土力学(3)

2020-04-14 22:31

于0.8m则位于地下水位以下,不利于施工,而且可能对软弱下卧层验算不利。

1、条形基础最小宽度bmin: 先假设基础宽度小于3m.

持力层承载力进行深度修正,持力层为粉土,查表7.10得,ηb=0.3,ηd=1.5; fa=fak+ηdγd(d-0.5)

基底以上土体加权重度=(17×0.6+18.6×0.2)/0.8=17.4KN/m3;

(说明0.6~0.8m为地下水位以上的粉土,本例未给出天然重度,考虑到接近地下水位,受毛细水影响,含水量接近饱和状态,故天然重度近似取饱和重度)

fa=160+1.5×17.4×(0.8-0.5) =168 KPa

A?N188??1.24m,取宽度1.3m

fa??Gd168?20?0.8 宽度小于3m,且宽度修正系数为0,无须再进行宽度修正和计算宽度。

2、基础设计

1) 取基础宽度b=1.3m,基底埋深0.8m。则基底压力=N/(b×1)+γdd=188/1.3+20×0.8=161<fa=165KPa,满足要求。

2)取底部C15混凝土厚度250mm,基底压力Pk=161KPa,混凝土宽高比为1:1。砖基础高宽比为1:1.5。

混凝土悬挑长度b2=250mm,已知上部墙体宽度a=240mm, 3)确定基础宽主脚台阶数n: 每皮砖高度60mm

ba??b2n?22?4.7,根据埋深80cm,扣掉25cm混凝土底板后度,还剩55cm,大约可

60以砌8皮砖,高度48cm。 7.11解:

重点题 3.4m,多年填土 fak=100 KPa,γ1=17KN/m 3地下水位1.8m 3.2m,淤泥质粉土 fak=60 KPa,γ2=18KN/m 3软塑粘土 fak=180 KPa,γ3=18.5KN/m 3 一般来说当多年素填土承载力达到100KPa,可以作为4层左右的住宅的基础。本例地层结构大致与上个题目类似。可采用宽基浅埋的方式。最小基础埋深0.5m。本例采用0.6m。

考虑到填土的性质不如自然的细粒土均匀,本例可以采用钢筋混凝土扩展基础的型式。混凝土等级不低于C20。本例采用C20。

外墙宽a=240mm,N=117KN/m。

钢筋保护层厚度50mm(宜在混凝土基础下设置C10混凝土垫层,厚度不小于70mm,取100mm)

一、基础设计: 1、基础宽度计算:

先假设基础宽度小于3m.

持力层承载力进行深度修正,持力层为填土,查表7.10得,ηb=0,ηd=1; fa=fak+ηdγd(d-0.5)

fa=100+1×17×(0.8-0.5) =105 KPa

A?N117??1.31m,取宽度1.4m

f??Gd105?20?0.8 宽度小于3m,且宽度修正系数为0,无须再进行宽度修正和计算宽度。

2、基础高度计算: 1)地基净反力:

本例中心受荷,基础底部净反力Pj=N/b=117/1.4=84KPa;

2)验算截面剪力设计值:验算截面宽度bI=b/2-a/2=580mm=0.58m VI=(bI/b)N=(0.58/1.4)×117=48.5KN/m

3)初步设计基础高度一般取h=b/8=1.4/8=0.175m=17.5cm 4)基础有效高度ho:

ho?VI48.5??0.063m?63mm,取70mm 0.7ft0.7?1.1?103钢筋保护层厚度大于等于5cm,取5cm,基础高度h=ho+保护层厚度=12cm,但是,根据地基基础设计规范,基础外缘最小高度不应小于20cm。因此基础高度取20cm。底下设置C10混凝土垫层10cm。

因此本例基础有效高度ho为15cm。 3、基础配筋计算:

1)验算截面处的弯矩设计值为: 中心受荷时:

MI?1VIbI?0.5?48.5?0.58?14.1KN?m 22)每延米基础的受力钢筋截面面积为:(采用HRB335钢筋)

MI14.1?106AS???348.1mm2

0.9fyh00.9?300?150因为受力钢筋构造配筋要求为:最小直径10mm,间距100~200mm,

所以,如果取直径10mm的HRB335钢筋,每根钢筋截面积为78.5mm2,每延米基础的受力钢筋根数为As/78.5=348.1/78.5=4.4根,取5根。

5根钢筋分布在1m长度的基础内部,间距大于20mm,不符合构造配筋的要求。因此,可以按照构造配筋的要求布置受力钢筋。采用直径10mm的HRB335钢筋,间距15cm。

纵向钢筋符合地基基础设计规范构造配筋要求:直径不小于8mm,间距不大于300mm;同时,每延米纵向钢筋面积不小于受力钢筋的1/10,即34.81mm2,这意味着一根可解决问题,但是1延米范围内用1根钢筋又不符合构造配筋要求,因此,可采用直径8mm的HRB335钢筋,间距30cm。

4、抗冲切验算:墙与基础交接处,与基础底面呈基础45度角斜切面。

1)钢筋混凝土条形基础冲切验算基底面积AL:

AL?b?(b0?2h0)?1?0.43m

22)地基净反力FL=Pj×AL=84×0.43=36.1KN

3)0.7βhpftamho=0.7×1×(1.1×103)×1×0.15=115.5

符合地基净反力FL≤0.7βhpftamho的要求,故抗冲切验算符合要求。

二、软弱下卧层验算:

1、软弱下卧层顶部附加应力系数

本例中,没有给出填土和软弱下卧层淤泥质粉土的压缩模量数值,因此,不能用P301面简化方法验算软弱下卧层。只能采用教材P97面公式3.35 和表3.5计算软弱下卧层顶部的附加应力。

取条形基础中点计算,x/b=0,

软弱下卧层顶部距离基础底部距离Z=3.4-0.6=2.8m, Z/b=(3.4-0.6)/1.4=2 查教材表3.5,得附加应力系数α=0.306 2、软弱下卧层顶部附加应力:

基底压力P=N/b+γGd=117/1.4+20×0.6=95.6Kpa 基底附加压力Po=P-γdd=95.6-17×0.6=85.4Kpa

软弱下卧层顶部附加应力Pz=αPo=0.306×85.4=26.1Kpa 3、软弱下卧层顶部处,淤泥质粉土地基承载力深度修正: 查表7.10得,ηd=1; fa=fak+ηdγd(d-0.5)

地表至软弱下卧层顶部之间,土层加权平均重度为:(17×1.8+7×1.6)/3.4=12.3 fa=60+1×12.3×(3.4-0.5) =95.7 KPa

4、软弱下卧层顶部处有效自重应力Pcz=17×1.8+7×1.6=41.8Kpa 5、软弱下卧层验算

Pz+Pcz=26.1+41.8=67.9<fza=95.7

所以仅仅从承载力角度出发,软弱下卧层验算满足要求。 四、变形计算:

1、按照地基基础设计规范表5.3.4(即教材P132面表3.17)要求,查取该职工宿舍的允许变形值。

2、计算地基变形:

本例没有给出条形基础各个部位的地层剖面及相关变形参数,无法计算沉降。此处变形计算略。

增加例题1:(偏心荷载,b<3m)

某墙下条形基础,埋置深度1.5m,上部结构传来的荷载83KN/m,弯矩值8KN.m,修正后地基承载力特征值fa=90Kpa,其他条件如图所示。1)试按照台阶宽高比1:2确定混凝土基础上的砖放脚台阶数;2)求砖基础高度。

解:

1)计算基础最小宽度:

b?F83??1.38m,取1.4m

fa??Gd90?20?1.52)验算承载力:

e=M/N=8/(83+20×1.5×1.4)=0.064m b/6=1.4/6=0.233m>e=0.064m 1.2fa=1.2×90=108Kpa

F?G6e113.41axpm?(1?)?kPa minbb65.19Pmax=113.41,稍微大于1.2fa=108,近似满足。

Pk=(Pmax+Pmin)/2=(113.41+65.19)/2=89.3<fa=90Kpa,满足。 3)确定基础宽主脚台阶数:

基底平均压力Pk=89.3KPa<100 Kpa,查相关表格,

下部混凝土:[b2b1]?,b2?[2]?H0?300mm H01H0ba1400360(??b2)(??300)2砖放脚台阶数:n?22?2?3.47,取4个台阶

60604)确定砖基础高度:

砖放脚层数为4层,高度为8层砖,“两皮一收”。 高度8×60=480mm。

增加例题2:

某办公楼外墙厚度360mm,从室内设计地坪高度算起的埋置深度1.55m,上部结构传来的荷载88KN/m,修正后地基承载力特征值fa=90Kpa,室内外高差0.55m。外墙采用灰土基础,H0=300mm。其上采用砖基础。1)按照二一间隔收砌法确定灰土基础上的砖放脚台阶数;2)求基础总高度。

1)计算基础最小宽度:

室外地坪高度:1.55-0.45=1.1m

基础平均埋深(1.55+1.1)/2=1.325m

b?F88??1.386m,取1.4m

fa??Gd90?20?1.3252)验算承载力:

Pk=(F+G)/2=(88+20×1.4×1.325×1)/2=89.4<fa=90Kpa,满足。 3)确定灰土基础脚台宽度:

基底平均压力Pk=89.4KPa<100 Kpa,查相关表格,

下部灰土:[b2b11]?,b2?[2]?H0??300?240mm H01.25H01.254)确定砖放脚宽度与砖放脚台阶数:

砖放脚宽度:bo=b-2b2=1400-2×240=920mm

ba1400360(??b2)(??240)2砖放脚台阶数:n?22?2?4.67,取5个台阶

60605)确定砖基础高度:

采用“二一间隔”收砌法。

砖放脚台阶数为5。

高度h=2×60+60+2×60+60+2×60=480mm。 6)基础总高度:

H=h+H0=480+300=780mm

增加例题3:

某墙下条形基础,墙身厚度360mm,埋置深度1.5m,上部结构传来的荷载100KN/m,弯矩值4KN.m,修正后地基承载力特征值fa=110Kpa,基础采用灰土基础,H0=300mm。其上采用砖基础,试按照台阶宽高比1:1.5确定砖放脚台阶数。 解:

1)计算基础最小宽度:

b?F100??1.25m

fa??Gd110?20?1.5


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