注册土木工程师(水利水电)专业案例习题.doc

46. 某大型工程，位于8度地震区。主坝为粘土均质坝，受地形的限制，为满足泄洪要求，在主、副坝联接处建有溢洪道，设计洪水泄流量为8300m3/s，溢洪道基础位于第三纪砂层上。溢洪道采用直线布置，由驼峰堰进水闸、泄槽、一级消力池、二级消力池、三级消力池以及海漫等几部分组成。堰体为驼峰堰型，长28m，上游设壤土铺盖，厚23m，长250m，渗透系数为1×10-6cm/s，铺盖下砂层渗透系数为3×10-3cm/s。堰体下设两条横向（垂直水流）排水管，并与堰体两侧边边墙外纵向排水管相联，横向排水管内地下水位高程为134.5m。堰体结构简图及设计洪水过水时的受力状态见附图。泄槽两侧挡墙为直墙式，并对称扩散，进口堰末泄槽起点宽131.5m，流速为13.15m/s，水深4.8m；泄槽末端处宽170m，流速为21.23m/s，水深2.3m。泄槽底板下设有反滤层和网状排水沟，纵横向排水沟布置在泄槽底板下，横向排水沟自溢洪道中心向两侧以5%的坡度引边墙外排水廊道内。第三纪砂层相对密度为0.80。由颗粒级配曲线查得小于各粒径重量占总重量的百分数如下表：砂的粒径di（mm）0.0140.0300.0500.0600.1200.1700.250.301.051.001.408.00对应粒径占（%）5101520304050607080851004. 判断溢洪道泄槽（陡槽）满足水流扩散所需要的沿水流方向的最小水平投影长度，下列哪一项能满足最低要求?（A）190 m （B）170 m（C）150 m （D）130 m答案： (B )主要解答过程： 溢洪道泄槽边墙扩散角可按溢洪道设计规范附录A.3中公式A.3.2-2计算，tgQ=(g*h)1/2/k/v式中：h扩散段首、未端平均水深；v扩散段首、未端平均流速；k经验系数，取3.0；h=0.5(4.8+2.3)=3.55m v=0.5(13.15+21.23)=17.19m/s tgQ=(g*h)1/2/k/v=(9.81*3.55)1/2/3/17.19=0.114溢洪道泄槽满足水流扩散所需要的沿水流方向的最小水平投影长度L：L=0.5(170-131.5)/0.114=168.9m5. 当设计洪水泄洪，闸门全开堰体过水时，（顺水流方向）影响堰体（单宽）稳定的除有结构自重及其上的永久设备重量、土压力外，还有哪些基本荷载？（A）设计洪水位时的扬压力和地震荷载（B）设计洪水位时的扬压力和泄流时的水压力（C）设计洪水位时的静水压力和地震荷载（D）设计洪水位时的静水压力和波浪压力答案：(B )主要解答过程：6. 由上述条件，下列哪一选项最接近高程134.5m以上堰体上游面(单宽)所作用的水平水推力的计算值？（按时均压强计算，忽略铺盖厚度，堰趾至横向排水沟的渗径长度按20m计，堰体过水如图示）。下列选项中水平水推力计算值，哪一项是比较正确的？（A）780kN （B）460kN（C）420kN （D）1360kN答案：（ B ）主要解答过程：铺盖首部的渗透压力=(151.0-134.5)*10=165KN铺盖尾部的渗透压力165*24.5/274.5=14.72KN堰底板上游的渗透压力165*20/274.5=12.02KN排水管的渗透压力为0(1) 上游止水以上水压力H1H1=0.5(80+120)*4 =400KN(2) 上游止水以下水压力H2H2=0.5(14.72+12.02)*4.5= 60.1KN 堰体上游面(单宽)所作用的水平水推力=400+60.1=460 KN7. 某装机450MW的坝后水电站内有2500kN/300kN的桥机，桥机轨道梁采用钢筋混凝土T形梁。在进行吊车梁计算配筋时，需要确定T形梁的结构重要性系数0，桥机竖向荷载的动力系数Q，结构系数d。以下哪一选项是正确的？（A）0=1.1，Q=1.05，d=1.3（B）0=1.0，Q=1.05，d=1.2（C）0=1.0，Q=1.2，d=1.2（D）0=1.0，Q=1.1，d=1.2答案：（B）主要解答过程：水利水电工程第级划分与洪水标准规定装机450MW为大()型工程，厂房是主要建筑物，应为2级建筑物。水电站厂房设计规范第4.1.3条规定，2级建筑物结构重要性系数0=1.0；第4.1.8条规定，桥机竖向荷载的动力系数Q=1.05；水工混凝土结构设计规范第4.2.1条规定，结构系数d=1.2。8. 有一素混凝土柱，混凝土强度等级C15， 计算长度l0=3.6 m，截面尺寸b×h=300×500mm2，轴向力设计值N=480kN，轴向力作用点至截面重心作用点距离e0=100mm，如图所示。经复核，该柱截面安全。以下哪一个数值最接近该素混凝土柱的受压承载力？（A）600kN（B）710kN（C）480kN（D）520kN答案：（C）主要解答过程：水工混凝土结构设计规范SL/ T191-96条文 5.2.1，5.2.2公式5.2.21，5.2.24 专业案例，水工结构篇，第二章，第三节(1) 有关系数d=1.3， fc=10N/mm2，e0=100mm，yc =500/2=250mm(2) 判别是否要考虑受拉区混凝土的作用 0.4 yc=0.4×250=100mm0.8 yc=0.8×250=200mm故0.4 yc= e00.8 yc， 按不考虑混凝土受拉区的作用计算承载力。（3）弯矩平面内的受压承载力l/h=3600/500=7.2， 查表5.2.2-1得，=0.93N=482884N=483kN（4） 垂直弯矩作用平面的受压承载力l/h=3600/300=12， 查表5.2.2-1得，=0.82N=709615N=710kN应取（483kN，710kN）的小值，故受压承载力为483kN。注： (A) 未计=0.93的影响，483/0.93=520 kN； (B ) 错误地取用（483kN，710kN）的大值710kN；(D) 错误地取用d=1.2(钢筋混凝土构件)，483/1.2×1.3=523kN。9. 某厂房（3级建筑物）房内有T 形吊车梁，截面尺寸为梁高500mm，腹板宽200mm，翼缘厚度100mm，翼缘宽度400mm，计算跨度l0=6m，经计算跨中弯矩设计值M=210kN·m (包括自重)，已配有受压钢筋2根直径16的级钢筋（As=402mm2），采用C20混凝土，受拉钢筋也采用级钢筋，2排布置，（c=25mm），以下哪个数值最接近需要配置的受拉钢筋面积？（A）2000mm2 （B）1800mm2（C）1950mm2 （D）1845mm2答案：（D）主要解答过程：水工混凝土结构设计规范SL/ T191-96条文 6.2.2 公式5.2.21，5.2.24 专业案例，水工结构篇，第二章，第四节(1) 确定有关系数=1.0，d=1.2，0=1.0（安全级别级），G=1.05，Q=1.20， fc=10N/mm2，fy=fy=360 N/mm2，c=25mm(2) 翼缘宽度计算假定受拉筋直径20mm ,2排钢筋间间距为50mm，则a=25+20/2+50/2=60mmh0=500-60=440mm，a=25+16/2=33mm，hf=100mm对于独立的T形梁，hf/h0=100/440=0.227>0.1, b+12hf =200+12×100=1400mml0/3=6000/3=2000mm取（400，1400，2000）的最小值，故bi=400mm，（3）T形截面类型判断dM=1.2×210=252 kN·mfcbihi(h0-hi/2)+fyAs(h0-a)=10×400×100×(440-100/2)+360×402×（440-33）=2.149×108N·mm =214.9kN·mdM=252 kN·m214.9 kN·m，该梁属第二类T形截面（4）配筋量计算As3=fc(bi-b)hi/fy=10×(400-200)×100/360=555.6mm2M3= fc(bi-b)hi(h0-hi/2)=10×(400-200)×100×(440-100/2)=7.8×107 N·m =78kN·mAs1=fyAs/fy=360×402/360=402mm2M1=fyAs(h0-a)=360×402×(440-33)= 5.89×107 N·mm =58.9kN·mM2=dM-M1-M3=252-58.9-78=115.1 kN·m=0.297s=1-As2=As=As1+As2+As3=402+555.6+887.3=1844.9mm2注： (A) 按一类截面计算配筋量时：=0.3524s=1-As=； 10. 某中型泵站内有矩形混凝土柱，经计算，控制截面中作用的轴心压力设计值N=905kN，弯矩设计值M=375kN·m，柱在两个方向的计算长度l0=7.2m 。设计时混凝土采用C25，级钢筋，截面为矩形b×h=400mm×600mm，取a=a=40mm。不对称配筋时，所需的纵向钢筋面积As和As最为接近以下哪一项？（A）As=448mm2，As=1079mm2（B）As=2489mm2，As=1079mm2（C）As=1079mm2，As=1079mm2（D）As=2489mm2，As=448mm2答案：（B）主要解答过程：水工混凝土结构设计规范SL/ T191-96条文 6.5.3，10.2.4 公式6.5.3-13，6.5.3-3 专业案例，水工结构篇，第二章，第四节(1) 求初始偏心距e0, e0=M/N=375/905=0.414m=414mm (2) 求偏心距增大系数l0/h=7200/600=12>8需要考虑纵向弯曲的影响，由于l0/h=12<15，故取2=11=0.5×12.5×400×600/（1.2×905×1000）=1.3811, 故取1=1=1+=1+(12×12×1×1)/(1400×414/560)=1.139（3）判断大小偏心受压e0=1.139×414=472>0.4h0-0.3×560=168mm，故按大偏心受压计算，属大偏心受压的第一种情况。（4）求轴向作用力到As的距离ee=e0+h/2-a=472-600/2-40=732mm(5) 求受压钢筋面积As取x=bho， b=0.544=1079mm2>minbh0=0.2%×400×560=448mm2(6) 求受拉钢筋面积AsAs=(fcbbh0+fyAs-dN)/fy=(12.5×400×0.544×560+310×1079-1.2×905×1000)/310=2489mm2>minbh0=0.2%×400×560=448mm2注： (A) As为最小配筋；(C) 对称配筋；(D) As为最小配筋。1112. 某中型水闸（3级水工建筑物）内有一矩形截面（b×h=200×500mm2）的C25混凝土简支梁，处于露天环境，跨度为l0=4.5m，使用期间承受均布线性荷载，其中永久荷载标准值为gk=17.5kN/m（含自重），可变荷载标准值qk=11.5kN/m，可变荷载标准值的长期组合系数取0.5。由承载力计算，截面已配纵向受拉钢筋为214216，As=710mm2，(c=35mm)，接着对裂缝宽度和挠度进行了计算。11. 荷载效应长期组合的长期刚度最接近下面哪一个数？（A）Bl=1.14×1013N·mm （B）Bl=1.02×1013N·mm（C）Bl=2.05×1013N·mm （D）Bl=4.52×1013N·mm答案： ( B )主要解答过程：水工混凝土结构设计规范SL/ T191-96条文 6.5.3，10.2.4 公式6.5.3-13，6.5.3-3 专业案例，水工结构篇，第二章，第五节Ec=2.55×104N/mm2，不计受压钢筋, As=0，=0，2.0，h0=457mmE=Es/Ec=20×105/2.55×104=7.843=短期刚度 Bs=(0.025+0.28E)Ecbh03=(0.025+0.28×7.843×0.0777)×2.55×104×200×4573=2.047×1013 N·mm短期组合时的长期刚度：长期组合时的长期刚度： BllBs/=2.047×1013/21.023×1013 N·mm注:(A) 短期组合时的长期刚度(C) 短期刚度12. 梁的短期、长期挠度最接近下面哪一选项？（A）fs=13.6mm，fl=10.9mm （B）fs=7.6mm，fl=12.1mm（C）fs=13.6mm，fl=12.1mm （D）fs=13.0mm，fl=11.6mm答案：( C )主要解答过程：短期挠度: 长期挠度: 注:(A)长期挠度计算时错用了Bls: (B)短挠度计算时错用了Bs: (D) 计算误差累计.13. 有一预应力混凝土屋架下弦杆，截面尺寸为b×h=250mm×160mm， 轴向设计荷载值N=560kN。采用C40混凝土，预应力钢筋为冷拉级，配置非预应力钢筋为冷拉级。采用后张法时，张拉控制应力con选用下列哪一项最合适？ （A）700MPa （B）350MPa（C）590MPa （D）300MPa答案：(C )主要解答过程：冷拉级钢筋 fpyk=700N/mm2，fpy=580N/mm2，冷拉级钢筋 fy=380N/mm2， 后张法时张拉控制应力不宜超过允许值 0.85fpyk=0.85×700=595 N/mm2后张法时张拉控制应力也不宜小于0.5 fpyk =0.5×700=350 N/mm2通常 350 N/mm2com595 N/mm2，并取较大值。故 com为595 N/mm2最合适。(A) com= fpyk =700 N/mm2>(0.85+0.05)fpyk=0.90×700=630 N/mm2，大于规范规定的最大张拉控制应力；(B) com= 0.5fpyk =0.5×700=350 N/mm2 ，张拉控制应力过小，不能发挥冷拉级钢筋高强度的作用。 （D）com=380= fy，张拉控制应力过小，不能发挥冷拉级钢筋高强度的作用。14. 某粘性土堤防，填筑土的标准最大击实干密度为16.5kN/m3，堤防防护对象的防洪标准为50年，堤高12m，下列哪一个选项的干密度满足规范规定的压实度最低要求？（A）15.5kN/m3 （B）15.0kN/m3（C）14.9kN/m3 （D）15.4kN/m3答案：( D )正确答案：主要解答过程：堤防设计规范第2.1.1条，防洪标准为50年，2级堤防；第6.2.5条，2级堤防压实度不小于0.92。（A）0.94（B）0.91（C）0.90（D）0.9316. 某均质土堤防高10m，顶宽10m，迎水坡1：2.5，背水坡1：2，堤身土渗透系数为5×10-5cm/s，堤基为5m厚中粗砂，渗透系数为5×10-2cm/s，下面为不透水层。在下述条件下计算：上游水位高程为4.0m，下游水位高程为-2.0m，堤底高程为-4.0m，经采取下游压坡工程措施后，堤下游出逸点距堤下游坝脚5.0m，中粗砂层的单宽渗流量最接近哪一个选项？（A）2.5cm3/s （B）3.6cm3/s（C）4.8cm3/s （D）3.2cm3/s答案: ( B )主要解答过程：堤防设计规范附录E.3透水地基均质土堤渗流计算，公式E.3.1。H1=8m H2=2m T=5m L=35m m1=2 m2=2.5 k0=5×10-2cm/sQ=3.5 cm3/s1920. 某水电工程拦河坝为混凝土重力坝，为1级水工建筑物，最大坝高90m，混凝土工程量85万m3，拦河坝设表孔溢洪道，不设底孔和中孔。坝址位于“V”型河谷，底宽约50m，覆盖层较薄，坝体建基面为岩石，坝址处天然河道的水文资料：全年10年一遇洪峰流量为800 m3/s，20年一遇洪峰流量为1300 m3/s，50年一遇洪峰流量为1800 m3/s，100年一遇洪峰流量为2600 m3/s。19. 拦河坝施工的施工导流方式，下列选项中哪一项是正确的？（A）分期围堰导流 （B）断流围堰隧洞导流（C）断流围堰明渠导流 （D）涵管导流答案：（ B ）主要解答过程：20. 设上游围堰最大堰高22.0m，堰顶高程45m。坝体临时度汛的泄水方式采用导流隧洞加坝体预留缺口联合泄流，缺口高程为45m，缺口宽40m。根据库容曲线，库水位高程为45m时，库容为0.15亿m3，库水位高程为52m时，库容为0.18亿m3，假定缺口参与泄流后，导流隧洞的泄量为恒定值800 m3/s，且不计水库的调蓄作用，为保证缺口两侧坝体在汛期继续干地施工，则缺口两侧坝体高程至少应达到多少？（注：缺口泄流满足宽顶堰自由出流条件，流量系数m取0.34，侧收缩系数取0.94。缺口两侧只计0.5m安全加高，不计波浪高，计算结果保留两位小数）。（A）49.77m （B）56.60m（C）67.25m （D）47.00m答案：（ A ）主要解答过程：上游围堰最大堰高22.0m，库容为0.15亿m3，坝体临时度汛标准应为全年20年一遇洪水，相应洪峰流量1300 m3/s。宽顶堰自由出流，其泄流公式为：Q=mB×(2g)1/2×H3/2导流隧洞的泄量为恒定值800 m3/s，则缺口应分担的下泄流量应为1300-800=500 m3/s ，则公式可为：500=0.94×0.34×40×(2×9.8)1/2×H3/2,整理得：H3/2=8.834m。H=4.2734m（保留两位小数）两侧坝体高程=缺口底坎高程 + H + 超高=45+4.273+0.5 =49.77m2122. 某混凝土重力坝最大底宽75m，横缝间距20m，纵缝间距25m。坝体稳定温度场计算已完成，坝体基础约束区稳定温度为7°C。水泥选用大坝水泥，根据水泥品种和用量，水泥水化热引起的温升值为22°C。拟在秋季浇筑基础部位混凝土，坝址处月平均气温15°C，月平均水温8°C，每m3混凝土材料用量如下：水110kg，水泥208 kg，卵石1712 kg，砂468 kg。21. 根据该坝施工总进度计划，连续4个月的月平均高峰浇筑强度为2.0万m3，配备运浇机械时，月不均衡系数取2.0，月工作小时数取500小时，坝体基础块层厚1.5m，采用平层浇筑法，铺层厚度0.5m，混凝土初凝时间132分钟，运输时间（包括装卸运）18分钟，混凝土运输延误系数取0.85，混凝土施工的运浇设备能力应不小于多少？（A）164 m3/h （B）80 m3/h（C）159 m3/h （D）155 m3/h答案：（ D ）主要解答过程:依据专业案例P528 (8-2-4)公式：KP(t-t1)BLh或PBLh/K(t-t1)式中：K混凝土运输延误系数，取0.8-0.85；P浇筑仓要求的混凝土运浇能力，m3/h；t1混凝土从出机到入仓的时间，h；t-允许层间间隔时间，h；B、L浇筑块的宽度和长度，m；h铺层厚度，m。根据月浇筑强度：P20000×2.0/500， P80 m3/h；根据仓面面积：P20×25×0.5/0.8×（2.2-0.3）=164(m3/h)延误系数取0.8P20×25×0.5/0.85×（2.2-0.3）=155(m3/h)延误系数取0.85，由于题中已明确：“在混凝土运输有充分保证的条件下”，即应选延误系数为0.85。答案(A)错误，取延误系数0.8不合题意；答案(B)错误，按月高峰强度不满足混凝土初凝要求；答案(C)错误，取延误系数0.825不合题意。22. 如水、水泥、骨料的比热分别为4、0.8、0.89kJ(kg·°C)，水泥温度30°C，骨料温度取月平均气温，若不计混凝土从拌合机出口到入仓的温度变化，基础允许温差22°C。在对混凝土原材料不采取任何冷却措施的情况下，拌和温度不满足基础允许温差要求，应采取冷却原材料措施，使拌和温度再降低多少？(拌和温度：Tb=CiGiTi/CiGi)（A）5.8°C （B）7.8°C（C）9.8°C （D）10°C答案：（ B ）主要解答过程: 根据混凝土重力坝设计规范（SL319-2005）9.2.1和水利工程施工教材P171及定义，公式：Tp=Tb+t 式中：Tp浇筑温度，0C；Tb拌和温度，0C； t出机口至入仓温度变化值，0C。依据公式：Tb=CiGiTi/ciGi 式中：Tb拌和温度；0C；i材料编号；Ci材料比热，KJ/(kg·0C)；Gi每m3混凝土材料i的用量，kg/m3；Ti拌和混凝土时材料i的温度，用月平均气温。计算：Tb=CiGiTi/ciGi0.8×208×30+0.89×468×15+0.89×1712×15+4×110×8 = 0.8×208+0.89×468+0.89×1712+4×110=14.77=14.8（0C）则：Tp=Tb+0 Tp=14.8（0C）混凝土温差为浇筑温度+水泥水化热温度-稳定温度，即：14.8+22-7=29.8（0C）允许温差为220C，故应再降低拌和温度7.8(29.8-22)（0C）。答案（A）错误，计入了出机口到入仓的温度降低值；答案（C）错误，计入了出机口到入仓的温度升高值；答案（D）错误，无依据。 23. 某土坝某高程施工作业面面积为40000 m2，计划在此高程上连续碾压三层土料，每层铺土厚度为0.45m每日两班工作制。采用流水作业法施工，施工组织设计的工段数大于流水作业工序数，碾压机械为8t拖式振动碾，碾磙宽度2.2m碾压速度3km/h，碾压8遍，进退错距法碾压。如完成此项施工任务的工期限为2天，采用公式法计算，时间利用系数取0.8，搭接宽度取0.2m，则需同型号的振动碾至少为多少台？ （A）9台 （B）6台（C）7台 （D）8台答案：（ C ）主要解答过程：根据水利施工教材P112和 施工组织设计手册2册 P1002的公式：P=V(B-C)h/n×KB式中：P碾压机械生产率，m3/h；B碾磙宽度，m;n碾压遍数；V碾速，m/h；C碾压带搭接宽度，m；h铺土厚度，m；KB时间利用系数；见表施工组织设计手册2册P1004公式6-7-27 。本公式运用主要考点为KB和C的选取，KB选0.8，取大值，对应原题“至少可为”，碾压带搭接宽度根据施工经验取0.2，（根据施工组织手册P1003表6-7-45。公式：（B-C）为有效压实宽度，其值为：B-C=2.2-0.2=2.0故：P=(3000×2.0×0.45/8)×0.8=270(m3/h)所以：振动碾台数=40000×0.45×3/（2×16×270）=6.25=7(台)其余答案均为错误，选择系数不当所致。