2018注册岩土工程师专业考试基础习题及答案(15)
来源 :中华考试网 2017-10-17
中【试题二】
某一级建筑柱下独立桩基础,桩基竖向荷载(荷载效应基本组合)设计值 F =6200kN,弯矩 M =380kN·m,水平力 H =500kN,承台埋深 2.5m,承台及承台上土重标准值 G =640kN。柱子截面为 1m×1m。建筑场地地层条件如下:
0~12m,粉质粘土,重度γ=19kN/m3,e=0.80,可塑状态,地基土极限承载力标准值 qck=200kPa。
① 12 ~14m,细砂,中密~密实。
② 14 ~19m,砾石、卵石。
③ 19 ~28m,粉质粘土。
④ 28 ~35m,卵石层。
⑤ 35 ~45m,粉土。地下水位于地面下 3.5m。
采用水下钻孔灌注桩,桩径 d=0.8m,4 根,承台尺寸如图 1.3.1 所示。要求:确定持力层及桩长,按土层物理指标经验参数法计算复合基桩承载力,并按《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)验算承载力是否满足要求。图 1.3.1 中的土层物理指标:
图 1.3.1
层①粉质粘土:q sk=25kPa,q ck=200kPa
层②砂层:q sk=60kPa
层③砾石、卵石层:q sk=120kPa,q cpk=2000kPa
【解】
⑴ 选 14~19m 砾石、卵石层为桩端持力层,桩长 L=15m,
进入砾石、卵石层 3m。
⑵ 复合桩基的竖向承载力设计值为:
R =ηsQsk/γs+ηpQpk/γp+ηcQck/γc
当无静载荷试验的情况下,其极限侧阻、端阻和承台土阻力标准值为:
Q sk=U Σliqsik=3.14×0.8×(10.0×25+2.0×60+3.0×120) =1834kN
Q pk=qsik×A p=2000×3.14×0.42=1005kN Q ck=qck×A c/n =200×14/4=700kN
式中 A c=基础底面净面积=4×4-0.50×4=14m2 n 为桩的根数,n =4,BC /l=4/15=0.267
式中 BC 为承台宽度(m),l 为桩的入土深度(m)。
s/d =2.4/0.8=3.0(x、y 向相同)。
查《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)表 5.2.2、表 5.2.3
-1 及表 5.2.3-2 得γs=γp=1.67;γc=1.65
ηs=0.8;ηp=1.65;ηic=0.123;ηec=0.63
承台外区 A ec=4×0.4×2+3.2×0.4×2=5.76m2
承台内区 A ic=A c-A ec=14-5.76=8.24m2
ηc=ηic× Aic/ Ac+ηec× Aec/ A c=0.123×8.24/14+0.63×5.76/14=0.33
则 R =0.8×1834/1.67+1.65×1005/1.67+0.33×700/1.65=879+993+140=2012kN
⑶ 验算基桩承载力
已知竖向力 F =6200kN,竖向力偏心距 ex=-0.05m,弯矩 M0=380kN·m,水平力 H =500kN,承台埋深 2.5m,承台及承台上填土重设计值 G =1.2×640=768kN。
则 My =380+500×2+6200×(-0.05)=1070kN·m
Q =(F+G)/n =(6200+768)/4=1742kN
Qmax =(F+G)/n+M yx max/Σx i2=(6200+768)/4+1070×1200×103/(2×2×12002)=1742+223=1965kN
竖向力作用下:
γ0Q =γ0×Q =1.1×1742=1916.2 kN
竖向力和弯矩共同作用下:
γ0Qmax=γ0×Q max=1.1×1965=2161.5kN<1.2R =1.2×2012=2414.4kN(OK)
故复合基桩承载力满足要求。
以上计算结果仅供基桩竖向承载力设计值估算之用,实际工程以现场静载荷试验取得的单桩极限承载力标准值为准(因其为一级建筑)。
特别提醒:用《建筑桩基设计规范》(JGJ94-94)验算桩的承载力时,应采用荷载效应基本组合值;竖向力中,不要漏了基础与填土的自重,其分项系数为 1.2;弯矩要计入水平力和竖向力的偏心引起的弯矩,水平力一般都作用在 0m 处或柱子的根部,它对基底也产生力矩;此外还要注意弯矩的方向,即它们的正负号。