在学习基础工程这门课程的过程中,课后习题是巩固知识的重要环节。通过解答这些题目,我们可以更好地理解理论知识,并将其应用到实际问题中去。下面是一些基础工程课后题的答案解析,希望能帮助大家加深对相关知识点的理解。
一、土压力计算题
例题1:某挡土墙高6米,墙背垂直光滑,填土面水平。已知填土的内摩擦角φ=30°,黏聚力c=0,重度γ=18kN/m³。求作用于墙背上的主动土压力Ea和被动土压力Ep。
解法:
根据朗肯土压力理论,主动土压力系数Ka和被动土压力系数Kp分别为:
\[ K_a = \tan^2(45^\circ - \frac{\phi}{2}) = \tan^2(45^\circ - 15^\circ) = \tan^2(30^\circ) \]
\[ K_p = \tan^2(45^\circ + \frac{\phi}{2}) = \tan^2(45^\circ + 15^\circ) = \tan^2(60^\circ) \]
代入数值计算得:
\[ K_a = \tan^2(30^\circ) \approx 0.333 \]
\[ K_p = \tan^2(60^\circ) \approx 3 \]
主动土压力为:
\[ E_a = \frac{1}{2} \gamma H^2 K_a = \frac{1}{2} \times 18 \times 6^2 \times 0.333 \approx 116.64 \, kN/m \]
被动土压力为:
\[ E_p = \frac{1}{2} \gamma H^2 K_p = \frac{1}{2} \times 18 \times 6^2 \times 3 \approx 972 \, kN/m \]
二、地基承载力计算题
例题2:某建筑场地的地基土层为砂土,其容许承载力特征值fak=250kPa。基础埋深d=2m,基础宽度b=2m。试确定该基础的修正后的地基承载力特征值fa。
解法:
根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011的规定,修正后的地基承载力特征值fa按下式计算:
\[ f_a = f_{ak} + η_b γ (b - 3) + η_d γ_m (d - 0.5) \]
其中,ηb、ηd为承载力修正系数,γ为基础底面以下土的重度,γm为基础埋深处以上土的加权平均重度。对于砂土,查表可得:
\[ η_b = 0, \quad η_d = 1.5 \]
假设基础底面以下土的重度γ=18kN/m³,基础埋深处以上土的加权平均重度γm=18kN/m³,则有:
\[ f_a = 250 + 1.5 \times 18 \times (2 - 0.5) \]
\[ f_a = 250 + 1.5 \times 18 \times 1.5 \]
\[ f_a = 250 + 40.5 \]
\[ f_a = 290.5 \, kPa \]
三、沉降计算题
例题3:某建筑物采用条形基础,宽度b=2m,埋深d=1.5m。地基土为粉质黏土,压缩模量Es=10MPa,基底附加应力σ0=120kPa。基础长度L=20m。求基础中心点的最终沉降量s。
解法:
根据分层总和法,基础中心点的最终沉降量s可按如下公式计算:
\[ s = \sum_{i=1}^{n} s_i = \sum_{i=1}^{n} \frac{\sigma_{zi}}{E_s} \cdot z_i \]
其中,si为第i层土的沉降量,σzi为第i层土的附加应力,Es为第i层土的压缩模量,zi为第i层土的厚度。假定地基分为两层,上层土厚h1=2m,下层土厚h2=4m,且上下层土的压缩模量相同均为10MPa,则有:
\[ s_1 = \frac{\sigma_{z1}}{E_s} \cdot h_1 = \frac{120}{10} \cdot 2 = 24 \, mm \]
\[ s_2 = \frac{\sigma_{z2}}{E_s} \cdot h_2 = \frac{120}{10} \cdot 4 = 48 \, mm \]
因此,基础中心点的最终沉降量为:
\[ s = s_1 + s_2 = 24 + 48 = 72 \, mm \]
以上就是一些基础工程课后题的答案解析。希望这些例子能够帮助大家更好地理解和掌握基础工程的相关知识。在学习过程中,建议多做练习题,不断提高自己的解题能力和分析能力。同时,也要注意结合实际情况,灵活运用所学的知识点。