PAGE2007年度全國注冊土木工程師（水利水電工程）執業資格考試第3頁共24頁水工結構專業案例試卷（上午）2007年度全國注冊土木工程師（水利水電工程）執業資格考試水工結構專業案例試卷（上午）1～3.某大（2）型水庫工程，主壩為均質土壩，高70m，工程位于7度地震區，地震設計烈度為Ⅶ。設計洪水位為105.5m，校核洪水位為107.5m，正常蓄水位為105.0m。已知：正常運用條件下波浪在壩坡上的爬高為3.50m，非常運用條件下波浪在壩坡上的爬高為1.81.由以上條件，確定壩頂高程是由下列哪一種工況控制？（A）正常蓄水位加非常運用條件的壩頂超高再加地震安全加高（B）正常蓄水位加正常運用條件的壩頂超高（C）校核洪水位加非常運用條件的壩頂超高（D）設計洪水位加正常運用條件的壩頂超高答案：（D）主要解答過程：碾壓式土石壩設計規范SL274—2001，5.3.1條，壩頂超高：y=R+e+A+BY——壩頂超高，m；R——最大波浪在壩坡上的爬高，m；正常運用情況下為3.50m(給定)；非常運用情況下為1.80m（給定）。e——最大風壅水面高度，m；本題設定為零。A——安全加高，m；根據規范表5.3.1，設計洪水位、正常蓄水位加正常運用情況下：1.0m校核洪水位加非常運用情況下：0.5mB——地震安全加高，為0.5m（A）正常蓄水位加非常運用條件的壩頂超高再加地震安全加高105+1.8+0+0.5+0.5=107.8（B）正常蓄水位加正常運用條件的壩頂超高105.0+3.5+0+1.0=109.5（C）校核洪水位加非常運用條件的壩頂超高107.5+1.8+0+0.5=109.8m（D）設計洪水位加正常運用條件的壩頂超高105.5+3.5+0+1.0=110.0m答案：（D）2.參照已建工程的經驗，均質土壩的上、下游壩坡關系有一定的規律，該壩的綜合壩坡，上、下游各擬定了四種情況，下列選項中哪一項是符合一般規律的？（A）1：2.5，1：2.8（B）1：2.6，1：2.6（C）1：2.6，1：3.0（D）1：2.8，1：2.4答案：(D)主要解答過程：均質土壩一般上緩下陡。3.當對該壩最大壩高斷面進行壩坡穩定分析時，非常運用情況下，下列選項中哪一項是正確的？（A）需要計及地震荷載，同時考慮水平向和垂直向地震作用（B）不需要計及地震荷載（C）需要計及地震荷載，只考慮水平地震作用（D）需要計及地震荷載，只考慮垂直向地震作用答案：（C）主要解答過程：工程位于7度地震區，地震設計烈度為Ⅶ，壩坡穩定分析時需要計及地震荷載。水工抗震規范4.1.2條，設計烈度8、9度的1、2級建筑物需同時考慮水平向和垂直向地震作用。答案：（C）4～6.某大型工程，位于8度地震區。主壩為粘土均質壩，受地形的限制，為滿足泄洪要求，在主、副壩聯接處建有溢洪道，設計洪水泄流量為8300m35.當設計洪水泄洪，閘門全開堰體過水時，（順水流方向）影響堰體（單寬）穩定的除有結構自重及其上的永久設備重量、土壓力外，還有哪些基本荷載？（A）設計洪水位時的揚壓力和地震荷載（B）設計洪水位時的揚壓力和泄流時的水壓力（C）設計洪水位時的靜水壓力和地震荷載（D）設計洪水位時的靜水壓力和波浪壓力答案：(B)主要解答過程：6.由上述條件，下列哪一選項最接近高程134.5m以上堰體上游面(單寬)所作用的水平水推力的計算值？（按時均壓強計算，忽略鋪蓋厚度，堰趾至橫向排水溝的滲徑長度按20m計，堰體過水如圖示）。下列選項中水平水推力計算值，哪一項是比較正確的？（A）780kN（B）460kN（C）420kN（D）1360kN答案：（B）主要解答過程：鋪蓋首部的滲透壓力=(151.0-134.5)*10=165KN鋪蓋尾部的滲透壓力＝165*24.5/274.5=14.72KN堰底板上游的滲透壓力＝165*20/274.5=12.02KN排水管的滲透壓力為0上游止水以上水壓力H1H1=0.5(80+120)*4=400KN上游止水以下水壓力H2H2=0.5(14.72+12.02)*4.5=60.1KN堰體上游面(單寬)所作用的水平水推力=400+60.1=460KN7.某裝機450MW的壩后水電站內有2500kN/300kN的橋機，橋機軌道梁采用鋼筋混凝土T形梁。在進行吊車梁計算配筋時，需要確定T形梁的結構重要性系數γ0，橋機豎向荷載的動力系數γQ，結構系數γd。以下哪一選項是正確的？（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）主要解答過程：《水利水電工程第級劃分與洪水標準》規定裝機450MW為大(Ⅱ)型工程，廠房是主要建筑物，應為2級建筑物。《水電站廠房設計規范》第4.1.3條規定，2級建筑物結構重要性系數γ0=1.0；第4.1.8條規定，橋機豎向荷載的動力系數γQ=1.05；《水工混凝土結構設計規范》第4.2.1條規定，結構系數γd=1.2。8.有一素混凝土柱，混凝土強度等級C15，計算長度l0=3.6m，截面尺寸b×h=300×500mm2，軸向力設計值N=480kN，軸向力作用點至截面重心作用點距離e0=100mm，如圖所示。經復核，該柱截面安全。以下哪一個數值最接近該素混凝土柱的受壓承載力？（A）600kN（B）710kN（C）480kN（D）520kN答案：（C）主要解答過程：《水工混凝土結構設計規范SL/T191-96》條文5.2.1，5.2.2公式5.2.2～1，5.2.2～4專業案例，水工結構篇，第二章，第三節(1)有關系數γd=1.3，fc=10N/mm2，e0=100mm，yc’=500/2=250mm(2)判別是否要考慮受拉區混凝土的作用0.4yc’=0.4×250=100mm0.8yc’=0.8×250=200mm故0.4yc’=e0≤0.8yc’，按不考慮混凝土受拉區的作用計算承載力。（3）彎矩平面內的受壓承載力l/h=3600/500=7.2，查表5.2.2-1得，φ=0.93N==482884N=483kN（4）垂直彎矩作用平面的受壓承載力l/h=3600/300=12，查表5.2.2-1得，φ=0.82N==709615N=710kN應取（483kN，710kN）的小值，故受壓承載力為483kN。注：(A)未計φ=0.93的影響，483/0.93=520kN；(B)錯誤地取用（483kN，710kN）的大值710kN；(D)錯誤地取用γd=1.2(鋼筋混凝土構件)，483/1.2×1.3==523kN。9.某廠房（3級建筑物）房內有T形吊車梁，截面尺寸為梁高500mm，腹板寬200mm，翼緣厚度100mm，翼緣寬度400mm，計算跨度l0=6m，經計算跨中彎矩設計值M=210kN·m(包括自重)，已配有受壓鋼筋2根直徑16的Ⅲ級鋼筋（As’=402mm2），采用C20混凝土，受拉鋼筋也采用Ⅲ級鋼筋，2排布置，（c=25mm），以下哪個數值最接近需要配置的受拉鋼筋面積？（A）2000mm2（B）1800mm2（C）1950mm2（D）1845mm2答案：（D）主要解答過程：《水工混凝土結構設計規范SL/T191-96》條文6.2.2公式5.2.2～1，5.2.2～4專業案例，水工結構篇，第二章，第四節(1)確定有關系數ψ=1.0，γd=1.2，γ0=1.0（安全級別Ⅱ級），γG=1.05，γQ=1.20，fc=10N/mm2，fy=fy’=360N/mm2，c=25mm(2)翼緣寬度計算假定受拉筋直徑20mm,2排鋼筋間間距為50mm，則a=25+20/2+50/2=60mmh0=500-60=440mm，a’=25+16/2=33mm，hf’=100mm對于獨立的T形梁，hf/h0=100/440=0.227>0.1,b+12hf’=200+12×100=1400mml0/3=6000/3=2000mm取（400，1400，2000）的最小值，故bi’=400mm，（3）T形截面類型判斷γdM=1.2×210=252kN·mfcbi’hi’(h0-hi’/2)+fy’As’(h0-a’)

=10×400×100×(440-100/2)+360×402×（440-33）=2.149×108N·mm=214.9kN·mγdM=252kN·m＞214.9kN·m，該梁屬第二類T形截面（4）配筋量計算As3=fc(bi’-b)hi’/fy=10×(400-200)×100/360=555.6mm2M3=fc(bi’-b)hi’(h0-hi’/2)=10×(400-200)×100×(440-100/2)=7.8×107N·m=78kN·mAs1=fy’As’/fy=360×402/360=402mm2M1=fy’As’(h0-a’)=360×402×(440-33)=5.89×107N·mm=58.9kN·mM2=γdM-M1-M3=252-58.9-78=115.1kN·mξ==0.297αs=1-As2=As=As1+As2+As3=402+555.6+887.3=1844.9mm2注：(A)按一類截面計算配筋量時：ξ==0.3524αs=1-As=；10.某中型泵站內有矩形混凝土柱，經計算，控制截面中作用的軸心壓力設計值N=905kN，彎矩設計值M=375kN·m，柱在兩個方向的計算長度l0=7.2m。設計時混凝土采用C25，Ⅱ級鋼筋，截面為矩形b×h=400mm×600mm，取a=a’=40mm。不對稱配筋時，所需的縱向鋼筋面積As和As’最為接近以下哪一項？（A）As=448mm2，As’=1079mm2（B）As=2489mm2，As’=1079mm2（C）As=1079mm2，As’=1079mm2（D）As=2489mm2，As’=448mm2答案：（B）主要解答過程：《水工混凝土結構設計規范SL/T191-96》條文6.5.3，10.2.4公式6.5.3-1～3，6.5.3-3專業案例，水工結構篇，第二章，第四節(1)求初始偏心距e0,e0=M/N=375/905=0.414m=414mm(2)求偏心距增大系數ηl0/h=7200/600=12>8需要考慮縱向彎曲的影響，由于l0/h=12<15，故取ζ2=1ζ1==0.5×12.5×400×600/（1.2×905×1000）=1.381〉1,故取ζ1=1η=1+=1+(12×12×1×1)/(1400×414/560)=1.139（3）判斷大小偏心受壓ηe0=1.139×414=472>0.4h0-0.3×560=168mm，故按大偏心受壓計算，屬大偏心受壓的第一種情況。（4）求軸向作用力到As的距離ee=ηe0+h/2-a=472-600/2-40=732mm(5)求受壓鋼筋面積As’取x=ξbho，ξb=0.544=1079mm2>ρ’minbh0=0.2%×400×560=448mm2(6)求受拉鋼筋面積AsAs=(fcbξbh0+fy’As’-γdN)/fy=(12.5×400×0.544×560+310×1079-1.2×905×1000)/310=2489mm2>ρminbh0=0.2%×400×560=448mm2注：(A)As為最小配筋；(C)對稱配筋；(D)As’為最小配筋。11～12.某中型水閘（3級水工建筑物）內有一矩形截面（b×h=200×500mm2）的C25混凝土簡支梁，處于露天環境，跨度為l0=4.5m，使用期間承受均布線性荷載，其中永久荷載標準值為gk=17.5kN/m（含自重），可變荷載標準值qk=11.5kN/m，可變荷載標準值的長期組合系數取ρ＝0.5。由承載力計算，截面已配縱向受拉鋼筋為2ф14＋2ф16，As=710mm2，(c=35mm)，接著對裂縫寬度和撓度進行了計算。11.荷載效應長期組合的長期剛度最接近下面哪一個數？（A）Bl=1.14×1013N·mm（B）Bl=1.02×1013N·mm（C）Bl=2.05×1013N·mm（D）Bl=4.52×1013N·mm答案：(B)主要解答過程：《水工混凝土結構設計規范SL/T191-96》條文6.5.3，10.2.4公式6.5.3-1～3，6.5.3-3專業案例，水工結構篇，第二章，第五節Ec=2.55×104N/mm2，不計受壓鋼筋,As’=0，ρ’=0，θ＝2.0，h0=457mmαE=Es/Ec=20×105/2.55×104=7.843ρ=短期剛度Bs=(0.025+0.28αEρ)Ecbh03=(0.025+0.28×7.843×0.0777)×2.55×104×200×4573=2.047×1013N·mm短期組合時的長期剛度：長期組合時的長期剛度：Bll＝Bs/θ=2.047×1013/2＝1.023×1013N·mm注:(A)短期組合時的長期剛度(C)短期剛度12.梁的短期、長期撓度最接近下面哪一選項？（A）fs=13.6mm，fl=10.9mm（B）fs=7.6mm，fl=12.1mm（C）fs=13.6mm，fl=12.1mm（D）fs=13.0mm，fl=11.6mm答案：(C)主要解答過程：短期撓度:長期撓度:注:(A)長期撓度計算時錯用了Bls:(B)短撓度計算時錯用了Bs:(D)計算誤差累計.13.有一預應力混凝土屋架下弦桿，截面尺寸為b×h=250mm×160mm，軸向設計荷載值N=560kN。采用C40混凝土，預應力鋼筋為冷拉Ⅳ級，配置非預應力鋼筋為冷拉Ⅱ級。采用后張法時，張拉控制應力σcon選用下列哪一項最合適？（A）700MPa（B）350MPa（C）590MPa（D）300MPa答案：(C)主要解答過程：冷拉Ⅳ級鋼筋fpyk=700N/mm2，fpy=580N/mm2，冷拉Ⅱ級鋼筋fy=380N/mm2，后張法時張拉控制應力不宜超過允許值0.85fpyk=0.85×700=595N/mm2后張法時張拉控制應力也不宜小于0.5fpyk=0.5×700=350N/mm2通常350N/mm2≤σcom≤595N/mm2，并取較大值。故σcom為595N/mm2最合適。(A)σcom=fpyk=700N/mm2>(0.85+0.05)fpyk=0.90×700=630N/mm2，大于規范規定的最大張拉控制應力；(B)σcom=0.5fpyk=0.5×700=350N/mm2，張拉控制應力過小，不能發揮冷拉Ⅳ級鋼筋高強度的作用。（D）σcom=380=fy，張拉控制應力過小，不能發揮冷拉Ⅳ級鋼筋高強度的作用。14.某粘性土堤防，填筑土的標準最大擊實干密度為16.5kN/m3，堤防防護對象的防洪標準為50年，堤高12m，下列哪一個選項的干密度滿足規范規定的壓實度最低要求？（A）15.5kN/m3（B）15.0kN/m3（C）14.9kN/m3（D）15.4kN/m3答案：(D)正確答案：主要解答過程：《堤防設計規范》第2.1.1條，防洪標準為50年，2級堤防；第6.2.5條，2級堤防壓實度不小于0.92。（A）0.94（B）0.91（C）0.90（D）0.9315.土堤土的抗剪強度試驗方法，應根據堤防的工作狀態、計算方法選用，在穩定滲流期，采用有效應力計算方法；水位降落期，用總應力法計算。下列哪個選項是合理的試驗方法？（A）三軸儀固結排水剪；直剪儀固結快剪（B）三軸儀快剪；直剪儀固結快剪（C）三軸儀固結快剪；直剪儀快剪（D）直剪儀慢剪；直剪儀快剪答案：（A）主要解答過程：《堤防設計規范》附錄F，表F。16.某均質土堤防高10m，頂寬10m，迎水坡1：2.5，背水坡1：2，堤身土滲透系數為5×10-5cm/s，堤基為5m厚中粗砂，滲透系數為5×10-2cm/s，下面為不透水層。在下述條件下計算：上游水位高程為4.0m，下游水位高程為-2.0m，堤底高程為-4.0m，經采取下游壓坡工程措施后，堤下游出逸點距堤下游壩腳（A）2.5cm3/s（B）3.6cm3/s（C）4.8cm3/s（D）3.2cm3/s答案:(B)主要解答過程：《堤防設計規范》附錄E.3透水地基均質土堤滲流計算，公式E.3.1。H1=8mH2=2mT=5mL=35mm1=2m2=2.5k0=5Q=3.5cm17～18.現有北方地區設計流量50m3/s的灌溉渠道，梯形斷面，砂壤土地基，渠道內邊坡系數為2.0，渠底比降i=0.0002，17.下列選項中哪一項最接近計算的水力最佳斷面面積？（A）45m2（B）40m2（C）42m2答案：（D）主要解答過程：根據《灌溉與排水工程設計規范》（GB50288-99）附錄H梯形渠道實用經濟斷面計算方法；將題中給定的Q、n、m、i值代入公式（H.0.1）計算：h0=1.189{nQ/[2(1+m2)1/2-m]i1/2}3/8=1.189*{0.02*50/[2*(1+22)1/2-2]*0.00021/2}3/8=4.18規范附錄H公式H.0.2b0=2*[2(1+m2)1/2-m]h0=2*[2*(1+22)1/2-2]*4.18=1.973規范附錄H公式H.0.3A0=b0h0+mh02=1.973*4.18+2*4.182=4規范附錄H公式H.0.4X0=b0+2(1+m2)1/2h0=1.973+2*(1+22)1/2*4.18=20.667規范附錄H公式H.0.5R0=A0/x0=43.191/20.667=2.09規范附錄H公式H.0.6V0=Q/A0=50/43.191=1.158查附錄H表H.0.2，m=2.0β=0.472

18.下列選項中哪一項不是經濟實用斷面的底寬和水深？（A）7.50m，3.18m（B）10.04m，2.86m（C）8.20m，3.16m（D）8.85m，3.0答案：（C）主要解答過程：（A）A=bh+mh2=7.5*3.18+2*3.182=44.08m（B）A=bh+mh2=10.04*2.86+2*2.862=45.07m（C）A=bh+mh2=8.2*3.16+2*3.162=45.88m(A-A0)/A0=(45.88-43.2)/43.2=0.062＞0.04（D）A=bh+mh2=8.85*3.0+2*3.02=44.55m19～20.某水電工程攔河壩為混凝土重力壩，為1級水工建筑物，最大壩高90m，混凝土工程量85萬m3，攔河壩設表孔溢洪道，不設底孔和中孔。壩址位于“V”型河谷，底寬約50m，覆蓋層較薄，壩體建基面為巖石，壩址處天然河道的水文資料：全年10年一遇洪峰流量為800m3/s，20年一遇洪峰流量為1300m3/s，50年一遇洪峰流量為1800m319.攔河壩施工的施工導流方式，下列選項中哪一項是正確的？（A）分期圍堰導流（B）斷流圍堰隧洞導流（C）斷流圍堰明渠導流（D）涵管導流答案：（B）主要解答過程：20.設上游圍堰最大堰高22.0m，堰頂高程45m。壩體臨時度汛的泄水方式采用導流隧洞加壩體預留缺口聯合泄流，缺口高程為45m，缺口寬40m。根據庫容曲線，庫水位高程為45m時，庫容為0.15億m3，庫水位高程為52m時，庫容為0.18億m3，假定缺口參與泄流后，導流隧洞的泄量為恒定值800m3/s，且不計水庫的調蓄作用，為保證缺口兩側壩體在汛期繼續干地施工，則缺口兩側壩體高程至少應達到多少（注：缺口泄流滿足寬頂堰自由出流條件，流量系數m取0.34，側收縮系數ε取0.94。缺口兩側只計0.5m安全加高，不計波浪高，計算結果保留兩位小數）。（A）49.77m（B）56.60m（C）67.25m（D）47.00m答案：（A）主要解答過程：上游圍堰最大堰高22.0m，庫容為0.15億m3，壩體臨時度汛標準應為全年20年一遇洪水，相應洪峰流量1300m3寬頂堰自由出流，其泄流公式為：Q=εmB×(2g)1/2×H3/2導流隧洞的泄量為恒定值800m3/s，則缺口應分擔的下泄流量應為1300-800=500m3/s，則公式可為：500=0.94×0.34×40×(2×9.8)1/2整理得：H3/2=8.834mH=4.27兩側壩體高程=缺口底坎高程+H+超高=45+4.273+0.5=49.77m21～22.某混凝土重力壩最大底寬75m，橫縫間距20m，縱縫間距25m。壩體穩定溫度場計算已完成，壩體基礎約束區穩定溫度為7°C。水泥選用大壩水泥，根據水泥品種和用量，水泥水化熱引起的溫升值為22°C。擬在秋季澆筑基礎部位混凝土，壩址處月平均氣溫15°C，月平均水溫8°C，每m3混凝土材料用量如下：水—21.根據該壩施工總進度計劃，連續4個月的月平均高峰澆筑強度為2.0萬m3，配備運澆機械時，月不均衡系數取2.0，月工作小時數取500小時，壩體基礎塊層厚1.5m，采用平層澆筑法，鋪層厚度0.5m，混凝土初凝時間132分鐘，運輸時間（包括裝卸運）18分鐘，混凝土運輸延誤系數取0.85，混凝土施工的運澆設備能力應不小于多少？（A）164m3/h（C）159m3/h答案：（D）主要解答過程:依據《專業案例》P528(8-2-4)公式：KP(t-t1)≥BLh或P≥BLh/K(t-t1)式中：K—混凝土運輸延誤系數，取0.8-0.85；P—澆筑倉要求的混凝土運澆能力，m3/h；t1—混凝土從出機到入倉的時間，h；t-允許層間間隔時間，h；B、L—澆筑塊的寬度和長度，m；h—鋪層厚度，m。根據月澆筑強度：P≥20000×2.0/500，P≥80m3根據倉面面積：P≥20×25×0.5/0.8×（2.2-0.3）=164(m3/h)—延誤系數取0.8P≥20×25×0.5/0.85×（2.2-0.3）=155(m3/h)—延誤系數取0.85，由于題中已明確：“在混凝土運輸有充分保證的條件下”，即應選延誤系數為0.85。答案(A)錯誤，取延誤系數0.8不合題意；答案(B)錯誤，按月高峰強度不滿足混凝土初凝要求；答案(C)錯誤，取延誤系數0.825不合題意。22.如水、水泥、骨料的比熱分別為4、0.8、0.89kJ(kg·°C)，水泥溫度30°C，骨料溫度取月平均氣溫，若不計混凝土從拌合機出口到入倉的溫度變化，基礎允許溫差22°C。在對混凝土原材料不采取任何冷卻措施的情況下，拌和溫度不滿足基礎允許溫差要求，應采取冷卻原材料措施，使拌和溫度再降低多少？(拌和溫度：Tb=ΣCiGiTi/ΣCiG（A）5.8°C（B）（C）9.8°C（D）答案：（B）主要