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

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