《水工建筑物》計算題及答案

1、得分 共 5 頁第 3 頁1、某混凝土重力壩剖面如圖所示，試繪出壩基面揚壓力分布圖，1=0.5，2=0.3，（單位：m）。 (7分) 70.0 H1 10,0 0.0 2.0 H2 6.0 8.0 20.0 38.0 52.0 h h H2 2(H1-h) (H2-h) 1(H1-h) H1 H1=9.8×70=686.0KPa (H1-h)=9.8×(70-2)=666.4KPa h=9.8×2=19.6KPa 1(H1-h)=0.5×9.8×(70-2)=333.2KPa 2(H1-h)=0.3×9.8×(70-2)=1

2、99.92KPa H2=9.8×10=98KPa (H2-h)=9.8×(10-2)=78.4KPa 得分 共 5 頁第 3 頁2、某重力壩擋水壩段防滲排水布置如圖所示。試繪制壩基面浮托力、滲透壓力、揚壓力分布圖。 （分）a40.000.002.004.00 H2 h H1 H 1H H1=10×40=400KPa h=10×4=40KPa H=10×（404）=360KPa 1H=0.6×10×（404）=216KPa H2=10×（42）=20KPa 共 4 頁第 3 頁得分3、某溢流壩水壩段防滲排水布置如圖所

3、示，。試繪制壩基面浮托力、滲透壓力、揚壓力分布圖。 （分）156.853.6 1.50.00.037.2040.04.0輔助排水孔集水井 （單位：米） h h (H2-h) H2 H1 (H1-h) 2(H1-h) 1(H1-h) H1=10×40=400KPa h=10×1.5=15KPa H1-h=1040-1.5=385KPa 1H1-h=0.5×10×40-1.5=192.5KPa 2H1-h=0.3×10×40-1.5=115.5KPa (H2-h)=10×4-1.5=25KPa H2=10×4=40KP

4、a 得分 4 頁第 3 頁4、某混凝土重力壩剖面如圖所示，壩基面為水平面，壩底寬為B=50.0m,水平作用力為P=32000.0kN,鉛直作用力為W=48000.0kN,f=0.72,Ks=1.1,Ks=3.0，試求：1、該混凝土重力壩抗滑穩(wěn)定安全系數Ks值；2、試判斷該混凝土重力壩抗滑穩(wěn)定性是否滿足規(guī)范要求；3、如不滿足可采取那些主要工程措施（列出三項以上）。 80.0 H1 10,0 0.0 2.0 H2 B 解：Ks=f×WP=0.72×4800032000=1.08Ks=1.1 該混凝土重力壩抗滑穩(wěn)定安全性不滿足規(guī)范要求；若不滿足采取的主要工程措施有：1、利用水重；

5、2、采用有利的開挖輪廓線；3、設置齒墻；4、采取抽水措施；5、加固地基；6、橫縫灌漿；7、預加應力措施。 得分 共 4 頁第 3 頁5、某混凝土重力壩剖面如圖所示，壩基面為水平面，壩底寬為B=50.0m, 水平作用力為P=32000kN,鉛直作用力為W=48000.0kN,f=1.0 ， c=900KPa,Ks=1.1,Ks=3.0試求：1、該混凝土重力壩抗滑穩(wěn)定安全系數Ks值；2、試判斷該混凝土重力壩抗滑穩(wěn)定性是否滿足規(guī)范要求；3、如不滿足可采取那些主要工程措施（列出三項以上）。 70.0 H1 10,0 0.0 2.0 H2 B 解：Ks=f'×W+c'×

6、;AP=1.0×48000+900.0×50.032000=2.906Ks'=3.0 該混凝土重力壩抗滑穩(wěn)定安全性不滿足規(guī)范要求；若不滿足采取的主要工程措施有：1、利用水重；2、采用有利的開挖輪廓線；3、設置齒墻；4、采取抽水措施；5、加固地基；6、橫縫灌漿；7、預加應力措施。 得分 共 5 頁第 3 頁6、 某混凝土重力壩剖面如圖所示，壩基面為傾斜面，傾角為=12°水平作用力為P=12500kN，鉛直作用力為W=17954.28kN，揚壓力為U=5339.1kN，f=0.9 ，c=720KPa，Ks=1.1，Ks=3.0，試求：1、該混凝土重力壩抗滑穩(wěn)定

7、安全系數Ks值；2、試判斷該混凝土重力壩抗滑穩(wěn)定性是否滿足規(guī)范要求；3、若不滿足規(guī)范要求可采取那些主要工程措施（列出三項以上）。a120.00.006.0012.00 解：Ks=f'×P×cos-U+P×sin×+c'×AP×cos-w×sin=0.9×(17954.28×cos12°-5339.1+12500×sin12°)+720×28.8612500×cos12°-17954.28sin12°=4.02Ks'

8、;=3.0 該混凝土重力壩抗滑穩(wěn)定安全性滿足規(guī)范要求；若不滿足規(guī)范要求可采取的主要工程措施有：1、利用水重；2、采用有利的開挖輪廓線；3、設置齒墻；4、采取抽水措施；5、加固地基；6、橫縫灌漿；7、預加應力措施。 共 5 頁第 3 頁7、 某混凝土重力壩剖面如圖所示，壩基面為傾斜面，傾角為=12°，水平作用力為P=12500.0kN，鉛直作用力為W=17954.28kN，揚壓力為U=5339.1 kN，摩擦系數為f=0.62,Ks=1.1，Ks=3.0，試求：1）該混凝土重力壩抗滑穩(wěn)定安全系數Ks值；2）試判斷該混凝土重力壩抗滑穩(wěn)定性是否滿足規(guī)范要求；3）如不滿足規(guī)范要求可采取那些主

9、要工程措施（列出三項以上）。 a120.00.006.0012.00 解：Ks=f×P×cos-U+P×sin×P×cos-w×sin=0.62×(17954.28×cos12°-5339.1+12500×sin12°)12500×cos12°-17954.28sin12°=1.08Ks=1.1 該混凝土重力壩抗滑穩(wěn)定安全性不滿足規(guī)范要求；若不滿足規(guī)范要求可采取的主要工程措施有：（1）利用水重；（2）采用有利的開挖輪廓線；（3）設置齒墻；（4）采取抽水措施

10、；（5）加固地基；（6）橫縫灌漿；（7）預加應力措施。得分 共 5 頁第 4 頁8、某混凝土重力壩典型剖面如圖所示（長度單位：米），計入揚壓力時： 試求： 1、三點各應力值。 2、在圖上繪制出以上三點的主應力矢量圖。 （8分）37.20位置內容669.5452.25234.90336.67-18.6036.8573.7669.5638.85238.60-149.7570-得分 共 5 頁第 5 頁9、 某土壩為棱體排水，其典型剖面如圖所示，已知壩體材料的滲透系數 為。 試求： 1、通過壩體單位寬度的滲透流量q。 2、浸潤線方程，并將其繪制于圖上。解：建立坐標如圖所示等效滲徑長度為 L=m11+

11、2m1×H1=31+2×3×10=4.29m （3分） L1=12-10×3+5+12-2×2.5-2-1×1=35 L=L+L1=4.29+35=39.29 （3分）浸潤線方程為 x1+h02=x12+y12 y1=h02+2h0x1 x1=L y1=H拋物線焦點距為 h0=-2L±4L2+4H22=L2+H2-L （3分） =39.292+10-12-39.29 =1.018m通過壩體單寬滲流量為q=K×H12-h0+H222L （3分） =2×10-6×102-1.0178+122

12、5;39.29 =2.44×10-6m3/s·m浸潤線方程為：y=h0+H22+2qK0x=1.0178+12+2×2.4410-62×10-6x （3分） =4.07+2.44x 或為：y1=h02+2h0x1=1.01782+2×1.0178x1=1.04+2.04x1得分 共 4 頁第 4 頁11、某土壩為棱體排水，其典型剖面如圖所示，已知壩體材料的滲透系為。試求： 1、通過壩體單位寬度的滲透流量q。 2、浸潤線方程，并將其繪制于圖上。 （ 12分 ） y （ 2分 ） x 解：建立坐標如圖所示等效滲徑長度為 L=m11+2m1×

13、;H1=31+2×3×10=4.29m （ 2分 ） L1=12-10×3+5+12-2×2.5-2-1×1=35 L=L+L1=4.29+35=39.29 （ 2分 ）浸潤線方程為 x1+h02=x12+y12 y1=h02+2h0x1 x1=L y1=H拋物線焦點距為 h0=-2L±4L2+4H22=L2+H2-L （ 2分 ） =39.292+10-12-39.29 =1.018m通過壩體單寬滲流量為q=K×H12-h0+H222L （ 2分 ） =2×10-6×102-1.0178+122

14、5;39.29 =2.44×10-6m3/s·m浸潤線方程為：y=h0+H22+2qK0x=1.0178+12+2×2.4410-62×10-6x （ 2分 ） =4.07+2.44x 或為：y1=h02+2h0x1=1.01782+2×1.0178x1=1.04+2.04x1得分共 5頁第 5 頁2、 某土壩典型剖面如圖所示，已知=210-7m/s，=210-5 m/s。試求： 1、通過心墻的單寬滲透流量； 2、通過壩體的單寬滲透流量； 3、確定浸潤線方程，并將其繪于圖上。 （ 12分 ） （4分） （4分） （4分）共 4頁 第 4 頁10

15、、1某土壩典型剖面如圖所示，已知=210-7m/s，=210-5m/s。試求：1、通過心墻的單寬滲透流量；2、通過壩體的單寬滲透流量；3、確定浸潤線方程，并將其繪于圖上。 （ 12分 ）y （ 4分 ） o x （ 4分 ） （ 4分 ） 共 5 頁第 5 頁12、某有壓隧洞，洞身內徑，洞中心水頭，混凝土允許抗拉強度，。 試求： 混凝土襯砌的厚度 解： 取。 共 5 頁第 5 頁13、某水閘閘室結構簡圖如圖所示，（長度單位：m，、集中力單位：KN，、高程單位：m）。 試求：、基底壓力的值，并將分布圖繪于圖上； 、抗滑穩(wěn)定是否滿足設計要求； 、地基承載力是否滿足設計要求； 、基底壓力不均勻系數是

16、否滿足設計要求； 、對于不滿足設計要求的提出調整方案。P=4744.6kNG=13010.8kN9.34B=16.00.700.001.0 min=26.62KPa （3分） max=80.38KPa K=tan0W+c0AP=tan17.1°×13010.8+20×16×15.24744.6=1.87 滿足要求 （3分） minmax=WA±6MA×B=13010.816×15.2×16±6×13010.8×(9.34-8)16×15.2×16 max=80.38 KPa min=26.62KPa max+min2=80.38+26.622=53.5KPa<R=360KPa 滿足要求 （3分）=maxmin=80.3826.62=3.02>2.5 不滿足要求 （3分） 調整方案： 減小揚壓力，增加閘門上游底板沿水流方向的長度，調整上部結構布置形式，將閘門移向下游側等。 （3分） 得分 共 4 頁第 4 頁14、某水閘閘門下游段沿水流方向單位寬度（1米）板條簡圖如圖所示，作用于閘墩上的外荷載（包括墩體自重）為，總不平衡剪力為，閘墩分配的不平衡剪力為，外荷載作用于單