水工建筑物习题.docx
- 文档编号:2077175
- 上传时间:2022-10-26
- 格式:DOCX
- 页数:21
- 大小:693.17KB
水工建筑物习题.docx
《水工建筑物习题.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《水工建筑物习题.docx(21页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
水工建筑物习题
《水工建筑物》
习题集
河海大学文天学院
二○一一年三月
习题一重力坝稳定,应力和消能计算
图一为某Ⅱ级重力坝非溢流坝段最大剖面,试求:
⑴根据图给的数据计算主要荷载;
⑵按摩擦公式、抗剪断公式校核坝基面的抗滑稳定性(建议、、分别取0.5、0.3、0.2);
⑶计算坝基面A、B及折坡面处水平面C、D、E点的应力及主应力、、;
⑷根据所计算的稳定安全系数及应力情况,讨论此坝断面设计是否得当;
⑸设所给上、下游水位即为设计洪水位情况,取=16米,设计所布置的溢流坝的单宽泄流能力,取流量系数m=0.49,布置溢流坝段面及挑流鼻坎;
⑹计算在此单宽流量下的挑射距离(取流速系数=0.93)并估计冲刷坑深度。
图一
风速V=16m/s 吹程D=8Kmf=0.65 f=0.7 C=60N/cm
泥沙C=300N/cm =10 =8kn/m
习题二重力坝基本剖面计算
图二为重力坝的基本剖面,要想得到同时满足稳定和应力条件的最经济剖面,试求出(安全系数K=1,=24KN/m)重力坝基本剖面。
图二
习题三初拟非溢流重力坝剖面及坝体稳定计算
一、资料:
某重力坝为Ⅱ级建筑物,建在山区峡谷非地震区,坝顶无交通要求。
上游设计洪水位66.0米,相应下游水位4.0米。
上游校核洪水位68.0米,相应下游水位5.0米。
坝址处基岩表面高程为0.0米,坝底与基岩之间的摩擦系数f=0.6。
为了进行坝基灌浆和排水,设置一标准廊道,其尺寸为2.5*2.5米(见图三),廊道上游至坝面的最小距离为4.0米,廊道底面至坝底面的距离为6.0米。
多年平均最大风速v=16米/秒。
吹程D=3公里。
计算中暂不计泥沙压力。
坝体材料为细骨料混凝土,其容量=24kN/m。
二、要求
(1)根据教材中确定基本剖面的原理(不必用基本剖面计算公式),并参考实用剖面经验数据,初拟坝体剖面(要按比例)。
(2)根据初拟剖面进行坝体抗滑稳定计算(设计洪水位情况)。
如不满足抗滑稳定要求,指出改进措施(不要求重新计算)。
图 三
习题四重力坝应力分析
一、资料
某重力坝剖面尺寸及计算点坐标如图四所示。
取单位坝长分析:
铅直力总和ΣW=25129.5(kN)(未计及扬压力,方向向下为正)
水平力总和ΣP=-10510(kN)(指向上游为正)
对坝底截面形心力矩总和ΣM=-37561.8(kN.m)(未计及扬压力,ΣM的符号,使坝底截面上游部分产生压应力为正)。
扬压力呈直线分布(坝基无防渗、排水设施)。
本题不计泥沙压力及地震力。
二、要求
根据《水工建筑物》教材介绍的方法(计及扬压力)计算坝底截面各计算点(如上图中0、10、20、30及41米)的分应力、主应力及其方向,并按比例绘图表示~x、~y、~z主应力及其方向。
请注意,此处、、均指有扬压力作用的情况。
图四
习题五拱坝布置
一、资料
坝址河谷断面如图六,此为开挖后的新鲜花岗岩表面。
坝址地形等高线与河谷平行(如图五)。
坝体最大坝高为35米。
坝体材料为细骨料混凝土砌块石。
二、要求
试按资料中图示比例尺(1:
500)的地形图进行双曲拱坝的平面布置(由于地形对称,所以仅需画出半个拱坝平面布置图),同时需画出拱冠梁断面图及圆心轨迹线。
图五开挖后的岩石等高线(半平面图)
图六河谷断面图
习题六拱坝应力计算(用拱冠梁法)
某混凝土拱坝最大坝高70m,几何尺寸如表一及图七所示,校核洪水位高程168.0m,混凝土和基岩弹性模量相同,E=11.0×KN/,混凝土线膨胀系数α=1.0×,河谷为U型。
试用拱冠梁法求解在校核洪水位和均匀温升是拱坝的荷载分配。
拱圈变位系数分别见表二及表三。
图七(单位:
米)
表一
高程
(米)
R外
(米)
T
(米)
R内
(米)
平均半径R(米)
半中心角(度)
校核水位水压力强度P(KN/㎡)
166.0
80
4.5
75.5
77.75
60.5
20
149.5
80
10.9
69.1
74.55
58.6
185
133.0
80
17.3
62.7
71.35
56.9
350
116.5
80
23.6
56.4
68.2
54.5
515
100.0
80
30.0
50.0
65.0
53.2
680
习题七拱坝应力计算(用纯拱法)
一、资料
某拱坝最大坝高为35米。
拱圈为等厚圆弧形,坝底拱厚为10.0米,其中心角为80°,外半径为45米。
上游面承受均匀水压力,其强度为350kN/㎡,下游无水。
坝体材料为细骨料混凝土砌块石,其弹模Em=14.0×kN/㎡,线膨胀系数α=0.8×(1/℃)。
两岸开挖后的新鲜岩石坡度均为1:
1,基岩弹模Ej=7.0×kN/㎡。
荷载组合:
水压力+温降。
二、要求
用纯拱法查表计算拱冠、拱冠的上、下游面应力,能否满足要求?
若不能满足要求,应提出改进措施(不必再进行计算)。
习题八均质土坝渗流计算
一、资料
某均质土坝修建在不透水地基上,坝体下游设有堆石棱体排水,坝体土料的渗透系数K=1×厘米/秒。
坝体断面尺寸见图八:
二、要求
(1)计算坝体的单宽渗流量
(2)按比例画出坝体浸润线。
图 八(单位:
米)
习题九斜墙土坝渗流计算
一、资料
某斜墙土坝剖面见图九。
图注:
⑴单位均为米;
⑵上下游坝面护坡、斜墙上下游反滤层、截水槽上游面过渡层胶其下游面反滤层、截水槽底部的齿墙均未画出;
⑶上下游水位均系设计水位。
二、要求
(1)计算斜墙及截水槽的单宽渗流量(以米/日—米计)
(2)按比例画出坝体浸润线。
图九
习题十斜墙稳定分析
一、资料
某斜墙土坝修建在不透水岩基上,斜墙上游坡度为1:
2.5,下游1:
2.1。
坝体断面尺寸见图十:
图中第一段(即面积abhj):
G1=1989(KN),滑动面上=27°,(沙土),c=0;
第二段(即面积bcfgh):
G2=2405(KN),滑动面上=17.5°,c=0;
第三段(即面积cdef):
G3=741(KN),滑动面上=28°,(砂砾石),c=0;
另外,=25.46°,=16.7°,=12.95°
α1=21.8°,α2=19.98°。
计算情况:
(1)库水位为244.0米,该水位已保持较长时间,所以计算G1、G2及G3时,水位以上用湿容重,水位以下用浮容重。
(2)粘土斜墙已全部固结,所以角均用固结快剪指标,在水位以上采用饱合固结快剪,偏于安全。
(3)反滤层沙土和斜墙粘土的临界压力位置在ab线上,非常接近b点,本习题中近似认为该位置就在b点。
二、要求
求滑动面abcd的安全系数。
图十
习题十一土坝渗流和稳定计算
某粘土心墙砂砾坝断面如图十一所示,心墙底部为一厚度90cm的截水墙,已知渗流系数分别为K1=2.0cm/s,K=2.16坝壳力学指标为:
水上36°30′(水下折减2°),湿容重=20.5KN/m3,浮容重=12.4KN/m3
(1)试计算单位宽度坝段坝体及坝基的渗流量;
(2)列出浸润线方程,并绘制流网图
(3)用折线法计算侧槽图示滑动面的安全系数。
正常水位:
上游119.5
下游53.0 (单位:
米)
图十一
习题十二侧槽溢洪道的侧槽计算
一资料
设计水位:
3666.80米;设计流量:
665
溢流实用堰长度:
60米;溢流堰顶高程:
363.20米
侧槽末端:
底宽16.0米,底高程:
358.80米
水深8.89米(大于临界水深)
侧槽边坡:
左侧1:
1,右侧1:
0.5
侧槽系用砼衬砌,糙率=0.015
其它资料见图十二
二、要求
1.计算侧槽内水面曲线;
2.检测该侧槽设计的合理性。
三、说明事项
附有侧槽水面线推算表。
从该表首先分析计算公式的一项有无计算的必要性(对本习题而言)。
侧槽水面线推算见表四。
侧槽水面落差计算式
江西省水利科学研究所:
“无闸控制溢洪道水力设计”水利出版社1981年
侧槽边坡系数:
m1=1.0m2=0.5
第(5)栏
第(6)栏
侧槽糙率:
n=0.015
假定的与计算的相比,其允许误差<3%。
表四
(15)
槽底高程
M
354.60
355.30
356.00
356.70
357.40
(14)
水面高程
M
364.49
363.73
364.01
364.34
364.69
(13)
计算水面高差∆Y
M
0.233
0.283
0.328
0.350
(12)
Q2+Q1
M3/S
1219.2
997.5
775.8
554.2
(11)
Q2-Q1
M3/S
110.8
110.8
110.8
110.8
(10)
V1-V2
M/S
0.117
0.220
0.362
0.546
(9)
V1+V2
M/S
6.483
6.146
5.546
4.656
(8)
流速V
M/S
3.30
3.183
2.963
2.601
2.055
(7)
流量Q
M3/S
655
554.2
443.3
332.5
221.7
(6)
过水面积ω
M2
201.5
174.1
149.6
127.8
107.9
(5)
水深h
M
8.89
8.43
8.01
7.64
7.29
(4)
底宽b
M
16
14.33
12.67
11.00
9.33
(3)
假设水面高程∆Y
M
0.24
0.28
0.33
0.35
(2)
槽底高程∆Z
M
0.70
0.70
0.70
0.70
(1)
间距∆X
M
10
10
10
10
10
5
5
0+60
0+50
0+40
0+30
0+20
0+10
0+00
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 水工 建筑物 习题