水工建筑物习题.docx

1、水工建筑物习题水工建筑物习题集河海大学文天学院二O一年三月习题一 重力坝稳定，应力和消能计算斶、函、內分别取、）;图一为某n级重力坝非溢流坝段最大剖面，试求: 根据图给的数据计算主要荷载；按摩擦公式、抗剪断公式校核坝基面的抗滑稳定性（建议计算坝基面A、B及折坡面处水平面 C、D、E点的应力及主应力 b”、巧、J根据所计算的稳定安全系数及应力情况，讨论此坝断面设计是否得当;泄流能力，取流量系数 m=布置溢流坝段面及挑流鼻坎;图一风速 V=16m/s吹程 D=8Km f= 3C =60N/cm儿=8kn/m弓 2泥沙 C =300 N/cm习题二重力坝基本剖面计算图二为重力坝的基本剖面，要想得到同

2、时满足稳定和应力条件的最经济剖面， 试求出（安全系数K=1，人=24KN/m ）重力坝基本剖面。习题三初拟非溢流重力坝剖面及坝体稳定计算一、资料：某重力坝为n级建筑物，建在山区峡谷非地震区，坝顶无交通要求。上游设计洪水位 66.0米，相应下游水位4.0米。上游校核洪水位 68.0米，相应f=。下游水位5.0米。坝址处基岩表面高程为 0.0米，坝底与基岩之间的摩擦系数为了进行坝基灌浆和排水，设置一标准廊道，其尺寸为 *2.5米（见图三），廊道上游至坝面的最小距离为 4.0米，廊道底面至坝底面的 距离为6.0米。多年平均最大风速 v=16米/秒。吹程D=3公里。计算中暂不计泥沙压力。 坝体材料为细

3、 骨料混凝土，其容量 =24kN/m。二、要求（1）根据教材中确定基本剖面的原理 （不必用基本剖面计算公式），并参考实用剖面经验数据，初拟坝体剖面（要按比例）。如不满足抗滑稳定要求,（2）根据初拟剖面进行坝体抗滑稳定计算 （设计洪水位情况）指出改进措施（不要求重新计算）。习题四重力坝应力分析、资料某重力坝剖面尺寸及计算点坐标如图四所示。取单位坝长分析: 铅直力总和2 W= （ kN ）（未计及扬压力，方向向下为正）水平力总和 2 P=-10510 （ kN ）（指向上游为正）M的符号，使坝底截面对坝底截面形心力矩总和 2 M=（）（未计及扬压力，2上游部分产生压应力为正）。扬压力呈直线分布（坝

4、基无防渗、排水设施） 。本题不计泥沙压力及地震力。二、要求根据水工建筑物教材介绍的方法（计及扬压力）计算坝底截面各计算点（如上图中0 、10、20、30及41米）的分应力、主应力及其方向，并按比例绘图表示y、 耳z主应力及其方向。请注意，此处 b”、巧、書均指有扬压力作用的情况。习题五拱坝布置图四图五）。试按资料中图示比例尺（1 ： 500）的地形图进行双曲拱坝的平面布置（由于2114图五 开挖后的岩石等高线（半平面图）图六河谷断面图习题六 拱坝应力计算（用拱冠梁法）某混凝土拱坝最大坝高 70m，几何尺寸如表一及图七所示， 校核洪水位高程168.0m ,混凝土和基岩弹性模量相同， E=xlC

5、KN賦，混凝土线膨胀系数 a =x10J，河谷为U拱圈变位系数分别见表型。试用拱冠梁法求解在校核洪水位和均匀温升是拱坝的荷载分配。二及表三。表咼程（米）R外（米）T（米）R内（米）平均半径R （米）半中心角（度）校核水位水压力 强度 P （ KN/rf）802080185803508051580680习题七 拱坝应力计算（用纯拱法）一、资料某拱坝最大坝高为 35米。拱圈为等厚圆弧形，坝底拱厚为10.0米，其中心角为80, 外半径为45米。上游面承受均匀水压力，其强度为 350kN/ rf,下游无水。坝体材料为细骨料混凝土砌块石，其弹模 Em=x 10占kN/ rf ,线膨胀系数a * = X1

6、0(1/0 。两岸开挖后的新鲜岩石坡度均为 1:1,基岩弹模Ej= xlO kN/ rf。荷载组合：水压力+温降。、要求用纯拱法查表计算拱冠、拱冠的上、下游面应力，能否满足要求若不能满足要求， 应提出改进措施(不必再进行计算)。习题八均质土坝渗流计算、资料坝体土料的渗透某均质土坝修建在不透水地基上， 坝体下游设有堆石棱体排水,系数K=1 X ID厘米/秒。坝体断面尺寸见图八:、要求(1)计算坝体的单宽渗流量(2)按比例画出坝体浸润线。习题九斜墙土坝渗流计算、资料某斜墙土坝剖面见图九。图注:单位均为米；上下游坝面护坡、斜墙上下游反滤层、截水槽上游面过渡层胶其下游面反滤层、截水槽底部的齿墙均未画出

7、;上下游水位均系设计水位。、要求计算斜墙及截水槽的单宽渗流量(以米 /日一米计)习题十斜墙稳定分析寸见图十:c=0;石)，c=0;a 2= 。计算情况:G 2及G 3时，水(1)库水位为244.0米，该水位已保持较长时间，所以计算 位以上用湿容重，水位以下用浮容重。(2)粘土斜墙已全部固结，所以 卩角均用固结快剪指标，在水位以上采用饱合固结快剪，偏于安全。(3)反滤层沙土和斜墙粘土的临界压力位置在 ab线上，非常接近b点，本习题中近似认为该位置就在b点。二、要求求滑动面abcd的安全系数。试计算单位宽度坝段坝体及坝基的渗流量;列出浸润线方程，并绘制流网图习题十二 侧槽溢洪道的侧槽计算一资料设计

8、水位：3666.80 米；设计流量：665363.20 米溢流实用堰长度：60米；溢流堰顶高程：侧槽末端：底宽16.0米，底高程：358.80米 水深8.89米（大于临界水深）侧槽边坡：左侧1:1,右侧1 :侧槽系用砼衬砌，糙率 =其它资料见图十二、要求1.计算侧槽内水面曲线;2.检测该侧槽设计的合理性。三、说明事项必要性（对本习题而言）。侧槽水面线推算见表四。第（5 ）栏第（6 ）栏加e = hk +一 脚+也2）=恥斗 0.75即假定的与计算的相比，其允许误 差V 3%。表四1(底程 槽高M4面程M(水差 Y 算 咼 ？M1(QQM1(QQM1(V2VM9(+2VM8(速 V流M7(Q量流

9、M56(r CO水积M5(深h水M4(宽b底M63(水程Y 设 咼 ？M2(底程Z 槽高？M1(距X 间？M00000550000000.幻一H图十二习题十三无压遂洞计算某无压泄水遂洞，采用顶拱 120的门洞形断面，衬砌后净宽 6米，要求通过 Q=750米2/秒（未考虑掺气的计算值），糙率：n =，山岩压力系数Sy=,岩石抗力系数K=200N/cm3o Ra（1）计算自掺气后水深；决定洞的高度及衬砌布置习题十四 无压隧洞衬砌计算一、资料见图十三洞身净宽 5.0米，净高5.225米，拱的内半径r B=2.5米，平均半径r=2.725米，拱墙高 Yh=2.725米，衬砌厚度 0.45米，铅直山岩压

10、力 q=40N/m 2不计侧向山岩压力及内水压力， 但考虑岩石弹性抗力及相应的摩擦力作用， 弹性抗力系数K=30x12 KN/m3。岩石与衬砌间的摩擦系数隧洞按4级建筑物设计二、 要求计算直墙底部（B截面）的弯矩M和轴向力N ,以及其相应的内、外缘应力, 并验证其能否满足要求。说明事项（1） 计算时首先绘出计算简图（2） 取有效数字六位进行计算，否则误差很大（3）弹性中心处弯矩 X 1 =+兴10丄玄（）弹性中心处水平力 X 2 =+泣14 % （ KN）H i 111 Hq习题十五有压隧洞衬砌计算、资料某有压遂洞，洞身内径为 5米，内水压强为16米，用250号混泥土衬砌,Eh=23丈 10

11、N/m2，戸=1/6 ， K 0 =5000N/cm3 。二、要求1.按内水压力用弹性特征因素法计算和确定混凝土衬砌厚度。2.按选定的衬砌度进行衬砌内外边缘应力计算。习题十六水闸闸孔计算资料胸墙并采用钢丝网水泥平面闸门， 预制工厂供应相当于闸孔宽度为 6.0米、7.0米及8.0 米三种规格的闸门，闸墩厚1.0米，头部为半园形。上游翼墙为园弧形，其外半径为15米, 该翼墙上游的两岸边坡均为 1计算是采用上游最高水位 P 6.85米，相应下游水位 N 4.80米，此时要求宣泄流量870米3/秒；上游正常水位 4.90米，相应下游水位 4.20米，此时要求宣泄流量不小于230米3/秒。河床均为粘土，

12、其标准贯入击数为 9，水流通过闸孔后的单宽流量（其值在本习题中用总流量除以闸空总宽度进行计算， 闸空总宽度包括闸墩在内）不允许超过24米3/秒。、要求1 、确定闸孔数目及闸孔宽度;2、画出诸闸孔平面图（包括上游翼墙） 。说明事项P29 表 9、10 ，即:1 、流量系数可查河海大学编的水利学教材第二版下册无坎宽顶堰的流量系数 m值。2、边孔流量系数按图十四查表用悬叫查表得能B 边孔宽度，两个边孔宽度相同。十四习题十七水闸渗透压力计算采用阻力系数法计算某水闸 （见图十五） 地下轮廓线上的渗透压力，并画出渗透压力分布图（以水柱高度计）。附：电拟试验值（与计算值可作对比之用）P D=3.93m P

13、L=1.55m PH =2.75m P O=0.65m习题十八 水闸平底板内力计算（一）六所示水闸为三孔一联的闸段。（1）算中间闸段作用在上、下游底板上的荷载（取单位宽度板条计算）（2）求出板条上的内力弯矩。计算资料：（1）闸段长34.2（T 下=KN/m2，浮托力为 30 KN/m2 。各部分重量列于表五（单位： KN,Wilt 记 M1a4I.G10. 45；托力 !NV)r-工而27. 4 KX110 I64.5hZ.心图十六名称门前上游段门后下游段检修桥段闸墩W2160表五单位：KN工作桥段闸墩W23402680公路桥段闸墩W6000底板W41042018280检修桥W1180工作桥W12701690公路桥W1220闸门W8300胸墙W700上游水重W09070下游水重W13140胸墙底水压力W2-270习题十九、资料整体闸墩分析，KN/m2 ;缝墩底部应力，直线分布。二、要求用荷载组合法求下游段中间处剖面（ A A ）闸室底板弯矩，并绘图表示。K=1cm/s 匚=3cm/s 疋=1cm/s比-0:込2彳A图十七$筲 j_ e g/.2i