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 4m x 2m，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，Ks=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=24m 2基坑的下底面积 F2=2*4=8m2中截面面积 Fo=（4+B ）(2+B)=5*3=15m 2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，Ho=Ho +h h= Vw(K s-1)/（Ft+Fw*Ks）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/Ks调整后挖方多了 Fw*h则填方所需的土：Vw-Vt/Ks=Fw*h+Ft*h/Ks所以h=（Vw* Ks-Vt）/ （Fw*Ks+Ft）=Vw(Ks-1)/(Ft+Fw*Ks)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=3.0m 2，Fb=1.12*2=2.24m 2，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+2Z2+3Z3+4Z4） =1/4*663.24+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。T1 T2 T3 挖方量50 130 60 500W1 500 50 X 70 X 140-40 40 -30 500W2 X 70 500 40 X 8060 140 70 500W3 300 60 100 140 100 7030 110 40 400W4 X 100 X 120 400 40填方量 800 600 500 1900初始方案如上，对其进行判别，有 12=70-130=-600 则说明上述初始方案不是最优方案，需调整。T1 T2 T3 挖方量50 70 60 500W1 400 50 100 70 X 14020 40 30 500W2 X 70 500 40 X 8060 80 70 500W3 400 60 X 140 100 7030 50 40 400W4 X 100 X 120 400 40填方量 800 600 500 1900T1 T2W1 500 X12500 W2 300 100 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 h4+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= = =17.27m/F14.3/6*2R=2S =2*5.1* =118.51mHK59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=65*d*l =65*3.14*0.038 =19.13 m3/dk315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=5.75h=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=10.12mH=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 220 20 6350 10 210 10 6105 10 120 20 6638 5 120 20 6638 5五根 L1梁 316 6 1248 155号钢筋下料长度 5980+2100+26.2520-2220=6350mm号钢筋下料长度 5980+26.2510=6105mm号钢筋下料长度 4400+2(390+564+100)+26.2520-40.520-2220=6638mm号钢筋下料长度 3400+2(890+564+100)+26.2520-40.520-2220=6638mm号钢筋下料长度 (412+162) 2+100=1248mm4.2 某主梁筋设计 5 根 25 的钢筋，现在无此钢筋，仅有 28 与 20 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 228 和 320As2=2 282+3 2022834 但构造不满足要求选用 32 号钢筋 a s=25+16=41 h0=h0- as=259mm s = = =0.4rs= =0.724 As= = =2920mm2选用 432 As=3127 满足代换要求4.4 某剪力墙长、高分别为 5700 mm 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 51X35 钢管，布置如图所示：3) 荷载设计值：混凝土自重：r c=24KN/m2(1) 混凝土侧压力 坍落度为 7cm侧压力标准值 t 0=200/（25+15）=5 1F1=0.22rct0 1 2 1/2=0.22X24X5X1.0X1.0X61/2=64.67KN/m2F2=rcH=24X2.9=69.6KN/m2取两者中小值，即 F 1=64.67 KN/m2 KN/m2 混凝土的侧压力设计值 F=64.67X1.2X0.85=66KN/m 2 2(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/m 2(3) 荷载组合：F=66+4.76=70.46KN/m 24) 内钢楞验算：2 根 51X3.6 钢管 I=2X14.81X10 4mm4 W=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=FX0.6=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=1/11 q1l2=1/11 X42.46X0.752=2.17KNm抗弯承载力：= = =186.9N/m m2215 N/mm2（3） 挠度验算：W=0.677Xq2l4/100EI= =1.39mm3mm综上：内 外钢楞均选用 251 X3.6 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= =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 5，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；(3)计算预应力筋放张时，混泥土应达到的强度值。解(1)张拉程序0 1.05 con(持续 2min) con 锚固 con=0.75fptkX0.75X1570=1177N/mm2(2)张拉力：F=1.05 conA=1.05x117 7x x52 =24.3KN选择台座式千斤顶：YDT600-150(3)放张时应达到设计强度的 75%，即：Fcu=0.75*40=30N/mm24.8 某预应力混泥土屋架，孔道长 20800mm，预应力筋采用 2L25，f ptk=500N/mm2,冷拉率为 4%，弹性回缩率为 0.5%，每根预应力筋均采用 3 根钢筋对焊，每个对焊接头的压缩长度为 25mm，试计算：(1)两端用螺丝端杆锚具时，预应力筋的下料长度（螺丝端杆长 320mm，外露长 120 mm） ； (2)一端螺丝端杆，另一端为帮条锚具的下料长度（帮条长 50mm，衬板厚 1 5mm） （提示：应考虑预应力的下料长度与螺丝端杆的对焊接头） 。解：(1)下料长度：L1=l+2l2=20800+2*120=21040mmL0=L1-2l1=21040-2*320=20400mmL= +nl0= +3*25=19785mm(2)L1=l+l2+15+50=20800+120+65=20985mmL0=L1-l1=20985-320=20685mmL= +nl0= +3*25=20060mm 4.9 某屋架下弦预应力筋为 4 L25，f ptk=500N/mm2,现采用对角张拉分两批进行，第二批张拉时，混泥土产生的法向应力为 12N/mm2。钢筋的弹性模量 Es=180kN/mm2,混泥土的弹性模量 Ec=28kN/mm2,若超张拉系数为 1.05，张拉控制应力 con =380 N/mm2。(1)试计算第二批张拉后，第一批张拉的钢筋应力将降低多少？(2)宜采用什么方法使第一批张拉的钢筋达到规定的应力？为什么？解：(1)第二批张拉后，砼的形变值为：= = = =4.286*10-4钢筋应变也为 ，故钢筋应力下降：n=Es=4.286*10 -4*180*103=77.1N/mm2(2)张拉时宜对称进行，避免引起偏心。在进行张拉时，若用一端张拉，可采用反复张拉 23 次，可克服孔道摩擦力的不定向，使预应力得以均匀传递，第一批预应力筋张拉控制应力：con= con+(Es/Ec) n=380+(180/28)*12=457N/mm2因为考虑后张拉预应力筋所产生的混泥土弹性压缩对先批预 应力筋的影响。第 5 章 结构安装工程5.1 某厂房柱重 28t，柱宽 0.8m。现用一点绑扎双机抬吊，试对起 重机进行负荷分配，要求最大负荷一台为 20t，另一台为 15t，试求需要加垫木厚度。解：一点绑扎抬吊如图 5.1由已知条件可得方程： 11222.5/()pQd代入数据得： 1220.*8/)15d（化简得： 134d设需加垫木厚度分别为 x 和 y，则上式可化为图 5.14(0.)(.)y化简得：3x=4y+0.4 , 即只要加的垫木厚度满足这个条件，就能保证两台吊车负荷均衡。 5.2 某厂房柱的牛腿标高 8m，吊车梁长 6m，高 0.8m，当起重机停机面标高为0.30m 时，试计算安装吊车梁的起重高度。解：起重高度 1234Hh计吊装支座到停机面的距离；吊装间隙， 0.3m；22绑扎点至构件底面的距离；3h索具高度；4由已知条件可得：= =8.3m1h8.0(.3）=0.3m2= m3.=2.5m4h代入数据得： m，所以取吊车梁的其中高度为 15m。8.304.2514.9H计5.3 某车间跨度 24m，柱距 6m，天窗架顶面标高 18.0m，屋面板厚度 240m，试选择履带式起重机的最小臂长（停机面标高0.20m，起重臂底铰中心距地面高度 2.1m）解：根据吊装屋面板确定起重臂长度： L/sin(a)/coshg计吊装支座到吊车底铰的竖直距离；吊装过程中起重臂要跨越的结构水平距离；a起重臂轴线与构件水平距离， 1.0m；gg起重臂最大仰角； ，当没有资料可查时，可以取 ； 78。图 5.3 起重机吊装屋面板示意图由已知条件得；m，其中 0.3m 为工作间隙；18.03.2416.hma=6/；tn./0.rc。代入数据得： m，Lsin4(3.01)/cos60.427.。 。计所以吊装屋面板的最小起重臂长为 27.0m。5.4 某车间跨度 21m，柱距 6m，吊柱时，起重机分别沿纵轴线的跨内和跨外一侧开行。当起重半径为 7m，开行路线距柱纵轴线为 5.5m 时，试对柱作 “三点共弧”布置，并确定停机点。解：（1）当吊车跨中开行时由题目可知：起重机的起重半径 R=7m，假设柱子为 10m，绑扎点到柱底为 7m，有三个节间，如图 5.4.1。作图的过程：先大致画出起重机的开行路线（距离柱轴线 5.5m） ，以柱脚中心作半径为 7m 的圆，确定起重机停机点 A；然后以 A 点位圆心作半径为 7m 的圆，作一条离柱子轴线 0.5m 的直线（施工间隙） ，确定柱脚位置 C 点；由前面的假设可知，绑扎点距柱脚 7m，所以过 C 点作半径为 7m 的圆，确定 D 点；由 C 点和 D 点就可以确定柱子的位置；然后确定下一个停机点和下一根柱子的位置一直重复这个过程，直到最后一根柱子。图中的粗线代表柱子，黑点代表停机点。需要注意的是：当吊车跨内开行时，柱子的牛腿是向着吊车，而吊车跨外开行时，柱子的牛腿是背向吊车。图 5.4.1 起重机沿跨内开行时柱子的就位图和停机点（2）当吊车跨外开