土木工程施工(第三版)课后习题答案
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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4m x 2m，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
解：采用等强度代换 假设6根φ20为一排配制
as=35mm As=1885mm2
h0=300-35=265mm 受压区高度 =136.2mm
Mu= Asfy（h0- ）=1885×310×（265- ）=115 kn.m
用HPB235级钢φ25代换 αs’=25+12.5=37.5mm h0‘= h0-αs‘=262.5mm
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
=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
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
△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)
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’X0.6=70.76X0.6=42.46KN/m(承载力)
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
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）
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
αs= = =0. 389
ξ=1 =0.528
rs= =0.736 As’= = =2834mm2
若选用6φ25 As=3217>2834 但构造不满足要求
选用φ32号钢筋 as’’=25+16=41 h0’’=h0- as’’=259mm
αs= = =0.4
rs= =0.724 As’’= = =2920mm2
（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
(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：
取两者中小值，即 F1=64.67 KN/m2KN/m2
混凝土的侧压力设计值 F=64.67X1.2X0.85=66KN/m2
(2) 倾倒混凝土时产生的水平荷载为4KN/m2
荷载设计值为：4X1.4X0.85=4.76KN/m2
(3) 荷载组合：F’=66+4.76=70.46KN/m2
4) 内钢楞验算：
As2=3× ×282+2× ×202<As1=5× ×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。
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
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
选用4φ32 As=3127 满足代换要求
4.4 某剪力墙长、高分别为5700mm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）
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
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
66Biblioteka Baidu8
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
=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)]
=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 =19.13 m3/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：
Mmax=1/11 q1l2=1/11 X42.46X0.752=2.17KN·m
抗弯承载力：σ= = =186.9N/m m2<215 N/mm2
（3）挠度验算：
W=0.677Xq2l4/100EI= =1.39mm<3mm
综上：内 外钢楞均选用 2φ51 X3.6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？
(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
0 1.05σcon(持续2min) σcon锚固
σcon=0.75fptkX0.75X1570=1177N/mm2
(2)张拉力：F=1.05σconA=1.05x117 7x x52=24.3KN
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
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
=0.22X24X5X1.0X1.0X61/2
=64.67KN/m2
F2=rcH=24X2.9=69.6KN/m2
140
70
W4
X
30
X
50
400
40
400
100
120
40
填方量
800
600
500
1900
T1 T2
W1 500 X12
500
W2 300 100
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，
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：
1.3 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）
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<As1=5× ×252
则改用3φ28和2φ20
第1章土方工程
1.1某矩形基坑，其底部尺寸为4m x 2m，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
解：采用等强度代换 假设6根φ20为一排配制
as=35mm As=1885mm2
h0=300-35=265mm 受压区高度 =136.2mm
Mu= Asfy（h0- ）=1885×310×（265- ）=115 kn.m
用HPB235级钢φ25代换 αs’=25+12.5=37.5mm h0‘= h0-αs‘=262.5mm
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
=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
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
△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)
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’X0.6=70.76X0.6=42.46KN/m(承载力)
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
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）
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
αs= = =0. 389
ξ=1 =0.528
rs= =0.736 As’= = =2834mm2
若选用6φ25 As=3217>2834 但构造不满足要求
选用φ32号钢筋 as’’=25+16=41 h0’’=h0- as’’=259mm
αs= = =0.4
rs= =0.724 As’’= = =2920mm2
（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
(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：
取两者中小值，即 F1=64.67 KN/m2KN/m2
混凝土的侧压力设计值 F=64.67X1.2X0.85=66KN/m2
(2) 倾倒混凝土时产生的水平荷载为4KN/m2
荷载设计值为：4X1.4X0.85=4.76KN/m2
(3) 荷载组合：F’=66+4.76=70.46KN/m2
4) 内钢楞验算：
As2=3× ×282+2× ×202<As1=5× ×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。
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
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
选用4φ32 As=3127 满足代换要求
4.4 某剪力墙长、高分别为5700mm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）
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
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
66Biblioteka Baidu8
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
=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)]
=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 =19.13 m3/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：
Mmax=1/11 q1l2=1/11 X42.46X0.752=2.17KN·m
抗弯承载力：σ= = =186.9N/m m2<215 N/mm2
（3）挠度验算：
W=0.677Xq2l4/100EI= =1.39mm<3mm
综上：内 外钢楞均选用 2φ51 X3.6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？
(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
0 1.05σcon(持续2min) σcon锚固
σcon=0.75fptkX0.75X1570=1177N/mm2
(2)张拉力：F=1.05σconA=1.05x117 7x x52=24.3KN
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
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
=0.22X24X5X1.0X1.0X61/2
=64.67KN/m2
F2=rcH=24X2.9=69.6KN/m2
140
70
W4
X
30
X
50
400
40
400
100
120
40
填方量
800
600
500
1900
T1 T2
W1 500 X12
500
W2 300 100
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，
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：
1.3 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）
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<As1=5× ×252
则改用3φ28和2φ20