一級建造師水利水電工程管理與實(shí)務(wù)考試講義專題五水利水電工程設(shè)計(jì)3二

1、2018年一級建造師水利水電工程管理與實(shí)務(wù)考試講義7混凝土的外加劑主要功能外加劑改善混凝土和易性減水劑、引氣劑和泵送劑調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間、硬化性能緩凝劑、早強(qiáng)劑和速凝劑改善混凝土耐久性引氣劑、防水劑、阻銹劑和養(yǎng)護(hù)劑改善混凝土其他性能膨脹劑、防凍劑、防水劑和泵送劑【注1：與時(shí)間有關(guān)的是早、速、緩】【注2：和易是“送（泵送）汽（引氣）水（減水）”】【注3：引氣劑的作用有很多：和易、耐久】【例題13】調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間、硬化性能的外加劑包括（）。a速凝劑b早強(qiáng)劑c緩凝劑d減水劑e引氣劑【答案】abc【解析】調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間、硬化性能的外加劑，包括速凝劑、早強(qiáng)劑、緩凝劑?！纠}14】為了便于常態(tài)混凝

2、土與碾壓混凝土在澆筑時(shí)能同步上升，應(yīng)對常態(tài)混凝土摻加（）。a高效緩凝劑b髙效速凝劑c高效減水劑d大量粉煤灰【答案】a【解析】由于兩種料的初凝時(shí)間相差可達(dá)4小時(shí)，除應(yīng)注意接縫面外，還應(yīng)防止常態(tài)混凝土水平層面出現(xiàn)冷縫。應(yīng)對常態(tài)混凝土摻高效緩凝劑，使兩種材料初凝時(shí)間接近，同處于塑性狀態(tài)，保持層面同步上升，以保證結(jié)合部的質(zhì)量。8粉煤灰（1）粉煤灰按煤種分為f類和c類，f類是由無煙煤或煙煤煅燒收集的粉煤灰；c類是由褐煤或次煙煤煅燒收集的粉煤灰，其氧化鈣含量一般大于10%。（2）拌制混凝土和砂漿用粉煤灰分為三個(gè)等級：i級、級、級。七、建筑鋼材建筑鋼材分為鋼結(jié)構(gòu)用鋼材和鋼筋混凝土用鋼筋及鋼絲。水工鋼結(jié)構(gòu)主要

3、有鋼閘門及壓力鋼管等。工程所用的鋼筋有熱軋鋼筋、冷拉鋼筋、冷軋帶肋鋼筋及熱處理鋼筋四種。鋼絲主要有不同規(guī)格的預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲及鋼絞線。1.鋼筋的應(yīng)力一應(yīng)變曲線（見圖1f411026-1）（14年單）圖1f411026-1鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線（a）有物理屈服點(diǎn)鋼筋的-圖（b）無物理屈服點(diǎn)鋼筋的-圖【解釋：比例極限在彈性變形階段，金屬材料所承受的和應(yīng)變保持正比的最大應(yīng)力；屈服強(qiáng)度金屬材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時(shí)的屈服極限，也就是抵抗微量塑性變形的應(yīng)力；極限強(qiáng)度指物體在外力作用下發(fā)生破壞時(shí)出現(xiàn)的最大應(yīng)力，也可稱為破壞強(qiáng)度或破壞應(yīng)力】（1）有物理屈服點(diǎn)鋼筋的典型應(yīng)力一應(yīng)變曲線如圖1f411026(a)所示。（

4、2）無物理屈服點(diǎn)鋼筋的應(yīng)力一應(yīng)變曲線如圖1f411026(b)所示。通常取相應(yīng)于殘余應(yīng)變=0.2%時(shí)的應(yīng)力，作為名義屈服點(diǎn)，即條件屈服強(qiáng)度或條件流限，其值約相當(dāng)于0.8倍的抗拉強(qiáng)度。2.鋼筋的強(qiáng)度和變形指標(biāo)（1）有物理屈服點(diǎn)的鋼筋的屈服強(qiáng)度是鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)（抗震結(jié)構(gòu)要求鋼筋屈強(qiáng)比不大于0.8）；無物理屈服點(diǎn)的鋼筋質(zhì)量檢驗(yàn)以極限強(qiáng)度作為主要強(qiáng)度指標(biāo)。（2）反映鋼筋塑性性能的基本指標(biāo)是伸長率和冷彎性能?！咀?：伸長率是鋼筋試件拉斷后的伸長值與原長的比值】【注2：鋼筋的冷彎性能是鋼筋在常溫下承受彎曲變形的能力。在達(dá)到規(guī)定的冷彎角度時(shí)鋼筋應(yīng)不出現(xiàn)裂紋或斷裂】（3）屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、伸長率和冷彎性

5、能是有物理屈服點(diǎn)鋼筋進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的四項(xiàng)主要指標(biāo)，而對無物理屈服點(diǎn)的鋼筋則只測定后三項(xiàng)。（4）鋼材的力學(xué)性能主要有抗拉性能（抗拉屈服強(qiáng)度、抗拉極限強(qiáng)度、伸長率）、硬度和沖擊韌性等；工藝性能有焊接性能及冷彎性能。3.鋼筋檢驗(yàn)取樣：以60t同一爐（批）號、同一規(guī)格尺寸的鋼筋為一批。隨機(jī)選取2根各截取一個(gè)抗拉試件和一個(gè)冷彎試件進(jìn)行檢驗(yàn)，鋼筋端部要先截去500mm再取試樣。檢驗(yàn)時(shí)抽取的試件不得少于6組。檢驗(yàn)項(xiàng)目：屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度和伸長率，如有一個(gè)指標(biāo)不符合規(guī)定，即認(rèn)為拉力檢驗(yàn)項(xiàng)目不合格。冷彎試件彎曲后，不得有裂紋、剝落或斷裂?！纠}15】下圖所示的鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變曲線中，x表示（）?！?014】a屈服強(qiáng)度

6、b設(shè)計(jì)強(qiáng)度c極限強(qiáng)度d條件屈服強(qiáng)度【答案】c【解析】題中圖示為有物理屈服點(diǎn)鋼筋的典型應(yīng)力應(yīng)變曲線，其中x表示極限強(qiáng)度?！纠}16】水利工程施工中，鋼絞線質(zhì)量檢驗(yàn)的主要指標(biāo)包括（）。a含碳量b屈服強(qiáng)度c極限強(qiáng)度d伸長率e冷彎性能【答案】cde【解析】本題考查的是鋼筋的主要力學(xué)性能。屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、伸長率和冷彎性能是有物理屈服點(diǎn)鋼筋進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的四項(xiàng)主要指標(biāo)，而對無物理屈服點(diǎn)的鋼筋則只測定后三項(xiàng)。鋼絞線沒有物理屈服點(diǎn)，極限強(qiáng)度、伸長率和冷彎性能是無物理屈服點(diǎn)鋼筋進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的主要指標(biāo)。1f411027水力荷載靜水壓力、揚(yáng)壓力、動(dòng)水壓力、浪壓力和冰壓力是水工建筑物上所承受的主要水力荷載。【注：上

7、述荷載屬于可變荷載】一、靜水壓力（一）一般規(guī)定1.某點(diǎn)處的靜水壓強(qiáng)pp=h式中p計(jì)算點(diǎn)處的靜水壓強(qiáng)(kn/m2)；h計(jì)算點(diǎn)處的作用水頭(m)，按計(jì)算水位與計(jì)算點(diǎn)之間的高差確定；水的重度(kn/m)，一般采用9.81kn/m，對于多泥砂河流應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定。2.水深為h時(shí)，單位寬度上水平靜水壓力pp=h2式中p單位寬度作用面上的水平靜水壓力(kn)；h水深(m)；水的重度(kn/m)，一般采用9.81kn/m，對于多泥砂河流應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定?！咀ⅲ河?jì)算水位確定相應(yīng)的靜水壓力代表值的狀況分為：持久設(shè)計(jì)狀況、短暫設(shè)計(jì)狀況和偶然設(shè)計(jì)狀況】（二）樞紐建筑物的靜水壓力壩、水閘等擋水建筑物和河床式水電站

8、廠房在運(yùn)用期靜水壓力代表值的計(jì)算水位應(yīng)按下列規(guī)定確定：1.持久設(shè)計(jì)狀況，上游采用水庫的正常蓄水位（或防洪高水位），下游采用可能出現(xiàn)的不利水位；2.偶然設(shè)計(jì)狀況，上游采用水庫的校核洪水位，下游采用水庫在該水位泄洪時(shí)的水位；3.短暫設(shè)計(jì)狀況，采用設(shè)計(jì)預(yù)定該建筑物在檢修期的上、下游水位；4.水工建筑物抗震計(jì)算時(shí)的水庫計(jì)算水位，可采用正常蓄水位；5.對于多年調(diào)節(jié)水庫，經(jīng)論證后可采用低于正常蓄水位的上游水位?！咀ⅲ号c水庫特征水位的聯(lián)系】二、揚(yáng)壓力（一）一般規(guī)定計(jì)算截面上的揚(yáng)壓力代表值，應(yīng)根據(jù)該截面上的揚(yáng)壓力分布圖形計(jì)算確定。其中，矩形部分的合力為浮托力代表值，其余部分的合力為滲透壓力代表值。對于在壩基設(shè)

9、置抽排系統(tǒng)的，則主排水孔之前的合力為揚(yáng)壓力代表值；主排水孔之后的合力為殘余揚(yáng)壓力代表值。（二）混凝土壩的揚(yáng)壓力巖基上各類混凝土壩壩底面的揚(yáng)壓力分布圖形可按下列三種情況分別確定：1當(dāng)壩基設(shè)有防滲帷幕和排水孔時(shí)：（a）實(shí)體重力壩（b）寬縫重力壩及大頭支墩壩（c）拱壩（d）空腹重力壩2當(dāng)壩基設(shè)有防滲帷幕和上游主排水孔，并設(shè)有下游副排水孔及抽排系統(tǒng)時(shí)：（e）壩基設(shè)有抽排系統(tǒng)3當(dāng)壩基未設(shè)防滲帷幕和上游排水孔時(shí)：（f）未設(shè)帷幕及排水孔三、動(dòng)水壓力動(dòng)水壓力是指水流流速和方向改變時(shí)，對建筑物過流面所產(chǎn)生的壓力，包括時(shí)均壓力和脈動(dòng)壓力。四、浪壓力因波浪對水工建筑物臨水面形成的浪壓力與波浪的幾何要素直接相關(guān)。波浪

10、的幾何要素包括波高、波長、波速等。五、冰壓力冰壓力包括靜冰壓力和動(dòng)冰壓力?！纠}17】持久設(shè)計(jì)狀況是指上游采用水庫的（），下游采用可能出現(xiàn)的不利水位。a正常蓄水位b死水位c校核洪水位d設(shè)計(jì)洪水位【答案】a【解析】持久設(shè)計(jì)狀況：上游采用水庫的正常蓄水位（或防洪高水位），下游采用可能出現(xiàn)的不利水位?！纠}18】計(jì)算截面上的揚(yáng)壓力代表值，應(yīng)根據(jù)該截面上的揚(yáng)壓力分布圖形計(jì)算確定。其中，矩形部分的合力為（）代表值。a浮托力b滲透壓力c重力d靜水壓力【答案】a【解析】計(jì)算截面上的揚(yáng)壓力代表值，應(yīng)根據(jù)該截面上的揚(yáng)壓力分布圖形計(jì)算確定。其中，矩形部分的合力為浮托力代表值，其余部分的合力為滲透壓力代表值。1f4

11、11028滲流分析一、土石壩的滲流分析滲流分析的內(nèi)容包括：確定浸潤線的位置；確定滲流的主要參數(shù)滲流流速與坡降；確定滲流量。進(jìn)行滲流分析的方法較簡單的有水力學(xué)法和流網(wǎng)法。二、滲透系數(shù)1.滲透系數(shù)是反映土的滲流特性的一個(gè)綜合指標(biāo)。2.滲透系數(shù)的大小主要取決于土的顆粒形狀、大小、不均勻系數(shù)及水溫，一般采用經(jīng)驗(yàn)法、室內(nèi)測定法、野外測定法確定。3.滲透系數(shù)公式：式中q-實(shí)測的流量(m3/s)；a通過滲流的土樣橫斷面面積(m2)；l-通過滲流的土樣高度(m)；h-實(shí)測的水頭損失(m)。【注：公式中字母的含義】三、滲透變形滲透變形又稱為滲透破壞，是指在滲透水流的作用下，土體遭受變形或破壞的現(xiàn)象。一般可分為管

12、涌、流土、接觸沖刷、接觸流失四種基本形式。（一）管涌1.在滲流作用下，非黏性土土體內(nèi)的細(xì)小顆粒沿著粗大顆粒間的孔隙通道移動(dòng)或被滲流帶出，致使土層中形成孔道而產(chǎn)生集中涌水的現(xiàn)象稱為管涌，具體見圖：2.管涌一般發(fā)生在無黏性砂土、砂礫土的下游坡面和地基滲流的逸出處。對于黏土土料，由于顆粒之間存在黏聚力，滲流不容易把土壤顆粒帶走，因此較少發(fā)生管涌。（二）流土1.在滲流作用下，非黏性土土體內(nèi)的顆粒群同時(shí)發(fā)生移動(dòng)的現(xiàn)象；或者黏性土土體發(fā)生隆起、斷裂和浮動(dòng)等現(xiàn)象，都稱為流土（17年單）具體見圖：2.流土現(xiàn)象主要發(fā)生在黏性土及較均勻的非黏性土體的滲流出口處。（三）接觸沖刷當(dāng)滲流沿著兩種滲透系數(shù)不同的土層接觸面

13、或建筑物與地基的接觸面流動(dòng)時(shí)，在接觸面處的土壤顆粒被沖動(dòng)而產(chǎn)生的沖刷現(xiàn)象稱為接觸沖刷。（四）接觸流失在層次分明、滲透系數(shù)相差懸殊的兩層土中，當(dāng)滲流垂直于層面時(shí)，將滲透系數(shù)小的一層中的細(xì)顆粒帶到滲透系數(shù)大的一層中的現(xiàn)象稱為接觸流失。管涌和流土主要發(fā)生在單一結(jié)構(gòu)的土體（地基）中，接觸沖刷和接觸流失主要發(fā)生在多層結(jié)構(gòu)的土體（地基）中。一般來講，黏性土的滲透變形（破壞）形式主要是流土。以上四種滲透破壞類型中，最主要的是管涌和流土。（五）防止?jié)B透變形的工程措施防止巖（土）產(chǎn)生滲透變形的工程措施可概括為兩大類：第一類：改善巖土體的結(jié)構(gòu)特性，提高其抵抗?jié)B透變形的能力，通常只用在巖體中。第二類：截?cái)鄮r（土）體

14、中的滲透水流或減小巖（土）體中滲透水流滲透比降，使其小于允許比降，最可靠的方法是在滲透土層中興建防滲墻。具體工程措施為：1設(shè)置水平與垂直防滲體，增加滲徑的長度，降低滲透坡降或截阻滲流。2設(shè)置排水溝或減壓井，以降低下游滲流口處的滲透壓力，并且有計(jì)劃地排除滲水。3對有可能發(fā)生管涌的地段，應(yīng)鋪設(shè)反濾層，攔截可能被滲流帶走的細(xì)小顆粒。4對有可能產(chǎn)生流土的地段，則應(yīng)增加滲流出口處的蓋重。蓋重與保護(hù)層之間也應(yīng)鋪設(shè)反濾層。（六）反濾層和過渡層1.反濾層【注：反濾層沿滲流方向粒徑依次增大即如圖從下向上依次是粗砂、小石子、大石子】（1）反濾層的作用是濾土排水，防止在水工建筑物滲流出口處發(fā)生滲透變形。（2）反濾層

15、要求：在土質(zhì)防滲體與壩身或與壩基透水層相鄰處以及滲流出口處，如不滿足反濾要求，都必須設(shè)置反濾層。對反濾層的要求是：相鄰兩層間，顆粒較小的一層的土體顆粒不能穿過較粗的一層土體顆粒的孔隙；各層內(nèi)的土體顆粒不能發(fā)生移動(dòng)，相對要穩(wěn)定；被保護(hù)土壤的顆粒不能夠穿過反濾層；反濾層不能夠被淤塞而失效；耐久、穩(wěn)定，在使用期間不會隨著時(shí)間的推移和環(huán)境的影響而發(fā)生性質(zhì)的變化。2.過渡層過渡層的作用是避免在剛度相差較大的兩種土料之間產(chǎn)生急劇變化的變形和應(yīng)力。反濾層可以起過渡層的作用，而過渡層卻不一定能滿足反濾要求。在分區(qū)壩的防滲體與壩殼之間，根據(jù)需要與土料情況可以只設(shè)置反濾層，也可以同時(shí)設(shè)置反濾層和過渡層?！纠}19】在滲流作用下，非黏性土土體內(nèi)的顆粒群同時(shí)發(fā)生移動(dòng)的現(xiàn)象稱為（）。【2017】a管涌b流土c接觸沖刷d接觸損失【答案】b【解析】在滲流作用下，非黏性土土體內(nèi)的顆粒群同時(shí)發(fā)生移動(dòng)的現(xiàn)象；或者黏性土