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基础工程课后思考题与习题
第二章 天然地基上的浅基础
2-1 浅基础与深基础有哪些区别？
答：天然地基上基础，由于埋置深度不同，采用的施工方法、基础结构形式和设计计算方法也不相同，通常可分为浅基础和深基础两类。浅基础埋入地层深度较浅，施工一般采用敞开挖基坑修筑基础的方法，故亦称为明挖基础。浅基础在设计计算时，可以忽略基础侧面土体对基础的影响，基础结构形式和施工方法也比较简单。深基础埋入地层较深，结构形式和施工方法较浅基础复杂，在设计计算时需考虑基础侧面土体的影响。在深水中修筑基础有时也可以采用渗水围堰清除覆盖层，按浅基础形式将基础直接放在基岩上，但施工方法较复杂。
2-2 何谓刚性基础？刚性基础有什么特点？
答：1）基础在外力（包括基础自重）作用下，基底的地基反力为ｐ（图２-１），此时基础的悬出部分［图２-１ｂ）］，ａ-ａ断面左端，相当于承受着强度为p的均布荷载的悬臂梁，在荷载作用下，ａ-ａ断面将产生弯曲拉应力和剪应力。当基础圬工具有足够的截面使材料的容许应力大于由地基反力产生的弯曲拉应力和剪应力时，ａ-ａ断面不会出现裂缝，这时，基础内不需配置受力钢筋，这种基础称为刚性基础［图２-１ｂ）］。
2）刚性基础的特点是稳定性好、施工简便。能承受较大的荷载，所以只要地基强度能够满足要求，它是桥梁和涵洞等结构物首先考虑的基础形式。它的主要缺点是自重大，并且持力层为软土时，由于扩大基础面积有一定限制，需要对地基进行处理或加固后才能使用，否则会因所受的荷载压力超过地基强度而影响建筑物的正常使用。所以，对于荷载大或上部结构对沉降差较敏感的建筑物，当持力层的土质较差又较厚时，刚性基础作为浅基础是不适宜的。

2-10 某一基础施工时，水深3m，河床以下挖基坑身10.8m。土质条件为亚砂土γ=19.5kN/m3，φ=15º，c=6.3kPa，透水性良好。拟采用三层支撑钢板桩围堰，钢板桩为拉森IV型，其截面模量为W=2200cm3，钢板桩容许弯应力[δ]=240MPa。要求：①确定支撑间距；②计算板桩入土深度；③计算支撑轴向荷载；④验算板桩强度；⑤计算封底混凝土厚度。

解：①确定支撑间距
经过多次试算，取支撑间距从上之下依次为4.5m、3.5m、3m、2.8m，如图所示。
②计算板桩入土深度
多支撑板桩墙入土深度去板桩长度的15%，及入土深度为13.8*15%=2.07m
③计算支撑轴向荷载
图1图2图3图4
Mmax=W*[δ]= 2200cm3*240MPa=528kN.m
主动土压力系数Ka=tan2(45°-φ/2)=0.59
加上三个支撑，假定支撑之间为简支，计算图如上图所示。
1) 计算A1
由平衡条件可知；A1-33.63*1.5/2+45*4.5/2=0
则有：A1=126.47kN
2) 计算A2、B1
MB1=0 A2*3.5-[33.63*3.5*3.5/2+14.8*2.84*2.84/2+14.8*0.66/2*(0.66/3+2.84)+45*3.5*3.5/2+35*3.5/2*3.5/3]=0
解得A2=126.84kN
由平衡条件可知；B1=33.63*3.5+14.8*2.84+14.8*0.66/2+45*3.5+35*3.5/2-A2=
256.53kN
3) 计算B2、C1
MC1=0
B2*3-(48.43*3*3/2+80*3*3/2+30*3/2*3/3)=0
解得B2=183.43kN
由平衡条件可知；C1=48.43*3+80*3+30*3/2-B2=246.86kN
4) 计算C2、D
MD=0
C2*2.8-(48.43*2.8*2.8/2+110*2.8*2.8/2+28*2.8/2*2.8/3)=0
解得C2=234.87kN
由平衡条件可知；D=48.43*2.8+110*2.8+28*2.8/2-C2=247.94kN
则各支撑的轴向荷载为：
A=A1+A2=126.47kN+126.84kN=253.31kN
B=B1+B2=256.53kN+183.43kN=439.96kN
C=C1+C2=246.86kN+234.87kN=484.73kN
D=247.94kN
④验算板桩强度
1) M1=33.63*1.5/2*1.5/3+45*4.5/2*4.5/3=164.49kNm< Mmax= 528kNm
2) Q=0 距离B1为x
256.53-48.43x-(80-10x)- (80-10x)x/2=0 解得x=1.82m
M2=256.53*1.82-[48.43*1.82*1.82/2+（80-10*1.82）*1.82*1.82/2-18.2*1.82/2*1.82/3]=274.27kNm< Mmax= 528kNm
3) Q=0 距离B2为x
183.43-48.43x-80x-10x*x/2=0 解得x=1.356m
M3=183.43*1.356-(48.43*1.356*1.356/2+80*1.356*1.356/2+13.56*1.356/2*1.356/3)=126.50kNm< Mmax= 528kNm
4) Q=0 距离C2为x
234.87-48.43x-110x-10x*x/2=0 解得x=1.42m
M4=234.87*1.42-(48.43*1.42*1.42/2+110*1.42*1.42/2+
14.2*1.42/2*1.42/3)=169.01kNm< Mmax= 528kNm
由以上计算可知：各段弯矩均小于板桩墙的允许强度。
⑤计算封底混凝土厚度
γc*X=γW*(μh+X)
X=μγWhγc-γw=10*13.8*μ13=10.615μm，取μ=0.40，则有X=10.615*0.4=4.25m