土木工程施工第三版课后习题答案.docx

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土木工程施工第三版课后习题答案

第1篇专业工种工程施工技术

第1章土方工程

1.1某矩形基坑，其底部尺寸为4mx2m，开挖深度2.0m，坡度系数m=0.50，

试计算其开挖量，若将土方用容量为2m3的运输车全部运走，需运多少车次？

（Ks=1.20，K′s=1.05）

解答：

由m=0.5，H=2m，得B=m*H=0.5*2=1.0m，

基坑的上底面积F1=（4+2B）（2+2B）=6*4=24m2

基坑的下底面积F2=2*4=8m2

中截面面积Fo=（4+B）（2+B）=5*3=15m2

天然状态下土方量V1=H/6（F1+4Fo+F2）=2/6*（24+60+8）=30.67m3

V2=KsV1=1.2*30.67=36.8m3

则需要运送车次n=V2/q=36.8/2=18.4=19次

1.2试推导出土的可松性对场地平整设计标高的影响公式，H’o=Ho+△h

△h=Vw（K′s-1）/（Ft+Fw*K′s）

解答：

在不考虑可松性时Vw=Vt

由于土的可松性有多余的土：

Vw-Vt/K′s

调整后挖方多了Fw*△h

则填方所需的土：

Vw-Vt/K’s=Fw*△h+Ft*△h/K’s

所以△h=（Vw*K′s-Vt）/（Fw*K′s+Ft）=Vw（K′s-1）/（Ft+Fw*K′s）

1.3如下图所示的管沟中心线AC,其中AB相距30m，BC相距20m，A点管沟底部标高240.0m，沟底纵向坡度自A至C为4‰，沟底宽2m，试绘制管沟纵坡面图，并计算AC段的挖方量。

（可不考虑放坡）

解答：

Fa=2*1.5=3.0m2，Fb=1.12*2=2.24m2，

Fc=2.2*2=4.4m2

则Vac=Vab+Vbc=Hab/6*（Fa+4Fo+Fb）+Hbc/6*（Fb+4F1+Fc）

=30/6*（3+4*1.31*2+2.24）+20/6*（2.24+4*1.66*2+4.4）

=145m3

1.4某工程场地平整，方格网（20m*20m）如图所示，不考虑泄水坡度、土的可松性及边坡的影响试求场地设计标高Ho，定性标出零线位置。

（按挖填平衡的原则）

解答：

Zo=1/4n（∑Z1+2∑Z2+3∑Z3+4∑Z4）=1/4*6[63.24+64.34+62.58+63.67+2*63.37+63.94+62.94+64.17+62.90+63.23）+4*（63.35+63.76）]

=63.34m

1.5某土方工程，其各调配区的土方量和平均运距如下所示，试求其土方的最优化调配方案。

T1

T2

T3

挖方量

W1

500

50

X

130

X

60

500

50

70

140

W2

X

-40

500

40

X

-30

500

70

40

80

W3

300

60

100

140

100

70

500

60

140

70

W4

X

30

X

110

400

40

400

100

120

40

填方量

800

600

500

1900

初始方案如上，对其进行判别，有

12=70-130=-60﹤0则说明上述初始方案不是最优方案，需调整。

T1

T2

T3

挖方量

W1

400

50

100

70

X

60

500

50

70

140

W2

X

20

500

40

X

30

500

70

40

80

W3

400

60

X

80

100

70

500

60

140

70

W4

X

30

X

50

400

40

400

100

120

40

填方量

800

600

500

1900

T1T2

W1500X12

500

W2300100

调整后如图，

均为正，所以为最优方案。

Z=400*50+100*70+500*40+400*60+100*70+400*40=94000mm3

1.6某基坑底面积为20m*30m，基坑深4m，其地下水位在地面以下1m，不透水层在地面以下10m，地下水为无压水，土层渗透系数为15m/d，基坑边坡为1:

0.5，

拟采用轻型井点降水，试进行井点系统的布置和计算。

解答：

因基坑面积较大，井点平面布置采用环形布置形式。

高程布置为：

因该井为无压非完整井，取△h=0.8m，i=1/10，l=1.0m

所以有L=10+4*0.5+1=13m，

井点管埋深h′≥4+0.8+1/10*13=6.1m

取h′=6.1m，则s=h′-1=5.1m

则s/（s+l）=0.84

所以有Ho=1.84*（5.1+1）=11.224>H=9m,取Ho=9m

所以Xo=

=

=17.27m

R=2S

=2*5.1*

=118.51m

则Q=1.366K（2Ho-s）S/[㏒（R+Xo）-㏒Xo]

=1.366*15*（2*9-5.1）*5.1/（㏒135.78-㏒17.27）

=1505.27m3/d

滤管和井点管均用d=38mm，则单根井点管的最大出水量

q=65π*d*l

=65*3.14*0.038

=19.13m3/d

所以井点管数量n′=Q/q=1505.27/19.13=79根

间距D′=L′/n′=2*（36+26）/79=1.57m

1.7某基坑地面尺寸为30m*50m，深3m，边坡为1:

0.5，地下水位在地面以下8m厚的细砂含水层。

细砂含水层以下为不透水层。

拟采用一级轻型井点降低地下水位，环状布置，井点管埋置面不下沉（为自然地面），现有6m长井点管，1m长滤管，试：

（1）验算井点管的埋置深度能否满足要求；

（2）判断该井点类型；

（3）计算群井涌水量Q时，可否直接取用含水层厚度H，应取为多少？

为什么？

解答：

（1）由题意有总管埋设面至基底h1=3m，i=1/10

L=15+1.5+1=17.5m，△h=1m

则△h+h1+i*L=3+1.75+1=5.75﹤h=6m

所以埋深能满足要求。

（2）因水井底部未达到不透水层，则为非完整井，且地下水为无压水，则该井点属于无压非完整井。

（3）因为S=h-1.5=6=1.5=4.5m

s/（s+l）=4.5/5.5=0.82，则

Ho=1.84（s+l）=1.84*5.5=10.12m﹥H=7.5m

所以直接取含水层厚度H=7.5m

第4章混凝土结构工程

4.1某建筑物有5根L1梁，每根梁配筋如下图所示，试编制5根L1梁钢筋配料单。

解钢筋配料单

名称

钢筋

编号

钢筋简图

符号

直径

mm

平均长度mm

数量

五根L1梁

2Ф20

20

6350

10

2Ф10

10

6105

10

1Ф20

20

6638

5

1Ф20

20

6638

5

31Ф6

6

1248

155

号钢筋下料长度5980+2×100+2×6.25×20-2×2×20=6350mm

号钢筋下料长度5980+2×6.25×10=6105mm

号钢筋下料长度4400+2×（390+564+100）+2×6.25×20-4×0.5×20-2×2×20=6638mm

号钢筋下料长度3400+2×（890+564+100）+2×6.25×20-4×0.5×20-2×2×20=6638mm

号钢筋下料长度（412+162）×2+100=1248mm

4.2某主梁筋设计5根φ25的钢筋，现在无此钢筋，仅有φ28与φ20的钢筋，已知梁宽为300mm，应如何替换？

解：

根据等截面积代换，初选2φ28和3φ20

As2=2×

×282+3×

×202

×252

则改用3φ28和2φ20

As2=3×

×282+2×

×202

×252满足要求

且构造能满足需用故选用2φ28和3φ20代替5φ25钢筋

4.3某梁采用C30混泥土，原设计纵筋为6根φ20（fy=310N/mm2）,已知梁断面b*h=300mm*300mm，试用HPB235级钢筋（fy=210N/mm2）进行代换。

解：

采用等强度代换假设6根φ20为一排配制

as=35mmAs=1885mm2

h0=300-35=265mm受压区高度

=136.2mm

Mu=Asfy（h0-

）=1885×310×（265-

）=115kn.m

用HPB235级钢φ25代换αs’=25+12.5=37.5mmh0‘=h0-αs‘=262.5mm

αs=

=

=0.389

ξ=1

=0.528

rs=

=0.736As’=

=

=2834mm2

若选用6φ25As=3217>2834但构造不满足要求

选用φ32号钢筋as’’=25+16=41h0’’=h0-as’’=259mm

αs=

=

=0.4

rs=

=0.724As’’=

=

=2920mm2

选用4φ32As=3127满足代换要求

4.4某剪力墙长、高分别为5700?

mm和2900mm，施工气温250C，混泥土浇筑速度为6m/h，采用组合式钢模板，试选用内、外钢楞。

解：

1）模板选用：

将钢模板以其短边沿2.9m的方向排列

12P6015+3P5015+4P6012+P5012

2）模板结构布置（包括内、外钢楞布置）

内、外钢楞均采用φ51X35钢管，布置如图所示：

3）荷载设计值：

混凝土自重：

rc=24KN/m2

（1）混凝土侧压力坍落度为7cm

侧压力标准值t0=200/（25+15）=5

F1=0.22rct0β1β2γ1/2

1/2

=64.67KN/m2

F2=rcH=24X2.9=69.6KN/m2

取两者中小值，即F1=64.67KN/m2KN/m2

2

（2）倾倒混凝土时产生的水平荷载为4KN/m2

2

（3）荷载组合：

F’=66+4.76=70.46KN/m2

4）内钢楞验算：

2根φ51X3.6钢管I=2X14.81X104mm4W=2X5.81X103mm3

（1）计算简图、本来为7跨连续梁，但由于等跨，直接以五跨连续梁计算，

q1=F’

q2=FX0.6=66X0.6=39.6KN/m（挠度）

（2）抗弯强度验算：

内钢楞两端伸臂长度为基本跨度之比较小，故可简化为5跨连续梁计算挠度

Mmax=1/11q1l22=2.17KN·m

抗弯承载力：

σ=

=

=186.9N/mm2<215N/mm2

（3）挠度验算：

W=0.677Xq2l4/100EI=

=1.39mm<3mm

综上：

内外钢楞均选用2φ51X3.6钢管，能满足要求。

4.5设混泥土的水灰比为0.6，已知设计配合比为水泥：

砂：

石子=260kg:

650kg:

1380kg，现测得工地砂含水率为3%，石子含水率为1%，试计算施工配合比，若搅拌机的装料容积为400L，每次搅拌所需的材料又是多少？

解由于w/c=0.6水泥：

砂：

石子=260kg:

650kg:

1380kg

故：

水泥：

水：

砂：

石子=260kg:

156kg:

650kg:

1380kg

施工配合比为：

水泥：

砂：

石子：

水=260:

650（1+3%）:

1380（1+1%）：

（156-650X3%-1380X1%）

=260:

669.5：

1393.8：

122.7

砂用量50X669.5/260=129kg

石子用量50X1393.8/260=268kg

水用量50X122.7/260=23.5kg

4.6一设备基础长、宽、高分别为20m、8m、3m，要求连续浇筑混泥土，搅拌站有三台400L搅拌机，每台实际生产率为5m3/h，若混泥土运输时间为24min，初凝时间为2h，每浇筑层厚度为300mm，试确定：

（1）混泥土的浇筑方案；

（2）每小时混泥土的浇筑量；

（3）完成整个浇筑工作所需的时间。

解

（1）由于结构长度超过厚度3倍，故采用斜面分层浇筑方案

（2）V=8LH/（t1-t2）

=8X20X3/（2-24/60）

=300m3/h

（3）总时间t=

=32小时

4.7先张法生产预应力混泥土空心板，混泥土强度等级为C40，预应力钢丝采用φ5，其极限抗拉强度fptk=1570N/mm2,单根张拉，若超张拉系数为1.05：

（1）试确定张拉程序及张拉控制应力；

（2）计算张拉力并选择张拉机具；

（3）计算预应力筋放张时，混泥土应达到的强度值。

解

（1）张拉程序

01.05σcon（持续2min）σcon锚固

σcon=0.75fptkX0.75X1570=1177N/mm2

（2）张拉力：

F=1.05σconA=1.05x1177x

x52=24.3KN

选择台座式千斤顶：

YDT600-150

（3）放张时应达到设计强度的75%，即：

Fcu’=0.75*40=30N/mm2

4.8某预应力混泥土屋架，孔道长20800mm，预应力筋采用2ΦL25，fptk=500N/mm2,冷拉率为4%，弹性回缩率为0.5%，每根预应力筋均采用3根钢筋对焊，每个对焊接头的压缩长度为25mm，试计算：

（1）两端用螺丝端杆锚具时，预应力筋的下料长度（螺丝端杆长320mm，外露长120?

mm）；

（2）一端螺丝端杆，另一端为帮条锚具的下料长度（帮条长50mm，衬板厚15mm）（提示：

应考虑预应力的下料长度与螺丝端杆的对焊接头）。

解：

（1）下料长度：

L1=l+2l2=20800+2*120=21040mm

L0=L1-2l1=21040-2*320=20400mm

L=

+nl0

=

+3*25

=19785mm

（2）L1=l+l2+15+50=20800+120+65=20985mm

L0=L1-l1=20985-320=20685mm

L=

+nl0

=

+3*25

=20060mm

4.9某屋架下弦预应力筋为4L25，fptk=500N/mm2,现采用对角张拉分两批进行，第二批张拉时，混泥土产生的法向应力为12N/mm2。

钢筋的弹性模量Es=180kN/mm2,混泥土的弹性模量Ec=28kN/mm2,若超张拉系数为1.05，张拉控制应力

con=380N/mm2。

（1）试计算第二批张拉后，第一批张拉的钢筋应力将降低多少？

（2）宜采用什么方法使第一批张拉的钢筋达到规定的应力？

为什么？

解：

（1）第二批张拉后，砼的形变值为：

Δε=

=

=

=4.286*10-4

钢筋应变也为Δε，故钢筋应力下降：

n=Δε·Es=4.286*10-4*180*103=77.1N/mm2

（2）张拉时宜对称进行，避免引起偏心。

在进行张拉时，若用一端张拉，可采用反复张拉2—3次，可克服孔道摩擦力的不定向，使预应力得以均匀传递，第一批预应力筋张拉控制应力：

con=

con+（Es/Ec）

n

=380+（180/28）*12

=457N/mm2

因为考虑后张拉预应力筋所产生的混泥土弹性压缩对先批预应力筋的影响。

第5章结构安装工程

5.1某厂房柱重28t，柱宽0.8m。

现用一点绑扎双机抬吊，试对起重机进行负荷分配，要求最大负荷一台为20t，另一台为15t，试求需要加垫木厚度。

解：

一点绑扎抬吊如图5.1

由已知条件可得方程：

代入数据得：

化简得：

设需加垫木厚度分别为x和y，则上式可化为

图5.1

化简得：

3x=4y+0.4,即只要加的垫木厚度满足这个条件，就能保证两台吊车负荷均衡。

5.2某厂房柱的牛腿标高8m，吊车梁长6m，高0.8m，当起重机停机面标高为—0.30m时，试计算安装吊车梁的起重高度。

解：

起重高度

——吊装支座到停机面的距离；

——吊装间隙，

0.3m；

——绑扎点至构件底面的距离；

——索具高度；

由已知条件可得：

=

=8.3m

=0.3m

=

m

=2.5m

代入数据得：

m，所以取吊车梁的其中高度为15m。

5.3某车间跨度24m，柱距6m，天窗架顶面标高18.0m，屋面板厚度240m，试选择履带式起重机的最小臂长（停机面标高—0.20m，起重臂底铰中心距地面高度2.1m）

解：

根据吊装屋面板确定起重臂长度：

——吊装支座到吊车底铰的竖直距离；

——吊装过程中起重臂要跨越的结构水平距离；

——起重臂轴线与构件水平距离，

1.0m；

——起重臂最大仰角；

，当没有资料可查时，可以取

；

图5.3起重机吊装屋面板示意图

由已知条件得；

m，其中0.3m为工作间隙；

m

；

代入数据得：

m，

所以吊装屋面板的最小起重臂长为27.0m。

5.4某车间跨度21m，柱距6m，吊柱时，起重机分别沿纵轴线的跨内和跨外一侧开行。

当起重半径为7m，开行路线距柱纵轴线为5.5m时，试对柱作“三点共弧”布置，并确定停机点。

解：

（1）当吊车跨中开行时

作图的过程：

先大致画出起重机的开行路线（距离柱轴线5.5m），以柱脚中心作半径为7m的圆，确定起重机停机点A；然后以A点位圆心作半径为7m的圆，作一条离柱子轴线0.5m的直线（施工间隙），确定柱脚位置C点；由前面的假设可知，绑扎点距柱脚7m，所以过C点作半径为7m的圆，确定D点；由C点和D点就可以确定柱子的位置；然后确定下一个停机点和下一根柱子的位置……一直重复这个过程，直到最后一根柱子。

图中的粗线代表柱子，黑点代表停机点。

需要注意的是：

当吊车跨内开行时，柱子的牛腿是向着吊车，而吊车跨外开行时，柱子的牛腿是背向吊车。

（2）当吊车跨外开行时

如以上过程确定停机点和柱子就位图，如图5.4.2

图5.5屋架斜向就位图和起重机停机点

5.5某单层工业厂房跨度为18m，柱距6m，9个节间，选用

履带式起重机进行结构安装，安装屋架时的起重半径为9m，试绘制屋架的斜向就位图。

解：

屋架的斜向就位

由已知条件得，起重半径R=18/2=9m，所以只用一台起重机跨中开行就可以了，查资料得

履带起重机的尾部到回转中心的距离为3.3m，所以起重机开行路线距离屋架就位后的最小距离为3.3+0.5=3.8m，柱子轴线距离物价就位后的最小距离取1.5m，所以就可以得到屋架斜向就位图，如图

具体过程如下：

a.大致画出起重机的开行路线（跨中）；

b.确定屋架就位的范围：

离轴线1.5m作轴线的平行线，离起重机开行路线3.8m作它的平行线，这就是屋架就位的范围，再过这两条线的中点作一条线；

c.确定屋架就位的位置：

以屋架安装以后位置的中点为圆心作半径为9m的圆，与起重机开行路线的交点就是吊装第一榀屋架的停机点A;以A点位圆心，作半径为9m的圆，与物价就位范围的中线的交点为B点；以B点位圆心作半径为9m的圆，与屋架就位范围边线的交点就是C点和D点；连接C点和D点就是第一榀屋架就位的位置。

d.重复以上的过程，直到得到全部屋架的就位位置和起重机停机点。

（确定了第一榀屋架以后也可以先找到屋架与就位范围中线的交点，然后过这些交点分别作第一榀屋架的平行线）。

e.图，5.5

*需要注意的是：

在吊装边上几榀屋架时要避让抗风柱，但是本题中由于所给的条件不足，所以没有考虑这个问题。

屋架采用现场预制时要有足够的工作面，跌浇时还要注意吊装的顺序，先吊的后浇，后吊的先浇。

第2篇施工组织原理

第2章流水施工基本原理

2.1某现浇钢筋混凝土工程由支模板、绑钢筋、浇混凝混、拆模板和回填土五个分项工程组成，它在平面上划分为6个施工段。

各分项工程在各个施工段上的施工持续时间如下表所示。

在混凝土浇筑后至拆模板必须有养护时间2天。

试编制该流水施工方案。

施工持续时间表

分项工程名称

持续时间（天）

①

②

③

④

⑤

⑥

支模板

2

3

2

3

2

3

绑钢筋

3

3

4

4

3

3

浇混凝土

2

1

2

2

1

2

拆模板

1

2

1

1

2

1

回填土

2

3

2

2

3

2

解：

按无节拍流水组织施工：

累加数列并错位相减计算K得：

①②③④⑤⑥

支模板257101215K1=2

绑钢筋3610141720K2=12

浇混凝土2357810K3=3

拆模板134578K4=1

回填土25791214

工期T=2+12+3+1+14+2=34天

横道图如下：

2.2某工程项目由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个分项工程组成，它在平面上划分为6个施工段。

各分项工程在各个施工段上的持续时间，如下表所示。

分项工程Ⅱ完成后，其相应施工段至少应有技术间歇时间2天；分项工程Ⅲ完成后，它的相应施工段至少应有组织间歇时间1天。

试编制该工程流水施工方案。

施工持续时间表

分项工程名称

持续时间

①

②

③

④

⑤

⑥

Ⅰ

3

2

3

3

2

3

Ⅱ

2

3

4

4

3

2

Ⅲ

4

2

3

2

4

2

Ⅳ

3

3

2

3

2

4

解：

按无节拍流水组织施工：

累加数列并错位相减计算K得：

①②③④⑤⑥

Ⅰ358111316K1=3

Ⅱ259131618K2=5

Ⅲ469111517K3=4

Ⅳ368111317

工期T=3+5+4+17+2+1=32天

横道图如下：

2.3某施工项目由挖基、做垫层、砌基础和回填土四个分项工程组成，该工程在平面上划分为6个施工段。

各分项工程在各个施工段上的流水节拍如表所示。

做垫层完成后，其相应施工段至少应有养护时间2天。

试编制该工程流水施工方案。

流水节拍表

分项工程名称

流水节拍（天）

①

②

③

④

⑤

⑥

挖基槽

3

4

3

4

3

3

做垫层

2

1

2

1

2

2

砌基础

3

2

2

3

2

3

回填土

2

2

1

2

2

2

解：

按无节拍流水组织施工：

累加数列并错位相减计算K得：

①②③④⑤⑥

挖基槽3710141720K1=12

做垫层2356810K2=2

砌基础357101215K3=6

回填土2457911

工期T=12+2+6+11+2=33天

横道图：

某工程项目由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个分项工程组成，它划分为6个施工段。

各分项工程在各个施工段上的持续时间依次为：

6天，2天和4天。

试编制成倍节拍专业流水施工方案。

解：

按异节拍成倍流水组织施工：

公共流水步距K=2

各施工班组数为：

N1=