注册土木工程师水利水电专业案例习题doc.docx
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注册土木工程师水利水电专业案例习题doc
4〜6.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8300m%,溢洪道基础位于第三纪砂层上。
溢洪道釆用直线布置,市驼峰堰进水闸、泄槽、一级消力池、二级消力池、三级消力池以及海漫等儿部分组成。
垠体为驼峰堰型,长28m,上游设壤土铺盖,厚2〜3m,长250m,渗透系数为1XlO^cm/s,铺盖下砂层渗透系数为3X10-3cm/So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134.5mo堰体结构简图及设计洪水过水时的受力状态见附图。
泄槽两侧挡墙为立墙式,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0.80o由颗粒级配曲线查得小于各粒径重量占总重量的白分数如下表:
砂的粒径di(mm)
0.014
0.030
0.050
0.060
0.120
0.170
0.25
0.30
1.05
1.00
1.40
8.00
对应粒径占(%)
5
10
15
20
30
40
50
60
70
80
85
100
4.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授小水平投影长度,下列哪一项能满足最低要求?
(A)190m
(B)
170m
(C)150m
(D)
130m
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)=3.55mv=0.5(l3.15+21.23)=17」9m/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盂要的沿水流方向的最小水平投影氏度L:
L=0.5(170-131.5)/0.114=16&9m
5.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)稳定的除有结构口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股荷载
(D)设计洪水位时的静水压力和波浪压力
答案:
(B)
上要解答过程:
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,垠体过水如图示)。
下列选项中水平水推力计算值,哪一项是比较止确的?
弧形门
(B)460kN
(D)1360kN
(A)
780kN
(C)420kN
答案:
(B)
主要解答过程:
铺盖首部的渗透压力=(151.0-134.5)*10=165KN
铺盖尾部的渗透圧力=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H]
H|=O.5(8O+120)*4=400KN
(2)上游止水以下水压力H2
H2=O.5(14.72+12.02)*4.5=60.1KN
堰体上游Ui(单宽)所作川的水平水推力=400+60」=460KN
7•某装机450MW的坝后水电站内H2500kN/300kN的桥机,桥机轨道梁采川钢筋混凝土T形梁。
在进行吊车梁计算配筋时,需要确定T形梁的结构餵要性系数y(),桥机竖向荷载的动力系数Yq,结构系数Yd。
以下哪一选项是止确的?
(A)
Y()=1・1,
YQ=1.05,
Yd=1.3
(B)
Y()=1.0,
Yq=1.05,
Yd=1.2
(C)
Y()=1.0»
Yq=1.2,、
Fd=1.2
(D)
Yo=l・0,
Y0=l.b
Vd=l-2
答案:
(B)
丄要解答过程:
《水利水电工程第级划分与洪水标准》规定装机450MW为人(II)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》笫4」.3条规定,2级建筑物结构重要性系数Y0=1.0;第4.1.8条规定,桥机竖向荷载的动力系数YQ=1.05;《水工混凝土结构设计规范》第421条规定,结构系数Yd=1.2o
&有一索混凝土柱,混凝土强度等级C15,计算长度lo=3.6m,截而尺寸bXh=300X500mm2,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,该柱截血安全。
以下哪一个数值兹接近该素混凝土柱的受压承载力?
300
1
—
1
i
i
i
i
—-■•'■i—-■-—-—
•
1
1tooi
ii
500
(A)
T191-96》条文5.2.1,5.2.2
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SI./
公式5.2.2〜1,5.2.2〜4专业案例,水工结构篇,第二章,第三节
(1)有关系数
Yd=1.3,fc=10N/mm2,eo=lOOmm,yj=500/2=250mm
(2)判别是否要考虑受拉区混凝土的作川
0.4yc=0.4X250=100mm
0.8yc,=0.8X250=200mm
故0.4yc=eo (3)弯矩平而内的受压承载力 l/h=3600/500=7.2,查表5.2.2-1得,4)=0.93 空x7.5x300x(500-2x100)=482884N=483kN 1• (4)垂一直弯矩作用平面的受压承载力 1/11=3600/300=12,查表5.2.2-1得,*=0.82 N二亠曲bh=ycl q82 -—x7.5x300x500=709615N=710kN 1.3 应取(483kN,710kN)的小值,故受压承载力为483kN。 注: (A)未计 (1)=0.93的影响,483/0.93=520kN; (B)错误地取用(483kN,710kN)的大值710kN; (D)错误地取用Yd=1.2(钢筋混凝土构件),483/1.2X1.3==523kNo 9.某厂房(3级建筑物)房内有T形吊车梁,截而尺寸为梁高500mni,腹板宽200mm,翼缘厚度100mm,翼缘宽度400mm,计算跨度l()=6m,经计算跨屮弯矩设计值M=210kN・m(包括自重),已配有受压钢筋2根直径16的III级钢筋(As=402mm2),釆用C20混凝土,受拉钢筋也采用III级钢筋,2排布置,(c=25mm),以下哪个数值最接近需耍配置的受拉钢筋血积? (A)2000mm2 (B)1800mm (D)1845mm (C) 1950mm2 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5.2.2〜],5.2.2〜4专业案例,水工结构篇,第二章,第四节 (1)确定有关系数 屮二1.0,Yd=1.2,Y0=1.0(安全级别II级),Yg=1.05,Yq=1.20,fc=l()N/mm2,fy=fy,=360N/mm2,c=25mm (2)翼缘宽度计算 假定受拉筋ft径20mm,2排钢筋间间距为50mm,则a=25+20/2+50/2=60mmho=5OO-6O=44Omm,a=25+16/2=33mm,h/=100mm 对于独立的T形梁,ht/h()=100/440=0.227>0.1,b+12h('=200+12X100=1400mm lo/3=6OOO/3=2OOOmm 取(400,1400,2000)的最小值,故bi'=400mm, (3)T形截面类型判断 gM二1.2X210二252kN・m fcbi'h/(hO—hi'/2)+fy'As,(h°—a') =10X400X100X(440-100/2)+360X402X(440-33)=2.149X108N・mm=214.9kN・m YdM=252kN・m>214.9kN・m,该梁属第二类T形截血 (4)配筋量计算 As3=fc(bi'-b)hi,/fy=10X(400-200)X100/360=555.6nun2 M3=fc(bi'-b)hi'(ho~hi,/2)=10X(400-200)X100X(440-100/2)=7.8X107 N・m=78kN・m Asl=fy,As'/f尸360X402/360=402mm2 Mi=fy,As'(ho—a')=360X402X(440—33)=5.89X107N・mm二58.9kN・m M尸YdM-Ml-M3=252-58.9-78=115.1kN•m ciFl-Jl-=1-Jl-2x0.297=0.3635生=0.528 As二Asl+As2+As3二402+555.6+887.3=1844.9mm2 注: (A)按一类截而计算配筋量吋: "中=1.2x210x10: 勿3524£地10x200x44()2. a=1-71-2x0.3524=0.409<饥=0.528 10.某中型泵站内有矩形混凝土柱,经计算,控制截而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l()=7.2m。 设计时混凝土采用C25,II级钢筋,截血为矩形bXh=400mmX600mm,取a=a,=40mmo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,A$'=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6.5.3-1〜3, 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,e°二M/N二375/905二0.414m二414mm (2)求偏心距增大系数n lo/h二7200/600二12〉8 需要考虑纵向弯曲的影响,山于lo/h=12<15,故取5=1 C0,5^~A^0.5X12.5X400X600/(1.2X905X1000)=1.381)1,故収 q二1+ 14OOeo//? 0 Qo//0G$2=1+(12X12X1X1)/(1400X414/560)=1.139 (3)判断大小偏心受压 neo=l.139X414=472>0.4h0-0.3X560=168mm,故按大偏心受压计算,属大偏心受压的笫一种情况。 (4)求轴向作用力到As的距离e e二neo+h/2-a二472-600/2-40二732mm (5)求受压蚀I筋面积As'取x二gbho,gb二0.544 A,二人恥-£/巩j%(i—05乙)5"人5-巧 _1.2x905x103x732-12.5x400x5602x0.544(1-0.5x0.544)_310x(560-40) =1079mmJ>p'«inbho=0.2%X400X560=448mm2 (6)求受拉钢筋血枳As As二(fcbgbho+fy'A/-YaN)/fy =(12.5X400X0.544X560+310X1079-1.2X905X1000)/310 =2489mmJ>Pninbho=O.2%X400X560=448mm2 注: (A)As为最小配筋; (0对称配筋; (D)A/为最小配筋。 11〜12・某中型水闸(3级水工建筑物)内有一矩形截而(bXh=200X500mm2)的C25混凝土简支梁,处于露天环境,跨度为lo=4.5m,使川期间承受均布线性荷载,其屮永久荷载标准值为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p=0.5o由承载力计算,截面已配纵向受拉钢筋为2^14+2^)16,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授接近下面哪一个数? (A)B,=1.14X1013N・mm(B)B,=1.02X10l3N・mm (C)B,=2.05X10,3N・mm(D)B,=4.52X10,3N・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6.5.3-1〜3,6.5.3-3专业案例,水工结构篇,第二章,第五节 Ec=2・55X104N/mm2,不计受压钢筋,As'=0,p'=0,()=2.0,ho二457mm ae=Es/Ec=20X1072.55X104=7.843 73.41 58.85(2-1)+73.41 P"^=200x457=0*00777 短期刚度 Bf(0・O25+O.28aEp)Ecbho3 =(0.025+0.28X7.843X0.0777)X2.55X10“X200X4573 =2.047X10"N•mm 短期组合时的长期刚度: x2.047x1013=1.136x1013A^•mm 长期组合时的长期刚度: Bn=Bs/0=2.047X1013/2=l.023X10”N・mm 注: (A)短期组合时的长期刚度 (0短期刚度 12.梁的短期、长期挠度最接近下面哪一选项? 注: 573.41x106x45002十 —x=/.5omin 482.047xlO13 (D)计算误差累计. 13.有-•预应力混凝土屋架卜-弦杆,截而尺寸为bXh=250mmX160mm,轴向设计荷载值N=560kNo釆用C40混凝土,预应力钢筋为冷拉IV级,配置非预应力钢筋为冷拉II级。 采用后张法时,张拉控制应力6“选用下列哪一项最合适? (A)700MPa(B)350MPa (C)590MPa(D)3OOMPa 答案: (C) 主要解答过程: 冷拉IV级钢筋fi>yk=7OON/mm",fpy=580N/mm2, 冷拉II级钢筋fv=380N/mm2, 后张法时张拉控制应力不宜超过允许值0.85fpyk二0.85X700二595N/mm2 后张法时张拉控制应力也不宜小于0.5fpyk二0.5X700二350N/mm2 通常350N/mmy。 gW595N/nun2,并取较大值。 故o汹为595N/mm2最合适。 (A)。 沖二fPyk=700N/mn? 〉(0.85+0.05)仇什二0.90X700二630N/mm2,大于规范规定的 最大张拉控制应力; (B)oCOT=0.5fpyk=0.5X700=350N/mm2,张拉控制应力过小,不能发挥冷拉IV级钢 筋高强度的作用。 (D)。 迥二380=fy,张拉控制应力过小,不能发挥冷拉IV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/n? 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/nr (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)0.93 16.某均质十•堤防高10m,顶宽10m,迎水坡1: 2.5,背水坡1: 2,堤身十•渗透系数为5X10-5cm/s,堤基为5m厚中粗砂,渗透系数为5X10-2cm/s,下血为不透水层。 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故接近哪一个选项? (A)2.5cm'/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。 Hl=8mH2=2mT=5mL=35mml=2m2=2.5k0=5X10'2cm/s Q=3.5cm7s 19〜20•某水电工程拦河坝为混凝土重力坝,为1级水工建筑物,最人坝高90m,混凝土工程量85万nA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,坝体建基血为岩石,坝址处天然河道的水文资料: 金年10年一遇洪峰流量为8(X)m3/s,20年一•遇洪峰流量为1300m%,50年一•遇洪峰流量为1800m3/s,100年一遇洪峰流量为2600m'/s。 19.拦河坝丿適丄的施工导流方式, 下列选项中哪一项是止确的? (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I对堰最大堰高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40mo根据库容曲线,库水位高程为45m时,库容为0.15亿n? 库水位高程为52m时,库容为0.18亿n? 假定缺口参与泄流后,导流隧洞的泄量为恒定值800m3/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口由出流条件,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m? 坝体临时度汛标准应为全年20年一遇洪水,相应洪峰流量1300m7so 宽顶堰口由出流,其泄流公式为: Q=emBX(2g)1/2XH3/2 导流隧洞的泄量为恒定值800m%,则缺口应分担的下泄流量应为1300-800=500m3/s,则公式可为: 500=0.94X0.34X40X(2X9.8),/2XH3/2, 整理得: H‘/2=&834mc H=4.2734m(保留两位小数) 两侧坝体窩程二缺口底坎高程+H+超為=45+4.273+0.5=49.77m 21〜22.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,坝体基础约朿区稳定温度为^C。 水泥选川大坝水泥,根据水泥品种和川量,水泥水化热引起的温升值为22©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FC,每n? 混凝土材料用量如下: 水一110kg,水泥—208kg,卵石—1712kg,砂一68kgo 21.根据该坝施工总进度计划,连续4个刀的刀平均高峰浇筑强度为2.0)}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,采川平层浇筑法,铺层厚度0.5m,混凝土初凝时间132分钟,运输时I'可(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)164m3/h(B)80m3/h (C)159m3/h(D)155m3/h 答案: (D) 主要解答过程: 依据《专业案例》P528(8-2-4)公式: KP(t-ti)MBLh或PMBLh/K(t-ti) 式屮: 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,m7h; b—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,mo 根据刀浇筑强度: PN20000X2.0/500,P280m7h; 根据仓血面积: PM20X25X0.5/0.8X(2.2-0.3)=164(m7h)—延误系数取0・8 P320X25X0.5/0.85X(2.2-0.3)=155(m3/h)—延误系数取0.85, 由于题屮已明确: “在混凝土运输令充分保证的条件下”,即应选延谋系数为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,取延课系数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, 骨料温度取刀平均气温,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°Co在対混凝土原材料不采取任何冷却措施的情况下,拌和温度不满足慕础允许温差要求,应采取冷却原材料措施,使扌半和温度再降低多少? (拌和温度: Tb=ECiGiTi/YCiGi) (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+At 式中: Tp—浇筑温度,°C; Tb—拌和温度,°C; △t—出机口至入仓温度变化值,°C。 依据公式: Tb二工CiGiTi/工ciGi式中: Tb—拌和温度;°C; i—材料编号; Ci—材料比热,KJ/(kg-°C); Gi一每代混凝土材料i的用量,kg/m3; Ti—拌和混凝土时材料i的温度,用刀平均气温。 计算:
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