土木工程施工(第三版)课后习题答案

第1篇专业工种工程施工技术第1章土方工程1.1某矩形基坑，其底部尺寸为4mx2m，开挖深度2.0m，坡度系数m=0.50，试计算其开挖量，若将土方用容量为2m3的运输车全部运走，需运多少车次？（Ks=1.20，K′s=1.05）解答：由m=0.5，H=2m，得B=m*H=0.5*2=1.0m，基坑的上底面积F1=（4+2B）（2+2B）=6*4=24m2基坑的下底面积F2=2*4=8m2中截面面积Fo=（4+B）(2+B)=5*3=15m2天然状态下土方量V1=H/6(F1+4Fo+F2)=2/6*(24+60+8)=30.67m3V2=KsV1=1.2*30.67=36.8m3则需要运送车次n=V2/q=36.8/2=18.4=19次1.2试推导出土的可松性对场地平整设计标高的影响公式，H’o=Ho+△h△h=Vw(K′s-1)/（Ft+Fw*K′s）△解答：在不考虑可松性时Vw=Vt由于土的可松性有多余的土：Vw-Vt/K′s调整后挖方多了Fw*△h则填方所需的土：Vw-Vt/K’s=Fw*△h+Ft*△h/K’s所以△h=（Vw*K′s-Vt）/（Fw*K′s+Ft）=Vw(K′s-1)/(Ft+Fw*K′s)1.3如下图所示的管沟中心线AC,其中AB相距30m，BC相距20m，A点管沟底部标高240.0m，沟底纵向坡度自A至C为4‰，沟底宽2m，试绘制管沟纵坡面图，并计算AC段的挖方量。（可不考虑放坡）解答：Fa=2*1.5=3.0m2，Fb=1.12*2=2.24m2，Fc=2.2*2=4.4m2则Vac=Vab+Vbc=Hab/6*（Fa+4Fo+Fb）+Hbc/6*（Fb+4F1+Fc）=30/6*（3+4*1.31*2+2.24）+20/6*（2.24+4*1.66*2+4.4）=145m31.4某工程场地平整，方格网（20m*20m）如图所示，不考虑泄水坡度、土的可松性及边坡的影响试求场地设计标高Ho，定性标出零线位置。（按挖填平衡的原则）解答：Zo=1/4n（∑Z1+2∑Z2+3∑Z3+4∑Z4）=1/4*6[63.24+64.34+62.58+63.67+2*63.37+63.94+62.94+64.17+62.90+63.23)+4*(63.35+63.76)]=63.34m1.5某土方工程，其各调配区的土方量和平均运距如下所示，试求其土方的最优化调配方案。T1T2T3挖方量W150050X130X605005070140W2X-4050040X-30500704080W330060100140100705006014070W4X30X1104004040010012040填方量8006005001900初始方案如上，对其进行判别，有12=70-130=-60﹤0则说明上述初始方案不是最优方案，需调整。T1T2T3挖方量W14005010070X605005070140W2X2050040X30500704080W340060X80100705006014070W4X30X504004040010012040填方量8006005001900T1T2W1500X12500W2300100调整后如图，均为正，所以为最优方案。Z=400*50+100*70+500*40+400*60+100*70+400*40=94000mm31.6某基坑底面积为20m*30m，基坑深4m，其地下水位在地面以下1m，不透水层在地面以下10m，地下水为无压水，土层渗透系数为15m/d，基坑边坡为1:0.5，拟采用轻型井点降水，试进行井点系统的布置和计算。解答：因基坑面积较大，井点平面布置采用环形布置形式。?h?高程布置为：因该井为无压非完整井，取△h=0.8m，i=1/10，l=1.0m所以有L=10+4*0.5+1=13m，井点管埋深h′≥4+0.8+1/10*13=6.1m取h′=6.1m，则s=h′-1=5.1m则s/（s+l）=0.84所以有Ho=1.84*（5.1+1）=11.224H=9m,取Ho=9m所以Xo=/F=14.3/36*26=17.27mR=2SHK=2*5.1*15*9=118.51m则Q=1.366K(2Ho-s)S/[㏒(R+Xo)-㏒Xo]=1.366*15*（2*9-5.1）*5.1/（㏒135.78-㏒17.27）=1505.27m3/d滤管和井点管均用d=38mm，则单根井点管的最大出水量q=65π*d*l3k=65*3.14*0.038315=19.13m3/d所以井点管数量n′=Q/q=1505.27/19.13=79根间距D′=L′/n′=2*（36+26）/79=1.57m1.7某基坑地面尺寸为30m*50m，深3m，边坡为1:0.5，地下水位在地面以下8m厚的细砂含水层。细砂含水层以下为不透水层。拟采用一级轻型井点降低地下水位，环状布置，井点管埋置面不下沉（为自然地面），现有6m长井点管，1m长滤管，试：（1）验算井点管的埋置深度能否满足要求；（2）判断该井点类型；（3）计算群井涌水量Q时，可否直接取用含水层厚度H，应取为多少？为什么？解答：（1）由题意有总管埋设面至基底h1=3m，i=1/10L=15+1.5+1=17.5m，△h=1m则△h+h1+i*L=3+1.75+1=5.75﹤h=6m所以埋深能满足要求。（2）因水井底部未达到不透水层，则为非完整井，且地下水为无压水，则该井点属于无压非完整井。（3）因为S=h-1.5=6=1.5=4.5ms/（s+l）=4.5/5.5=0.82，则Ho=1.84（s+l）=1.84*5.5=10.12m﹥H=7.5m所以直接取含水层厚度H=7.5m第4章混凝土结构工程4.1某建筑物有5根L1梁，每根梁配筋如下图所示，试编制5根L1梁钢筋配料单。解钢筋配料单名称钢筋编号钢筋简图符号直径mm平均长度mm数量五根L1梁①2Ф2020635010②2Ф1010610510③1Ф202066385④1Ф202066385⑤31Ф661248155①号钢筋下料长度5980+2×100+2×6.25×20-2×2×20=6350mm②号钢筋下料长度5980+2×6.25×10=6105mm③号钢筋下料长度4400+2×(390+564+100)+2×6.25×20-4×0.5×20-2×2×20=6638mm④号钢筋下料长度3400+2×(890+564+100)+2×6.25×20-4×0.5×20-2×2×20=6638mm⑤号钢筋下料长度(412+162)×2+100=1248mm4.2某主梁筋设计5根φ25的钢筋，现在无此钢筋，仅有φ28与φ20的钢筋，已知梁宽为300mm，应如何替换？解：根据等截面积代换，初选2φ28和3φ20As2=2×错误!未找到引用源。×282+3×错误!未找到引用源。×202As1=5×错误!未找到引用源。×252则改用3φ28和2φ20As2=3×错误!未找到引用源。×282+2×错误!未找到引用源。×202As1=5×错误!未找到引用源。×252满足要求且构造能满足需用故选用2φ28和3φ20代替5φ25钢筋4.3某梁采用C30混泥土，原设计纵筋为6根φ20（fy=310N/mm2）,已知梁断面b*h=300mm*300mm，试用HPB235级钢筋（fy=210N/mm2）进行代换。解：采用等强度代换假设6根φ20为一排配制as=35mmAs=1885mm2h0=300-35=265mm受压区高度错误!未找到引用源。=136.2mmMu=Asfy（h0-错误!未找到引用源。）=1885×310×（265-错误!未找到引用源。）=115kn.m用HPB235级钢φ25代换αs’=25+12.5=37.5mmh0‘=h0-αs‘=262.5mmαs=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=0.389ξ=1错误!未找到引用源。=0.528rs=错误!未找到引用源。=0.736As’=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=2834mm2若选用6φ25As=32172834但构造不满足要求选用φ32号钢筋as’’=25+16=41h0’’=h0-as’’=259mmαs=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=0.4?????rs=错误!未找到引用源。=0.724As’’=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=2920mm2选用4φ32As=3127满足代换要求4.4某剪力墙长、高分别为5700mm和2900mm，施工气温250C，混泥土浇筑速度为6m/h，采用组合式钢模板，试选用内、外钢楞。解：1)模板选用：将钢模板以其短边沿2.9m的方向排列12P6015+3P5015+4P6012+P50122)模板结构布置（包括内、外钢楞布置）内、外钢楞均采用φ51X35钢管，布置如图所示：3)荷载设计值：混凝土自重：rc=24KN/m2(1)混凝土侧压力坍落度为7cm○1侧压力标准值t0=200/（25+15）=5F1=0.22rct0β1β2γ1/2=0.22X24X5X1.0X1.0X61/2=64.67KN/m2F2=rcH=24X2.9=69.6KN/m2取两者中小值，即F1=64.67KN/m2KN/m2○2混凝土的侧压力设计值F=64.67X1.2X0.85=66KN/m2(2)倾倒混凝土时产生的水平荷载为4KN/m2荷载设计值为：4X1.4X0.85=4.76KN/m2(3)荷载组合：F’=66+4.76=70.46KN/m24)内钢楞验算：2根φ51X3.6钢管I=2X14.81X104mm4W=2X5.81X103mm3（1）计算简图、本来为7跨连续梁，但由于等跨，直接以五跨连续梁计算，q1=F’X0.6=70.76X0.6=42.46KN/m(承载力)q2=FX0.6=66X0.6=39.6KN/m(挠度)（2）抗弯强度验算：内钢楞两端伸臂长度为基本跨度之比较小，故可简化为5跨连续梁计算挠度Mmax=1/11q1l2=1/11X42.46X0.752=2.17KN·m抗弯承载力：σ=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=186.9N/mm2215N/mm2（3）挠度验算：W=0.677Xq2l4/100EI=错误!未找到引用源。=1.39mm3mm综上：内外钢楞均选用2φ51X3.6钢管，能满足要求。4.5设混泥土的水灰比为0.6，已知设计配合比为水泥：砂：石子=260kg:650kg:1380kg，现测得工地砂含水率为3%，石子含水率为1%，试计算施工配合比，若搅拌机的装料容积为400L，每次搅拌所需的材料又是多少？解由于w/c=0.6水泥：砂：石子=260kg:650kg:1380kg故：水泥：水：砂：石子=260kg:156kg:650kg:1380kg施工配合比为：水泥：砂：石子：水=260:650(1+3%):1380(1+1%)：(156-650X3%-1380X1%)=260:669.5：1393.8：122.7砂用量50X669.5/260=129kg石子用量50X1393.8/260=268kg水用量50X122.7/260=23.5kg4.6一设备基础长、宽、高分别为20m、8m、3m，要求连续浇筑混泥土，搅拌站有三台400L搅拌机，每台实际生产率为5m3/h，若混泥土运输时间为24min，初凝时间为2h，每浇筑层厚度为300mm，试确定：(1)混泥土的浇筑方案；(2)每小时混泥土的浇筑量；(3)完成整个浇筑工作所需的时间。解(1)由于结构长度超过厚度3倍，故采用斜面分层浇筑方案(2)V=8LH/(t1-t2)=8X20X3/(2-24/60)=300m3/h(3)总时间t=错误!未找到引用源。=32小时4.7先张法生产预应力混泥土空心板，混泥土强度等级为C40，预应力钢丝采用φ5，其极限抗拉强度fptk=1570N/mm2,单根张拉，若超张拉系数为1.05：(1)试确定张拉程序及张拉控制应力；(2)计算张拉力并选择张拉机具