2020年一级建造师《水利实务》-水利水利工程设计2

水利水利工程设计

四、水库特征水位及特征库容(19、17、12 年选择)

水利水利工程设计

“六六”法则:

“六”-----六大水位

NO.1—校核(确定大坝顶高程及进行大坝安全校核的主要依据)

NO.2—设计(挡水建筑物稳定计算的主要依据)

NO.3—防洪高(水库承担下游防洪任务时)

NO.4—正常(水库最重要的一项特征参数)

NO.5—限制(汛前限制水位)

NO.6—死

“六”-----六大库容

NO.1—总(校核以下)(确定工程安全标准的重要依据)

NO.2—调洪(校核与防洪限制)(调洪削峰,保证大坝安全)

NO.3—防洪(防洪高与防洪限制)(控制洪水)

NO.4—结合(正常与防洪限制)(汛期蓄洪、非汛期兴利)

NO.5—兴利(正常与死)(兴利要求)

NO.6—死(死以下)(不调节不放空)

【例题·单选】最高洪水位以下的水库静库容为( )。【2019】

A.总库容

B.校核库容

C.防洪库容

D.兴利库容

【答案】A

【解析】总库容指最高洪水位以下的水库静库容。防洪库容是指防洪高水位与防洪限制水位 之间的库容。兴利库容是指正常蓄水位与死水位之间的库容。水利特征水位中并未涉及校核库容。 故选择 A。

【例题·单选】某水库特征水位示意图如下,h 是指( )。【2017】

水利水利工程设计

A.正常蓄水位

B.设计洪水位

C.防洪高水位

D.校核洪水位

【答案】A

【解析】水库正常蓄水位与死水位之间的变幅称为水库消落深度。故选 A。

主要考点:

1.工程及建筑物的合理使用年限(选择+案例);

2.建筑物耐久性(选择);

3.水工建筑物分类及荷载(选择);

4.设计方法(选择);

5.受力、抗滑、应力与渗流分析(选择+案例);

6.沉降与地震(选择)。

1F411022 水利水电工程合理使用年限及耐久性

一、工程合理使用年限

水利水电工程及其水工建筑物合理使用年限是指,水利水电工程及其水工建筑物建成投入运 行后,在正常运行使用和规定的维修条件下,能按设计功能安全使用的最低要求年限。

(一)水利水电工程合理使用年限

水利水电工程合理使用年限,应根据工程类别和等别按下表确定。

水利水利工程设计

(二)永久性水工建筑物的合理使用年限(19 年单选)

水利水电工程各类永久性水工建筑物的合理使用年限,应根据其所在工程的建筑物类别和级 别按下表的规定确定。

水利水利工程设计

注 1:库壅水建筑物不包括定向爆破坝、橡胶坝。

注 2:1 级、2 级永久性水工建筑物中闸门的合理使用年限应为 50 年,其他级别的永久性水 工建筑物中闸门的合理使用年限应为 30 年。(18 年单选)

【例题·单选】永久性水工建筑物的合理使用年限根据其所在工程类别和级别确定,则 3 级大 坝的合理使用年限为( )年。【2019】

A.150

B.100

C.50

D.30

【答案】C

【解析】大坝属于水库壅水建筑物,当级别为 3 级时,其合理使用年限为 50 年,故选择 C。

【例题·单选】某溢洪道工程控制端建筑物级别为 2 级,其闸门的合理使用年限为( ) 年。 【2018】

A.20

B.30

C.50

D.100

【答案】C

【解析】1 级、2 级永久性水工建筑物中闸门的合理使用年限应为 50 年,其他级别的永久性 水工建筑物中闸门的合理使用年限应为 30 年。

二、耐久性设计要求

建筑物耐久性是指,在设计确定的环境作用和规定的维修、使用条件下,建筑物在合理使用 年限内保持其适用性和安全性的能力。

水利水电工程及其水工建筑物耐久性设计应包括下列内容:

(1)明确工程及其水工建筑物的合理使用年限;

(2)确定建筑物所处的环境条件;

(3)提出有利于减轻环境影响的结构构造措施及材料的耐久性要求;

(4)明确钢筋的混凝土保护层厚度、混凝土裂缝控制等要求;

(5)提出结构的防冰冻、防腐蚀等措施;

(6)提出解决水库泥沙淤积的措施;

(7)提出耐久性所需的施工技术要求和施工质量验收要求;

(8)提出正常运用原则和管理过程中需要进行正常维修、检测的要求。

1.水工建筑物所处的侵蚀环境条件

水工建筑物所处的侵蚀环境条件可按下表分为五个类别。

水工建筑物所处的侵蚀环境类别

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【例题·单选】某重力坝长期处于水下或地下的环境,根据水工建筑物所处的侵蚀环境类别标准,判断该重力坝所处的环境类别属于( )类。

A.一

B.二

C.三

D.四

【答案】B

【解析】室内潮湿环境;露天环境;长期处于水下或地下的环境的环境类别属于二类。

2.混凝土保护层厚度的要求

(1)钢筋的混凝土保护层厚度定义

①从混凝土表面到钢筋(包括纵向钢筋、箍筋和分布钢筋如图所示)公称直径外边缘之间的最小距离;

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②对后张法预应力筋,为套管或孔道外边缘到混凝土表面的距离。

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(2)混凝土保护层厚度设计值

混凝土保护层厚度设计值不应小于钢筋的公称直径,同时也不应小于粗骨料最大粒径的 1.25 倍。

3.混凝土抗冻等级的要求

合理使用年限为 50 年的水工建筑物结构和构件的混凝土抗冻等级应根据气候分区、冻融循环次数、表面局部小气候条件、水分饱和程度、结构构件重要性和检修条件等选定。

当合理使用年限大于或小于 50 年时,应根据水工结构的环境条件、混凝土强度等级、混凝土 保护层厚度等因素综合确定混凝土抗冻等级。

4.有关材料要求

水利水电工程建筑物材料应根据其所处的环境条件和合理使用年限确定。在满足稳定、强度、 变形、渗流等要求外,还应符合耐久性要求。

合理使用年限为 20 年、30 年的水工结构混凝土强度等级宜与合理使用年限为 50 年的水工结 构一致。合理使用年限为 150 年的水工结构混凝土强度等级应作专门论证。

混凝土坝、碾压混凝土坝等大体积混凝土材料应满足下列要求:

(1)应采用合适的混凝土原材料,提高混凝土的密实性,改善混凝土性能。应优先选用中 热硅酸盐水泥或发热量较低的硅酸盐水泥。

(2)混凝土水胶比根据混凝土分区或部位宜按下表确定。碾压混凝土的水胶比应小于 0.70。

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(3)基础混凝土强度等级不应低于 C15,过流表面混凝土强度等级不应低于 C30。碾压混凝 土坝表层混凝土强度等级不应低于 C18015,上游面防渗层混凝土强度等级不应低于 C18020 且宜优 先采用二级配碾压混凝土。

对可能发生碱骨料反应的混凝土,宜采用掺加活性掺合料作为抑制措施。掺合料的种类、掺 量应通过抑制试验确定,宜采用大掺量矿物掺合料(矿渣≥50%、粉煤灰≥20%)。

【例题·多选】水胶比是混凝土的配合比参数之一,对于碾压混凝土的水胶比不可以为( )。

A.0.45

B.0.55

C.0.65

D.0.75

E.0.85

【答案】DE

【解析】碾压混凝土的水胶比应小于 0.70。故不可以为大于 0.70 的选项,即为 DE。

1F411023 水工建筑物结构受力状况及主要设计方法

一、水工建筑物的分类

水工建筑物可按功能和使用期限进行分类。具体见下表。

水利水利工程设计
水利水利工程设计

【例题·多选】下列属于临时性建筑物的有( )。

A.围堰

B.导流隧洞

C.导流明渠

D.挡土墙

E.导流墙

【答案】ABC

【解析】临时性建筑物是指工程施工期间使用的建筑物,如围堰、导流隧洞、导流明渠等。

【例题·多选】下列建筑物既起挡水作用,又起泄水作用的是( )。

A.溢流坝

B.水闸

C.调压池

D.电站厂房

E.筏道

【答案】AB

【解析】溢流坝既起挡水作用,又起泄水作用;水闸既可挡水,又能泄水,还可作为灌溉渠 首或供水工程的取水建筑物等。

二、水工建筑物结构荷载

水利水利工程设计

【例题·单选】校核洪水位时的静水压力属于( )。

A.偶然作用荷载

B.永久作用荷载

C.可变作用荷载

D.基本荷载

【答案】A

【解析】偶然作用荷载:包括校核洪水时的静水压力、地震荷载。故选择 A。

三、水工建筑物的基本设计方法

(1)理论分析。

(2)试验研究。

(3)原型观测。

(4)工程类比。

四、水工建筑物结构设计的基本方法

(一)单一安全系数法

1.安全系数是大于 1.0 的系数,是建筑物、结构或构件的安全储备的指标。

2.单一安全系数法把作用荷载、结构尺寸、材料性能和强度等作为确定性量值计入,最后用一 个概略的系数 K 来包容解决各不确定因素可能引起的安全问题。因此,加大结构的安全系数,并 不一定能按比例地增加结构的安全度。

(二)分项系数极限状态设计法

1.结构可靠度是结构在规定的时间内、规定的条件下具有预定功能的概率。

2.水工混凝土结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。

五、典型水工建筑物结构受力分析

1.重力坝

重力坝因主要依靠自重维持稳定而得名。

2.水闸

水闸是一种能调节水位、控制流量的低水头水工建筑物,具有挡水和泄(引)水的双重功能。

3.水工挡土墙(18 年单选)

水工挡土墙是水利水电工程中的承受土压力、防止土体坍塌的挡土建筑物。

水利水利工程设计

【例题·多选】下列设计方法中,属于水工建筑物的基本设计方法的是( )。

A.理论分析

B.经验分析

C.原型观测

D.试验研究

E. 工程类比

【答案】ACDE

【解析】水工建筑物基本设计方法包括理论分析、试验研究、原型观测、工程类比。

【例题•单选】下图为挡土墙地板扬压力示意图,图中的 Ps 是指( )。【2018】

水利水利工程设计

A.浮托力

B.静水压力

C.动水压力

D.渗透压力

【答案】D

六、水工建筑物抗滑稳定分析

1.目前水工建筑物的稳定分析采用整体宏观的半经验法。

2.重力坝失稳一般发生在坝底与基岩的接触面。

3.抗滑稳定分析的部位:校核重力坝沿坝基面的抗滑稳定;核算沿软弱夹层的抗滑稳定;对在三向荷载作用下的稳定问题进行研究。

4.重力坝抗滑稳定计算受力简图(见图),水闸闸室抗滑稳定计算受力简图中将增加一个浪压 力。(19 年案例)

水利水利工程设计

小结

优先级别 1

①建筑物合理使用年限

②建筑物分类

③渗流分析

优先级别 2

①工程合理使用年限

②结构受力分析

③抗滑稳定分析

优先级别 3

①耐久性

②结构荷载

③设计方法

④沉降与抗震

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