07级基础工程考试试卷a答案

郑州航空工业管理学院 2009 — 2010 学年第2学期
考试试卷答案及评分标准（A ）卷
教师姓名： 魏保立 课程所在系（部）： 土木建筑工程学院 课程名称： 桥梁基础工程 考试形式： 半开卷 考核对象（专业或班级）： 07级土木工程（道桥方向）
一、名词解释（本题总计18分，每小题3分）
1、抗倾覆稳定性系数
基底截面重心至压力最大一边的边缘的距离y ，外力合力偏心距e 0，两者的比值0K 可反映基础倾覆稳定性的安全度，0K 称为抗倾覆稳定系数
2、等代均布土层厚度
汽车荷载在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力换算成的土层厚度称为等代均布土层厚度
3、振动下沉桩
振动法沉桩是将大功率的振动打桩机安装在桩顶（预制的钢筋混凝土桩或钢管桩），利用振动力以减少土对桩的阻力，使桩沉入土中。

4、单桩承载力
单桩在荷载作用下，地基土和桩本身的强度和稳定性均能得到保证，变形也在容许范围内，以保证结构物正常使用所能承受的最大荷载，称为单桩承载力。

5、沉井基础
沉井是一种井筒状结构物，是依靠在井内挖士，借助井体自重及其它辅助措施而逐步下沉至预定设计标高，最终形成的建筑物基础的一种深基础型式。

6、桩底硬层临界厚度
当持力层存在软弱土层是，桩底距下卧软弱层顶面的距离t 小于某一值tc 时，桩底阻力将随着t 的减小而下降，tc 称为桩底硬层临界厚度。

二、填空题（本题总计 16 分，每空1分）
1、永久荷载（恒载）。

2、 摩擦桩，A 为 桩底截面积，一般用设计直径（钻头直径）计算，U 为桩的 周长 ，按成孔直径计算，λ为考虑桩入土长度影响的修正系数，m 0为考虑孔底沉淀淤泥影响的清孔系数。

3、一般沉井，浮运沉井。

4．减小基础埋深，加大基础底面积。

5．桩身的压缩变形 、桩底土的变形；负摩阻力。

6．2662kN 。

三、简答题（本题总计46分）
1．基础工程设计计算的基本原则？（4分）
答：基础工程设计计算的基本原则是：
①基础底面的压力小于地基的容许承载力；（1’）
②地基及基础的变形值小于建筑物要求的沉降值；（1’）
③地基及基础的整体稳定性有足够保证；（1’）
④基础本身的强度满足要求. （1’）
2．试说明桩墙计算时悬臂式板桩墙的计算方
法？（辅以图示表达）（4分）
答：墙身前侧是被动土压力（bcd ），其合力为1P E ,
并考虑有一定的安全系数K （一般取K=2）；在墙身
后方为主动土压力（abe ），合力为A E 。

另外在桩下
端还作用有被动土压力2P E ，由于2P E 的作用位置不
易确定，计算时假定作用在桩端b 点。

考虑到2P E 的
实际作用位置应在桩端以上一段距离，因此，在最
后求得板桩的入土深度t 后，再适当增加10～20%。

(图形图示正确得1分；其他参数各得1分)。

3．必须进行桥梁基础的沉降验算的四种情况有哪些？（8分）
答：必须验算基础的沉降的情况，
1) 修建在地质情况复杂、地层分布不均或强度较小的软粘土地基及湿陷性黄土上的基础；（2’）
2) 修建在非岩石地基上的拱桥、连续梁桥等超静定结构的基础；（2’）
3) 当相邻基础下地基土强度有显著不同或相邻跨度相差悬殊而必须考虑其沉降差时；（2’）
4) 对于跨线桥、跨线渡槽要保证桥（或槽）下净空高度时。

（2’）
4．钻孔桩成桩方法有哪些？泥浆有哪些作用？（10分）
答：旋转钻进成孔、冲击钻进成孔和冲抓钻进成孔。

（3’）
泥浆在钻孔中的作用是：
（1）在孔内产生较大的静水压力，可防止坍孔。

（2’）
（2）泥浆向孔外土层渗漏，在钻进过程中，由于钻头的活动，孔壁表面形成一层胶泥，具有护壁作用，同时将孔内外水流切断，能稳定孔内水位；（2’）
（3）泥浆比重大，具有挟带钻渣的作用，利于钻渣的排出。

（2’）
（4）此外，还有冷却机具和切土润滑作用，降低钻具磨损和发热程度。

（1’）
5．单桩在横轴向荷载作用下，桩的破坏模式有哪些？其横向容许承载力各取决于什么因素？（10分）
答：①第一种情况：当桩的刚度远大于土层刚度时桩径较大（例如入土深度较小或周围土层较松软），受横向力作用后桩身挠曲变形不明显，如同刚体一样围绕桩轴某一点转动，如果不断增大横向荷载，则可能由于桩侧土强度不够而失稳，
使桩丧失承载的
悬臂式板桩墙的计算图示
能力或破坏。

（3’）因此，基桩的横向容许承载力可能由桩侧土的强度及稳定性决定。

（2’）
②第二种情况：当桩的相对刚度较小时，由于桩侧土有足够大的抗力，桩身发生挠曲变形，其侧向位移随着入土深度增大而逐渐减小，以至达到一定深度后，几乎不受荷载影响。

形成一端嵌固的地基梁，桩的变形呈波状曲线。

如果不断增大横向荷载，可使桩身在较大弯矩处发生断裂或使桩发生过大的侧向位移超过了桩或结构物的容许变形值。

（3’）因此，基桩的横向容许承载力将由桩身材料的抗剪强度或侧向变形条件决定。

（2’）
6．以双孔矩形沉井说明钢筋砼沉井主要由哪几部分组成的？并讲述各部分的作用？（10分）
答：双孔矩形沉井主要由井壁(侧壁) （2’）、刃脚（2’）、内隔墙（2’）、井孔（1’）、凹槽（1’）、封底和顶盖板（2’）等组成。

井壁是沉井的主要部分，应有足够的厚度与强度。

刃脚其主要功用是减少下沉阻力。

内隔墙的主要作用是增加沉井在下沉过程中的刚度，减小井壁受力计算跨度。

井孔提供一定的施工作业空间，并且可以减小沉井的自重。

凹槽作用是使封底混凝土与井壁有较好的结合，封底混凝土底面的反力更好地传给井壁。

封底以防止地下水渗入井内，传递上部荷载的作用。

顶板支撑墩台身及上部结构荷载，(各部分组成答对得5分；作用答对得5分)
四、计算题（本题总计20分，每小题10分）
1、解：
100250200kNm M =+⨯= （1’）
（1’） ，可得：
基底面积2m 619.7)
220250(1600)2(=⨯-=⨯-≥γa f F A （1’） ∴ （1’）
另由
a f W
M A G F p 2.1max ≤++=（1’）可得： 2502.14200642416002
⨯≤⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+b b b γ（2’） 解得：b ≥1.72m （1’）
综合可得：b ≥1.9m （2’）
2、解：（1）桩长的计算：
设最大冲刷线以下桩长为h 2，一般冲刷线桩长为h 2+4m ；桩身每延米自重
m 90.14
619.74==≥A b
q=)1025(45.12
-⨯⨯π=26.51kN （扣除浮力），利用单桩容许承载力公式计算 )}3(]{[21][2200-++∑=h K A m l U P i i γσλτ 式中：N h —单桩受到的全部竖向荷载（kN ），最大冲刷线以下（入土深度）的桩重的一半作外荷载计算。

当两跨活载时N h 为最不利情况，则
N h =N 1+N 2+N 4+N 5+N 6+ql 0+1/2qh 2
=3200+820+680+180+150+26.51×（56.00-52.00）+1/2×26.51×h 2
=5136.04+13.255h 2（1’）
由给出的公式计算[P]，桩的设计桩径1.5m ，成孔直径1.55m ，桩的周长U=π×
1.55=4.87m （1’），A=4
5.12
⨯π=1.77m 2（1’） ，h ＝h 2＋（56.00-52.00）＝h 2＋4m （1’），其他数据已知，所以得
[P] =)]34(105280[77.16.07.0]70)12(3512[55.1(2
122-+⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯-+⨯⨯⨯h h π =207.62h 2-851.83=N h =5136.04+13.255h 2
∴ h 2＝22.04m ，取h 2＝23m （1’），桩的轴向承载力符合要求
（2）判断弹性桩与否
确定桩的计算宽度b 1：b 1=0.9(d +1)=0.9×(1.5+1)＝2.25m （1’）
计算桩土变形系数α：
∵桩基础位于多层土，需要判断m 是否采用换算值。

h m =2（d+1）=2×(1.5+1)=5.0m 深度范围内仍为单一土层，所以m=10000kN/m 4（1’）
464I d π
==0.04908×1.54＝0.248m 4（1’）
1-5751m 346.0248
.0107.267.025.21000067.0=⨯⨯⨯⨯==I E mb h α（1’） ∵桩的换算深度h h α=＝0.346×23＝7.96＞2.5（1’）
∴该桩基础是弹性桩基础。