基础工程习题及答案
答案一
一、问答
1．说明膨胀土地基的变形特点及设计时应遵循的原则——
膨胀土的粘粒成分主要由亲水矿物(如蒙脱石、水云母等)组成，吸水膨胀、失水收缩或反复胀缩是膨胀土地基的变形特点。由于地基土的密度、天然含水量不同，加上气候、覆盖条件的差异，其变形可能是上升型变形，也可能是下降型变形，或者二者皆有。
对膨胀变形为主的地基，用增加基底压力、防止水渗入地基的措施最可靠，而对含水量
较高的膨胀土地基，采用增加基底压力的方法不能采用，应以减少蒸发，防止地基土收缩下沉为出发点才是正确的。
2．如何区分多年冻土及季节性冻土，并说明地基土产生冻胀的原因及其危害。
冻土分为多年冻土（连续3年以上保持冻结状态）及季节性冻土（每年冻融交替一次）
两大类，在我国北方及高海拔地区应考虑地基土的冻胀问题。
当地温降至0℃以下，土中上部所含重力水及毛细水先后冻结时，土体中的结合水不一定冻结（如土颗粒的外层结合水在-1℃左右才冻结，内层结合水-10℃以下才冻结），它会从水膜较厚处向水膜薄处移动，当土体中既存在结合水又有毛细水不断补给时，土中水分会从土体下部向冻结峰面聚集（称为水分迁移）而冻结，使上部土层的含水量增大，在冻结面上形成冰夹层及冰透镜体。可见水分迁移并再冻结是引起地基土冻胀的主要原因。
土中水结冰胶结土粒形成冻土的过程中，地基土强度大增，压缩性降低。当基础埋深处于地基土冻深范围内时，在基础的侧面及底面分别产生切向冻胀力及法向冻胀力，若基础上的荷载及基础自重不足以平衡切向及法向冻胀力时，基础会被抬起；当地温升至0℃以上，土体因冰融化使强度大幅度降低，压缩性大增，地基产生融陷。由于地基土层厚度及性状分布不均、各处冻深发展不均衡、以及受房屋采暖的影响等，地基土的冻融变化会引起基础抬升或沉陷，造成建筑物墙体开裂而破坏。
3．浅基础按受力性能分类，各类基础包括哪几种？——
浅基础按受力性能分为刚性基础（无筋扩展基础）及柔性基础。刚性基础如：砖基础、毛石基础、毛石混凝土基础、灰土基础、三合土基础及素混凝土基础等。柔性基础指钢筋混凝土基础。
4．确定基础埋深时，应考虑哪几方面因素？
(1)依建筑物的使用要求、荷载大小及性质选择埋深
(2)依建筑场地工程地质及水文地质条件选择埋深
(3)考虑地基土冻胀和融陷的影响确定埋深
(4)考虑对已有建筑物基础的影响确定埋深
(5)考虑地下水及地表水对基础埋深的影响
5．说明建筑地基主要变形特征的形式，不同结构基础分别对应何种地基变形特征？
地基变形的特征(指对各类建构筑物不利的地基沉降变形形式)可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜等等。
如：砌体承重结构对应的地基变形特征为局部倾斜；
工业与民用建筑相邻柱基，对应的地基变形特征为沉降差；
单层排架结构柱基、高耸结构基础，对应的地基变形特征为沉降量；
多层和高层建筑、高耸结构基础，对应的地基变形特征为倾斜。
6．什么情况下应对地基进行变形验算？
对设计等级为甲级、乙级及表2-10以外的丙级建筑物均应按地基变形设计——对地基进行变形验算，且变形值不超过允许值。
对表2-10所列范围内的建筑物，如有下列情况之一时，仍应作变形验算：
（1）地基承载力特征值小于130kpa，且体形复杂的建筑；
（2）在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地基产生过大的不均匀沉降时；
（3）软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；
(4) 相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；
(5) 地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。
7．在什么情况下适合用倒梁法计算柱下条基的内力？在什么具体条件下适合采用倒梁法中
的静力平衡法、连续梁系数法及经验系数法进行柱下条基的内力计算？
在地基土性状较均匀、上部结构刚度较好、柱间距不太大且均匀、荷载分布较均匀(如相邻柱荷载不超过20%)、基础的刚度也较大(如肋梁高不小于1/6柱距)的情况下，因地基土变形时反力重分布是趋于均匀的，可用倒梁法计算基础梁内力。
当柱距较小，即使柱荷载和间距不同，基础梁较短，上部结构和基础的刚度较大，且地基土性状较均匀时，可认为基础是绝对刚性的，在荷载作用下不产生相对变形，此时可近似地用静力平衡法计算条基的内力。
当上部结构刚度较好、柱距近似相等、内柱荷载相同、地基土质均匀、且基础的绝对及相对沉降量较小时，可将柱下条基假设为以柱脚作为固定铰支座，以线性分布的基底净反力为荷载，近似地按连续梁弯矩系数计算柱下条基的内力。
当多跨基础梁为等跨或近似等跨时(跨度相差不大于1/10)，各柱荷载相差不大(边柱除外)，柱距较小，荷载合力重心与梁纵向形心重合时，可近似地按经验系数法，即直接用弯矩及剪力系数（各系数见表2-20、2-21中表达式）求算基础梁内力。
8．柱下十字交叉基础的适用条件
当柱网下地基土的强度或柱荷载在柱列的两个方向分布很不均匀时，若沿柱列的一个方向设置成单向条形基础，地基承载力及变形值往往不易满足上部结构的要求，此时，可沿柱列的两个方向设置成条形基础，形成十字交叉基础。由于基础底面积进一步扩大，基础的刚度增加，这对减小基底附加压力及基础不均匀沉降是有利的。此类基础是具有较大抗弯刚度的高次超静定体系，对地基的不均匀变形有较好的调节作用，所以，是工业与民用建筑中广泛采用的基础形式。
9. 群桩效应——群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的相互作用使各基桩侧阻
力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同，群桩承载力往往不等于各单桩承载力之和，工程中称这一特征为群桩效应。可见，群桩效应只是摩擦型群桩才具有的特征。
10. 桩、土体系的荷载传递规律——
（1）桩端土与桩周土的刚度比E b /E s 的比值越大，由桩端传递给土层的荷载越多。例如：E b /E s =1，L/d =25时，即均匀土层中的中长桩，桩端阻力占总荷载仅5%左右，接近纯摩擦桩；当E b /E s =100，L/d =25时，其端阻力占总荷载约60%，即属端承桩，此时桩身下段侧阻力的发挥值已相应降低；当E b /E s 再增大，则对端阻力分担荷载比影响不大。
（2）桩、土的刚度比E p /E s (即桩身相对刚度)愈大，桩端阻力所分担的荷载比例也愈大，侧阻力发挥值也相应增大；对于E p /E s ≤10的中长桩(L/d ≈25)，其桩端阻力接近于零。例如，砂桩、碎石桩、灰土桩等桩身相对刚度均不大，其桩端阻力很小，所以在设计时需按复合地基工作原理考虑。
（3）扩大端直径与桩身直径比D/d 愈大，桩端阻力分担的荷载比例也愈大。
（4）桩的长径比L/d 对荷载传递的影响也较大。在均匀土层中的钢筋混凝土桩，其荷载传递性状主要受L/d 的影响。例如，L/d ≥100时，由于桩侧表面积远远超过桩底截面积，荷载全部由桩身侧面传递，此时，桩底土再硬，桩的刚度再大或者桩端直径再粗，都不会对荷载传递产生任何影响。可见，L/d 很大的桩都属摩擦桩或纯摩擦桩，即L/d 很大时无需采用扩底桩。
二、计算题
1．教材p26【例题2】
某办公楼外墙基础埋深2m ，室内外地面标高差0.45m ，上部结构荷载值F k =240kN/m ，持力层为粉质粘土，重度γ =18kN/m 3，e =0.8，I L =0.833，f ak =190kPa ，试求基础宽度。 见教材图2-2(例2附图)
解：1)求修正后的地基承载力特征值f a
设基础宽b <3m,∵d >0.5m ，∴只进行深度修正，按表2-7及式(2—7)
f a =190 + 1.6×１８×(2-0.5)=233.2kPa
2)确定H
H =2 + 0.45×1/2=2.23m
3)求基础宽度
取1m 长墙段作计算单元，按式(2—16)
H
f F b ?-≥γa k ＝1.27m 取b=1.30m 2值f ak
（修正系数ηd =1.1，地基土平均重度γ
m =18kN/m 3）
设基础宽b ＜3m ，由式（2-7）
f a = f ak ＋ηd γm (d -0.5) = 144.5＋1.1×18 (1.1 - 0.5)= 156.38（kPa ）
⑵ 求灰土基础底面宽度b 。（基础及填土的平均重度γ=20kN/m 3）
按式（2-16）)m (34.11
.12038.156180a k =?-=-≥H f F b γ 为便于施工，取b =1.5m 。
按式（2-13）， （第2题图）
基底压力p k = (F k + G k ) / b = (180 + 20×1.5×1.1) /1.5= 142 (kPa)
p k ＜f a ，满足式（2-8）要求。
⑶ 求墙体大放脚底宽b ＇。
如图所示，墙体大放脚设6级台阶，台阶总高度为 (120+60)×3 = 540mm 按表2-15中砖基础台阶宽高比允许值为1/1.5。
即 )mm (11002)2
3805.1540(5.1/1540/)23802(=?+='=-'b b
3．教材p46【例题6】
一上部结构荷载设计值F =700kN 的柱基，柱截面350×350mm ，相当于室内地面的基础埋深 1.8m ，f a =180kPa ，基础拟采用Ⅰ级钢筋，混凝土强度等级为C25，基底铺设垫层100mm ，试设计基础。见教材图2-23。
解：1)计算基础底面积
=-=H
f F A γa 4.86m 2 基础底边长l=b=A =2.2m 2)计算基础底板厚度h
基底净反力p j =F/A=144.6kPa 混凝土为C25时，f t =1.27N/mm 2
由式(2—39)求得h 0≥0.27m 。依以上计算结果b=2.2m ，b c +2h 0=0.93m ，属b>b ｃ+2h 0情况，即可能产生的冲切锥底在基础底面内。采用式(2-37)或(2—39)计算合理。在按式(2—
37)求算h 0时，当截面高度影响系数hp β＝1，可将该不等式简化成式(2—48)，以方便计算，即
22c 2c 0b c
b h -+= (2-48) 上式中：j
p f b b a l b c t
2c c 7.01)()(2+---= (2-49) 当柱截面及基础底面均为正方形时 j p f b b b b c t c c 7.01))((++-=
(2-50) 因基底铺设垫层，则基础底板厚h=h 0+45=315mm ，取350m ，则h 0=305mm 。
3)配筋计算：按式(2—40)、(2—41)
)2()(24c 2c b b a l p M j +-＝Ⅰ=97.95kN ·m=97.95×106N ·mm
y
090f h .M A s ⅠⅠ==1699ｍｍ2 (Ⅰ级筋，f y =210N/mm 2) 钢筋选用φ12，则钢筋根数为
416992/d π=15根，采用16根钢筋，且基础四边留足保护层，钢筋均布即可。因为柱截面及底板均为正方形，故配筋为12＠140，双向配置，见图2-23。
4．教材p76【习题2】
答案略。
答案二
一、问答
1。简述刚性基础的特点及适用条件——
基础自身的抗压强度远大于其抗拉、抗剪强度，能承受较大的竖向荷载，但不能承受因挠曲变形而产生的拉应力和剪应力。
由于基础的抗拉、抗弯曲强度较低，当上部荷载分布不均或地基土层强度不均时，一旦
产生沉降不均时，刚性基础易断裂，且刚性基础受刚性角的限制，其截面尺寸宜窄不宜宽，并应有足够的埋深。因此，当上部荷载不大且分布均匀、地基土为承载力较高的均质地基时，适宜采用刚性基础。
2． 简述柔性基础的特点——
对无筋扩展基础而言，钢筋混凝土基础属柔性基础。它不仅具有一定的抗压强度，能承受上部结构的竖向荷载，且具有一定的抗拉、抗弯曲强度，能承受挠曲变形及其所产生的拉应力和剪应力，因而能抵抗一定的不均匀沉降。柔性基础不受刚性角的限制，可采用宽截面浅埋深的形式。例如，当地基承载力较低时，可加大基础宽度以减小基底单位面积荷载，使上部结构荷载与地基承载力相适应。
3．将浅基础按构造及形式分类——
可分为墙下条形基础（刚性及柔性）、独立基础（刚性及柔性）及连续基础，连续基础中包括柱下条形基础、十字交叉基础、筏板基础和箱形基础。
4．基础工程设计的基本原则――
基底压力应不大于修正后的地基承载力特征值；
地基变形值应不大于建筑物的地基变形允许值；
水平荷载作用时应满足稳定性要求。
5. 天然地基上的浅基础设计内容及步骤是什么？
在进行天然地基上的基础设计时，需考虑地基及基础两方面的设计内容。
设计内容及步骤：为了适应地基强度，而且要使地基的变形及稳定性符合设计要求，天然地基设计的内容主要包括：确定基础埋深及地基承载力特征值，确定基础底面尺寸，
并对地基变形及稳定性进行验算。为了保证基础自身的强度及稳定性，基础设计包括确定基础类型及材料，对基础内力进行计算，从而确定基础竖直剖面尺寸，并进行配筋计算等。
6. 确定地基承载力的常用方法有哪几种？
按理论公式确定地基承载力：
(1) 按土力学中的太沙基公式（2-3、2-4）、汉森公式（2-5）计算出地基极限承载力
p u，
将地基极限承载力p u除以安全系数K（K=2～3）可得地基承载力允许值，相当于修正后的地基承载力特征值f a，即p u/K ＝f a。
(2)按规范公式（2-6）计算地基承载力特征值f a。
按原位测试法确定地基承载力特征值：参考教材p23及规范有关条文。
地基承载力特征值的修正：
按载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，只有在基础宽度b≤3m，基础埋深d≤0.5m的条件下方可适用。当b＞3m，d＞0.5m时，应对特征值f ak 进行宽度及深度修正，除岩石地基外，修正后的地基承载力特征值按下式求得：
f a＝f ak + ηbγ (b－3) + ηdγm(d－0.5)（2-7）
7. 如何根据静载荷试验成果确定地基承载力特征值？
采用0.25m2、0.50m2或1.0m2的方形载荷板对地基土进行载荷试验，当荷载压力-沉降
(p-s)曲线有明显比例界限（曲线由近直线变为曲线的拐点）时，取该比例界限对应的荷载为地基承载力特征值；当曲线的比例界限不明显，但能判定极限荷载（曲线陡降前的拐点），且该极限荷载小于对应比例界限荷载值的2倍时，取极限荷载的一半为地基承载力特征值；当不能用上述二种方法确定时，当压板面积为0.25～0.5m2，可取承压板沉降值与承压板宽度之比s/b=0.01～0.015所对应的荷载为地基承载力特征值，但其值不应大于最大加载量的一半。
确定某土层承载力时，参加统计的试验点不应少于3点，当各试验实测值的极差不超过平均值的30%时，取平均值作为该土层的地基承载力特征值f ak。
8.什么情况下适宜采用柱下钢筋混凝土条形基础？
当上部结构传给柱基的荷载较大，而地基土承载力较低时，则需增大基础底面积，若因受邻近建筑物或已有的地下构筑设施的限制，独立基础的底面积不能再扩展，此时可采用柱下钢筋混凝土条形基础；又如，当各柱荷载差异过大，或地基土强度不均，当采用柱下独立基础，则可能引起各基础间较大的沉降差。为防止过大的不均匀沉降，减小地基变形，则应加大基础整体刚度，此时也应采用柱下钢筋混凝土条形基础。
9. 复合基桩——多数情况下，桩顶承台下地基土也分担一部分荷载，将承台底地基土也承担荷载(即包含承台底土阻力)的基桩称为复合基桩。
10. 什么情况下应验算桩基的沉降——
按《建筑地基基础设计规范》要求：对地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基；对体形复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级的建筑物桩基，以及摩擦
型桩基，均应进行沉降验算。
对嵌岩桩、设计等级为丙级的桩基、吊车工作级别A5及A5以下的单层工业厂房桩基（桩端下为密实土层），可不进行沉降验算。
当有可靠地区经验时，对地质条件不复杂、荷载均匀、对沉降无特殊要求的端承型桩基也可不进行沉降验算。
二、计算题
1．北方某城市近郊的一采暖建筑采用方形基础，对应于永久荷载的基础底
面平均压力
标准值p k =144.5kPa ，该地区标准冻深Z 0 =2.0m ，地基土为粉土，冻前天然含水量w =24%，冻结期间地下水位距冻结面的距离h w =1.6m ，地基土平均冻胀率η =4%，试确定该建筑物基础的最小埋深d min 。
解：⑴ 确定地基土冻胀性类别。
由粉土地基w = 24% h w = 1.6m η = 4%，查表2 -1，判定地基土为冻胀土。
⑵ 确定对冻深的影响系数。
查表2-2得ψzs = 1.2， 查表2-3得ψzw = 0.90， 查表2-4得ψze = 0.95
⑶ 计算地基土的设计冻深Z d 。
由式（2-2）z d = z 0·ψzs ·ψzw ·ψze = 2.0×1.2×0.9×0.95 = 2.05(m)
⑷ 确定基底允许残留的冻土层最大厚度h max 。
确定表2-5所对应的基底平均压力：p = 144.5×0.9=130(kPa)，查表2-5得h max =0.7m 。
⑸ 计算基础最小埋深d min 。
由式（2-1）d min = z d - h max =2.05－0.70=1.35(m) 基础最小埋深不应小于
1.35m 。
2．教材p39【例题4】
某办公楼外墙厚360mm ，上部结构荷载值F k = 88kN/m ，修正后的地基承载力特征值 f a = 90kPa 。从室内设计地面算起，基础埋深1.55m ，室外地面低于室内地面0.45m ，拟采用灰土基础，试设计该外墙基础的几何尺寸，见教材图2-11。
解：（1）求基础宽b ，按式(2—16)
m 38.1)2
45.055.1(209088a k =-?-=-≥H f F b γ 取b =1.40m （2）求墙基大放脚下灰土基础允许悬挑长度：
按表2-15，p k = 89kPa ，b 2 /H 0 =1/1.25，设基础为两步灰土基础（即分两次铺土，每次夯实至150mm 厚），即厚度300mm ，
取
3．墙下条形灰土基础受中心荷载F k =230kN/m，基础埋深d =1.5m，地基承载力特征值f ak =160kPa，墙体宽度380mm，灰土基础厚度H0 = 450mm，试确定灰土基础底面宽度b及墙体大放脚台阶数。
解：⑴求修正后的地基承载力特征值f a。
（修正系数ηd =1.5，地基土平均重度γm=18kN/m3）
设基础宽度b＜3m，
f a = f ak + ηdγm (d - 0.5)
= 160 + 1.5×18 (1.5 - 0.5) = 187(kPa)（第3题图）
⑵求灰土基础底面宽度b。
按式（2-16）
b≥230 / (187 - 20×1.5)=1.46 (m) 取b =1.50m。
⑶计算灰土基础底面的平均压力p k，确定基础悬挑段允许宽度b2。
由式（2-13）p k = (230 + 20×1.5×1.5)/1.5 = 183.33 (kPa)
按p k=183.33kPa，查表2-15得b2 / H0 = 1/1.5，b2 = 450 / 1.5 = 300(mm)
⑷求墙体大放脚台阶级数n。（设台阶每级每边收60mm）
n = (b - 380 - 2b2) / (60×2) = (1500 - 380 - 2×300)/120 = 4.33（级），取5级台阶即可。
4．教材p76【习题3】
答案略。
答案三
一、问答
1．上部结构刚度（绝对刚性和绝对柔性结构）对基础受力的影响当上部结构接近绝对刚性（如剪力墙结构、筒体结构）时，基础的整体弯曲不明显，而
基础的局部弯曲必须考虑，见教材图1－6；当上部结构接近绝对柔性（如排架结构、层数较少长度较大的框架结构）时，基础的整体弯曲及局部弯曲都应考虑。
2．基础刚度（绝对柔性和绝对刚性基础）对基底反力分布的影响基础刚度接近绝对柔性时，基底反力与基础顶面荷载（均匀分布或非均匀分布）的分布
形态一致，且大小相等、方向相反，见教材图1－7；当基础刚度接近绝对刚性时，基底反力与基础顶面荷载大小相等方向相反，但反力与基础顶面荷载的分布形态不一致，当基底土性较好时，反力往往呈鞍形分布，见教材图1－8。
3．单桩竖向极限承载力
单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载即为单桩竖向极限承载力。通常桩的破坏是由地基土强度破坏造成的，只有在桩侧土及桩端土能提供的承载力超过桩身强度所能承受的荷载时，才会出现由桩身材料强度破坏而引起的桩的破坏。
4．基桩——工程中，将群桩基础中的单桩称为基桩。
5．复合桩基——由桩和承台底地基土共同承担荷载的桩基统称为复合桩基。工程中绝大多数桩基础均属复合桩基(当不应考虑承台底土反力时及桩承台与地基土脱开时除外)。
6．群桩基础承载力的确定——工程中对端承桩基，桩数少于9根的摩擦桩基及条形基础下的桩不超过两排的桩基，将各基桩或复合基桩竖向承载力的总和作为群桩基础的承载力。不属以上情况的群桩基础（如非端承型桩基中，矩形承台的桩数大于等于9根时，或条形承台中桩超过两排时）则不能按简单叠加法求算群桩基础承载力。此时常用等代墩基法或实体深基础法确定群桩基础的承载力
7. 基坑围护结构的主要型式
⑴放坡开挖及简易围护结构；⑵悬臂式围护结构；⑶内撑式围护结构；
⑷拉锚式围护结构；⑸重力式围护结构；⑹土钉墙围护结构。
8. 常用的深基坑围护结构
⑴钢板桩（槽钢钢板桩及热轧锁口钢板桩）；⑵钢筋混凝土板桩；
⑶钻孔灌注桩挡墙；⑷H型钢支柱木挡板支护墙；⑸地下连续墙；
⑹深层搅拌水泥土桩挡墙；⑺旋喷桩帷幕墙；⑻土钉墙；⑼支撑及锚杆。
其中：⑴～⑸属非重力式支护结构，⑹～⑻属重力式支护结构。
9. 非重力式支护结构的破坏形式及对应的计算内容
强度破坏：（见图6-4a，b，c）
⑴拉锚破坏或支撑压曲
当边坡上地面增加大量荷载，或者实际土压力远大于计算土压力而造成拉杆断裂，或者因锚固段失效，腰梁(围檩)破坏等，都会引起拉锚破坏；若内支撑断面过小则会引起支撑压曲失稳。为防止出现以上情况，需对锚杆承受的拉力或支撑承受的荷载进行计算，以确定拉杆和锚固体的长度、直径和强度，以及支撑的截面和强度。
⑵支护墙底部移动
当支护结构底部入土深度不够，或者是由于超挖，水的冲刷等原因都可能产生墙底向坑内移动，所以需正确计算支护结构的入土深度。
⑶支护墙面变形过大或弯曲破坏
若支护墙的横截面过小，或者实际土压力大于计算土压力，墙后意外增加大量地面荷载，或挖土超过深度等原因，都可能引起这种破坏。因此，需正确计算墙面承受的最大弯矩值，并按最大弯矩验算墙截面尺寸。
当墙平面变形过大时，会引起墙后地面的过大沉降，也会给邻近的建(构)筑物、道路、管线等设施造成损害，在建(构)筑物及公共设施密集的地区进行深基坑开挖支护时，控制支护墙的平面变形尤为重要，按最大弯矩验算墙截面尺寸也是必不可少的。
稳定性破坏：（见图6-4 d，e，f ）。
⑴墙后土体整体滑动失稳
软粘土边坡可能沿圆弧滑动面滑动，若拉锚的长度不够时，支护结构会随土体整体失稳，因此需对整体稳定性进行验算。
⑵基坑底部隆起
在饱和软粘土区进行深基坑开挖，由于坑内大量挖土卸载，坑底土可能在墙后土重及地面荷载作用下产生隆起现象。对深度较大的基坑应验算坑底土是否可能隆起，必要时还要对坑底土进行加固处理。
⑶管涌
在砂性土地区进行深基坑开挖时，若地下水位较高，挖土后因水头差产生较大的动水压力，此时，地下水会绕过支护结构底部并随同砂土一起涌入基坑内，会使基坑内地基土遭破坏且影响施工，情况严重时会造成墙外土体沉降使邻近建(构)筑物受损。
10.重力式支护结构的破坏形式及对应的计算内容
强度破坏：
强度破坏指水泥土挡墙自身的抗剪强度不能满足要求，在荷载作用下墙体产生剪切破坏。因此，需对重力式支护结构最大剪应力处的墙身应力进行验算。
稳定性破坏：
⑴倾覆
若水泥土挡墙的截面及重量不够，在荷载作用下墙体自重不能维持其稳定时，挡墙会随同土体整体倾覆失稳，因此需进行抗倾覆验算。
⑵滑移
当水泥土挡墙与土体间的抗滑力不足以抵抗墙后的荷载所产生的推力时，挡墙会产生整体滑动，使挡墙失效。所以还需进行抗滑移稳定性验算。
⑶土体整体滑动失稳、坑底隆起及管涌
此类破坏情况与非重力式支护结构的稳定性破坏情况类似，可参照相应情况确定验算内容。
二、计算题
1. 某建筑物的桩基础采用直径600mm、长15m的泥浆护壁钻孔桩，承台底面以下各土层厚度、摩阻力及端阻力如下：①粉质粘土，厚度3.0m，极限摩阻力q sk＝50kPa，②粘土，厚度10.0m，极限摩阻力q sk＝75kPa，③粉质粘土夹细砂，厚度大于6m，极限摩阻力q sk＝80kPa，极限端阻力q pk＝700kPa，求单桩极限承载力Q uk及基桩承载力设计值R，若由3桩组成桩基础，求3桩基础承载力设计值P3。（桩侧及桩端阻抗力分项系数γs=γp=1.67）解：由教材式（5-13），单桩极限承载力Q uk为
Q uk＝Q sk＋Q pk
Q sk＝π×0.6(50×3 ＋75×10 ＋80×2)＝1997.04（kN）
Q pk＝700×π×0.62/4＝197.82（kN）
Q uk＝1997.04＋197.82＝2194.86（kN）
由教材式（5-20），基桩承载力设计值为
R＝(Q sk/γs)＋(Q pk/
＝（1997.04/1.67
＝2194.86/1.67＝1314
3桩基础承载力设计值
某基坑开挖深度h=3.5m
钢板桩支护：
（1） 求板桩总长（板桩埋深取1.15t ），安全系数K =2 。
（2） 求板桩最大弯矩位置t 0及最大弯矩M max 。
解：（1）求板桩最小埋深t ：按式（6－48a ）计算 主动土压力系数：31)245(tg 2a =-=? K 被动土压力系数：0.3)245(tg 2p =+
=? K 由式（6－48a ）： ()0p 3a 3=-+K
K t K t h ()02
331
5.333=?-?+t t 整理得：1.17 t 3 －3.5 t 2 －12.25 t －14.29＝0 试算得 t ≈5.37 (m) 按式（6－48b ）确定板桩实际埋深：l ＝1.15t ＝1.15×5.37＝
6.18，取l ＝6.0 (m)。 板桩总长：3.5＋6.2＝9.7 (m)。
（2）求t 0及M max
由式（6－49）：13.3123
135.31a p 0=-?=-=K K K h t （m ）
由式（6－50）：()()()m kN 1622313.33113.35.319616133p 30a 30max ?≈???????-?+?=??
????-+=K K t K t h M γ 3．单锚浅埋(下端铰支)板桩计算（见图6－23）
单锚浅埋板桩受板墙后侧主动土压力E a 作用时，由于下端可以转动，故墙后下段不产生被动土压力，而墙前由于板桩向前挤压土体产生被动土压力E p ，设锚杆水平向拉力为T ，作用点距坑顶距离为d ，受力后板桩可能产生如图6-23中虚线所示的变形。为保证板桩墙的稳定可靠，设安全系数为K ，则被动土压力取E p ／K 。
设粘聚力c =0 ()K
K t K E K t h E p 2p a 2a 21,21?=+=γγ 对锚杆O 点取矩： ()??? ??+-=??
????-+t d h K E d t h E 3232p a (6-51) 由上式即可求得入土深度t 值。
若锚杆水平间距为a ，由∑
=0x 可求得锚杆水平拉力T ： ???? ?
?-=K E E a T p a (6-52a) 由板桩变形形式，可设剪力为零处位于距基坑顶x 处，可求得：
a 22
1K x a T ?=γ 得最大弯矩截面位置x ： a 2K a T x γ=
(6-52b) 最大弯矩值为：()a 3a 2max 6
1)(3121K x d x a T x K x d x a T M γγ--=--=
(6-53)
4．单锚浅埋(p286习题2 某基坑开挖深度h =7.0m 为11.5m ，土性指标见图。
（1） （2） 撑水平间距a =1.4m （3） 内的x 及M max 值 。 解：（1 被动土压力系数：225.3)23245(t g 2p
=+= K 主动土压力：)kN (71.385307.0)5.47(2
19)(212a 2a =?+?=+=K t h E γ 被动土压力：)kN (18.626225.35.4219212p 2p =??==K t E γ 按式（6－51）对O 点取矩：
()??
? ???+-=??? ??-???? ??+-=??????-+35.421718.626135.11271.3853232p a K t d h K E d t h E
解上式得：K ＝2.19
（2）由式（6－52a ） ???
? ??-=K E E a T p a T 1.0＝385.71－626.18/2.19＝99.78（kN ） T 1.4＝1.4×T 1.0＝1.4×99.78＝139.7（kN ）
(3) 由式（6－52b ）()m 85.5307
.0194.17.13922a 4.1=???==K a T x γ 注意：用上式计算时，a ＝1.0m 取T 1.0＝99.78kN ；a ＝1.4m 时取T 1.4＝139.7kN 。
由式（6－53）()a 3max 61K x d x a T M γ--=
)kN (33.289307.085.51961)185.5(4.17.1393=???--=
1.4m 区段内：M max ＝1.4×289.33＝405.1 （kN ·m ）
控制工程基础第三版机械工业出版社课后答案
控制工程基础习题解答 第一章 1-5．图1-10为张力控制系统。当送料速度在短时间内突然变化时，试说明该控制系统的作用情况。画出该控制系统的框图。 图1-10 题1-5图 由图可知，通过张紧轮将张力转为角位移，通过测量角位移即可获得当前张力的大小。 当送料速度发生变化时，使系统张力发生改变，角位移相应变化，通过测量元件获得当前实际的角位移，和标准张力时角位移的给定值进行比较，得到它们的偏差。根据偏差的大小调节电动机的转速，使偏差减小达到张力控制的目的。 框图如图所示。 角位移 题1-5 框图 1-8．图1-13为自动防空火力随动控制系统示意图及原理图。试说明该控制系统的作用情况。
该系统由两个自动控制系统串联而成：跟踪控制系统和瞄准控制系统，由跟踪控制系统 获得目标的方位角和仰角，经过计算机进行弹道计算后给出火炮瞄准命令作为瞄准系统的给定值，瞄准系统控制火炮的水平旋转和垂直旋转实现瞄准。 跟踪控制系统根据敏感元件的输出获得对目标的跟踪误差，由此调整视线方向，保持敏感元件的最大输出，使视线始终对准目标，实现自动跟踪的功能。 瞄准系统分别由仰角伺服控制系统和方向角伺服控制系统并联组成，根据计算机给出的火炮瞄准命令，和仰角测量装置或水平方向角测量装置获得的火炮实际方位角比较，获得瞄准误差，通过定位伺服机构调整火炮瞄准的角度，实现火炮自动瞄准的功能。 控制工程基础习题解答 第二章 2-2．试求下列函数的拉氏变换，假定当t<0时，f(t)=0。 (3). ()t e t f t 10cos 5.0-= 解：()[][ ] ()100 5.05 .010cos 2 5.0+++= =-s s t e L t f L t (5). ()?? ? ? ?+ =35sin πt t f 图1-13 题1-8图 敏感元件
基础工程(清华大学出版社)第二章课后习题答案
（1）地区的标准冻结深度为 0 =1.8m 2）按式 2-30求设计冻结深度，即 d = 0 zs zw ze 第二层土： d>0.5mm 占 40%<50%， d>0.25mm 占 55%>50%，为中砂， zs =1.30 查表 2-12 求 zw 第一层土： 按表 2-10查粉土， 19%< =20%<22%，底面距地下水位 0.8m<1.5m ，冻胀 等级为Ⅲ级 冻胀类别为冻胀 zw =0.90 第二层土：按表 2-10 查中砂，地下水位离标准冻结面距离为 0.2m<0.5m 冻胀等级为 Ⅳ级 冻胀类别为强冻胀 zw =0.85 查表 2-13 求 ze 城市人口为 30 万，按城市的近郊取值 ze =0.95（注意表格下面的注释） 按第一层土计算： d1 =1.8*1.2*0.90*0.95=1.85m 按第二层土计算： d2 =1.8*1.3*0.85*0.95=1.89m 表明：冻结深度进入了第二层土内，故残留冻土层主要存在于第二层土。可近似取冻深 最大的土层，即第二层土的冻深 1.89m 来作为场地冻深。 如果考虑两层土对冻深的影响，可通过折算来计算实际的场地冻深。 折算冻结深度： Z d ' =1.2 +（1.85 - 1.2）* 1.89 =1.864m 1.85 （3）求基础最小埋深 按照正方形单独基础，基底平均压力为 120kp a ，强冻胀、采暖条件，查表 2-14 得允许 残留冻土层厚度 h max =0.675m 由式 2-31求得基础的最小埋置深度 d min = d - h max =1.89-0.675=1.215m 或者：最小埋置深度 d min = 'd - h max =1.864-0.675=1.189m 综合可取 d min =1.2m 查表 2-11 求 zs 第一层土： I p = L - P =8<10 且 d>0.075mm 占土重 10%<50% ，为粉土， zs =1.20
《工程制图基础》测验试题及答案知识讲解
《工程制图基础》测验试题及答案
《工程制图基础》测验试题及答案 一、填空题：（每小题1分，共 32分） 1．比例是指图中与其之比。图样上标注的尺寸应是机件的尺寸，与所采用的比例关。 2．图样中，机件的可见轮廓线用画出，不可见轮廓线用画出，尺寸线和尺寸界线用画出，对称中心线和轴线用画出。虚线、细实线和细点划线的图线宽度约为粗实线的。 3．直线按其对投影面的相对位置不同，可分为、和 三种。 4．空间两直线的相对位置有、、三种。 5．立体分为和两种，所有表面均为平面的立体称为，包含有曲面的立体称为。 6．三视图的投影规律是：主视图与俯视图；主视图与左视图；俯视图与左视图。远离主视图的方向为方，靠近主视图的方向为方。 7.组合体的视图上，一般应标注出、和三种尺寸，标注尺寸的起点称为尺寸的。 8.表达形体外部形状的方法，除基本视图外，还有、、、 四种视图。 二、单项选择题：（每小题3分，共12分） 1、圆的直径为10，采用比例2:1画出时该圆正确的尺寸标注是（）
2、在下列四种说法中，选择一种正确的答案。（） A、AB是正垂线，BC是铅垂线，CD是正平 线 B、AB是侧平线，BC是正平线，CD是一般 位置直线 C、AB是侧平线，BC是正平线， CD是正平线 D、AB是正垂线，BC是铅垂线， CD是一般位置直线 4、下图中正确的退刀槽尺寸注法是（） 5、下面剖面图中正确的键槽尺寸注法是（） 三、多项选择题：（每小题5分，共20分）
1、点A在圆锥表面上，正确的两组视图是（） 2、在下列五组视图中，正确的两组视图是（） 3、在下列五组视图中，正确的两组视图是（） 4、已知物体的主视图和俯视图，其正确的左视图是（）
基础工程计算题
1、已知某砖混结构底层承重墙厚240mm ，基础顶面中心荷载的标准组合值F k =185kN/m 。地基地表为耕植土，厚0.8m,γ=16.8kN/m3；第二层为粘性土，厚2.0m ，fak=150kPa ，饱和重度γsat=16.8kN/m3，孔隙比e=0.85；第三层为淤泥质土，fak=80kPa ，饱和重度γsat=16.2kN/m3，厚1.5m 。粘性土至淤泥质土的应力扩散角θ=300，地下水位在地表下0.8m 出。要求确定基础埋深（4分）；确定基底宽度（4分）；验算软弱下卧层承载力是否满足要求（4分）。（注：宽度修正系数取0，深度修正系数取1.0）(B) 2、某预制桩截面尺寸为450×450mm ，桩长16m （从地面算起），依次穿越：①厚度h 1=4m 的粘土层，q s1k =55kPa ；②厚度h 2=5m 的粉土层，q s2k =56kPa ；③厚度h 3=4m 的粉细砂层，q s3k =57kPa ；④中砂层，很厚，q s4k =85kPa ，q pk =6300kPa 。K=2.0，试确定该预制桩的竖向承载力特征值。(C) 3、已知某砖混结构底层承重墙厚370mm ，基础顶面中心荷载的标准组合值Fk=115kN/m 。深度修正后的地基承载力特征值fa=120kPa,基础埋深为1.2m ，采用毛石基础，M5砂浆砌筑。试设计该基础。（注：毛石基础台阶高宽比允许值为1：1.25，每台阶宽不大于200mm ）。 4、如图所示某条形基础埋深1m 、宽度1.2m ，地基条件：粉土3 119/kN m γ=，厚 度1m ；淤泥质土：3 218/kN m γ=，%65=w ，kPa f ak 60=，厚度为10m 。上部结 构传来荷载Fk=120kN/m ，已知砂垫层应力扩散角0 .1,035===d b ηηθ， 。求砂垫层厚度z 与宽度b 。（A ）
土力学与基础工程课后思考题答案
土力学与基础工程课后思考题答案 第二章 2.1土由哪几部分组成？土中水分为哪几类？其特征如何？对土的工程性质影响如何？ 土体一般由固相、液相和气相三部分组成（即土的三相）。 土中水按存在形态分为：液态水、固态水和气态水（液态水分为自由水和结合水，结合水分为强结合水和弱结合水，自由水又分为重力水和毛细水）。 特征：固态水是指存在于颗粒矿物的晶体格架内部或是参与矿物构造的水，液态水是人们日常生活中不可缺少的物质，气态水是土中气的一部分。 影响：土中水并非处于静止状态，而是运动着的。工程实践中的流沙、管涌、冻胀、渗透固结、渗流时的边坡稳定问题都与土中水的运用有关。 2.2土的不均匀系数Cu及曲率系数Cc的定义是什么？如何从土的颗粒级配曲线形态上，Cu和Cc数值 上评价土的工程性质。 不均匀系数Cu反映了大小不同粒组的分布情况。 曲率系数Cc描述了级配曲线分布的整体形态，表示是否有某粒组缺失的情况。 评价：（1）对于级配连续的土：Cu>5,级配良好；Cu<5，级配不良。 （2）对于级配不连续的土：同时满足Cu>5和Cc=1~3，级配良好，反之则级配不良。 2.3说明土的天然重度、饱和重度、浮重度和干重度的物理概念和相互联系，比较同一种土各重度数值 的大小。 天然重度、饱和重度、浮重度和干重度分别表示单位体积的土分别在天然、饱和、湿润、干燥状态下的重量，它们反映了土在不同状态下质量的差异。 饱和重度>天然重度>干重度>浮重度 2.4土的三相比例指标有哪些？哪些可以直接测定？哪些通过换算求得？为换算方便，什么情况下令 V=1，什么情况下令Vs=1？ 三相比例指标有：天然密度、含水量、相对密度、干密度、饱和密度、有效密度、孔隙比、孔隙率、饱和度。 直测指标：密度、含水量、相对密度。换算指标：孔隙比、孔隙率、饱和度。 当已知相对密度ds时令Vs=1，当已知天然密度时令V=1，如若两者都已知，设V=1或Vs=1都行2.5反映无黏性土密实度状态的指标有哪些？采用相对密实度判断砂土的密实度有何优点？而工程上为 何应用得并不广泛？ 指标：孔隙比、最大孔隙比、最小孔隙比。 优点：判断密实度最简便的方法是用孔隙比e来描述，但e未能考虑级配的因素，故引入密实度。 应用不广泛的原因：天然状态砂土的孔隙比e值难测定，此外按规程方法室内测定孔隙比最大值和孔隙比最小值时，人为误差也较大。 2.6下列物理指标中，哪几项对黏性土有意义？哪几项对无黏性土有意义？ 塑性指数、液性指数对黏性土有意义。粒径级配、相对密实度对无黏土有意义。 2.7简述渗透定理的意义，渗透系数K如何测定？动水如何计算？何谓流砂现象？这种现象对工程有何 影响？ 渗透定理即达西定律V=ki，其反映土中水渗流快慢。 室内测定渗透系数有常水头法和变水头法，也可在现场进行抽水实验测定。 流砂现象：当动水为GD数值等于或大于土的浮重度时，土体发生浮起而随水流动。 影响：基础因流砂破坏，土粒随水流走，支撑滑落，支护结构移位，地面不均匀沉降，引起房屋产生裂缝及地下管线破坏，严重时将导致工程事故。 2.8土发生冻胀的原因是什么？发生冻胀的条件是什么？ 原因：在气温降低以及浓度变化产生渗透压两种作用下，下卧未冻结区的水被吸引到冻结区参与冻结，使冰晶体不断扩大，在土层中形成冰夹层，土体随之发生隆起。 发生冻胀条件：（1）土的因素：冻胀通常发生在细粒土中 （2）水的因素：土层发生冻胀是由水分的迁移和积聚所致 （3）温度因素：当气温骤降且冷却强度很大时，土的冻结面迅速向下推移，冻结速 度很快。
基础工程计算题含答案
（卷2,2）1、如图所示某条形基础埋深1m 、宽度1.2m ，地基条件：粉土 ，厚度1m ；淤泥质土：，，，厚度为10m 。上部结构传来荷载Fk=120kN/m ，已知砂垫层应力扩散角 。求砂垫层厚度z 与宽度b 。（A ） 解：先假设垫层厚z=1.0m ，按下式验算： （1分） 垫层底面处土的自重应力 垫层底面处土的附加应力 （2分） 垫层底面处地基承载力设计值： （2分） 验算： 故：垫层厚度 z=1.0m 垫层宽度（底宽） （1分） 3 119/kN m γ=3218/kN m γ=%65=w kPa f ak 60=0 .1,035===d b ηηθ，οa z cz f p p ≤+kPa p cz 37181191=?+?=kPa z b p b p cd z 6.4635tan 122.1) 1912.12012.1120(2.1tan 2)(=??+?-??+=??+-= οθ σkPa z d f f m d ak 75.87)5.011(1137 0.160)5.0(0=-+?+? +=-+++=γηkPa f kPa p p a z cz 75.8762.83=≤=+m z b 6.235tan 22.1=??+=ο
（卷3,1）2、某单层厂房独立柱基底面尺寸b×l=2600mm×5200mm,柱底荷载设计值：F1=2000kN，F2=200kN，M=1000kN·m，V=200kN（如图1）。柱基自重和覆土标准值G=486.7kN，基础埋深和工程地质剖面见图1。试验算持力层和下卧层是否满足承载力要求？（10分）（B） fk =85kPa ηb=0 ηd=1.1 解：持力层承载力验算： F= F1＋F2＋G=2000＋200＋486.7=2686.7 kN M0=M＋V h＋F2a=1000＋200×1.30＋200×0.62=1383kN·m e= M0/F=1384/2686.7=0.515mp=198.72 kN/m2(满足) 1.2f=1.2×269.6=323.5 kN/m2> p max = 316.8 kN/m2(满足) ( 2分) 软弱下卧层承载力验算： γ0=（19×1.80＋10×2.5）/（1.80＋2.5）=13.77 kN/m3 f= fk＋ηbγ(b－3)＋ηdγ(d－0.5)=85＋1.1×13.77×（1.80＋2.5－0.5）=142.6 kN/m2( 2分) 自重压力：p cz=19×1.8＋10×2.5=52.9 kN/m2 附加压力：p z=bl(p－pc)/[(b＋2z·tgθ)( l＋2z·tgθ)] =2.60×5.20×(198.72－19×1.8)/ [(2.60＋2×2.5×tg23o)(5.20＋2×2.5×tg23o )] =64.33 kN/m2 ( 2分) p cz＋p z =52.9＋64.33=123.53 kN/m2 第一章 3 解：1)工作原理：电压u2反映大门的实际位置，电压u1由开（关）门开关的指令状态决定，两电压之差△u＝u1－u2驱动伺服电动机，进而通过传动装置控制 大门的开启。当大门在打开位置，u2＝u 上：如合上开门开关，u1＝u 上 ，△u＝0， 大门不动作；如合上关门开关，u1＝u 下 ，△u<0，大门逐渐关闭，直至完全关闭， 使△u＝0。当大门在关闭位置，u2＝u 下：如合上开门开关，u1＝u 上 ，△u>0，大 门执行开门指令，直至完全打开，使△u＝0；如合上关门开关，u1＝u 下 ，△u＝0，大门不动作。 2)控制系统方框图 4 解：1)控制系统方框图 2)工作原理： a)水箱是控制对象，水箱的水位是被控量，水位的给定值h ’由浮球顶杆的长度给定，杠杆平衡时，进水阀位于某一开度，水位保持在给定值。当有扰动（水的使用流出量和给水压力的波动）时，水位发生降低（升高），浮球位置也随着降低（升高），通过杠杆机构是进水阀的开度增大（减小），进入水箱的水流量增加（减小），水位升高（降低），浮球也随之升高（降低），进水阀开度增大（减小）量减小，直至达到新的水位平衡。此为连续控制系统。 b) 水箱是控制对象，水箱的水位是被控量，水位的给定值h ’由浮球拉杆的长度给定。杠杆平衡时，进水阀位于某一开度，水位保持在给定值。当有扰动（水的使用流出量和给水压力的波动）时，水位发生降低（升高），浮球位置也随着降低（升高），到一定程度后，在浮球拉杆的带动下，电磁阀开关被闭合（断开），进水阀门完全打开（关闭），开始进水（断水），水位升高（降低），浮球也随之升高（降低），直至达到给定的水位高度。随后水位进一步发生升高（降低），到一定程度后，电磁阀又发生一次打开（闭合）。此系统是离散控制系统。 2-1解： （c ）确定输入输出变量（u1，u2） 22111R i R i u += 222R i u = ?-= -dt i i C u u )(1 1221 得到：11 21221222 )1(u R R dt du CR u R R dt du CR +=++ 一阶微分方程 （e ）确定输入输出变量（u1，u2） ?++=i d t C iR iR u 1 211 R u u i 2 1-= 1.试述桩的分类。 （一）按承台位置分类。可分为高桩承台基础和低桩承台基础，简称高桩承台和低桩承台。 （二）按施工方法分类。可分为沉桩（预制桩）、灌注桩、管桩基础、钻埋空心桩。 （三）按设置效应分类。可分为挤土桩、部分挤土桩和非挤土桩。 （四）按桩土相互作用特点分类。可分为竖向受荷桩（摩擦桩、端承桩或柱桩）、横向受荷桩（主动桩、被动桩、竖直桩和斜桩）、桩墩（端承桩墩、摩擦 桩墩）。 （五）按桩身材料分类。可分为木桩（包括竹桩）、混凝土桩（含钢筋和混凝土桩和预应力钢筋混凝土桩）、钢桩和组合桩。 2.桩基设计原则是什么？ 桩基设计·应力求做到安全适用、经济合理、主要包括收集资料和设计两部分。 1.收集资料 （1）进行调查研究，了解结构的平面布置、上部荷载大小及使用要求等； （2）工程地质勘探资料的收集和阅读，了解勘探孔的间距、钻孔深度以及 土层性质、桩基确定持力层； （3）掌握施工条件和施工方法，如材料、设备及施工人员等； 2.设计步骤 （1）确定桩的类型和外形尺寸，确定承台埋深； （2）确定单桩竖向承载力特征值和水平承载力特征值； （3）初步拟定桩的数量和平面布置； ( 4 )确定单桩上的竖向和水平承载力，确定群桩承载力； ( 5 )必要时验算地基沉降； ( 6 )承台结构设计； ( 7 )绘制桩和承台的结构及施工图； 3.设计要求 《建筑地基基础设计规范》（GB 50007 —2011）第8.5.2条指出，桩基设计应符合下列规范： （1）所有桩基均应进行承载力和桩身强度计算。对预制桩，尚应进行运输、吊装和锤击等中的强度和抗裂验算。 （2）桩基沉降量验算应符合规范第8.5.15条规定。 （3）桩基的抗震承载力验算应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》 （GB 50011—2010）的相关规定。 （4）桩基宜选用中、低压缩性土层作为桩端持力层。 （5）同一结构单元内的桩基，不宜选用压缩性差异较大的土层作为桩端持力层，不宜采用部分摩擦桩和部分端承桩。 （6）由于欠固结软土、湿陷性土和场地填土的固结，场地大面积堆载、降低 地下水位等原因，引起桩周土的沉降大于柱的沉降时，应考虑桩侧负摩阻力对 桩基承载力和沉降的影响。 （7）对位于坡地、岸边的桩基，应进行桩基的整体稳定性验算。桩基应与边 坡工程统一规划，同步设计。 （8）岩溶地区的桩基，当岩溶上覆土层的稳定性有保证，且桩端持力层承载 力及厚度满足要求，可利用覆土层作为桩端持力层。当必须采用嵌岩桩时，应 对岩溶进行施工勘探。 （9）应考虑桩基施工中挤土效应对桩基及周边环境的影响；在深厚饱和软土 中不宜采用大片密集有挤土效应的桩基。 （10）应考虑深基坑开挖中，坑底土回弹隆起对桩受力及桩承载力的影响。 （11）桩基设计时，应结合地区经验考虑桩、土、承台的共同作用。 （12）在承台及地下室周围的回填土中，应满足填土密实度要求。 3.什么是单桩？说明桩侧极限摩阻力的影响因素是什么。 单桩: 即采用一根桩（通常为大直径桩）以承受和传递上部结构（通长为柱）荷载的独立基础。 极限摩阻力的影响因素:（1）桩周土的性质； （2）桩、土相对位移； （3）桩的直径的影响； （4）桩-土界面条件的影响； 例子2-3.某基础底面尺寸为 5.4*2.7m ，埋深1.8米，基础顶面离地面 0.6米。基础顶面承受 柱传来的轴力Fk2=1800kN ，弯矩Mk=950kNm,水平力FkH=180kN ；还承受外墙传来的集 中荷载，作用在离轴线0.62m 处，大小为220kN 。试验算基础底面与软弱下卧层地基承载力。 已知地基土情况如下： 第一层：粉质粘土， 4.3 米厚 丫 =18.0kN/m3 丫 sat=18.7kN/m3 e=0.85, fak=209kPa , Es 仁 7.5Mpa 第二层：淤泥质粘土： fak=75kPa , Es2=2.5Mpa 地下水面在基础底面处 解： 1持力层承载力验算 基础底面平均压应力： 1800 20*1-8* 5-4*2-7 -^54^=174.6kPa 5.4* 2.7 最大压力: P kmax 二P k (1 6e/l) =273.9kPa 第一层地基承载力特征值以及验算: f a 二 f ak b (T d m9 -0.5) =209+1.0*18.0* (1.8-0.5) =232.4kPa 验算：pk 第一章 土方工程 1．某工程基础（地下室）外围尺寸40m ×25m ，埋深，为满足施工要求，基坑底面积尺寸在基础外每侧留宽的工作面；基坑长短边均按1：放坡（已知K S =，K S ′＝）。试计算： (1)基坑开挖土方量； (2)现场留回填土用的土方量； (3)多余土用容量为5m ３ 自卸汽车外运，应运多少车次？ 解： (1) ()()()()()3 132303102400.52250.521066400.520.5 4.82250.520.5 4.821410.640.5 4.820.5 4.82400.52250.521232.562245925.50() 6 A m A m A m H V A A A m =+??+?==+?+???+?+??=????????=+?+?+?+= ? ? ???? =?++=自然方量 （2） 35925.504025 4.8 1071.91()1.05 V m -??= =自然方量 （3） 外运的土为虚方 36066.986066.98n==12145 V m =?=虚方（5925.50-1071.91）1.25车 填方区 挖方区 1 T 1 T 1 T 1 T 挖方量 （3 m ） 1 W 15 20 18 240 1000 2 W 70 14 110 170 4000 3 W 15 22 120 200 4000 4 W 10 13 80 160 10000 填方量（3 m ） 1000 7000 2000 9000 19000 注：小格内单位运距为m 。 解： 表中可以看出：x 11+x 21+x 31+x 41=1000 x 11+x 12+x 13=1000 ……………… 利用“表上作业法”进行调配的步骤为： (1）用“最小元素法”编制初始调配方案 步骤1：即先在运距表（小方格）中找一个最小数值，即2170L =，于是先确定 21 X 的 值，使其尽可能地大，即取 21min(1000,4000)1000 X ==。则 1131410 X X X ===，在 空格内画上“×”号，将（1000）填入 21 X 格内； 步骤2：在没有填上数字和“×”号的方格内再选一个运距最小的方格，即4380L =， 让X 43值尽可能的大，即X 43=min(10000，2000)＝2000。同时使x 13＝x 23＝x 33＝0。同样将（2000） 填入表1-5中X 43格内，并且在X 13、X 23 、X 33格内画上“×”。 步骤3：按同样的原理，可依次确定x 42=7000，x 12=x 22 =x 32 =0；x 31=300，x 32＝x 33 ＝100，并填入表1-5，其余方格画上“×”，该表即为初始调配方案。 表1-5 土方初始调配方案 填方区 挖方区 1 T 2T 3T 4T 挖方量 （3 m ） 1W 150 200 180 240 1000 × × × （1000） 2 W 70 140 110 170 4000 （1000） × × （3000） 习题解答 习题3－2 某过江隧道底面宽度为33m ，隧道A 、B 段下的土层分布依次为：A 段，粉 质粘土，软塑，厚度2m ，E s ＝，其下为基岩；B 段，粘土，硬塑，厚度12m ，E s = ，其下为基岩。试分别计算A 、B 段的地基基床系数，并比较计算结果。 〔解〕本题属薄压缩层地基，可按式（10-52）计算。 A 段： 3/21002 4200m kN h E k s A === B 段： 3/153312 18400m kN k B == 比较上述计算结果可知，并非土越硬，其基床系数就越大。基床系数不仅与土的软硬有关，更与 地基可压缩土层的厚度有关。 习题3－3 如图10-13中承受集中荷载的 钢筋混凝土条形基础的抗弯刚度EI ＝2×106 kN ·m 2，梁长l ＝10m ，底面宽度b ＝2m ，基床 系数k ＝4199kN/m 3，试计算基础中点C 的挠 度、弯矩和基底净反力。 〔解〕 图10-13 查相关函数表，得A x =，B x =，C x =，D x =，A l =，C l =，D l =，E l =，F l =。 (1)计算外荷载在无限长梁相应于A、B两截面上所产生的弯矩和剪力M a、V a、M b、V b 由式（10-47）及式（10-50）得： (2)计算梁端边界条件力 F =(E l+F l D l)V a+λ(E l-F l A l)M a-(F l+E l D l)V b+λ(F l-E l A l)M b A =+×× +×+×× - × = F =(F l+E l D l) V a+λ(F l-E l A l) M a-(E l+F l D l)V b+λ(E l-F l A l)M b B = -+×× + ×+×× = =·m =·m (3) 计算基础中点C的挠度、弯矩和基底净反力 p =kw C=4199×= C 习题4－1 截面边长为400mm的钢筋混凝土实心方桩，打入10m深的淤泥和淤泥质土后，支承在中风化的硬质岩石上。已知作用在桩顶的竖向压力为800kN，桩身的弹性模量为3 根据题目要求，b2=(1.5-0.49)/2=0 ?505m 2-8:解：（1）持力层选择：考虑上部荷载不大，粘土层力学性质较 好，较厚（4.5m ），故初步选择持力层为粘土层。 （2） 基础埋深d :标准冻深1.5m ，设计冻深： Sf 叽 讥=1.5*1.0*0.85*0.9=1.15m 基础的最小埋设深度 d mi n =Z d - h max = 1.15-0.84 = 0.31m 基础深度必须大于0.5m ，可初步设定基础深度为1m （原地面以下） （3） 求地基承载力特征值 根据粘性土 e = 0.73, I L = 0.48,查规范表得：n b = 0.3, n d = 1.6 持力层承载力特征值fa （先不考虑对基础宽度进行修正）： f a =f a k d r m （d -0.5） =210 1.6 19 0.5=225.2kPa （4） 初步选择基底尺寸 计算基础和回填土重 Gk 时的基础埋深 d=1/2（1 ?0+1?3）=1? 15m 由公式b -士 = 225.2第 1.15 "3，取基础宽度b 为1血。不 需要修正 （5）验算持力层地基承载力 基础和回填土重 确定条形基础底面宽为1?5m （6）刚性基础基础高度的确定 ①素混凝土基础：宽高比取1： 1?25 P k = F k G k A 290 34.5 1.5 = 216.3kPa f a ；满足要求。 基础高度》0.505X 1.25=0?63m,取基础高度为0.70m,分两级台阶,每级台阶为350mm ②砖基础：按照两皮一收的砌法，砖基础所需的台阶数为: （7）柔性基础（钢筋混凝土）基础高度的确定 采用钢筋混凝土条形基础。C20混凝土，ft=1.10N/mm2,钢筋用HPB235级，fy= 210N/mm2 荷载设计值F=1.35Fk=290*1.35=391.5kN/m 基底净反力：pj= - = 3915二261 kPa j b 1.5 1 基础边缘至砖墙计算截面的距离： 6 =丄（1.5 一0.49）= 0.505 2 基础有效高度 21^ 131.80.171m = 171mm 0.7 f t0.7 1100 取基础高度h=250mm h0=250-40-5=205mm( >171mm。 A 4 Q d R M 一Pb2—- 33.28kN *m 2 10.7500 M 33.28 灯06 2 A859mm O.9f y h o 0.9 210 205 1500 - 490 2 60 = 8.4 第二章 2.1求下列函数的拉氏变换 （1）s s s s F 2 32)(23++= （2）4310)(2+-=s s s F （3）1)(!)(+-= n a s n s F （4）36 )2(6 )(2++=s s F （5） 2222 2) ()(a s a s s F +-= （6）)14(21)(2 s s s s F ++= （7）52 1 )(+-= s s F 2.2 （1）由终值定理：10)(lim )(lim )(0 ===∞→∞ →s t s sF t f f （2）1 10 10)1(10)(+-=+= s s s s s F 由拉斯反变换：t e s F L t f ---==1010)]([)(1 所以 10)(lim =∞ →t f t 2.3（1）0) 2()(lim )(lim )0(2 =+===∞ →→s s s sF t f f s t )0()0()()()](['2''0 ' 'f sf s F s dt e t f t f L st --==-+∞ ? )0()0()(lim )(lim '2''0f sf s F s dt e t f s st s --=+∞ →-+∞ +∞→? 1 )2()(lim )0(2 2 2 ' =+==+∞→s s s F s f s (2)2 ) 2(1 )(+= s s F , t te s F L t f 21)]([)(--==∴ ,0)0(2)(22' =-=--f te e t f t t 又，1 )0(' =∴f 2.4解：dt e t f e t f L s F st s --?-==202)(11 )]([)( ??------+-=2121021111dt e e dt e e st s st s 2-1 某建筑物场地地表以下土层依次为：（1）中砂，厚2.0m ，潜水面在地表以下1m处，饱和重度；（2）粘土隔离层，厚2.0m，重度；（3）粗砂， 含承压水，承压水位高出地表2.0m（取）。问地基开挖深达1m 时，坑底有无隆起的危险？若基础埋深，施工时除将中砂层内地下水位降到坑底外，还须设法将粗砂层中的承压水位降几米才行？ 【解】（1）地基开挖深1m时持力层为中砂层 承压含水层顶面以上土的总覆盖压力：20×1＋19×2=58kPa 承压含水层顶部净水压力：10×（2+2+2）=60kPa 因为58<60 故坑底有隆起的危险！ （2）基础埋深为1.5m时 承压含水层顶面以上土的总覆盖压力：20×0.5＋19×2=48kPa ≥承压含水层顶部净水压力=10×得： ≤4.8m ； 故，还应将承压水位降低6-4.8=1.2m。 2-2 某条形基础底宽b=1.8m ，埋深d=1.2m ，地基土为粘土，内摩擦角标准值=20°，粘聚力标准值=12kPa，地下水位与基底平齐，土的有效重度，基底以上 土的重度。试确定地基承载力特征值 a f。 【解】根据题给条件可以采用规范推荐理论公式来确定地基的承载力特征值。 由=20°查表2-3，得因基底与地下水位平齐，故取有效重度,故：地基承载力特征值 kPa c M d M b M f k c m d b a 29 . 144 12 66 .5 2.1 3. 18 06 .3 8.1 10 51 .0 = ? + ? ? + ? ?= + + =γ γ 2-3 某基础宽度为2m ，埋深为1m 。地基土为中砂，其重度为18kN/m 3，标准贯入试验锤击数N=21，试确定地基承载力特征值a f 。 【解】 由题目知，地基持力层为中砂，根据标贯锤击数N=21查表2-5，得： kPa f ak 286)250340(15 3015 21250=---+ = 因为埋深大于d=1m>0.5m ，故还需对k f 进行修正。查表2-5，得承载力修正系数0.3=b η， 4.4=d η，代入公式（2-14）得修正后的地基承载力特征值为： kPa d b f f m d b ak k 6.325)5.01(184.4)33(180.3286)5.0()3(=-??+-??+=-+-+=γηγη 2-4 某承重墙厚240mm ，作用于地面标高处的荷载m kN F k 180=，拟采用砖基础，埋深为1.2m 。地基土为粉质粘土，318m kN =γ，9.00=e ，kPa f ak 170=。试确定砖基础的底面宽度，并按二皮一收砌法画出基础剖面示意图。 【解】 因为基础埋深d=1.2m>0.5m 故需先进行地基承载力深度修正，持力层为粉质粘土，查表2-5得 0.1=d η，得修正后的地基承载力为： ()kPa d f f m d ak a 6.1825.02.1180.1170)5.0(=-??+=-+=γη 此基础为墙下条形基础，代入式2-20得条形基础宽度： 13.12 .1206.182180 =?-=-≥ d f F b G a k γm 为符合砖的模数取b=1.2m ，砖基础所需的台阶数为： 8 602240 1200=?-= n 所以按二皮一收砌法的基础截面如图所示： 2-5 某柱基承受的轴心荷载MN F k 05.1=，基础埋深为1m ，地基土为中砂，318m kN =γ，kPa f ak 280=。试确定该基础的底面边长。 《工程制图基础》在线作业一 一、单选题（共 40 道试题，共 100 分。） 1. 判断：粗牙普通螺纹，公称直径20，螺距 2.5，中、顶径公差带7H，短旋合长度，右旋。规定代号M20-7H-S。 . 正确 . 错误 . 正确答案： 2. 在结构平面图中，YT代表构件（） . 楼梯板 . 预制板 . 阳台板 . 预应力板 正确答案： 3. 椭圆柱面的管子可用来连接（） . 两个不平行错位而等径的圆柱形管 . 两个不平行错位而异径的圆柱形管 . 两个互相平行错位而等径的圆柱形管 . 两个互相平行错位而异径的圆柱形管 正确答案： 4. 在一般位置平面上可做几条最大斜度线？（） . 一条 . 两条 . 三条 . 无数条 正确答案： 5. 判断：画肋、轮辐及薄壁时，若剖切平面按纵向剖切，这些结构都不画剖面符号，而用粗实线线将它与其他邻接部分分开。 . 正确 . 错误 . 正确答案： 6. 关于椭圆上共轭直径的条数，正确的是（） . 无数条 . 8条 . 4条 . 只有两条 正确答案： 7. 判断：符号“∠1：10”表示斜度1：10 . 正确 . 错误 . 正确答案： 8. 有一柱面，上下两底为圆，其正截面为椭圆，则这种柱面叫做（） . 圆柱面 . 椭圆柱面 . 曲柱面 . 变形柱面 正确答案： 9. 用来连接两轴线相交的圆形管的接头应是（） . 柱状面管 . 圆柱管 . 锥状面管 . 椭圆柱面管 正确答案： 10. 下列哪一类不是剖面图中经常采用的画法（）。 . 全剖面图 . 半剖面图 . 移出剖面图 . 局部剖面图 正确答案： 11. 截平面垂直于回转体轴线，截交线为（）。 . 直线 . 椭圆 . 圆形 . 无法确定 正确答案： 12. 过一条水平线，能做几个投影面的垂直面？（） . 三个 . 两个 . 一个 . 无数个 正确答案： 13. 下面哪种叙述是正确的？（） . 若空间一直线与平面平行，则此直线与该平面上任何直线都平行 . 若空间一直线与平面平行，则在该平面上只能找出一条直线与该直线平行. 若空间一直线与平面上任一直线平行，则此直线与该平面平行 . 若空间一直线与一迹线平面平行，则此直线必与该平面上的一条迹线平行正确答案： 14. 已知点（20,25,30），则在V面对称的点是（） . （20,25,-30） . （20,-25,30） 2-1某建筑物场地地表以下土层依次为：(1)中砂，厚2.0m,潜水面在地表以下1m处，饱与重度 隔亦；録肚够:;产；(2)粘土隔离层,厚 2.0m,重度；—;(3)粗砂，含承压水，承压水位高出地表2.0m(取代厂述好打阳。问地基开挖深达1m时，坑底有无隆起的危险？若基础埋深二=:二二,施工时除将中砂层内地下水位降到坑底外，还须设法将粗砂层中的承压水位降 几米才行？ 【解】(1)地基开挖深1m时持力层为中砂层 承压含水层顶面以上土的总覆盖压力：20X 1 + 19X 2=58kPa 承压含水层顶部净水压力:10X (2+2+2)=60kPa 因为58<60故坑底有隆起的危险！ (2) 基础埋深为1、5m时 承压含水层顶面以上土的总覆盖压力：20X 0、5 + 19X 2=48kPa 》承压含水层顶部净水压力=10X t“ 得： 办..产 4.8m ; 故,还应将承压水位降低6-4、8=1、2m。 2-2 某条形基础底宽b=1.8m,埋深d=1.2m,地基土为粘土，内摩擦角标准值甲?：=20° ,粘聚 力标准值:=12kPa地下水位与基底平齐，土的有效重度」〕二匚■,基底以上土的重度…上:二二；试确定地基承载力特征值f a。 【解】根据题给条件可以采用规范推荐理论公式来确定地基的承载力特征值。 由勺小，=20°查表2-3,得?：，■:,,：因基底与地下水位平齐，故取有效重度，故:地基承载力特征值 N=21,试确定地基承载力特征值f a。 ? M b b M d m d M c C k 0.51 10 1.8 3.06 18.3 1.2 5.66 12 144.29kPa 2-3某基础宽度为 2m,埋深为1m。地基土为中砂，其重度为18kN/m 3,标准贯入试验锤击数 N=21,试确定地基承载力特征值f a。 《工程制图基础》测验试题及答案 一、填空题：（每小题1分，共 32分） 1．比例是指图中与其之比。图样上标注的尺寸应是机件的尺寸，与所采用的比例关。 2．图样中，机件的可见轮廓线用画出，不可见轮廓线用画出，尺寸线和尺寸界线用画出，对称中心线和轴线用画出。虚线、细实线和细点划线的图线宽度约为粗实线的。 3．直线按其对投影面的相对位置不同，可分为、和三种。 4．空间两直线的相对位置有、、三种。 5．立体分为和两种，所有表面均为平面的立体称为，包含有曲面的立体称为。 6．三视图的投影规律是：主视图与俯视图；主视图与左视图；俯视图与左视图。远离主视图的方向为方，靠近主视图的方向为方。 7.组合体的视图上，一般应标注出、和三种尺寸，标注尺寸的起点称为尺寸的。 8.表达形体外部形状的方法，除基本视图外，还有、、、四种视图。 二、单项选择题：（每小题3分，共12分） 1、圆的直径为10，采用比例2:1画出时该圆正确的尺寸标注是（） 2、在下列四种说法中，选择一种正确的答案。（） A、AB是正垂线，BC是铅垂线，CD是正平线 B、AB是侧平线，BC是正平线，CD是一般位 置直线 C、AB是侧平线，BC是正平线，CD是正 平线 D、AB是正垂线，BC是铅垂线，CD是一 般位置直线 4、下图中正确的退刀槽尺寸注法是（） 5、下面剖面图中正确的键槽尺寸注法是（） 三、多项选择题：（每小题5分，共20分） 1、点A在圆锥表面上，正确的两组视图是（） 2、在下列五组视图中，正确的两组视图是（） 3、在下列五组视图中，正确的两组视图是（） 4、已知物体的主视图和俯视图，其正确的左视图是（） 四、作图题：（共36分） 1、完成四边形ABCD的水平投影。（5分） 2、在△ABC内过A点作正平线AE， E点在BC上。（5分） 1-1机械工程控制论的研究对象与任务是什么? 解机械工程控制论实质上是研究机械一r_程技术中广义系统的动力学问题。具体地讲，机械工程控制论是研究机械工程广义系统在一定的外界条件作用下，从系统的一定初始条件出发，所经历的由内部的固有特性所决定的整个动态历程;研究这一系统及其输入、输出二者之间的动态关系。 机械工程控制论的任务可以分为以下五个方面: (1)当已知系统和输人时，求出系统的输出(响应)，即系统分析。 (2)当已知系统和系统的理想输出，设计输入，即最优控制。 (3)当已知输入和理想输出，设计系统，即最优设计。 (4)当系统的输人和输出己知，求系统的结构与参数，即系统辨识。 (5)输出已知，确定系统，以识别输入或输入中的有关信息，即滤波与预测。 1.2 什么是反馈?什么是外反馈和内反馈? 所谓反馈是指将系统的输出全部或部分地返送回系统的输入端，并与输人信号共同作用于系统的过程，称为反馈或信息反馈。 所谓外反馈是指人们利用反馈控制原理在机械系统或过程中加上一个人为的反馈，构成一个自动控制系统。 所谓内反馈是指许多机械系统或过程中存在的相互藕合作用，形成非人为的“内在”反馈，从而构成一个闭环系统。 1.3 反馈控制的概念是什么?为什么要进行反馈控制? 所谓反馈控制就是利用反馈信号对系统进行控制。 在实际中，控制系统可能会受到各种无法预计的干扰。为了提高控制系统的精度，增强系统抗干扰能力，人们必须利用反馈原理对系统进行控制，以实现控制系统的任务。 1.4闭环控制系统的基本工作原理是什么? 闭环控制系统的基本工作原理如下: (1)检测被控制量或输出量的实际值; (2)将实际值与给定值进行比较得出偏差值; (3)用偏差值产生控制调节作用去消除偏差。 这种基于反馈原理，通过检测偏差再纠正偏差的系统称为闭环控制系统。通常闭环控制系统至少具备测量、比较和执行三个基本功能。 1.5对控制系统的基本要求是什么? 对控制系统的基本要求是稳定性、准确性和快速性。 稳定性是保证控制系统正常工作的首要条件。稳定性就是指系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能力。 准确性是衡量控制系统性能的重要指标。准确性是指控制系统的控制精度，一般用稳态误差来衡量。 快速性是指当系统的输出量与输入量之间产生偏差时，系统消除这种偏差的快慢程度。《控制工程基础》王积伟_第二版_课后习题解答(完整)
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