土木工程概论作业及答案

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1、土木工程概论作业1、比萨斜塔的基础形式：答：斜塔呈圆筒形，塔身1—6层均由大理石砌成，大理石质地优良，每块大理石做得很规整，不仅高度一致，而且表面做成曲面，拼接成塔身为准确圆形钟塔基础外伸台阶也同样做成圆形。尤其是塔周围有15根大圆柱，砌筑得更精致。斜塔顶上7—8层为砖和轻石料筑成。塔身砌体总厚度：第1层为4．1m，第2—6层为2．6m。塔身内径约7．65m。基础底面外直径19．35m，内直径4.51m。塔身每层都有精美的花纹图案，整个斜塔是一座宏伟而精致的艺术品，令人赞叹不已。原来游人可以登塔在各层围廊观赏眺望，因近年塔沉降加速，为了安全，于1990年1月被封闭。全塔总荷重约为145MN，塔

2、身传递到地基的平均压力约500kPa。目前塔北侧沉降量约90cm，南侧沉降量约270cm，塔倾斜约5．5度，十分严重。比萨斜塔向南倾斜．塔顶离开垂直线的水平距离已达5.27m，等于我国虎丘塔倾斜后塔顶离开水平距离的2．3倍。幸亏比萨斜塔的建筑材料大理石条石质量优，施工精细，陈希哲教授曾围绕斜塔周围仔细观察，没有发现塔身有裂缝。比萨斜塔基础底面倾斜值，经计算为0．093，即9.3％。我国国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7—89中规定其允许值为0．005。目前比萨斜塔基础实际倾斜值己等于我国国家标准允许值的18倍。而比萨斜塔地基土的典型剖面如图所示。由上至下．可分为8层；①表层为耕植土，厚1

3、．60m；②第2层为粉砂，夹粘质粉土透镜体，厚度为5．40m；③第3层为粉土，厚3．00m；④第4层为上层粘土，厚度10．50m；⑤第5层为中间粘土，厚为5．00m；⑥第6层为砂土，厚2．00m；⑦第7层为下层粘土，厚度12．50m；⑧第8层为砂土．厚度超过20．00m。上述8层土合为3大层：1一3层为砂质粉质土；4一7层为粘土层；8层为砂质土层。地下水埋深1．6m，位于粉砂层2.比萨斜塔产生倾斜的主要原因：答：由于地基不均匀和土层松软而倾斜，使塔身向东南倾斜。①钟塔基础底面位于第2层粉砂层：施工不慎使塔南侧附加应力大于北侧，导致塔向南倾斜。南侧粉砂局部外挤，造成偏心荷载。②塔基底压力高达50

4、0kPa，超过持力层粉砂的承载力，地基产生塑性变形，使塔下沉。塔南侧接触压力大于北侧，南侧塑性变形必然大于北侧，使塔的倾斜加剧。③钟塔地基中的粘土层厚达近30m．位于地下水位下，呈饱和状态。在长期重荷作用下土体发生蠕变，也是钟塔继续缓慢倾斜的一个原因。④在比萨平原深层抽水，使地下水位下降，相当于大面积加载，这是钟塔倾斜的重要原因。在60年代后期与70年代早期，观察地下水位下降，同时钟塔的倾斜率增加。当天然地下水恢复后，则钟塔的倾斜率也回到常态。3.列举五个国内外著名桥梁及其所采用的结构形式：答：①南京长江三桥648米，斜拉桥，中国，2005年通车。南京三桥位于现南京长江大桥上游约19公里处的大

5、胜关附近，横跨长江两岸，南与南京绕城公路相接，北与宁合高速公路相连，全长约15.6公里，其中跨江大桥长4.744公里，主桥采用主跨648米的双塔钢箱梁斜拉桥，桥塔采用钢结构，为国内第一座钢塔斜拉桥，也是世界上第一座弧线形钢塔斜拉桥。②旧金山金门大桥1280米，悬索桥，美国，1937年建成美国金门大桥。主跨1280.2米（343.9+1280.2+343.9），加劲梁高7.6米，公路面宽18米，两边各设3.3米的人行道，桥塔高228米，采用由闭合格组成的截面，表面上组成显著的肋形线条，宽度分三次作阶梯式收缩减小，每阶段高度及横梁高度自下而上逐渐减小。③虎门大桥888米，悬索桥，中国，1997年通

6、车。是国内第一座大跨径钢箱梁加劲梁悬索桥，主航道跨度为888米，桥面全宽32m，桥下通航净空（宽300m×高60m）；索塔为门式框架结构，桥面以上塔高为89.861m，塔全高147.552m。塔柱为钢筋混凝土薄壁箱形结构，设三道横梁。东锚锭为重力式直接基础、西锚锭为重力式基础，由锚锭基础和锚锭主体组成，锚锭基础采用自行设计φ61.2m圆形地下连续墙构造施工，基础混凝土42302m3。桥址位于海水潮汐区，海水流速大、流向复杂，海面宽，施工水深近20m，最大承台尺寸为42×25×6m，最大桩径φ2.0m，最大桩长为73m。④江阴长江公路大桥1385米，悬索桥，中国，1999年建成，位于江苏省江阴市

7、黄田港以东3200米的西山，主跨1385米（328+1385+295），桥塔高190米，为两根钢筋混凝土空心塔柱与三道横梁组成的门式框架结构，重力式锚碇，主梁采用流线型箱梁断面，钢箱梁全宽36.9米，梁高3米，桥面宽29.5米，双向六车道，两侧各设宽1.8米的风嘴。⑤诺曼底大桥856米，斜拉桥，法国，建于1994年，由33个部分组成。中间一部分是最后嵌进桥中，由下往上提升而成。桥的重量由2000千