2020年度注冊土木工程師水利水電專業(yè)案例習題

注冊土木工程師水利水電專業(yè)案例習題

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4?6.某大型工程，位于8度地震區(qū)。主壩為

粘土均質(zhì)壩，受地形的限制，為滿足泄洪要求,

在主、副壩聯(lián)接處建有溢洪道，設(shè)計洪水泄流

量為8300m3/s,溢洪道基礎(chǔ)位于第三紀砂層

±o溢洪道采用直線布置，由駝峰堰進水閘、

泄槽、一級消力池、二級消力池、三級消力池

以及海漫等幾部分組成。

堰體為駝峰堰型，長28m,上游設(shè)壤土鋪

蓋，厚2?3m,長250m,滲透系數(shù)為1義

10-6cm/s,鋪蓋下砂層滲透系數(shù)為3X10-3cm/So

堰體下設(shè)兩條橫向（垂直水流）排水管，并與

堰體兩側(cè)邊邊墻外縱向排水管相聯(lián)，橫向排水

管內(nèi)地下水位高程為134.5m。堰體結(jié)構(gòu)簡圖

及設(shè)計洪水過水時的受力狀態(tài)見附圖。

泄槽兩側(cè)擋墻為直墻式，并對稱擴散，進

口堰末泄槽起點寬131.5m,流速為13.15m/s,

水深4.8m；泄槽末端處寬170m,流速為

21.23m/s,水深2.3m。泄槽底板下設(shè)有反濾層

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和網(wǎng)狀排水溝，縱橫向排水溝布置在泄槽底板

下，橫向排水溝自溢洪道中心向兩側(cè)以5%的

坡度引邊墻外排水廊道內(nèi)。

第三紀砂層相對密度為0.80o由顆粒級配

曲線查得小于各粒徑重量占總重量的百分數(shù)

如下表：

砂的粒徑

0.0140.0300.0500.0600.1200.1700.250.301.051.001.408.00

di（mm）

對應粒徑

510152030405060708085100

占（％）

4.判斷溢洪道泄槽（陡槽）滿足水流擴散所需

要的沿水流方向的最小水平投影長度，下列哪

一項能滿足最低要求？

(A)190m(B)170

m

(C)150m(D)130

m

答案：(B)

主要解答過程：

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溢洪道泄槽邊墻擴散角可按《溢洪道設(shè)計

規(guī)范》附錄A.3中公式A.3.2-2計算，

tgQ=(g*h)1/2/k/v

式中：h—擴散段首、未端平均水深；

v—擴散段首、未端平均流速；

k—經(jīng)驗系數(shù)，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

溢洪道泄槽滿足水流擴散所需要的

沿水流方向的最小水平投影長度L：

L=0.5(170-131.5)/0.114=168.9m

5.當設(shè)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(wěn)定的除有結(jié)構(gòu)

自重及其上的永久設(shè)備重量、土壓力外，還有

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哪些基本荷載？

（A）設(shè)計洪水位時的揚壓力和地震荷載

（B）設(shè)計洪水位時的揚壓力和泄流時的水壓

力

（C）設(shè)計洪水位時的靜水壓力和地震荷載

（D）設(shè)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？

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弧形門

▽151.0設(shè)計洪水位

粘土鋪蓋

K250m止水泄槽

穩(wěn)定計算而

4

▽135.5

△134,5

,排水管

地下水位為134.5m

(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

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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

(1)上游止水以上水壓力Hi

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

(2)上游止水以下水壓力Hz

H2=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=460KN

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7.某裝機450MW的壩后水電站內(nèi)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(jié)構(gòu)重要性系數(shù)Yo,橋機豎

向荷載的動力系數(shù)YQ,結(jié)構(gòu)系數(shù)Yd。以下哪

一選項是正確的？

(A)yo=l.l,yQ=1.05,ya=1.3

(B)yo=l.O,YQ=1.05,yd=1.2

(C)yo=l.O,YQ=1.2,yd=1.2

(D)yo=l.O,yQ=1.1,Ya=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(guī)

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?！端娬緩S房設(shè)計

規(guī)范》第4.1.3條規(guī)定，2級建筑物結(jié)構(gòu)重要性

系數(shù)Yo=l.O;第4.L8條規(guī)定，橋機豎向荷載

的動力系數(shù)YQ=L05；《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

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規(guī)范》第4.2.1條規(guī)定，結(jié)構(gòu)系數(shù)yd=1.2o

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8.有一素混凝土柱，混凝土強度等級C15,計

算長度lo=3.6m,截面尺寸bXh=300X

500mm2,軸向力設(shè)計值N=480kN,軸向力作

用點至截面重心作用點距離eo=lOOmm,如圖

所示。經(jīng)復核，該柱截面安全。以下哪一個數(shù)

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(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范SL/T191-96》

條文5.2.1,5.2.2

公式5.2.2~1,5.2.2-4專業(yè)案例，水工結(jié)

構(gòu)篇，第二章，第三節(jié)

(1)有關(guān)系數(shù)

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Yd=1.3,fc=10N/mm2,eo=lOOmm,

9

yc=500/2=250mm

(2)判別是否要考慮受拉區(qū)混凝土的作

用

,

0.4yc=0.4X250=100mm

,

0.8yc=0.8X250=200mm

故0.4y,=eo<O.8y\按不考慮混凝土

受拉區(qū)的隹c用計算承建c力。

(3)彎矩平面內(nèi)的受壓承載力

l/h=3600/500=7.2,查表5.2.2-1得,4)

=0.93

1

N=(pf,b(h21)="93*7.5x300x(5002x100)=482884

yd1.3

N=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，<1>

=0.82

N=—^,z?//=^-x7.5x3oox5oo=709615N=710kN

yd1.3

應取(483kN,710kN)的小值，故受壓承載

力為483kNo

注：

(A)*未計6=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yd=L2(鋼筋混凝土構(gòu)件)，

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483/1.2X1.3==523kNo

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9.某廠房(3級建筑物)房內(nèi)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

lo=6m,經(jīng)計算跨中彎矩設(shè)計值M=210kN,m

(包括自重)，已配有受壓鋼筋2根直徑16的m

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(shù)值最接近需要配置的

受拉鋼筋面積？

(A)mm2(B)

1800mm2

(C)1950mm2(D)

1845mm2

答案：(D)

主要解答過程：

《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范SL/T191-96》

條文6.2.2公式5.2?2?L5.2.2?4

專業(yè)案例，水工結(jié)構(gòu)篇，第二章，第四

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節(jié)

(1)確定有關(guān)系數(shù)

2=1.0,Yd=1.2,Yo=l.O(安全級別n

級),yG=1.05,yQ=1.20,fc=10N/mm2,

,=2

fy=fy360N/mm,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,貝!|a=25+20/2+50/2=60mm

ho=5OO-6O=44Omm,a,=25+16/2=33mm，

hf9=100mm

對于獨立的T形梁，

hf/ho=lOO/44O=O.227>O.l,b+Hhf=200+12X

100=1400mm

lo/3=6OOO/3=mm

取(400,1400,)的最小值，故

(3)T形截面類型判斷

ydM=l.2X210=252kN?m

hj(hO—hJ/2)+f/As'(ho-a')

=10X400X100X(440-100/2)+360X402X

(440-33)=2.149X108N?mm=214.9kN?m

ydM=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=10X(400-200)

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X100/360=555.6mm2

,

M3=fc(bi'-b)hi(h(rhi'/2)=10X

(400-200)X100X(440-100/2)=7.8

X107N?m=78kN?m

Asl=fy'As'/fy=360X402/360=402mm2

Mpfy，As，(ho-a')=360X402X

(440-33)=5.89X107Nmm=58.9kN-m

M2=ydM-Ml-M3=252-58.9-78=115.1kNm

￡=%=115.1x1()6

力她/—10x200x4402.,

CLs=1-g2as=1-71-2x0.297=0.3634￡=0.528

AS*?=I-?。。?。=

fy360

As=Asl+As2+As3=402+555.6+887.3=184

4.9mm2

1844-9

p=—==2.142%>/?min=0.15%

mm

bh0200x440

注.

(A)'按一類截面計算配筋量時：

C=1^L=I-2X2IOXIO63524

2

fcbh^10x200x440.

CLs=1-Jl-24=1-71-2x0.3524=0.4094就=0.528

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10x0.409x400x440

As=人‘0九=1999.6mm2；

360

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10.某中型泵站內(nèi)有矩形混凝土柱，經(jīng)計算，

控制截面中作用的軸心壓力設(shè)計值N=905kN,

彎矩設(shè)計值M=375kN?m,柱在兩個方向的

計算長度lo=7.2mo設(shè)計時混凝土采用C25,

II級鋼筋，截面為矩形bXh=400mmX

600mm,取a=a,=40mmo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？

22

(A)As=448mm,As'=1079mm

22

(B)As=2489mm,As'=1079mm

22

(C)As=1079mm,As'=1079mm

22

(D)As=2489mm,As'=448mm

答案：(B)

主要解答過程：

《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)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(yè)案例，水工結(jié)構(gòu)篇，第二章，第

四節(jié)

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(1)求初始偏心距e0.

eo=M/N=375/9O5=O.414m=414mm

(2)求偏心距增大系數(shù)n

lo/h=72OO/6OO=12>8

需要考慮縱向彎曲的影響，由于

l0/h=12<15,故取3

C尸"占0.5X12.5X400X600/(1.2

占N

X905X1000)=1.381)1,故取X=1

n=1+――1+(12X12X1X

1)/(1400X414/560)=1.139

(3)判斷大小偏心受壓

He0=l.139X414=472>0.4h0-0.3X

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e

e=neo+h/2-a=472-600/2-40=732mm

(5)求受壓鋼筋面積As'

取x二g由0,€b=0.544

，:九Ne-"%2奴［05儲

1.2x905x103x732—12.5義400x56()2義0.544(1—0.5x0.544)

310x(560-40)

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22

=1079mm>P'minbho=O.2%X400X560=448mm

(6)求受拉鋼筋面積As

As=(fcb€bho+f/As'-ydN)/fy

=(12.5X400X0.544X560+310X1079-1.2

X905X1000)/310

22

=2489mm>Pminbho=O.2%X400X560=448mm

注：

(A)As為最小配筋；

(C)對稱配筋；

(D)As'為最小配筋。

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11-12.某中型水閘(3級水工建筑物)內(nèi)有

一矩形截面(bXh=200X500mm2)的C25混

凝土簡支梁，處于露天環(huán)境，跨度為lo=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(shù)取p=0.5。由承載力計算，截面已配縱

向受拉鋼筋為2如4+2如6,As=710mm2,

(c=35mm),接著對裂縫寬度和撓度進行了計

基

11.荷載效應長期組合的長期剛度最接近下面

哪一個數(shù)？

(A)Bi=1.14X1013N?mm(B)

Bi=1.02X1013N?mm

(C)Bi=2.05X1013N?mm(D)

Bi=4.52X1013N?mm

答案：(B)

主要解答過程：

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《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)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(yè)案例，水工

結(jié)構(gòu)篇，第二章，第五節(jié)

42

Ec=2.55X10N/mm,不計受壓鋼筋，As'=0,

p'=0,0=2.0,h0=457mm

5

aE=ES/EC=20X10/2.55X10=7.843

P=應=———=0.00777

b%200x457

3

短期剛度Bs=(0.025+0.28aEP)Ecbh0

=(0.025+0.28X7.843X0.0777)

X2.55X104X200X4573

=2.047X1013N?mm

短期組合時的長期剛度：

73.41

Bls=x2.047x1013=1.136x1013?mm

58.85(2-1)+73.41

長期組合時的長期剛度：

Bu=Bs/0=2.047X1013/2=l.023X1013N-mm

注：

(A)短期組合時的長期剛度

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(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,fi=10.9mm(B)

fs=7.6mm,

(C)fs=13.6mm,(D)

fs=13.0mm,fi=11.6mm

答案：(C)

主要解答過程:

短期撓度

,5ML573.41X106X4500?

13=13.63mm

-48B,s-481.136xl0

長期撓度

AUi58.85xlQ^4500-

Ax=Ax=12.13mm

48B?481.023xl013

注:

(A)長期撓度計算時錯用了Bls:

558.85xl06x45002

-------X-----------------------------------77----------=10.92mm

481.136xlO13

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(B)短撓度計算時錯用了Bs:

573.41xl06x45002

--X------------r；---=7.56mm

482.(M7x1013

①)計算誤差累計.

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13.有一預應力混凝土屋架下弦桿，截面尺寸

為bXh=250mmX160mm,軸向設(shè)計荷載值

N=560kNo采用C40混凝土，預應力鋼筋為冷

拉w級，配置非預應力鋼筋為冷拉n級。采用

后張法時，張拉控制應力Son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：

2

冷拉W級鋼筋fpyk=700N/mm,

2

fPy=580N/mm,

2

冷拉H級鋼筋fy=380N/mm,

后張法時張拉控制應力不宜超過允

2

許值0.85fpyk=0.85X700=595N/mm

后張法時張拉控制應力也不宜小于

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2

0.5fpyk=0.5X700=350N/mm

22

一般350N/mm^。com^595N/mm,

并取較大值。

故。com為595N/mm?最合適。

(A)。com=fpyk=700

2

N/mm>(0.85+0.05)fpyk=0.90X700=630

N/mm2,大于規(guī)范規(guī)定的最大張拉控制應力；

2

(B)。com=0.5fpyk=0.5X700=350N/mm,

張拉控制應力過小，不能發(fā)揮冷拉IV級鋼筋

高強度的作用。

(D)。3=380=fy,張拉控制應力過小,不

能發(fā)揮冷拉IV級鋼筋高強度的作用。

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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(guī)范規(guī)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(shè)計規(guī)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)0.93

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16.某均質(zhì)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(shù)為5義

105cm/s,堤基為5m厚中粗砂，滲透系數(shù)為5

X102cm/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20m,堤底高程為-4.0m,經(jīng)采取下游壓坡

工程措施后，堤下游出逸點距堤下游壩腳

5.0m,中粗砂層的單寬滲流量最接近哪一個選

項？

(A)2.5cm3/s(B)

3.6cm3/s

(C)4.8cm3/s(D)

3.2cm3/s

答案：(B)

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主要解答過程：

《堤防設(shè)計規(guī)范》附錄E.3透水地基均質(zhì)土堤

滲流計算，公式E.3.1。

Hl=8mH2=2mT=5mL=35mml=2

m2=2.5ko=5X10-2cm/s

Q=3.5cm3/s

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19-20.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(shè)表孔溢洪道，不設(shè)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：全年一遇洪峰流量為800

m3/s,20年一遇洪峰流量為1300m3/s,50年

一遇洪峰流量為1800m3/s,1一遇洪峰流量

為2600m3/so

19.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：

資料僅供參考

20.設(shè)上游圍堰最大堰高22.0m,堰頂高程

45mo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(lián)合泄流，缺口高程為45m,

缺口寬40mo根據(jù)庫容曲線，庫水位高程為

45m時,庫容為0.15億nP,庫水位高程為52m

時，庫容為0.18億nP,假定缺口參與泄流后,

導流隧洞的泄量為恒定值800nP/s,且不計水

庫的調(diào)蓄作用，為保證缺口兩側(cè)壩體在汛期繼

續(xù)干地施工，則缺口兩側(cè)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(shù)m取0.34,側(cè)收縮系數(shù)￡取0.94o缺

口兩側(cè)只計0.5m安全加高，不計波浪高，計

算結(jié)果保留兩位小數(shù))。

(A)49.77m(B)

56.60m

(C)67.25m(D)

47.00m

資料僅供參考

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/so

寬頂堰自由出流，其泄流公式為：

Q=emBX(2g)1/2XH3/2

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=500nP/s,則

公式可為：500=0.94X0.34X40X(2X9.8)1/2X

H32,

3/2

整理得：H=8.834mo

H=4.2734m(保留兩位小數(shù))

兩側(cè)壩體高程二缺口底坎高程+H+超高

=45+4.273+0.5=49.77m

21-22.某混凝土重力壩最大底寬75m,橫縫

資料僅供參考

間距20m,縱縫間距25m。壩體穩(wěn)定溫度場計

算已完成，壩體基礎(chǔ)約束區(qū)穩(wěn)定溫度為7。7

水泥選用大壩水泥，根據(jù)水泥品種和用量，水

泥水化熱引起的溫升值為22℃O擬在秋季澆

筑基礎(chǔ)部位混凝土，壩址處月平均氣溫ITC,

月平均水溫8。。每m3混凝土材料用量如下:

水一110kg,水泥一208kg,卵石一1712kg,

砂一468kgo

21.根據(jù)該壩施工總進度計劃，連續(xù)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(shù)取2.0,月工作小時數(shù)取

500小時，壩體基礎(chǔ)塊層厚L5m,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(shù)取0?85,混凝土施工的運澆設(shè)

備能力應不小于多少？

(A)164m3/h(B)80

m3/h

資料僅供參考

(C)159m3/h(D)155

m3/h

答案：(D)

主要解答過程：

依據(jù)《專業(yè)案例》P528(8-2-4)公式：

KP(t-tj-BLh或P^BLh/K(t-ti)

式中：K—混凝土運輸延誤系數(shù)，取

0.8—0.85；

P一澆筑倉要求的混凝土運澆能

力,m3/h；

口一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，mo

根據(jù)月澆筑強度：

P20X2.0/500,P280m3/h；

根據(jù)倉面面積：

P220X25X0.5/0.8X(2.2-0.3)

資料僅供參考

=164(m3/h)一延誤系數(shù)取0.8

P220X25X0.5/0.85X(2.2-0.3)

=155(m3/h)一延誤系數(shù)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(shù)為0.85。

答案(A)錯誤，取延誤系數(shù)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(shù)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(chǔ)允許溫差22°Co

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(chǔ)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

資料僅供參考

少？(拌和溫度:Tb=SCiGiTi/SCiGi)

(A)5.8°C(B)

7.8°C

(09.8°C