基础工程设计原理(陈宏信)(同济大学) 中国大学MOOC作业答案

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【作业】第2讲 地基模型 单元作业1-地基模型

1、 问题:如图所示，某地基表面作用p=100kPa的矩形均布荷载，基础的宽b=2m，长l=4m，试写出弹性半空间地基模型的柔度矩阵。矩阵荷载面积等分为4个网格单元，变形模量E0=5.0MPa，泊松比v=0.3。‍
评分规则: 【 是否正确给出弹性半空间地基模型的柔度系数计算公式?
计算fij正确与否？fii=1.394E-4 m/kNf12=f34=2.897E-5 m/kNf13=f24=5.793E-5 m/kNf14=f23=2.591E-5 m/kN
是否正确列出弹性半空间地基模型的柔度矩阵[f]？
】

【作业】第7讲 浅基础地基计算-地基变形与地基基础稳定性验算、减轻不均匀沉降危害的措施 单元作业2-浅基础地基计算

1、 问题:某钢筋混凝土条形基础和地基土情况如图所示。已知条形基础宽度b=1.65m，上部结构荷载Fk=220kN/m，试验算地基承载力。
评分规则: 【 持力层承载力验算过程及答案是否正确：持力层承载力fa=214.9kPa基底总压力p=153.3kPap<fa
软弱下卧层验算过程及答案是否正确：faz=91.8kPa‍cz=38kPa扩散角=25度z=63.2kPacz+z>faz
】

2、 问题:某工业厂房柱基采用钢筋混凝土独立基础（如图）。Fk=2200kN，黏性土地基的承载力特征值fak=250kPa，试确定基础底面尺寸。
评分规则: 【 基础底面面积和尺寸估算正确合理与否：A=10.1m2因轴心荷载，选方形基础基础边长b=l=3.0m
计算修正后的地基承载力特征值fa=282.9kPa地基承载力验算p=276.4kPa<fa
】

【作业】第11讲 浅基础结构设计-十字交叉条形基础、筏板基础 单元作业3-浅基础结构设计

1、 问题:某厂房采用钢筋混凝土条形基础，墙厚240mm，上部结构传至基础顶部的轴心荷载基本组合值N=360kN/m，弯矩M=25.0kN.m/m，如下图所示（图中尺寸单位为mm）。条形基础底面宽度b已由地基承载力条件确定为1.8m，试设计此基础的高度并进行底板配筋。
评分规则: 【 1、基础边缘处的最大和最小地基净反力计算正确与否？pjmin=153.7kPapjmax=246.3kPa
2、验算截面I距基础边缘的距离bI=0.78m验算截面的剪力设计值VI=176.46kN/m基础的计算有效高度h0>=229.17mm 
3、验算截面的弯矩设计值MI=70.86kN.m/m基础每延米的受力钢筋截面面积As=1009mm2
】

2、 问题:某工业厂房柱基采用钢筋混凝土独立基础。地基基础剖面如下图所示（图中尺寸单位为mm）。已知上部结构荷载的标准组合值Nk=1950kN、基本组合值N=2600kN，基础采用C20混凝土，HRB335级钢筋，试确定此基础的底面尺寸并进行截面验算与配筋。
评分规则: 【  1、设计基本数据：根据构造要求，可在基础下设置100mm厚的混凝土垫层，强度等级为C10。从混凝土结构设计规范中可查得C20级混凝土ft=1100kPa，HRB335级钢筋fy=300 MPa。 
2、基础底面积尺寸确定1）修正后的地基承载力特征值fa=278.7kPa2）基底面积与尺寸确定A>=7.84m2，取l=b=2.8m
3、地基承载力验算pk<=fa 
4、基底净反力计算pj=331.6kPa
5、基础高度验算（假设基础高度为h=600 mm）Fl=411.2kN<0.7=487kN（h=600mm满足）
6、内力计算与配筋1）pjI=pj=331.6kPa2）MI=414.6kN.m,MII=414.6kN.m3）AsI=2800mm2
】

【作业】第17讲 桩基础-弹性多排桩基桩内力与位移计算 单元作业4-桩基础

1、 问题:有一根悬臂钢筋混凝土预制方桩（如图），已知：桩的边长b=40cm，入土深度h=10m，桩的弹性模量（受弯时）E=2´10kPa，桩的变形系数a=0.5，桩顶A点承受水平力Q=30kN。试求：桩顶水平位移xA、桩身最大弯矩Mmax与所在位置。如果承受水平力Q=30kN时，桩顶弹性嵌固（转角f=0，但水平位移不受约束），桩顶水平位移xA又为多少？
评分规则: 【  1）桩顶自由ah=0.5×10=5>4.0
1）桩顶自由 xA=25.67mm
1）桩顶自由az＝1.1，Zmax=1.1/0.5=2.2(m) Mmax=69.4kN.m
2）桩顶嵌固由fA＝0，得桩顶的反弯弯矩：M=-70kN.m
2）桩顶嵌固 ‍xA=8.44mm
】

2、 问题: 柱子传到地面的荷载为：F=2500kN，M=560kN.m，Q=50kN。选用预制钢筋混凝土打入桩，桩的断面为30cm´30cm，桩长为11.4m，桩端打入黄色粉质黏土内3m。承台底面在地面下1.2m处，如图所示。地基土层的工程地质资料如表所示。试进行下列计算（不考虑承台效应，即承台效应系数取为0）： （1）初步确定桩数及承台平面尺寸； （2）进行桩顶作用效应验算；（3）计算桩基沉降。
评分规则: 【  确定桩侧土的摩阻力：①层土，qsk=60kPa；②层土，qsk=20kPa；③层土，qsk=65kPa确定桩端土的端阻力：持力层③层土，qpk=1900kPa（中间值附近）
 （1）单桩承载力确定（不考虑承台效应）hc=0单桩极限承载力标准值：Quk=642.6 kN 单桩承载力特征值为：Ra=321.3kN 
（2）桩数确定及桩平面布置 初定桩数n=9，桩的断面为30cm´30cm，面积等效桩径d=0.338m，桩的最小中心距为4.5d=1.5m
 （3）单桩承载力验算Nkmax=381.2kN<1.2Ra=385.6kNNkmin=243.4kN>0 承载力验算均能满足设计要求
（4）桩基沉降计算实体基础底面上附加应力：p0=195.1kPa按浅基础应力面积法计算的桩基沉降量s’=91.6mm桩基沉降计算经验系数y=1.20桩基等效沉降系数ye=0.245 桩基最终沉降量为S=y.ye.s’=26.9mm
】

【作业】第21讲 基坑支护结构-重力式水泥土挡墙、排桩式支护结构及土钉墙设计 单元作业6-基坑支护结构

1、 问题:按水土合算计算如图所示水泥土搅拌桩重力式挡墙的抗倾覆稳定性安全系数和抗滑移稳定性安全系数。取水泥土重度为18.0 。
评分规则: 【 1.主动土压力计算计算分界点1、2、3、4主动土压力计算：1点：    计算 pa1=-15.8 kPa  则取 pa1= 0 kPa    z0=1.56 m2点：   pa2上=14.6 kPa      pa2下=21.4 kPa 3点：  pa3上=54.7 kPa      pa3下=60.3 kPa 4点：  pa4=81.7 kPa
2.被动土压力 计算分界点5、6、75点：pp5=38.4 kPa 6点：pp6上=104.0 kPa    pp6下=96.0 kPa 7点：pp7=149.4 kPa
3.作用力计算  主动土压力合力及作用点：Ea=266.7 kN/m    ha=2.16 m被动土压力合力及作用点：Ep=402.1 kN/m    hp=1.71 m挡土墙的宽度B＝3.2m，自重为：W=460.8 kN/m
4.验算     抗倾覆稳定性验算：Kq=2.47>1.3抗滑移稳定性验算：Kh=2.06>1.2
】

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