土力學(xué)集中周任務(wù)答案

已知柱下單獨(dú)方形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底面尺寸為2.5×2.5m，埋深2m，作用于基礎(chǔ)上的軸向荷載N=1250kN。根據(jù)地基勘察資料與基礎(chǔ)剖面，使用分層總和法和《規(guī)范》法計(jì)算基礎(chǔ)中點(diǎn)的最終沉降量。按分層總和法計(jì)算：1.計(jì)算地基土的自重應(yīng)力σz自基底標(biāo)高起算。當(dāng)z=0m，σ=39（kPa）z=1m，σ=58.5（kPa）z=2m，σ=78.5（kPa）z=3m，σ=98.5（kPa）z=4m，σ=118.5（kPa）z=5m，σ=138.5（kPa）z=6m，σ=157（kPa）z=7m，σ=175.5（kPa）2.基底壓力計(jì)算?；A(chǔ)底面以上，基礎(chǔ)與填土的混合容重取γ=20kN/m3。3.基底附加壓力計(jì)算。4.基礎(chǔ)中點(diǎn)下地基中豎向附加應(yīng)力計(jì)算。用角點(diǎn)法計(jì)算，L/B=1，σzi=4Ksi·p，查附加應(yīng)力系數(shù)表得Ksi。5.確定沉降計(jì)算深度zn考慮第③層土壓縮性比第②層土大，經(jīng)計(jì)算后確定zn=7m。6.計(jì)算基礎(chǔ)中點(diǎn)最終沉降量。利用勘察資料中的e-p曲線，求按分層總和法公式計(jì)算結(jié)果。按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算，采用下式，計(jì)算結(jié)果詳見下表。按規(guī)范確定受壓層下限，zn=2.5(2.5-0.4ln2.5)=5.3m；由于下面土層仍軟弱，在③層粘土底面以下取Δz厚度計(jì)算，根據(jù)要求，取Δz=0.6m，則zn=7.6m，計(jì)算得厚度Δz的沉降量為0.03cm，滿足要求。最終沉降量為驗(yàn)系數(shù)ψs=1.17。某路塹擋土墻根據(jù)實(shí)驗(yàn)以及規(guī)范確定了以下參數(shù)：墻后填土的容重：γ=18.0KN/m3；填土的內(nèi)摩擦角：φ=50；墻背與填土間的外摩擦角：δ=(1/2～2/3)φ=30°；墻后填土表面的傾斜角：β=46°；墻背傾斜角α=°；地基承載力特征值fa=100KPa；砌體[σ]=[τ]=100KPa，15KPa。設(shè)擋土墻斷面尺寸：頂寬a=2.5m，底寬b=3.5m，高度為h=3m。根據(jù)試驗(yàn)算法，判斷該擋土墻是否滿足設(shè)計(jì)要求。文章中存在大量的格式錯(cuò)誤和符號(hào)錯(cuò)誤，需要進(jìn)行修正和改寫。修正后的文章如下：擋土墻設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)工程要求，設(shè)計(jì)一道擋土墻，用于支撐路塹的土體。以下是設(shè)計(jì)計(jì)算的具體步驟。1.墻體自重計(jì)算擋土墻的墻體自重為G=(2.5+3.5)×3×18×0.5=162KN/m。2.土壓力計(jì)算土壓力的計(jì)算需要考慮土的重量和土的摩擦力。根據(jù)公式計(jì)算得到土壓力為32.07KN/m。水平和垂直分力分別為Ex=27.77KN/m，Ey=16.04KN/m。3.抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算為保證擋土墻的抗滑穩(wěn)定性，需要計(jì)算基底摩阻力的大小。根據(jù)公式計(jì)算得到K=3.2>1.3，滿足要求。4.抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性需要計(jì)算抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)K。根據(jù)公式計(jì)算得到K=12.96>1.6，滿足要求。5.基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)算為保證擋土墻基底應(yīng)力不超過(guò)地基承載力，需要進(jìn)行基底應(yīng)力驗(yàn)算。同時(shí)，為避免擋土墻不均勻沉降，需要控制作用在擋土墻基底的合力偏心距。根據(jù)公式計(jì)算得到合力偏心距e=0.11m，滿足要求。最大壓應(yīng)力為63.8KPa，基底完全滿足要求。6.墻身截面驗(yàn)算為保證擋土墻墻身有足夠的強(qiáng)度，需要進(jìn)行截面強(qiáng)度驗(yàn)算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇1/2墻高處作為控制面，進(jìn)行法向應(yīng)力和剪應(yīng)力驗(yàn)算。綜上所述，該擋土墻設(shè)計(jì)計(jì)算滿足要求。從土壓力分布圖可以看出，1/2截面以上的土壓力為Ex1/2=19.48KN/m，Ey1/2=11.25KN/m。而1/2截面以上的墻身自重為G1/2=74.25KN/m。因此，e1/2=σMAX=B1/2-Z1/2=2/3-1.7=0.2≤0.3B1/2，考慮主要組合時(shí)，e1/2=0.9。根據(jù)公式ΣN(1+6e/B1/2)得到，ΣN=178.04(1+0.4)=83.08KPa，ΣN(1-0.4)=35.61KPa>σMin。因?yàn)楦善鰮跬翂Σ荒艹惺芾瓚?yīng)力，所以σ>0，滿足要求；而最大壓應(yīng)力σMAX<σ，也滿足要求。因此，此干砌擋土墻符合要求。在剪應(yīng)力驗(yàn)算中，只需驗(yàn)算水平剪應(yīng)力和斜剪應(yīng)力兩種。重力式擋土墻只需要驗(yàn)算水平剪應(yīng)力，可得到τ1/2=TΣB1/2EΣ=x1/2B1/2=19.48/3=6.49KPa<τ，即容許剪應(yīng)力。因此，此干砌擋土墻符合要求。在柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)中，首先需要繪制基礎(chǔ)平面布置圖B軸柱基礎(chǔ)大樣圖。根據(jù)工程地質(zhì)條件，可以得到自上而下的土層依次為：①號(hào)土層為雜填土，層厚0.5m含部分建筑垃圾；②號(hào)土層為粉質(zhì)粘土，層厚1.2m，軟塑，潮濕，承載力特征值fak=130KPa；③號(hào)土層為黏土，層厚1.5m，可塑，稍濕，承載力特征值fak=180KPa；④號(hào)土層為細(xì)砂，層厚2.7m，中密，承載力特征值fak=240Kpa；⑤號(hào)土層為強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，厚度未揭露，承載力特征值fak=300KPa。根據(jù)表格中提供的巖土設(shè)計(jì)參數(shù)，可以得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)。另外，根據(jù)水文地質(zhì)條件，可以得知擬建廠區(qū)地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)腐蝕性，且地下水位深度位于地表下1.5m。最后，根據(jù)上述條件，可以進(jìn)行柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，并繪制出基礎(chǔ)平面布置圖B軸柱基礎(chǔ)大樣圖。本設(shè)計(jì)擬建多層全現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)建筑物，框架柱截面尺寸為500mmx500mm。室外地坪標(biāo)高與自然地面相同，室內(nèi)外高差為450mm。柱網(wǎng)布置圖如圖所示。建筑材料包括混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25-C30，鋼筋采用HPB235、HPB335級(jí)。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，首先選擇了基礎(chǔ)材料，包括C25混凝土和HPB235級(jí)鋼筋，并預(yù)估了基礎(chǔ)高度為0.8m。接著，根據(jù)柱下獨(dú)立基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書要求和工程地質(zhì)資料，選擇了基礎(chǔ)埋置深度?？紤]到擬建廠區(qū)地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)腐蝕性，地下水位于地表下1.5m。取基礎(chǔ)底面高時(shí)最好取至持力層下0.5m，本設(shè)計(jì)取④號(hào)土層為持力層，因此考慮取室外地坪到基礎(chǔ)底面為3.7m。由此得基礎(chǔ)剖面示意圖。接下來(lái)，需要求地基承載力特征值。根據(jù)細(xì)砂e=0.62，Il=0.78，查表得ηb=2.0，ηd=3.0。基底以上土的加權(quán)平均重度為13.68KN/m3。持力層承載力特征值fa（先不考慮對(duì)基礎(chǔ)寬度修正值）為371.328KPa。初步選擇基底尺寸時(shí)，取柱底荷載標(biāo)準(zhǔn)值為FK=1970KN，MK=242KN.m，VK=95KN。計(jì)算基礎(chǔ)和回填土重GK時(shí)的基礎(chǔ)埋置深度為3.925m?；A(chǔ)底面積為7.488m2。由于偏心不大，基礎(chǔ)底面積按20增大，即A=1.2A=1.2x6.24=7.488m2。初步選定基礎(chǔ)底面積A=lb=2.88x2.6=7.488m2，且b=2.6m≤3m不需要再對(duì)fa進(jìn)行修正。本文介紹了對(duì)持力層地基承載力的驗(yàn)算和基底反力、基礎(chǔ)截面抗沖切、變階處抗沖剪的計(jì)算。通過(guò)計(jì)算，得到基礎(chǔ)和回填土的重量為G=242L，單位體積重量為K=γG/d。計(jì)算偏心距為e=（2.2×10+1.675×20）×7.488=415.58KN。根據(jù)公式K=M/(F+G)，得到K=0.101<0.48，滿足要求。計(jì)算基底最大壓力為Pmax=(F+G)×6e/(1970+415.586×0.101)=385.62Kpa<1.2fa(=445.593KPa)，符合要求。計(jì)算柱底荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計(jì)值為F=2562KN，M=315KN.m，V=124KN。靜偏心距為e=no=（M+V×0.8）/N=0.16m。基礎(chǔ)邊緣處的最大和最小凈反力分別為nmaxp=F1±6eno=456.2Kpa和228.1Kpa。對(duì)于基礎(chǔ)截面抗沖切驗(yàn)算，初步選定基礎(chǔ)高度h=1000mm，分兩個(gè)臺(tái)階，每階段高度均為400mm。取a=2.4m，得到am=1450mm。因偏心受壓，取pmax=456.2Kpa，計(jì)算抗沖切力為284.21KN。根據(jù)公式hp=0.7βfamtm，得到hp=1224.60KN>284.2KN，滿足要求。對(duì)于變階處抗沖剪驗(yàn)算，取a=1.5m，a1=1.9m，h01=450，得到ab=2.4m，am=1050mm。根據(jù)公式計(jì)算抗沖剪力為177.53KN，小于基礎(chǔ)截面抗沖切力，滿足要求。1.5+2.2=3.7，計(jì)算可得沖切力為42.88KN，抗沖切力為780.10KN，滿足要求。配筋計(jì)算：1)基礎(chǔ)長(zhǎng)邊方向。對(duì)于Ⅰ-Ⅰ截面，柱邊凈反力為321.05Kpa，懸臂部分凈反力平均值為388.63Kpa，彎矩為522.82KN.m。計(jì)算得到配筋面積為2911.84mm2。對(duì)于Ⅲ-Ⅲ截面（變階處），柱邊凈反力為359.55Kpa，彎矩為109.36KN.m，計(jì)算得到配筋面積為1285.83mm2。比較As3和As1，應(yīng)取As1配筋，實(shí)際配筋為φ18@200，鋼筋根數(shù)為14，配筋面積為3563mm2。2)基礎(chǔ)短邊方向。因?yàn)樵摶A(chǔ)受單向偏心荷載作用，所以，在基礎(chǔ)短邊方向的基底反力可按均勻分布計(jì)算，取Pn為342.15KPa。與長(zhǎng)邊方向的配筋計(jì)算方法相同，對(duì)于Ⅱ-Ⅱ截面（柱邊）和Ⅳ-Ⅳ截面（變階處）的計(jì)算配筋值分別為1458.24mm2和1058.24mm2。因此，在短邊方向配筋時(shí)，實(shí)際配筋為Φ12@140，鋼筋根數(shù)為17根，配筋面積為1922.7mm2，大于計(jì)算配筋值。根據(jù)柱下獨(dú)立基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，A、C兩柱