土木工程概论 课程思考题 参考答案

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土木工程概论 课程思考题

第1章 绪论

1.根据课程中对土木工程的定义，思考身边有哪些属于土木工程。 2.针对课程的的著名案例，在网上或文献上考查其具体情况。

第2章 建筑工程

1.由课程中对板、梁、柱和拱的定义，思考在身边的具体应用情况。 2.思考你所看到的高层建筑分别属于哪种结构类型。

3.民用建筑中，多层、高层、超高层常用结构形式如何？ （答案见练习后的笔记 P8）

第3章 交通土建工程

一、 道路工程

1.道路分类、组成、工程内容？

公路：

高速：为专供汽车分向、分车道行驶，全部控制出入的干线公路。一般按照需要设计高速公路的车道数，年平均日设计交通量宜在15000辆小客车以上；

一级：15000 二级：5000-15000 三级：2000-6000 四级：2000以下，单车道400以上 城市道路：快速道（双向行车，20年） 主干道（三幅或四幅，20年）

次干道（快慢混合，15年） 支路（服务为主，10-15年）

公路主要由路基、路面、桥涵、隧道、排水系统、防护工程和交通服务设施组成 路基：横断面三种形式：路堤、路堑（全挖式、台口式、半山洞式）、半填半挖

路基要求：强度、刚度、水温稳定性 路面：面层、（联结层）、基层、（底基层）、垫层、土基

柔性路面（碎石路面和各种沥青路面） 刚性路面（水泥混凝土路面） 排水结构物：纵向排水：边沟、截水沟和排水沟等。

横向排水：桥梁、涵洞、路拱、过水路面、透水路堤和渡水槽等。

特殊结构物：隧道、悬出路台、防石廊、挡土墙和防护工程等。

沿线附属结构：交通管理设施、交通安全设施、服务设施和环境美化设施等。

2.公路选线考虑因素、路桥配合关系？道路工程“三面”与平面线形的“三线”设计含义？分别主要要求？ 因素：（1）路线在政治、经济、国防上的意义

（2）路线在铁路、公路、航道等交通网系中的作用

（3）沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件的影响 （4）其它如沿线历史史迹、历史文物、风景区的联系等 路桥配合关系：路线服从大桥，小桥服从路线。 三面：平面（三线）

横断面（行车道、加宽、路肩、分车带）

纵断面（纵坡设计的一般要求、最大纵坡、最小纵坡0.3%、坡长、平均纵坡）

三线：直线（纵坡不宜过大，长直线与大半径凹竖曲线组合为宜，道路两侧过于空旷时注意改善单调景观，长直线或长下坡的尽头的平曲线设置标志，增加路面抗滑能力等安全措施）

圆曲线（不论转角大小均应设置圆曲线，，满足条件下尽可能选用较大的圆曲线半径，极限最小半径一般不轻易采用、一般最小半径满足舒适感和工程量要求、不设超高最小半径在双向横坡的弯道上安全经济舒适，圆曲线的最大半径在不宜超过10000m）

缓和曲线（线型缓和、行车缓和、超高加宽缓和）

3.道路工程各阶段工程地质勘察工作如何？

可行性研究勘察：以了解沿线地质概况，为优选路线方案提供地质依据 初步工程地质勘察（初勘）：提供工程地质资料，以供技术经济的论证，达到满足方案的优选和初步设计的

需要

详细工程地质勘察（详勘）：保证施工图设计的需要

4.简述高速公路的特点及其设计车速确定方法。 特点：（1）汽车专用；分道行驶；控制出入；设施完善

（2）优点：行车速度高、通行能力大；交通事故降低，安全性较好；运输效益提高 （3）缺点：投资大，造价高；对环境影响大 设计车速确定方法：（高速公路一般选用120km/h，视情况调整）

（1） 最高时速与经济时速之间

（2） 考虑因素：公路性质、等级和地形

5.何为高速公路的建筑限界？解释高速公路设计交通量。

高速公路的建筑限界：在保证路上汽车交通正常运行的安全条件下所规定的空间限界（包括宽度和高度） 高速公路设计交通量：设计交通量为远景设计年限（高速公路为20年）的预测交通量，大多国家采用第30

位高峰小时交通量

二、 铁路工程

1. 简述铁路等级分类。

根据具体线路在路网中的作用和远期年客货运量来确定的：三级，以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示 Ⅰ：骨干作用，>20Mt

Ⅱ：骨干作用，<20Mt + 联络、辅助作用，>10Mt Ⅲ：区域性，<10Mt

2. 简述铁路选线设计的主要工作内容及线路平面设计的基本要求。

选线设计：

（1）根据国家政治、经济和国防的需要，结合线路经过地区的自然条件、资源分布、工农业发展等情况，规划线路的基本走向(即方向)，选定铁路的主要技术标准

（2）根据沿线的地形、地质、水文等自然条件和村镇、交通、农田、水利设施，来设计线路的空间位置（线路平面&纵断面）

（3）研究布置线路上的各种建筑物并确定其类型和大小，使其总体上互相配合，全局上经济合理 平面设计基本要求：

（1）为了节省工程费用与运营成本，一般力求缩短线路长度；

（2）为了保证行车安全与平顺，应尽量采用较长直线段和较大的圆曲线半径。线路平面的最小半径受到铁路等级、行车速度和地形等条件的限制；

（3）为列车平顺地从直线段驶入曲线段，一般在圆曲线的起点和终点处设置缓和曲线。

3. 简述路基、路基体、轨道的组成。当前铁路钢轨、轨距、轨枕、道床构造如何？

路基：路基体（路基面、路肩、路基边坡）+附属设施（排水、防护、加固设施） 轨道：钢轨（轨头、轨腰、轨底，长度：12.5m+25m，轨距1435mm）

轨枕（木、钢、混凝土） 联结零件

道床（支承轨枕，均匀受力，道碴排水） 防爬设备和道岔等

4. 简述高速铁路的基本要求及城市轻轨和地下铁道特点。

要求：（1）站间距离不能短。

（2）线路曲线半径和坡度的大小，决定了这条线路的最高速度。

（3）道口都是采用立交，而且铁路两侧用栅栏防护，以防人、畜上路。 （3） 高速旅客列车一般采用电动车组。 特点：（1）线路多经过居民区，对噪声和振动的控制较严，除了对车辆结构采取减震措施及修筑声障

屏以外，对轨道结构也要求采取相应的措施。

（2）行车密度大，运营时间长，留给轨道的作业时间短，因而须采用较强的轨道部件

（3）一般采用直流电机牵引，以轨道作为供电回路。为了减少泄漏电流的电解腐蚀，要求钢轨

与基础间有较高的绝缘性能。

（4）曲线段占的比例大，曲线半径比常规铁路小的多

5. 磁悬浮铁路的原理如何？

利用电磁系统产生的吸引力和排斥力将车辆托起，使整个列车悬浮在线路上，利用电磁力进行导向，并利用直流电机将电能直接转换成推进力来推动列车前进

6.阅读一套土木工程施工图（道路、铁路、隧道自选）。阅读一份土木工程标书。

三、 飞机场工程+隧道工程

1. 简述民航机场的组成、跑道的构成。

民航机场：主要由飞行区、旅客航站区、货运区、机务维修设施、供油设施、空中交通管制设施、安全保卫设施、救援和消防设施、行政办公区、生活区、生成辅助设施、后勤保障设施、地面交通设施及机场空域等组成

跑道：跑道道肩、停止道、跑道端的安全区 、净空道 、滑行道等 2. 简述跑道按其作用分类。机场环境污染防治主要工作内容。

作用分类：主要跑道、辅助跑道、起飞跑道

主要工作内容：环境污染防治主要有声环境、空气环境和水环境的污染与防治，固体废弃物的处理，其中声环境防治最为主要。

3. 简述隧道概念、特点、主要施工方法。

概念：以某种用途，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸，修筑的断面积大于2m2的洞室。 特点：（1）是交通运输线路穿越天然障碍的有效方法

（2）穿越交通运输线路复杂多变，遇到意外情况比较多，工程定位、设计、施工方法都必须随时作相应调整

（3）施工作业面窄，可能容纳的劳动力和机械设备都受到限制，对工业化、机械化施工要求高； （4）造价昂贵

主要施工方法：明挖法（围堤明挖法）、钻眼爆破法、沉管法、预管法、盾构法 4.交通隧道、市政隧道的种类。

交通：铁路隧道、公路隧道、水底隧道、地下铁道、航运隧道和人行地道 市政：给水隧道、污水隧道、管路隧道、线路隧道、人防隧道

第4章 桥梁工程

1.根据各种桥梁的形式，思考其受力的传递路线，分析其用于不同跨度的原因。

梁式桥：是一种在竖向移动荷载作用下无水平反力的结构体系，与建筑工程中的梁相似。它结构简单，但

跨越能力有限。

（1）简支梁桥：两点（支座）支撑，一点固定，一点活动。

缺点：邻孔两跨之间有异向转角，影响行车平顺

（2）连续梁桥：主梁若干孔为一联，在中间支点上连续通过，三点支撑，是超静定结构，最大正

弯矩发生在跨中附近，而最大负弯矩（绝对值）发生在支点截面上。

优点：连续梁桥更适合采用悬臂拼装和悬臂灌筑、纵向拖拉或顶推法施工。由于它是超静定结构，当一孔受到破坏时，邻孔可给予支持而不坠落，对修复与加固有利，而且刚度较大，抗震性能良好。

缺点：当地基发生差异沉降时，梁内要产生额外的附加内力，为此在设计中必须考虑在支座处设置顶梁与调整支座标高的装置。

（3）悬臂梁：桥的上部结构由锚固孔、悬臂和悬挂孔（简称挂孔）组成，悬挂孔支承在悬臂上，用铰相联。

优点：常采用单悬臂梁桥和双悬臂梁桥两种型式。前者由三跨构成，中跨较大以满足通航（车）要求；后者可构成多跨的长大梁式桥。其中的锚固孔起平衡稳定作用，防止桥身绕悬臂的支点倾覆。

缺点：悬臂梁桥缺点是：锚固孔一旦破坏，将株连悬挂孔和悬臂的倒塌；结构刚度不如连续

梁大，而且桥面伸缩缝多，不利于高速平稳行车。

拱桥：主要承重结构是拱圈，它在桥面竖向移动荷载作用下桥墩或桥台承受水平推力，这种推力将显著抵

消在拱圈中引起的弯矩，使拱圈承受的主要是压力，故通常可采用抗压能力强的圬工材料（如石、砖、混凝土）建造

钢架桥：梁和柱（或竖墙）整体结合的桥梁结构。在竖向移动荷载作用下，梁部主要受弯，柱脚处有水平

推力，受力状态介于梁式桥和拱桥之间。

钢架桥一般可采用T形钢架桥、连续刚架桥、斜腿刚架桥三种类型。 T形刚架便于施加预应力，

在两个伸臂端上挂梁后可做成很大跨度的刚架，在要跨越深水、深谷、大河急流的大跨桥梁中常被应用。 连续刚架桥有较好的抗震性能。 斜腿刚架造型轻巧美观，当建造跨越陡峭河岸和深邃峡谷的桥梁时，采用这类刚架型式往往既经济有合理。

斜拉桥：由主梁、塔柱和斜索三种基本构件组成。用高强钢材制成的斜索将主梁多点吊起，将主梁承受的

恒载和车辆荷载传至塔柱，再由塔柱传给基础。它是一种桥面体系（加劲主梁）受压，支承体系（斜拉索）受拉的结构。减小主粮截面面积，减轻自重，大跨度。

悬索桥：由两个主塔作为主要承重构件的主缆索架起，用固定在主缆索上的吊杆将作为桥面承重构件的主

梁悬吊住。作用在桥面上的竖向移动荷载可通过主梁和吊杆加载于主塔，传给地基。在力的传递过程中吊杆和主缆索均承受着很大的拉力，此拉力由两岸桥台后修筑的巨型锚碇平衡。

2.将桥梁基础与其他建筑基础相比较，分析其区别。

桥梁基础往往修建于江河的流水之中，遭受水流的冲刷。所以桥梁基础一般比房屋基础的规模大，需要考虑的问题多，施工条件也困难

刚性扩大基础：桥梁实体式墩台浅基础的基本型式，基础外伸长度与基础高度的比值必须限制在材料刚性

角的正切tanα的范围内

桩基础：承载力高、稳定性好、沉降小、沉降均匀（因为有桩承台） 适用于：（1）.荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的持力层位置较深时；

（2）.河床受冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算准确时；

（3）.采用刚性扩大基础困难大，其它方案在技术经济上不合理时。

沉井基础：深基础，四周有壁、下部无底、上部无盖、侧壁下部有刃脚的筒形结构物（借助自身重力下沉

至设计标高）

特点：埋深大、整体性强、稳定性好，能承受较大的竖向作用和水平作用。沉井井壁既是基础

的一部分，又是施工时的档土和挡水结构物，施工工艺也不复杂

沉箱基础：气压沉箱基础，它是以气压沉箱来修筑的桥梁墩台或其它构筑物的基础

3.分别简述桥梁两阶段设计的主要工作及桥梁工程设计要点。 两阶段设计主要工作：

其中，总体规划要考虑：使用、经济、结构、美观