培训水工例题概论.docx
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培训水工例题概论
第1章总体设计能力
1.1某水利枢纽工程，水库总库容8.5亿m3，挡水坝为混凝土面板堆石坝，坝高105m；泄洪建筑物采用岸边溢洪道，电站装机容量150MW，岸边式地面厂房。
（1）该枢纽工程的等别，混凝土面板堆石坝级别，下列选项中哪一项是正确的？
（A）Ⅰ等1级（B）Ⅱ等1级
（C）Ⅱ等2级（D）Ⅲ等2级
题解：
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000，第2.2.1条工程等别Ⅱ等。
2.2.3条规定：
土石坝坝高超过90m，其级别可提高一级，故混凝土面板堆石坝级别为1级。
答案：
B
（2）该枢纽工程溢洪道级别，厂房的级别，下列选项中哪一项是正确的？
（A）1级1级（B）2级2级
（C）2级3级（D）1级3级
题解：
根据SL252—2000，第2.2.2条，本工程库大坝高，失事后损失巨大，影响十分严重，大坝和溢洪道均可提高一级，建筑物级别为1级；厂房为岸边式，级别可降低一级为3级。
根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180—2003，5.0.7条，当工程等别仅由库容大小决定时，水电站厂房的级别可降低一级，故厂房级别定为3级。
答案：
D
1.2.按山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准规定，对于1级建筑物的土石坝，如失事后下游会造成特别重大灾害时，其校核洪水标准应采用以下列选项中哪项？
（A）用频率分析法求得的10000年洪水（B）可能最大洪水（PMF）
（C）可能最大洪水与用频率分析法求得的10000年洪水中取较大者
（D）可能最大洪水或用频率分析法求得的10000年洪水。
当两者可靠程度相同时，取其中较大者
答案：
（D）
考查点：
永久性水工建筑物洪水标准
主要解答过程：
SL252-2000第3.2.2条及说明DL5180-2003第6.0.5条及说明
可能最大洪水或用频率分析法求得的10000年洪水。
当两者可靠程度相同时，取其中较大者
1.3某水库拦河坝最大坝高65m。
修建混凝土坝和土石坝均可行，河段洪水过程为肥胖型，洪峰流量较大。
在坝型比较中，混凝土重力坝布置时宜优先考虑；拱坝布置的泄洪方式宜优先研究方式；土石坝布置的泄洪方式宜布置方式。
哪一项符合一般原则？
A引水发电系统布置采用泄洪洞泄洪泄洪洞与溢洪道相结合泄洪
B航运建筑物布置采用泄洪洞泄洪泄洪洞与溢洪道相结合泄洪
C供水建筑物布置采用坝身泄洪开敞式溢洪道泄洪
D泄洪建筑物布置采用坝身泄洪开敞式溢洪道泄洪
答案：
（D）
（1）《混凝土重力坝设计规范》3.0.1条及条文说明
混凝土重力坝的布置，泄洪建筑物往往是影响枢纽布置和其它建筑物安全的关键，故宜优先考虑泄洪建筑物的布置
（2）《混凝土拱坝设计规范》3.1.4条及条文说明
拱坝布置泄洪方式宜优先研究采用坝身泄洪，坝身孔口泄洪是较经济的选择。
（3）《碾压式土石坝设计规范》3.2.2条及条文说明
土石坝采用开敞式溢洪道，超泄能力较强，当地形条件有利时，宜布设开敞式溢洪道。
1.4某水库总库容为1.1亿立方米，主坝为均质土坝，高70m，工程位于7度地震区，设计洪水位为215.5m，校核洪水位为217.5m，正常蓄水位为215.0m。
已知：
正常运用条件下波浪爬高为3.50米，非常运用条件下波浪爬高为1.8米。
最大风壅水面高度设定为零；地震壅浪高度取1.0m，地震沉降按0.5m计。
确定坝顶高程？
坝顶高程由什么条件控制？
考查点:
坝顶高程确定。
解：
碾压式土石坝设计规范SL274—2001，5.3.1条
坝顶超高：
y=R+e+A+B
Y——坝顶超高，m；
R——最大波浪在坝坡上的爬高，m；
正常运用情况下为3.50m（给定）；
非常运用情况下为1.80m（给定）。
e——最大风壅水面高度，m；本题设定为零。
A——安全加高，m；根据规范表5.3.1，设计情况：
1.0m校核情况：
0.5m
B——地震安全加高，为1.0m+0.5m（给定）
规范5.3.3条按下列运行条件计算，取其最大值：
1设计洪水位加正常运用条件；2正常蓄水位加正常运用条件；
3校核洪水位加非常运用条件；4正常蓄水位加非常运用再加地震条件
（1）设计洪水位加正常运用条件下坝顶超高：
y=R+e+A=3.5+0+1.0=4.5m
坝顶高程为215.5+4.5=220.0m
（2）正常蓄水位加正常运用条件下坝顶超高：
y=R+e+A=3.50+0+1.0=4.5m
坝顶高程为：
215.0+4.5=219.5m
（3）校核洪水位加非常运用条件下坝顶超高为：
y=R+e+A=1.80+0+0.5=2.3m
坝顶高程为：
217.5+2.3=219.8m
（4）正常蓄水位加非常运用再加地震条件下坝顶超：
y=R+e+A+B=1.8+0+0.5+1.0+0.5=3.8m
坝顶高程为：
215.0+3.8=218.8m
由上计算：
坝顶高程由设计洪水位控制，220.0m。
1.5某水库总库容7800万立方米，碾压砼重力坝，高85m，正常蓄水位为896.0m，校核洪水位为897.0m，h1％、hz分别为0.8、0.5，0.5、0.3。
坝顶设有1.2m防浪墙。
试问坝顶高程和防浪墙顶高程，那一项最为合适？
（A）896.9m，898.1m；（B）897.0m，898.2m；
（C）897.5m，898.7m；（D）898.0m，899.2m；
答：
3级建筑物，SL319-2005第8.1.1条，正常、校核安全超高分别为0.4m、0.3m。
正常蓄水位896.0+0.8+0.5+0.4=897.7m
校核洪水位897.0+0.5+0.3+0.3=898.1m
防浪墙顶高程898.1m，1.2m防浪墙，坝顶高程896.9m。
8.1.1条还规定“坝顶应高于校核洪水位”，所以坝项高程不应低于897.0m，取897.5m。
答案：
C
1.6某水闸，2级建筑物，露顶式闸门，正常挡水位21.0m，最高挡水位21.5m，波浪高度分别为0.8m、0.6m，设计洪水位22.7m，校核洪水位23.1m，闸室上游侧布置交通桥，采用T型梁，梁高0.9m，该闸闸顶高程、闸门顶高程分别为_____。
（A）23.8m21.5m（B）23.8m22.0m
（C）24.5m22.0m（D）24.5m22.5m
各工况安全超高值见规范4.2.4条
挡水工况
正常挡水：
21.0+0.8+0.5=22.3m最高挡水：
21.5+0.6+0.4=22.5m
泄水工况
设计洪水：
22.7+1.0=23.7m校核洪水：
23.1+0.7=23.8m
复核交通桥下净空要求：
23.1+0.5+0.9=24.5m
故闸顶高程为24.5m（规范4.2.20条）
露顶式闸门顶高比最高挡水位高0.5m为22.0m（规范4.2.17条）答案：
（C）
1.7某江河堤防保护区耕地面积200万亩，100年一遇洪水位98.0m，50年一遇洪水位97.0m，按不允许越浪设计，堤高8m，需予留沉降量，波浪爬高和风壅增高共0.9m，试确定堤防级别和堤顶高程，那一项符合要求？
（A）2级98.6m（B）2级99.0m（C）3级98.6m（D）3级99.0m
答：
根据防洪标准GB50201-94第3.0.1条，
该堤防洪水标准30-50年，根据堤防规范GB50286-2013第3.1.3条，堤防级别为3级
根据堤防规范GB50286-2013第3.2.1条，安全加高为0.7m。
根据第7.3.4条，予留沉降量取堤高5％（0.4m），堤顶高程=97.0+0.9+0.7+0.4=99.0m
答案：
（D）
1.8某砼重力坝为2级建筑物，坝高65m，设计烈度7度，进行抗滑稳定分析时，下列选项中哪一项是正确的？
A．需要计及地震荷载、同时考虑水平向和垂直向地震作用、采用拟静力法计算；
B．不需要计及地震荷载；
C．需要计及地震荷载、只考虑水平向地震作用；采用拟静力法计算；
D．需要计及地震荷载、同时考虑水平向和垂直向地震作用。
采用动力分析法计算；
答案：
C
解题：
本工程为Ⅶ度地震区，所以要进行抗震设计。
《水工建筑物抗震设计规范》4.1.1条、4.1.4条，砼重力坝可只考虑水平向地震作用。
根据1.0.5条本工程抗震设防类别应为乙类，又根椐6.1.5条规定，乙类、设计烈度7度、坝高小于70m可采用拟静力法计算。
思考题3
（1）若1.8题改为混凝土拱坝，试问哪一项是正确的？
（提示：
见4.1.6条和7.1.3条规定）
（2）若1.8题改为混凝土拱坝，建筑物级别为1级，试问哪一项是正确的？
（提示：
见1.0.5条、4.1.6条和4.5.3条规定）
第2章水工混凝土结构
2.1梁正截面受弯承载力计算及配筋
矩形简支梁，已知荷载、断面尺寸、混凝土强度等级
计算步骤：
（1）确定安全系数K（详见规范表3.2.4）
（2）计算荷载效应组合设计值（详见规范3.2.2条）
（3）系数计算（4）配筋量计算
正截面受弯承载力计算案例：
某小型水泵站（4级建筑物）内有一单跨混凝土简支板，计算跨度l0=3.0m，承受均布恒荷载标准值gk=2kN/m2（包括板自重），均布活荷载标准值qk=3kN/m2,采用混凝土强度等级C20，HPB235级钢筋，板厚80mm，板的纵向钢筋？
（as取15mm）
解：
（1）《08规范》3.2.4条规定4级建筑物基本组合安全系数K=1.15
（2）设计弯矩值计算
自重、设备等永久荷载系数γG=1.05，一般可变荷载系数γQ=1.20
取1000mm板带作为计算单元，h0=65mm，
M=（γGgk+γQqk）l02/8=（1.05×2+1.2×3）×3.02/8=6.41kN·m
解（3）系数计算
砼强度设计值fc=9.6N/mm2，
钢筋强度设计值fy=210N/mm2
αs=K×M/fc/b/h02=0.1817
ξ=1-（1-2*αs）1/2=0.202
（4）钢筋计算
As=fc*ξ*b*h0/fy=600.2mm2
ρmin=0.2%As=1000*65*0.2%=130mm2
2.2梁斜截面承载力计算及配筋
矩形简支梁,已知荷载、断面尺寸、混凝土强度等级
计算步骤：
（1）确定安全系数K（详见规范表3.2.4）
（2）计算荷载效应组合设计值（详见规范3.2.2条）
（3）复核截面尺寸（是否满足规范6.5.1条要求）
（4）斜截面受剪承载力计算（详见规范6.5.3条）
《08规范》对混凝土受剪承载力计算公式进行了以下两点修订：
1）将混凝土项受剪承载力计算公式中的混凝土强度设计指标由fc改为ft表达。
2）将混凝土项受剪承载力计算公式合为一个，取消集中荷载作用为主的独立梁计算中剪跨比对受剪承载力的影响，对承受集中力为主的重要的独立梁，式中的系数0.7应改为0.5，系数1.25应改为1.0。
斜截面受剪承载力计算案例：
某中型水电站厂房内单跨简支吊车梁，矩形断面300*700mm，弯矩设计值320kN-m，剪力设计值170kN，采用混凝土强度等级C25，钢筋主筋HRB335,箍筋HPB235，as取50mm，在不配置弯起钢筋情况下，那一项箍筋配置最合理？
（A）ф6@100（B）ф8@200（C）ф8@150（D）ф8@125
解：
（1）3级建筑物，安全系数K=1.2
（2）复核截面尺寸K×V＝204.00kN≤0.25fc×b×ho＝580.13kN
受剪截面符合要求
（3）混凝土受剪承载力
吊车梁为承受集中力为主的重要的独立梁，公式系数0.7修改为0.5。
Vc＝0.5ft×b×ho＝123.82kN
（4）箍筋计算（公式系数1.25修改为1.0）
箍筋肢数n＝2，d8S＝150mmAsv＝101mm
Vsv＝1.0×fyv×Asv×ho／s＝91.91kN
K×V＝204.00kN＜Vc＋Vsv＝215.73kN故答案（C）
2.3偏心受压柱承载力计算及配筋
已知弯矩、轴力设计值、断面尺寸、混凝土强度等级
计算步骤：
（1）求初始偏心距e0,e0=M/N
（2）求偏心距增大系数η
（3）判断大小偏心受压ηe0>0.3h0大偏心受压
（4）求轴向作用力到As的距离e
e=ηe0+h/2-a
（5）求受压钢筋面积As’，取x=ξbho，ξb=0.544
（6）求受拉钢筋面积As，As=（fcbξbh0+fy’As’-KN）/fy
偏心受压柱承载力计算案例：
某中型泵站，矩形混凝土柱（b=0.4mh=0.6m），轴心压力设计值N=905kN，弯矩设计值M=375kN·m，柱的计算长度l0=7.2m。
C25，HRB335，a=a’=40mm。
不对称配筋时，所需的纵向钢筋面积As和As’最为接近以下哪一组？
（A）As=2786mm2，As’=1079mm2（B）As=2550mm2，As’=1270mm2
（C）As=2786mm2，As’=1270mm2（D）As=2550mm2，As’=1079mm2
答案：
（B）
解：
（1）求初始偏心距e0,e0=M/N=375/905=0.414m=414mm
（2）求偏心距增大系数η
l0/h=7200/600=12>8需要考虑纵向弯曲的影响，∵Lo／h＝12.00＞8
ζ1＝0.5×fc×b×h／K／N＝1.315＞1，取ζ1＝1.0
ζ2＝1.15－0.01×Lo／h＝1.030∵Lo／h＜15，取ζ2＝1.0
η＝1＋（Lo／h）^2×ζ1×ζ2／1400／（eo／ho）＝1.139
（3）判断大小偏心受压
ηe0=1.139×414=472>0.3h0=0.3×560=168mm，故按大偏心受压计算，属大偏心受压的第一种情况。
（4）求轴向作用力到As的距离ee=ηe0+h/2-a=472+600/2-40=732mm
（5）求受压钢筋面积As’
fc=11.9N/mm2fy=fy’=300N/mm2ξb=0.550，取x=ξb*ho=308mm，
As’＝（KNe-fcbx（ho-x／2））／fy’／（ho-as'）=1277mm2
As’=1277mm2>ρ’min=0.2%×400×560=448mm2
（6）求受拉钢筋面积AsAs＝（fcbx＋fy'as‘-KN）／fy=2550mm2故答案（B）
2.4正截面裂缝宽度控制验算
当混凝土保护层厚度较大时，SL/T191-96的裂缝宽度计算值偏大，造成钢筋用量由裂缝宽度限制控制，比承载力所需钢筋用量增加很多的情况。
08规范结合试验研究和工程实际，进行了修正：
1将96规范系数a1、a2和a3简化整合成综合影响系数a。
受弯和偏心受压构件a＝2.1；偏心受拉构件a＝2.4；轴心受拉构件a＝2.7。
2把最大裂缝宽度计算公式中的3C改为30+C，系数0.1调整为0.07。
正截面裂缝宽度验算案例：
某河口防潮闸，闸底板厚1.5m，弯矩标准值MK＝582kN·m，由承载力计算，实配6根d25Ⅱ级钢筋，受拉钢筋面积As＝2945mm2，C25，混凝土保护层厚c=80mm，裂缝计算宽度和限裂条件，那一项答案正确？
（A）0.208mm，满足要求；（B）0.258mm，满足要求；
（C）0.258mm，不满足要求；（D）0.308mm，不满足要求；
解：
（1）综合影响系数，对受弯构件取α＝2.1，
（2）受拉钢筋应力σsk＝Mk／（0.87×ho×As）＝159.97N／mm^2
（3）混凝土有效受拉面积Ate=2asb=2×80×1000=160000mm2
（4）纵向受拉钢筋的有效配筋率
ρte＝As／Ate＝2945/160000=0.0184当ρte＜0.03时，取ρte＝0.03
（5）裂缝计算宽度
ωmax＝α×σsk（30＋c＋0.07d／ρte）／Es
＝2.1×159.97×（30＋65＋0.07*25/0.03）／2／105＝0.258mm
河口防潮闸底板处于海水水下区，属三类环境类别，最大裂缝宽度限值≤0.25mm，但因混凝土保护层厚超过50mm，故最大裂缝宽度0.258mm≤0.30mm，满足要求。
本题答案（B）0.258mm，满足要求
2.5深受弯构件
某中型电站厂房简支深梁L0=6000mm，截面宽b＝250mm，截面高h＝3500mm，混凝土强度等级C30，钢筋种类HRB335，跨中弯矩M＝3100*106N·mm，计算跨中纵向钢筋与那一项接近？
（A）4650mm2（B）4970mm2（C）5250mm2（D）5570mm2
解：
3级建筑物，k=1.2，L0/h=6000/3500=1.71<2，as取0.1h=350mm，h0=3150mm
因As不知道，故不能直接按式（6.2.1-2）计算x，实际计算时，可按下面步骤计算：
先求a=KM/fc/b/h02=1.2*3100*106/14.3/250/31502=0.105
再求§=1-（1-2a）1/2=1-（1-2*0.105）1/2=0.111
令x=§*h0=350mm，当x＜0.2h0时，取x=0.2h0=630mm；
当L0/h＜2时，取L0/h=2；ad=0.8+0.04*L0/h=0.8+0.04*2.0=0.88
z=ad（h0-0.5x）=0.88*（3150-0.5*630）=2495
As=KM/fy/z=1.2*3100*106/300/2495=4970mm2
第3章水工金属结构
3.1某坝身泄水孔，工作门为弧门，事故检修门为平板闸门，布置见示意图：
事故门后通气孔及弧形门后通气孔的目的分别是什么？
下列选项中哪一项是正确的？
（A）补气和排气排气（B）补气和排气补气
（C）排气补气和排气（D）补气补气和排气
答案：
（D）
解答：
工作闸门需要在动水中启闭，门后要设置通气孔，其作用是启门时排气，关门时补气。
工作闸门前事故闸门，当工作门发生事故时，要在动水中关闭，一般在静水中开启，所以事故闸门后的通气孔作用是补气。
3.2某拦河水闸上游正常挡水位16.0m，下游水位10.0m，闸底板高程4.0m，采用胸墙式，闸孔孔口宽8m，高7.0m，平板闸门高7.5m，止水间距8.2m，闸门承受的静水压力P最接近下列那一项？
（水的密度取10kN/m3）
（A）3320kN（B）3403kN（C）3598kN（D）3650kN
答案：
（C）
解答：
P=0.5×10×（（2×12–7.5）×7.5–6×6）×8.2=3597.75kN；
第4章碾压式土石坝设计
4.1粘土心墙堆石坝必须设反滤层的部位包括。
（A）心墙与坝壳、心墙与坝基之间、下游渗流出逸处。
（B）心墙与坝壳、心墙与坝基透水层之间、下游坝坡。
（C）心墙与下游坝壳、心墙与坝基透水层之间、下游坝坡。
（D）心墙与坝壳、心墙与坝基透水层之间、下游渗流出逸处。
答案：
D
《碾压式土石坝设计规范》SL274—2001第5.6.3条，土质防渗体（包括心墙、斜墙、铺盖和截水槽等）与坝壳和坝基透水层之间以及下游渗流出逸处，如不满足反滤要求，均必须设置反滤层。
4.2某水库总库容0.8亿立方米，电站总装机容量为55MW。
采用粘土心墙坝，坝壳填料为砂砾石，坝高68m，河床段砂砾石层厚28m。
坝址区地震动峰值加速度为0.2g。
1.当心墙上、下游水头差为60m时，求满足渗透要求的心墙底部最小厚度。
（A）14.5m（B）14.0m（C）12.0m（D）15.0m
答案：
（D）
考点：
防渗体选择
解：
《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）5.5.2条规定，心墙底部厚度不宜小于水头的1/4。
心墙底部最小厚度=60/4=15m
2、按《土工试验规程》（SL237-1999）规定的击实试验方法，得到心墙填筑粘土土料的最大干密度γmax=17.35kN/m3，试求设计填筑干密度？
答案：
17.0kN/m3
考点：
填筑标准
解：
按《等级规范》表2.1.1确定Ⅲ等工程，按表2.2.1确定坝的级别为3级。
根据《碾压式土石坝设计规范》4.2.3-1条心墙填筑料对3级坝压实度为96%-98%，4.2.3条-2规定地震设计烈度为8度时，宜取上述规定的大值，故压实度为98%。
设计填筑干密度=17.35kN/m3*98%=17.0kN/m3。
3、坝壳填料为砂砾石，本工程在下游坝脚设有排水沟，排水沟顶部设有贴坡排水。
该地区冻结深度为1.0m，贴坡排水顶部高程应高于坝体浸润线出逸点，本工程超过的高度应不小于（）
（A）2.0m（B）1.5m（C）1.0m（D）0.7m
答案：
（B）考点：
坝体排水
解：
拦河坝为3级建筑物，查《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）5.7.8条-1规定，3级坝不小于1.5m。
4、为减少坝基砂砾石层的渗漏量，确保该层的渗透稳定，拟在心墙底部做一道混凝土防渗墙。
试问混凝土防渗墙顶部插入粘土心墙的高度和底部深入基岩的深度哪一选项符合规范规定？
（A）6.0m1.0m（B）6.0m0.5m（C）6.5m1.0m（D）6.8m0.5m
答案：
（D）
考点：
砂砾石坝基渗流控制
解：
本工程河床段坝高68米，根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）6.2.8条规定，防渗墙顶部插入土质防渗体高度宜为1/10坝高=6.8m，底部深入基岩的深度0.5-1.0m。
4.3颗粒级配指标的应用
1.级配指标判别标准
1）不均匀系数Cu。
Cu=d60/d10
d60---在粒径分布曲线上粒径累计质量占总质量60％的粒径。
Cu表示土颗粒级配曲线的坡度和土粒大小不均匀程度的指标。
Cu愈大，曲线愈平缓，说明土粒大小变化范围大，土粒不均匀，即级配好；Cu愈小，曲线愈陡，说明土粒大小变化范围愈小，土粒均匀，即级配差。
工程中一般认为Cu≥5为良好级配，Cu＜5为不良级配。
2）曲率系数Cc。
Cc=（d30）2/（d60*d10）
Cc表示土颗粒级配曲线弯曲形状的指标。
Cc在1～3之间的土级配良好；Cc小于1或大于3的土，土颗粒级配曲线明显呈阶梯状，土颗粒级配不连续，主要由粗颗粒和细颗粒组成，缺乏中间颗粒。
3）良好级配的标准：
Cu≥5且Cc＝1～3。
2.级配指标的应用：
1）级配指标作为选择筑填土料、坝壳料、反滤料的依据。
2）级配指标还可作为粗粒土工程分类的依据。
3）级配指标对于判别土的渗透变形和振动液化也有重要的意义。
4）地基基础处理的依据。
4.3某均质土坝，填筑料
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