擦力向上,轴力逐渐减小。
99。写出变形系数α的计算公式,解释式中各量的意义。如何判断深埋基础属刚性还是弹性?它们的计算模式有何不同?[本题8分] 参:
(1)式中:m为水平向地基系数随深度增加的比例系数。b0为基础的计算宽度。E、I:分别为基础的弹性模量及截面惯性矩(或答:EI为基础的抗弯刚度)。
(2)判断准则:为刚性基础,为弹性基础,
29
(3)区别:计算时,刚性基础不考虑自身变形,弹性基础则需考虑。
100.预制桩的沉桩方式和灌注桩的成孔方式各有哪些?简要说明预制桩和灌注桩的优、缺点。[本题6分] 参:
预制桩的沉桩方式有打入、振入、压入。 灌注桩的成孔方式有钻孔、冲孔、人工挖孔。
预制桩的优点是桩身质量好,施工速度较快;缺点是桩径较小,桩数较多。 灌注桩的优点是可采用大直径桩,获得较高承载力,但桩身质量不如预制桩。 101。正循环法:旋转式钻孔法成孔时,泥浆经钻杆由钻头出浆口射出,泥浆将钻渣带入沉淀池中。
102。负摩阻力:与桩顶荷载同向的摩阻力,称为负摩阻力。
103。产生负摩阻力的原因是什么?它有什么危害?通常可采用哪些措施消除或减小负摩阻力?[本题8分]
1)桩侧某点处土体位移大于桩身位移时,该点处即产生负摩阻力。 研究结果表明,负摩阻力主要发生在下列情况:
①在软土地区,由于过量抽取地下水等原因,大范围内地下水位下降而使土中有效应力上升,导致桩侧土层沉降;
②桩侧有较厚的欠固结土或新填土,这些土层在自重下发生沉降; ③大面积地面堆载使桩侧土层压密;
④在自重湿陷性黄土地区,由于浸水而引起桩侧土湿陷。 ⑤在冻土地区,由于温度升高而引起桩侧土的融陷。
在上述情况下,如果桩侧土的沉降超过轴向压力引起的桩身位移,桩侧就会出现负摩阻力.
2)负摩阻力增加了作用于桩体上的向下压力荷载,对桩的轴向受压不利。 3)主要可采取如下措施:(1)改善土层性质,降低其沉降量;(2)将桩上段部分与土体隔离,如:对于预制桩,可采用涂沥青的方法,对于钢桩,可采用设置塑料薄膜的方法,对于灌注桩,可以采用注斑脱土浆的方法.
五、解答题(求解并写出计算过程,共19道小题)
104。图中所示钻孔桩的桩径d=1。2m,桩身混凝土为C25,其受压弹性模量=2。
30
90×107kPa,桩顶荷载及地质资料如图所示,试求桩身弯矩、桩侧所受横向压应力以及桩顶水平位移 [本题15分] 参:
2)αl=0。2984×15=4.476〉4,αl0=0。2984×7。2=2。148,查表4-3-4—1得:,
,。则:=0。186×10-3,=0。024×10—3. 于是,=41。4×0.186+54.2×0.024=9.0mm 3)局部冲刷线处的弯矩M0和剪力Q0为:
M0=M0'+Q0’l0=54.2+41.4×7.2=352。28kN·m,Q0=41.4kN。
采用简捷算法,局部冲刷线以下任一深度y处桩身截面弯矩My、桩侧土体抗力σxy为:
My=Q0AM/α+M0BM=138.74AM+352.28BM(kN·m),其中系数AM、BM由表4-3—3-1查得;
σxy=αQ0Aσ/b0+α2M0Bσ/b0=6.24Aσ+15。84Bσ(kPa),其中系数Aσ、Bσ由表4-3—3—1查得。
注解:高承台桩基的内力及位移计算,先在地面处(或局部冲刷线处)将其分成两段,上段按悬臂梁处理,下段同低承台桩基的算法,但需注意分段点处的力和位移的连续性。
105.试按土阻力计算钻孔灌注桩的单桩轴向受压容许承载力。该桩用旋转法施工,设计桩径为1。35m,清底质量按稍差考虑,其他资料见图。 [本题10分] 参:
轴压容许承载力[P]=0。5UΣfili+m0A[σ],这里各参数取值如下:
因采用旋转法施工,取成孔直径比设计直径增大50mm,则U=π(1.35+0.05)=4。398m
桩周地层为密实中砂,查表5-4-4—6取fi=80kPa
桩的有效入土深度以局部冲刷线起计算,即为20m,由于仅为1层土层,所以li=20m
31
进而根据桩的入土深度10d=13.5m 按设计桩径计算A=π×1。352/4=1。431m2 把各参数代入公式可得,[P]=0。5×4.398×80×20+0。45×1。431×1159。5=4265kN 注解:注意桩的有效入土深度应从局部冲刷线(或地面)算起,计算摩阻力部分时采用成孔直径,计算端承力部分时采用设计直径。 106。试按土阻力计算图中所示打入桩之单桩轴向受压容许承载力,资料见图,细砂层的密实程度为中密。 [本题10分] 参: 解: 打入桩轴压容许承载力[P]=0。5(UΣαifili+λARα),这里各参数取值如下: U=πd=3。1415926×0.4=1。257m,A=πd2/4=0.1257m2 由于为打入桩,所以αi=α=1。0 查表5-4-4—2得:各土层λ=1。0 查表5—4-4-3得:IL=0。5的砂粘土层f1=60kPa,取中密细砂层f2=50kPa,IL=0.3的砂粘土层f3=72kPa 查表5—4—4-4得:R=3000kPa 桩的有效入土深度从局部冲刷线起算,所以:三土层的计算厚度自上而下分别为l1=8m,l2=4m,l3=4m 将各参数代入公式,可得[P]=0.5[1.257×(60×8+50×4+72×4)+1。0×0.1257×3000]=797kN 注解:注意按土层状态查表取值,中间值按线性内插计算,桩的有效入土深度应从局部冲刷线(或地面)起算。 32 107.试计算图示钻孔灌注桩的轴向容许承载力。其中:桩底支承力折减系数取为0.7,桩侧极限摩擦力为70KPa,桩端地基土的容许承载力为400KPa。 [本题10分] 参: 解: 108。试解释说明中各量的意义。[本题6分] 参: :承台底面沿桩轴线方向作单位位移时在桩顶产生的轴向力。 l及l1:桩在地面(局部冲刷线)以上和以下的长度。 E及A:桩的弹性模量及横截面积。 :轴向力修正系数。 C0:基底土的竖向地基系数。 A0:桩底处地基的受力面积。 109.图示高承台桩基,水平力及弯矩方向如图所示。若已知=3×105kN/m,=2×104kN/m,=8×104kN,=1×104kNm,试计算桩基础的、、、。 [本题12分] 参: 解: 110.试计算图示的桩基各桩桩顶所受的力。桩为钻孔桩、设计桩径为1。0m,成孔桩径按1.05m计。桩身混凝土采用C20,混凝土的受压弹性模量Eh=2.70×107kPa,桩侧土体内摩擦角为16°,其他资料如图所示。 [本题15分] 参: 1)桩的计算宽度b0 d=1。0m≥1m,所以kf=0。9,k0=(d+1)/d.而0.6h0=0。6×3(d+1)=0。6×3(1.0+1)=3.6m, L0=2.5m〈0。6h0,于是ke=C+(1—C)/0。6×L0/h0=0。6+0。4/0.6×2。5/6。0=0.878, b0=0。9×0.878×(d+1)=1。580m 33 2)桩的变形系数 3)桩的刚度系数 d0=1.05+2×23.5×tan(16°/4)=4.337m〉min{3.5m,3.4m},故取d0=3。4m,则A0=πd02/4=9.079m2 ρ1=1/[(5.5+0。5×23。5)/(2。7×107×0.785)+1/(10000×23.5×9.079)]=7。797×105kN/m αl=0。4260×23.5=10。01〉4。0,αl0=0.4260×5。5=2。343,查表4—3—7—1得:YQ=0.156,YM=0.323,φM=0.911.于是,ρ2=α3EIYQ=1。359×104kN/m,ρ3=α2EIYM=6.604×104kN/m,ρ4=αEIφM=4.372×105kN/m。 4)群桩刚度系数 γbb=nρ1=6×7。797×105=46。782×105kN/m,γaa=nρ2=6×1.359×104=8.154×104kN/m,γaβ=—nρ3=-6×6。604×104=-39。624×104kN/m,γββ=nρ4+ρ1Σnixi2=6×4.372×105+7.797×105×3×2×1。752=169.502×105kN/m. 5)承台位移 b=N/γbb=11975。0/(46.782×105)=0。00256m=2.56mm,a=(Hγββ—Mγaβ)/(γaaγββ—γaβ2)=[295。4×169.502×105-4839.3×(—39.624×104)]/[8。154×104×169.502×105-(-39。624×104)2]=0.00565m=5。65mm,β=(Mγaa-Hγaβ)/(γaaγββ—γaβ2)=0。000418rad。 6)桩顶内力 Ni=N/n+xiβρ1=11975。0/6±1.75×0。000418×7。797×105=1995.83±570。35kN Qi=aρ2-βρ3=0。00565×1.359×104-0.000418×6。604×104=49。18kN Mi=βρ4—aρ3=0.000418×4。372×105-0。00565×6。604×104=-190.38kN•m 注解:高承台群桩基础的平面分析关键在于先计算出承台位移,再计算各桩顶内力,进而可计算各基桩的内力及变形。其间,重要环节在于计算各桩的刚度系数以及群桩的刚度系数,需要注意坐标系的选择和桩顶荷载的符号。 111。作用在低承台桩基之承台底面上的外力为N=12000kN,M=11000kN•m, 34 H=600kN,试求图中(a)和(b)桩基各桩桩顶所受的轴向力。 [本题10分] 参: 解:采用简化算法 a) 其中左侧受拉为“-”,右侧受压为“+”,即左侧两个基桩的桩顶轴向力为1166。7kN,右侧为4833。3kN. b)两侧基桩轴力 ,其中左侧两个基桩的桩顶轴向力为566。7kN,右侧为4233。3kN,中心桩为2400kN。 注解:低承台桩基的简化计算时注意坐标系的选择以及坐标的正负号。 112。什么是群桩效应?在何种情况下可不考虑群桩效应?对需要考虑群桩效应的桩基,桥梁桩基工程中是如何考虑的?[本题8分] 参: 1)对摩擦桩群桩基础,当桩的间距较小时,竖向应力在桩端持力层发生叠加,从而使群桩的承载力小于单桩承载力之和,而沉降大于单桩的沉降,这种现象称为群桩效应,其实质上反映的通常是承台-桩群—土的共同工作. 2)端承桩及桩间距大于(等于)6倍桩径的摩擦桩可不考虑群桩效应. 3)在桥梁桩基工程中,采用实体基础法来处理群桩问题,即通过一定的方法把群桩视为扩大的实体基础,再按浅基础的方法分析地基(桩底端平面以下)的承载力和沉降量等问题。 113.某低承台钻孔灌注桩桩基如下图所示,m0取0.3,求(1)按简化方法(略去桩截面对自身形心的惯性矩)计算各桩顶轴向荷载;(2)按土岩阻力检算桩的轴向承载力是否满足要求.[本题15分] 参: (1)按简化方法计算桩顶荷载 (2)单桩轴向容许承载力 故此桩基承载力设计满足要求. 114.试计算图示钻孔灌注桩的轴向容许承载力.其中:桩底支承力折减系数取为 35 0。7,粘土及砂粘土桩侧极限摩擦力分别为30kPa和70kPa,底端砂粘土的容许承载力为400KPa。m0[本题10分] 参: 解: 粘土:, 砂粘土:, 砂粘土: 粘土:, 115.试写出桩基础计算中、、、的计算公式,并解释式中各量的意义.[本题10分] 参: :当承台沿桩轴线方向作单位位移时在桩顶处产生的轴向力 、:当承台沿桩轴线垂直方向作单位位移时在桩顶处产生的横向力和弯矩 、:当承台作单位转角时在桩顶处产生的横向力和弯矩 :第i排桩的根数。 :第i排桩的x坐标。 116。图示直径为0。4m的打入桩穿过粘土、细砂进入深厚的砂粘土层,各土层的桩周极限摩阻力及桩端土的极限承载力如下表所示 试按土阻力确定单桩轴向容许承载力。(提示:) [本题10分] 参: 解: . 117。试解释桩顶刚度系数、、、的意义,并写出由桩顶位移及转角计算桩顶轴向力、横向力及弯矩的计算公式。[本题8分] 参: :当承台沿桩轴线方向作单位位移时在桩顶处产生的轴向力. :当承台沿桩轴线垂直方向作单位位移时在桩顶处产生的横向力。 :当承台沿与桩轴线垂直方向作单位位移时在桩顶处产生的弯矩。 或者:当承台作单位转角时在桩顶处产生的横向力。 36 :当承台作单位转角时在桩顶处产生的弯矩。 118.图示高承台桩基,在外荷载作用下,承台产生的水平位移为10mm,竖向位移为5mm,转角0。002rad(顺时针).若已知=2.5×105kN/m,=2×104kN/m,=6×104kN,=1×104kNm,试计算桩1顶端的位移、转角,以及轴向力、横向力和弯矩。[本题12分] 参: 解: 水平位移 竖向位移 转角 轴向力 横向力 弯矩 119。图示高承台桩基所受外荷载为:竖向力11000kN,水平力2000kN,弯矩800kN·m,已知单桩的刚度系数分别为:=2.5×105kN/m,=1。8×104kN/m,=5×104kN,=1×104kNm,试计算承台的竖向位移、水平位移、转角及桩5顶端的轴向力、横向力和弯矩 [本题15分] 参: 120.如图所示的桩基础,承台所受的竖向偏心荷载N=24000kN,偏心距为1.0m,试按低承台桩基简化计算法计算各桩的桩顶轴向力。 [本题12分] 参: 解: 注解:低承台桩基的简化计算时注意坐标系的选择以及坐标的正负号. 121、如右图高承台桩基,在外荷载作用下,承台产生的水平位移为10mm,竖向位移为5mm,转角为0。002rad(顺时针)。若已知,,,,试求桩2顶端的位移、转角、以及轴向力、横向力、弯矩。(附:,,,,,,). 122、已知沉井埋深20m,转动中心在地面以下10m,基础侧面为粘性土,其 37 m=12500kN/m3;基础底下为粗砂,其C0=320000kN/m3。在外荷载作用下,基础下沉1。2mm,转动4。0×10-4rad(弧度),画出置于非岩石地基上的刚性基础的力学分析图式,并计算转动中心处的横向抗力和基底的最大反力分别为多少? 38 第三部分沉井及沉箱基础设计与施工 一、单项选择题(只有一个选项正确,共5道小题) 1。下列方法中,可有效地提高沉井的下沉能力的是。[本题2分] (A)提高刃角的强度(B)提高井壁的强度 (C)提高隔墙的强度(D)增加井壁的厚度 正确答案:D 2。与深埋刚性基础不同,弹性基础。[本题2分] (A)考虑了土层的变形(B)忽略了土层的变形 (C)考虑了基础的变形(D)忽略了基础的变形 正确答案:C 3。深埋刚性桩计算时,假设。[本题2分] (A)基础不发生水平位移(B)基础不发生变形 (C)基础不发生转动(D)桩底土不发生变形 正确答案:B 4、为了保证沉井施工时顺利下沉到设计高程,沉井的下沉系数K一般要求为。 5、下列哪些措施()不能提高沉井的下沉能力。 A、加大沉井井壁厚度;B、提高沉井的光滑度;C、沉井顶部压重;D、提高混凝土标号;E、采用空气幕沉井. 二、多项选择题(有不定个选项正确,共4道小题) 6.属于沉井结构计算主要内容的是.[本题3分,不选全得1.5分,选错得0分] (A)底节沉井竖向破裂检算(B)刃脚受力计算 (C)井壁水平内力计算(D)井壁竖向压应力检算 正确答案:ABCD 7.可显著地提高沉井下沉能力的措施包括。[本题3分,不选全得1.5分,选错得0分] (A)加大沉井的壁厚(B)提高井壁的光滑度 (C)在沉井顶部堆重物(D)提高混凝土标号(E)采用空气幕法 正确答案:ABCE 39 8.置于非岩石地基上的深基础,其横向抗力为0的位置有。[本题3分,不选全得1.5分,选错得0分] (A)地面或局部冲刷线(B)基础底面(C)弯矩最大处(D)转动中心 正确答案:AD 9.关于沉井基础正确的是____。[本题3分,不选全得1。5分,选错得0分] (A)沉井是深基础(B)沉井是平基 (C)沉井的水平抗力较大(D)沉井是刚性基础(E)沉井可以预制 正确答案:ABCE 三、判断题(判断正误,共8道小题) 10。沉井的井孔壁通常采用竖直、台阶形和斜坡形等形式。[本题2分] 正确答案:说法错误 11。采用空气幕法的目的是为减小沉井下沉过程中的阻力。[本题2分] 正确答案:说法正确 12.深基础在设计时不需考虑基础侧面的土抗力。[本题3分] 正确答案:说法错误 13.沉井基础是深平基.[本题3分] 正确答案:说法正确 14。沉井基础是深平基。[本题3分] 正确答案:说法正确 15.一般沉井通常在工厂或施工现场附近预制.[本题2分] 正确答案:说法错误 16.采用泥浆套法的目的是为了保证沉井与土层间有足够的摩擦力.[本题2分] 正确答案:说法错误 17。在下沉过程中,沉井结构内有时可产生较大的拉应力。[本题2分] 正确答案:说法正确 四、问答题(将解答输入文本框中,共6道小题) 18.一般沉井:在设计位置制作并就地下沉的沉井。 19。浮运沉井:在岸边制造,然后浮运到桥位上下沉的沉井。 20.简述一般沉井的构造及平面形状。[本题7分] 40 沉井通常由刃脚、井壁、隔墙、井孔、凹槽、射水管组、探测管、封底混凝土、顶盖等部分组成。平面形状主要有:圆形、矩形、圆端形。 21。简述一般沉井的施工步骤.[本题7分] (1)场地准备:无水时平整,有水时筑岛。 (2)制造第一节沉井。 (3)拆除模板和垫木。 (4)挖土下沉。 (5)接筑沉井和井顶围堰. (6)地基鉴定和处理 (7)封底、填充井孔并砌筑井顶顶盖。 22。一般沉井在下沉过程中可能遇到哪些问题,如何解决?[本题6分] (1)沉井发生倾斜和偏移。倾斜:在较高的一侧挖土或压重,并可在较低的一端刃脚下回填砂石.偏移:挖土使沉井倾斜,再均匀挖土使其沉至中心线,再纠偏。 (2)下沉时遇到障碍物时,人工清除或炸掉。 (3)沉井外壁摩擦力过大,可:压重、井壁做光滑一些、预埋射水管、泥浆套、空气幕等法。 23.与浅基础相比,沉井基础有哪些优点?沉井按下沉方法可分为哪两种?其各自的适用范围是什么?[本题6分] 沉井基础不需要象浅基础一样在开挖时进行支护和降水,即可将基础置于良好的持力层上。 沉井按下沉方法可分为一般沉降和浮运沉井,前者就地浇筑下沉,后者在岸边制造,再浮运至设计位置。 一般沉井通常在陆地或浅水的地方使用,而浮运沉井多在水深、流速大、或有通航要求等无法筑岛时使用. 五、解答题(求解并写出计算过程,共6道小题) 24.沉井施工过程中的结构强度计算主要包括哪些方面?[本题6分] (1)底节沉井的竖向挠曲验算; (2)刃脚受力计算(刃脚竖向受力分析+刃脚水平受力分析); (3)井壁受力计算;(4)混凝土封底和顶板计算。 41 25。若假定作用于沉井井壁的摩阻力呈倒三角形分布,沉井的自重为9500kN,入土深度为12m,当排水下沉时,(1)试求距沉井刃脚底面5m处截面所受的拉力;(2)最大拉力Smax所处位置和大小. 参: 排水下沉时距刃脚底面x高度处的截面总拉力为: 将x=5,h=12m,G=9500kN带入上式中,得Sx=5=2309。03kN; (2)最大拉力位于距刃脚底面h/2处,即6m处,其值为: =2375kN 26。图示深埋刚性基础,基础侧面为粘性土,其m=12000kN/m3;基础底下为粗砂,其C0=320000kN/m3。在外荷载作用下,基础下沉1.4mm,转动5。0×10-4rad(弧度),转动中心在局部冲刷线以下9m处.试确定基础局部冲刷线以下3m、12m处土的横向抗力及基底最大、最小反力. [本题9分] 参: 3m处 12m处 基底 27。试画出底端嵌入岩石地基内的深埋刚性基础的力学分析图式。哪些位置的横向抗力为零?为什么?[本题6分] 参: 地面处的横向抗力为0,是因为该处的埋深y为0,故相应的抗力 底部的横向抗力为0,是因为该处的水平位移,故有 28、已知沉井埋深20m,转动中心在地面以下10m,基础侧面为粘性土,其m=12500kN/m3;基础底下为粗砂,其C0=320000kN/m3.在外荷载作用下,基础下沉1。2mm,转动4。0×10-4rad(弧度),画出置于非岩石地基上的刚性基础的力学分析图式,并计算转动中心处的横向抗力和基底的最大反力分别为多少? 29、某一置于非岩石地基上的圆形沉井基础,沉井全高15m,分三节,每节高5m,底节沉井直径7m。有关地质情况如图所示。该沉井基础设计由双孔重载,主力加纵向附加力控制,作用于墩底的最不利荷载:N0=13910KN,H0=400KN, 42 M0=5400KN·m。已知沉井转角为ω=1。61×10—4rad,转动中心至局部冲刷线的距离y0=5.855m,试回答以下内容: (1)、在图上绘出沉井侧向弹性抗力及基底应力分布图。 (2)、由计算知局部冲刷线以下,基础侧面的地基系数的比列系数m=20860kpa/m2,试求局部冲刷线处沉井基础的水平位移和弹性抗力 (1)画出转动中心O点y0=5.855m—-———-—--1分 其余每一处图-——------1分 (2)Δx=y0*tanw=5。855*1。61*10—4 =0。943mm—---————-2分 σy=my*Δx =0—-———--—-3分 43 第四部分地基与基础的抗震设计 1、关于四川汶川地震描述不正确的有() A、属于构造性地震;B、属于大地震;C、地震烈度为8.1;D、地震震级为8。1。 E、属于浅源地震 2、写出反应谱理论计算水平地震作用的计算公式。 44
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