注册土木工程师[水利水电]专业案例习题

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8300m3/s，溢洪道基础位于第三纪砂层上。溢洪道采用直线布置，由驼峰堰进水闸、泄槽、一级消力池、二级消力池、三级消力池以及海漫等几部分组成。

堰体为驼峰堰型，长28m，上游设壤土铺盖，厚2～3m，长250m，渗透系数为1×10-6cm/s，铺盖下砂层渗透系数为3×10-3cm/s。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134.5m。堰体结构简图及设计洪水过水时的受力状态见附图。

泄槽两侧挡墙为直墙式，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0.80。由颗粒级配曲线查得小于各粒径重量占总重量的百分数如下表：

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最小水平投影长度，下列哪一项能满足最低要求?

（A）190 m （B）170 m

（C）150 m （D）130 m

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)=3.55m v=0.5(13.15+21.23)=17.19m/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需要的沿水流方向的最小水平投影长度L：L=0.5(170-131.5)/0.114=168.9m

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）稳定的除有结构自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震荷载

（D）设计洪水位时的静水压力和波浪压力

答案：(B )

主要解答过程：

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，堰体过水如图示）。下列选项中水平水推力计算值，哪一项是比较正确的？

（A）780kN （B）460kN

（C）420kN （D）1360kN

答案：（B ）

主要解答过程：

铺盖首部的渗透压力=(151.0-134.5)*10=165KN

铺盖尾部的渗透压力＝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H1

H1=0.5(80+120)*4 =400KN

(2)上游止水以下水压力H2

H2=0.5(14.72+12.02)*4.5= 60.1KN

堰体上游面(单宽)所作用的水平水推力=400+60.1=460 KN

7. 某装机450MW的坝后水电站内有2500kN/300kN的桥机，桥机轨道梁采用钢筋混凝土T形梁。在进行吊车梁计算配筋时，需要确定T形梁的结构重要性系数γ0，桥机竖向荷载的动力系数γQ，结构系数γd。以下哪一选项是正确的？

（A）γ0=1.1，γQ=1.05，γd=1.3

（B）γ0=1.0，γQ=1.05，γd=1.2

（C）γ0=1.0，γQ=1.2，γd=1.2

（D）γ0=1.0，γQ=1.1，γd=1.2

答案：（B）

主要解答过程：

《水利水电工程第级划分与洪水标准》规定装机450MW为大(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》第4.1.3条规定，2级建筑物结构重要性系数γ0=1.0；第4.1.8条规定，桥机竖向荷载的动力系数γQ=1.05；《水工混凝土结构设计规范》第4.2.1条规定，结构系数γd=1.2。

8. 有一素混凝土柱，混凝土强度等级C15， 计算长度l 0=3.6 m ，截面尺寸b ×h=300×500mm 2，轴向力设计值N=480kN ，轴向力作用点至截面重心作用点距离e 0=100mm ，如图所示。经复核，该柱截面安全。以下哪一个数值最接近该素混凝土柱的受压承载力？ （A ）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SL/ T191-96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

γd=1.3， fc=10N/mm 2，e 0=100mm ，y c ’ =500/2=250mm (2) 判别是否要考虑受拉区混凝土的作用 0.4 y c ’=0.4×250=100mm 0.8 y c ’=0.8×250=200mm

故0.4 y c ’= e 0≤0.8 y c ’， 按不考虑混凝土受拉区的作用计算承载力。 （3）弯矩平面内的受压承载力

l/h=3600/500=7.2， 查表5.2.2-1得，φ=0.93 N=

)1002500(3005.73

.193.0)2(10⨯-⨯⨯⨯=-e h b f d c ϕγ=482884N=483kN （4） 垂直弯矩作用平面的受压承载力 l/h=3600/300=12， 查表5.2.2-1得，φ=0.82 N=

5003005.73

.182.01⨯⨯⨯=bh f d c ϕγ=709615N=710kN 应取（483kN ，710kN ）的小值，故受压承载力为483kN 。