土木工程師（巖土）2025年結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沖刺押題試卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述地基承載力確定的主要方法及其適用條件。在什么情況下需要進(jìn)行地基變形驗(yàn)算？簡述沉降觀測的意義。二、某矩形基礎(chǔ)，底面尺寸為4mx2m，基礎(chǔ)埋深1.5m。地基土層自上而下依次為：①層雜填土，厚0.5m，重度18kN/m3；②層粉質(zhì)粘土，厚6m，飽和重度20kN/m3，壓縮模量Es=8MPa，地基承載力特征值fak=180kPa。地下水位在基礎(chǔ)底面處。試用《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007）相關(guān)公式，計(jì)算該基礎(chǔ)的承載力特征值fa（假設(shè)基礎(chǔ)埋深范圍內(nèi)土的加權(quán)平均重度γ_m已給出，計(jì)算中無需另算）。若作用在基礎(chǔ)底面處的豎向中心荷載設(shè)計(jì)值F_g=800kN，偏心距e=0.1m，問該基礎(chǔ)是否滿足承載力要求？（說明判斷依據(jù)）三、某高層建筑采用摩擦樁基礎(chǔ)，樁徑d=0.8m，樁長L=20m。樁頂嵌入承臺0.5m。樁身穿越的土層自上而下為：①層粘土，厚5m，飽和重度19kN/m3，粘聚力c=15kPa，內(nèi)摩擦角φ=10°；②層粉砂，厚15m，飽和重度20kN/m3，內(nèi)摩擦角φ=30°。樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值q_sik按上層土確定，樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值q_pk與樁周摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值之比為α=0.6。試估算單樁豎向承載力特征值q_ak。（提示：可按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94）相關(guān)公式估算，計(jì)算中涉及的參數(shù)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或規(guī)范建議取值）四、簡述混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、伸長率的含義。為什么在受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算中，受拉鋼筋采用屈服強(qiáng)度，而受壓鋼筋有時(shí)可采用更高的強(qiáng)度？五、某鋼筋混凝土矩形截面簡支梁，截面尺寸b=200mm，h=450mm，計(jì)算跨度l_0=6m。承受均布荷載設(shè)計(jì)值q=50kN/m（含自重）。采用C30混凝土，HRB400鋼筋。試計(jì)算該梁跨中截面所需受拉鋼筋面積A_s。要求：1）繪制截面配筋示意圖（不必精確繪制，示意即可）；2）簡述驗(yàn)算最小配筋率ρ_min的必要性。六、什么是鋼結(jié)構(gòu)中的整體穩(wěn)定？簡述工字形截面簡支梁發(fā)生整體失穩(wěn)（側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲）的主要影響因素。如何通過構(gòu)造措施來提高梁的整體穩(wěn)定性？七、簡述巖土工程勘察報(bào)告的主要內(nèi)容應(yīng)包括哪些方面？在進(jìn)行基坑開挖前，為什么要進(jìn)行基坑周邊環(huán)境變形監(jiān)測？監(jiān)測內(nèi)容通常有哪些？八、試述荷載組合的概念及其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用。簡述在什么情況下應(yīng)采用正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)？其設(shè)計(jì)表達(dá)式與承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式有何主要區(qū)別？九、某擋土墻高5m，墻背垂直、光滑，墻底固定。墻后填土為砂土，重度γ=18kN/m3，內(nèi)摩擦角φ=30°，粘聚力c=0。試計(jì)算作用在墻背上的主動土壓力系數(shù)k_a。若墻后填土中有地下水，地下水位在墻底處，水重度γ_w=10kN/m3，重新計(jì)算作用在墻背上的總側(cè)向壓力（主動土壓力與水壓力之和的合力，方向仍視為豎直向下的土壓力，計(jì)算時(shí)可用梯形荷載等效）。試卷答案一、地基承載力確定的主要方法有：（1）原位測試法（如靜載荷試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等）；（2）理論公式法（如基于土體強(qiáng)度理論的地基承載力公式）；（3）經(jīng)驗(yàn)估算法。各種方法的適用條件取決于土質(zhì)條件、勘察資料的詳細(xì)程度、工程重要性等。原位測試法適用于難以取得足夠原狀土樣或需要快速獲取參數(shù)的情況；理論公式法需要可靠的土參數(shù)；經(jīng)驗(yàn)估算法適用于初步設(shè)計(jì)或條件簡單的工程。需要進(jìn)行地基變形驗(yàn)算的情況包括：地基承載力特征值較低，或基礎(chǔ)埋深較大，或地基土壓縮性較高（如Es<4MPa），或建筑物對不均勻沉降敏感（如高層建筑、重要設(shè)備基礎(chǔ)、連續(xù)基礎(chǔ)等）。沉降觀測的意義在于：驗(yàn)證地基計(jì)算沉降與實(shí)際沉降是否接近；監(jiān)控建筑物在施工和運(yùn)營期間地基與基礎(chǔ)的穩(wěn)定性；判斷地基變形是否超過允許范圍；為調(diào)整設(shè)計(jì)或采取補(bǔ)救措施提供依據(jù)。二、根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007）：1.計(jì)算基礎(chǔ)底面處的平均壓力設(shè)計(jì)值p：p=F_g/A+γ_m*d其中，F(xiàn)_g=800kN，A=4m*2m=8m2，d=1.5m。假設(shè)基礎(chǔ)埋深范圍內(nèi)土的加權(quán)平均重度γ_m=18kN/m3（此為假設(shè)值，實(shí)際需計(jì)算）。p=800/8+18*1.5=100+27=127kPa。2.計(jì)算地基承載力特征值fa：fak=180kPa，b=4m>3m，根據(jù)規(guī)范，b<3m時(shí)取b=3m，查表得η_b=1.0（假設(shè)粘土）；d=1.5m>0.5m，查表得η_d=1.0（假設(shè)）。則：fa=fak*η_b*η_d=180*1.0*1.0=180kPa。3.判斷承載力是否滿足要求：偏心距e=0.1m，l/6=2m/6=1/3m。e<l/6。根據(jù)規(guī)范，當(dāng)e<l/6時(shí)，基礎(chǔ)底面壓力呈梯形分布。p_max=F_g/A+γ_m*d*(1+6e/l)p_max=127+18*1.5*(1+6*0.1/2)=127+27*1.3=127+35.1=162.1kPa。p_min=F_g/A+γ_m*d*(1-6e/l)p_min=127+27*1.5*(1-6*0.1/2)=127+27*0.7=127+18.9=145.9kPa。要求：p_max≤1.2*fa，p_min≥0.85*fa。檢查：1.2*fa=1.2*180=216kPa。162.1kPa<216kPa。（不滿足）0.85*fa=0.85*180=153kPa。145.9kPa>153kPa。（滿足）由于p_max>1.2*fa，因此該基礎(chǔ)不滿足承載力要求。三、估算單樁豎向承載力特征值q_ak：1.樁身總側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值Q_sik估算：q_sik按上層粘土確定，取粘土重度γ_1=19kN/m3，內(nèi)摩擦角φ_1=10°。Q_sik=u*L*q_sik=π*d*L*q_sikq_sik可取(10~15)kPa，取q_sik=12.5kPa（經(jīng)驗(yàn)值）。Q_sik=π*0.8*20*12.5=5.024*20*12.5=1256kN。2.樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值Q_pk估算：q_pk可按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94）附錄A經(jīng)驗(yàn)值或地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值，或按q_uk=α*c*A_p+γ*d*A_p估算（其中c為粘聚力，A_p為樁端面積，d為樁長，γ為樁端持力層重度）。此處采用簡化方法，假設(shè)q_uk=1500kPa（經(jīng)驗(yàn)值）。Q_pk=q_uk*A_p=1500*(π/4*0.82)=1500*0.5027=754kN。3.總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值Q_uk=Q_pk=754kN。4.總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值Q_suk=Q_sik=1256kN。5.總極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Q_uk=Q_uk+Q_suk=754+1256=2010kN。6.單樁豎向承載力特征值q_ak=Q_uk/K_d，其中K_d通常取2.0~3.0，取K_d=2.5。q_ak=2010/2.5=804kN。四、鋼筋的屈服強(qiáng)度（f_y）是指鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的屈服點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力值，此時(shí)鋼筋開始發(fā)生塑性變形。極限強(qiáng)度（f_u）是指鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的最高點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力值，代表鋼筋斷裂時(shí)的強(qiáng)度。伸長率是指鋼筋拉斷后標(biāo)距部分的永久變形與原標(biāo)距的比值，反映鋼筋的塑性性能。在受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算中，受拉區(qū)混凝土在達(dá)到其彎曲抗壓強(qiáng)度后已壓潰，不再承擔(dān)拉力。因此，受拉鋼筋的應(yīng)力計(jì)算取其屈服強(qiáng)度f_y，以保證構(gòu)件破壞時(shí)具有足夠的變形能力（延性破壞），避免發(fā)生突然的脆性斷裂。受壓鋼筋在構(gòu)件破壞時(shí)通常還處于彈性或接近彈性的階段，其應(yīng)力可達(dá)到甚至超過其屈服強(qiáng)度f_y。但為了確保受壓鋼筋也能有效發(fā)揮作用并具有一定的安全儲備，規(guī)范允許在計(jì)算中取用更高的強(qiáng)度值（如根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果取用f_yk或更高，但需符合規(guī)范規(guī)定），以充分利用其抗壓強(qiáng)度。五、1.計(jì)算跨中彎矩設(shè)計(jì)值M：M=q*l_02/8=50*62/8=50*36/8=225kN·m。2.計(jì)算所需受拉鋼筋面積A_s：M≤α_1*f_c*b*x*(h_0-x/2)M≤f_y*A_s*(h_0-x/2)取α_1=1.0，f_c=14.3N/mm2(C30混凝土)，f_y=360N/mm2(HRB400鋼筋)，b=200mm，h_0=450-35=415mm(假定保護(hù)層厚度35mm)。假設(shè)中和軸位置x，則：225*10^6≤1.0*14.3*200*x*(415-x/2)225*10^6≤2860*x*(415-x/2)解此二次方程（或試算），得x≈89mm。驗(yàn)算適用條件：x≤ξ_b*h_0，ξ_b=(f_y/(f_y+0.0033*E_s))*β_1≈0.518(HRB400,C30,β_1=0.8)，0.518*415=215mm。x=89mm<215mm。適用。A_s=α_1*f_c*b*x/f_y=1.0*14.3*200*89/360≈711mm2。按構(gòu)造配筋要求：最小配筋率ρ_min=max(0.15%,0.45ft/f_y)=max(0.0015,0.45*1.43/360)=max(0.0015,0.0018)=0.0018。A_s,min=ρ_min*b*h=0.0018*200*450=162mm2。A_s=711mm2>162mm2。滿足。示意圖：繪制一矩形截面，標(biāo)注高度h=450mm，寬度b=200mm。在截面下邊緣（受拉區(qū)）示意性畫上幾根水平鋼筋，標(biāo)注直徑（如d=14mm，則A_s=153.9mm2，小于計(jì)算值711mm2，示意即可），并在受壓區(qū)（上部）示意性畫上少量縱筋和箍筋。六、鋼結(jié)構(gòu)中的整體穩(wěn)定是指構(gòu)件在彎矩作用下，其幾何形狀發(fā)生突然改變（如梁側(cè)向彎曲并伴隨扭轉(zhuǎn)）而失去承載能力的現(xiàn)象。簡支梁發(fā)生整體失穩(wěn)（側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲）的主要影響因素包括：梁的截面尺寸和形狀（如I形截面翼緣寬度與厚度比、腹板高厚比）、梁的長度和支撐條件（側(cè)向支承點(diǎn)的位置和間距）、荷載類型和作用位置（如集中荷載作用點(diǎn)位置）、材料的強(qiáng)度、構(gòu)件的初彎曲和初扭轉(zhuǎn)、地基或支撐的剛度等。提高梁整體穩(wěn)定性的方法主要有：1）增加側(cè)向支承點(diǎn)，減小計(jì)算長度；2）加大截面尺寸或改變截面形狀（如加大翼緣寬度、減小翼緣厚度、采用箱形截面等）；3）設(shè)置橫向加勁肋；4）采用強(qiáng)度更高的鋼材；5）在構(gòu)造上避免或減小初始缺陷（如提高安裝精度）。七、巖土工程勘察報(bào)告的主要內(nèi)容包括：勘察目的、任務(wù)與依據(jù)；場地條件與地理位置；勘察工作布置（勘探點(diǎn)、孔位、數(shù)量、深度等）；各土層描述（物理力學(xué)性質(zhì)、分布范圍、厚度等）；水文地質(zhì)條件；地基承載力建議值、變形計(jì)算參數(shù)建議值；基坑開挖、支護(hù)方案建議及有關(guān)計(jì)算；地基處理方案建議；地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)建議；監(jiān)測方案建議；巖土工程問題評價(jià)與建議；附圖（勘探點(diǎn)平面布置圖、鉆孔柱狀圖、原位測試成果圖、現(xiàn)場試驗(yàn)成果圖等）。在基坑開挖前進(jìn)行基坑周邊環(huán)境變形監(jiān)測的目的是為了實(shí)時(shí)掌握開挖和支護(hù)過程中基坑周邊建筑物、地下管線、道路等環(huán)境設(shè)施的變形情況，判斷其是否安全，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常變形并采取應(yīng)急措施，確保施工安全，并為優(yōu)化支護(hù)設(shè)計(jì)和施工參數(shù)提供依據(jù)。監(jiān)測內(nèi)容通常包括：地表沉降（水平位移和垂直沉降）；鄰近建筑物沉降和傾斜；地下管線（給排水管、煤氣管等）沉降和位移；坑頂、坑底及周邊土體隆起或沉降；支撐軸力；錨桿拉力；立柱沉降等。八、荷載組合是指根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同設(shè)計(jì)狀況（承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)），將多種荷載（永久荷載、可變荷載、偶然荷載）按照一定的規(guī)則進(jìn)行組合，以計(jì)算結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在相應(yīng)設(shè)計(jì)狀況下的效應(yīng)（內(nèi)力、變形等）。其作用是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)目的（確保安全或滿足使用要求），確定需要考慮的荷載及其組合方式，從而得到用于設(shè)計(jì)計(jì)算的設(shè)計(jì)值（荷載設(shè)計(jì)值）。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的臨界狀態(tài)，設(shè)計(jì)表達(dá)式通常為：γ_G*S_Gk+γ_Q*S_Qk≤R（基本組合）或S≤R/γ_RE（分析組合），其中γ_G、γ_Q為荷載分項(xiàng)系數(shù)，S_Gk、S_Qk為標(biāo)準(zhǔn)