水工建筑物重力坝课件
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[讲义]水利水电工程重力坝知识PPT讲义82页
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重力坝上作用力示意图
1.坝体自重 W=γ×A+ω
ω--坝上永久设备重量，如闸门、固定起门机的自重；坝 内较大的孔洞应该扣除。
γ--混凝土的重度为23-23.5kN/m3; 浆砌块石21.5-23.5kN/m3
①沿坝基面滑动，仅计坝体重量； ②沿深层滑动，需计入滑体内岩体重； ③用有限单元法计算时，应计入地基初始应力的影响； 假定： 1°地基中任一点的垂直应力σ(y)=γh 2°水平应力σ(x)=λγh 3°剪应力τ(xy)=0
淹没部分坝体时产生。 坝基扬压力:包括①下游水深引起的浮托力；
②由上下游水头差引起的渗透压力.
无防渗排水措施时坝底扬压力分布
有防渗排水时坝底扬压力分布
坝体内扬压力: 坝体混凝土也具有一定的渗透性,在水头作用下, 库水仍然会从上游坝面渗入坝体,并产生扬压力. 渗透压力从上游向下游逐渐消减，其变化呈抛物线分布。 扬压力对坝体稳定不利.
⑥结构作用明确。重力坝沿坝轴线用横缝分成若干坝段，各坝段 独立工作，结构作用明确，稳定和应力计算都比较简单。
4.重力坝的缺点：
①坝体剖面尺寸大，材料用量多； ②坝体应力较低，材料强度不能充分发挥； ③坝体与地基接触面大，相应坝底扬压力大，对稳定不利； ④坝体体积大，由于施工期混凝土的水化热和硬化收缩，将产 生不利的温度应力和收缩应力（可能导致坝体产生裂缝），因 此，在浇Βιβλιοθήκη Baidu混凝土时，需要有较严格的温度控制措施。
水工建筑物5PPT课件
第十一节 重力坝的地基 处理
1
1)具有足够的强度； 2)具有足够的整体性
和均匀性； 3)具有足够的抗渗性； 4)具有足够的耐久性；
2
地基处理主要任务是： 一是防渗； 二是提高基岩强度。
一、地基的开挖与清理来自百度文库岩石地基处理措施）
我国现行重力坝设计规范要求，凡 100m以上的高坝需建在新鲜、微风化或弱 风化下部基岩上；100～50m的坝可建在微 风化至弱风化中部基岩上；坝高小于50m 时，可建在弱风化层中部或上部基岩上。
3
二、 坝基的固结灌浆
固结灌浆的目的是：提高基岩的整体性和强度，降 低地基的透水性。固结灌浆孔一般布置在应力较大的坝 踵和坝趾附近，以及节理裂隙发育和破碎带范围内。
4
三、
帷幕灌浆的目的是：降低坝底渗透压力；防止坝基 内产生机械或化学管涌；减少坝基和绕坝渗透流量。 防 渗帷幕布置于靠近上游面坝轴线附近，坝基灌浆帷幕中 心线距坝上游面的距离，可取0.1倍左右坝底宽。
5
四、坝基排水
坝基虽然已经进行帷幕灌浆，但并不能完全截断渗 流。目的为了进一步降低坝底面的渗透压力，应在防渗 帷幕后设置排水幕，收集并排走由坝基渗透过来的水， 有时还设有基面排水，如图所示。
6
五 、 断 层 、 破 碎 带 处 理
7
第十二 重力坝的材料及构造
一、混凝土
强度、抗渗性、抗冻性、抗冲刷性、 抗侵蚀性、抗裂性。
1
1)具有足够的强度； 2)具有足够的整体性
和均匀性； 3)具有足够的抗渗性； 4)具有足够的耐久性；
2
地基处理主要任务是： 一是防渗； 二是提高基岩强度。
一、地基的开挖与清理来自百度文库岩石地基处理措施）
我国现行重力坝设计规范要求，凡 100m以上的高坝需建在新鲜、微风化或弱 风化下部基岩上；100～50m的坝可建在微 风化至弱风化中部基岩上；坝高小于50m 时，可建在弱风化层中部或上部基岩上。
3
二、 坝基的固结灌浆
固结灌浆的目的是：提高基岩的整体性和强度，降 低地基的透水性。固结灌浆孔一般布置在应力较大的坝 踵和坝趾附近，以及节理裂隙发育和破碎带范围内。
4
三、
帷幕灌浆的目的是：降低坝底渗透压力；防止坝基 内产生机械或化学管涌；减少坝基和绕坝渗透流量。 防 渗帷幕布置于靠近上游面坝轴线附近，坝基灌浆帷幕中 心线距坝上游面的距离，可取0.1倍左右坝底宽。
5
四、坝基排水
坝基虽然已经进行帷幕灌浆，但并不能完全截断渗 流。目的为了进一步降低坝底面的渗透压力，应在防渗 帷幕后设置排水幕，收集并排走由坝基渗透过来的水， 有时还设有基面排水，如图所示。
6
五 、 断 层 、 破 碎 带 处 理
7
第十二 重力坝的材料及构造
一、混凝土
强度、抗渗性、抗冻性、抗冲刷性、 抗侵蚀性、抗裂性。
水利建筑物重力坝ppt课件
坝体不同区域应采用不同强度等级和耐久性的材料. 3.扬压力影响大，对稳定不利。会减轻
坝体的有效重量，对坝体的稳定不利， 因此要采取有效措施减小扬压力。 4.砼体积大，温控要求较高。易产生温度裂缝
.
第一节 概 述
五、重力坝的荷载及组合 1.重力坝的荷载
作用于得力坝的主要荷载有： ①自重；②静水压力；③扬压力； ④动水压力；⑤冰压力；⑥泥沙压力； ⑦浪压力；⑧地震力； ⑨土压力等。
.
第一节 概 述
2.重力坝的荷载组合 (1) 基本荷载组合： 1）坝体及设备自重 2）正常蓄水位或设计洪水位时的静水压力 3）对应于（2）的扬压力 4）於沙压力 5）相应的浪压力（50年一遇风速） 6）土压力 7）冰压力（不能和浪压力重和）
.
第一节 概 述
(2) 特殊荷载组合
特殊一（校核洪水情况）： 1）坝体及设备自重 2）校核洪水位时的静水压力 3）对应于 2）的扬压力 4）相应的浪压力（多年最大平均风速） 5）动水压力 6）土压力、淤沙压力
对承载能力验算表达式为：
0S(G G k,Q Q k,k)1 d1R (fm k,k) 0S(G G k, Q Q k,A k,ak)1R (fk,ak)
d2 m
γG永久作用分项系数； γG结构重要性系数; γQ可变作用分项系数； φ设计状况系数; GK永久作用标准值； QK可变作用标准值； αK几何参数标准值； fK材料性能标准值； γm材料性能分项系数； γd1基本组合结构系数。
坝体的有效重量，对坝体的稳定不利， 因此要采取有效措施减小扬压力。 4.砼体积大，温控要求较高。易产生温度裂缝
.
第一节 概 述
五、重力坝的荷载及组合 1.重力坝的荷载
作用于得力坝的主要荷载有： ①自重；②静水压力；③扬压力； ④动水压力；⑤冰压力；⑥泥沙压力； ⑦浪压力；⑧地震力； ⑨土压力等。
.
第一节 概 述
2.重力坝的荷载组合 (1) 基本荷载组合： 1）坝体及设备自重 2）正常蓄水位或设计洪水位时的静水压力 3）对应于（2）的扬压力 4）於沙压力 5）相应的浪压力（50年一遇风速） 6）土压力 7）冰压力（不能和浪压力重和）
.
第一节 概 述
(2) 特殊荷载组合
特殊一（校核洪水情况）： 1）坝体及设备自重 2）校核洪水位时的静水压力 3）对应于 2）的扬压力 4）相应的浪压力（多年最大平均风速） 5）动水压力 6）土压力、淤沙压力
对承载能力验算表达式为：
0S(G G k,Q Q k,k)1 d1R (fm k,k) 0S(G G k, Q Q k,A k,ak)1R (fk,ak)
d2 m
γG永久作用分项系数； γG结构重要性系数; γQ可变作用分项系数； φ设计状况系数; GK永久作用标准值； QK可变作用标准值； αK几何参数标准值； fK材料性能标准值； γm材料性能分项系数； γd1基本组合结构系数。
水工建筑物课件
世界上最高的重力坝
世界上最高的重力坝是1962年瑞士的大狄 年瑞士的大狄 世界上最高的重力坝是 年瑞士的 重力坝， 284m。 克桑斯(The Grande Dixence)重力坝，高284m。 克桑斯 重力坝
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二、重力坝的特点--优点 重力坝的特点-对地形(topography)、地质(Geology) 、地质 对地形 条件的适应性强。 条件的适应性强。任何形状的河谷都可
矩形ABCD部分 部分 矩形 是下游水深H 是下游水深 2形成 的上举力，称为浮 的上举力，称为浮 托力；三角形CDE 托力；三角形 部分是由上下游水 位差形成的渗透水 流产生的上举力， 流产生的上举力， 称为渗透压力 渗透压力。 称为渗透压力。坝 底的扬压力则是两 者之和。 者之和。 当下游无水时， 当下游无水时， 扬压力＝渗透压力。 扬压力＝渗透压力。
有防渗排水情况
α 1 = 0 . 45 ~ 0 . 6 α 2 = 0 .2 ~ 0 .4
其中大值适用于岸坡坝段 因绕流）。 ）。修订规范建 （因绕流）。修订规范建 议只采用: 议只采用:
α 2 = 0.2 ~ 0.4
不考虑 α1 ，以直线代替 即可。 即可。
坝体扬压力
上游为
γh
下游为零（无 下游水头时 ） ，
qγ v 根据动量方程，其压力强度为： p = g ⋅ r
总水平力为： 总垂直力为：
重力坝—重力坝泄水孔(水工建筑物课件)
按自由射流水舌底缘曲线设计，槽底曲线方程为：
重力加速度
为防止负压产生而 采用的安全系数
设计步骤： 1.建立坐标系 2.方程 3.坐标点
y
gx 2
xtg
2(KV )2 cos
起点断面 平均流速
抛物线起点（坐标x、y的原点） 处切线与水平方向的夹角，当 起始段为水平线时，则θ=0
4.切点
A
5.反弧设置
谢谢各位！
Y =(0.05
0.08)W
l
A
X
O
①
B
DY C Eb
F
Biblioteka Baidu1:12 2
W=(1.5 2.0)D
R①
J1 =BC的坡度 J2 =EF的坡度
2
2
设计要求： 形成稳定的无压流态，严禁明满流交替。
办法：
孔顶应有安全超高。
顶部超高：
矩形断面： H (30% 50%)Hmax 城门洞形： H (20% 30%)Hmax 拱高 Hmax----最大流量时不掺气水深。
无压泄水孔体型设计与构造
三峡混凝土实体重力坝
故县混凝土实体重力坝
潘家口水库宽缝重力坝
伊泰普混凝土空心重力坝 涌溪碾压混凝土重力坝
南告浆砌石重力坝
无压泄水孔示意图
特点： 组成： 断面：
检修、工作闸门在进口处，门前有压、门后无压。
重力坝—重力坝的材料及构造(水工建筑物课件)
类型：永久性横缝和临时性横缝
A
B
B
挑流鼻坎的结构缝
① 特点：使各段独立工作，缝面为平面，缝内不设键槽、不灌浆； ② 缝内设止水：止水片、止水沥青井、缝内填料。 ③ 止水片类型：紫铜片(厚度1.0～1.6mm，加工成“}”形)、塑料带、橡 胶带等。
④ 止水设置方式：高坝
采用两道金属止水铜片和一
道防渗沥青井，中坝不设沥
③ 错缝 参数：块厚3～4m、缝距10～15 m、错距为（1/3～1/2）块厚； 特点：不需灌浆、施工方便； 缺点：整体性差。
⑶ 水平施工缝（临时缝）
斜缝、错缝示意图
1）上下层浇筑块之间的缝参数：块厚近基岩0.75～1.0m，其他1.5～4.0m； 2）错高：纵缝相邻的水平缝要错高0.5m以上； 3）间歇浇筑：上下浇筑间歇3～7d； 4）缝面处理：在新混凝土浇筑前，必须清除施工缝面的浮渣、灰尘和水泥 乳膜，用风水枪或压力水冲洗，使表面成为干净的麻面，再均匀铺一层2～ 3 cm的水泥砂浆，然后浇筑。
电极；8-预制块
混凝土的长度为20～25cm。沥青井为方形或圆形，边长或内径为15～
25cm，为便于施工，后浇坝段一侧可用预制混凝土块构成，井内灌注石
油沥青和设置加热设备。
止水片及沥青井需伸入基岩30～50cm，止水片必须延伸到最高水位 以上，沥青井需延伸到坝顶。溢流孔口段的横缝止水应沿溢流面至坝体 下游尾水位以下设置，穿越横缝的廊道和孔洞周边均需设止水片。
重力坝的材料及构造ppt课件
纵缝的间距普通为15～30m，取决于 混凝土浇筑才干及温度控制要求。
纵缝的方式有：
①垂直纵缝：缝面需设置键槽，槽的短边和 长边分别大致与第一和第二主应 力方向正交，以减小缝面的错动。
②错缝：用于浇筑块尺寸小的情况，适用于 低坝。
③斜缝：沿主应力轨迹方向布置，缝面的剪 应力很小。
〔三〕程度施工缝
2、暂时性横缝
3、坝体与基岩面的衔接
基岩横向坡〔对岸方向〕缓于1:2时，坝体浇筑后利用帷幕灌浆 对接触灌浆封实；当横向坡陡于1:2时，设接触面止水，在基岩中挖槽 嵌入止水片；当横向坡陡于1:1时，按暂时横缝处置，在接触面上布设 灌浆系统，沿周围嵌入止水片，待混凝土冷却后进展接缝灌浆。
〔二〕纵缝
为了顺应混凝土的浇筑才干和减小施工期的温度应力，常在平行坝 轴线方向设纵缝，将一个坝段分成几个坝块，待坝体降到稳定温度后再进 展接缝灌浆。
小于3m。沿高程：每隔15-30m设一层。
六、坝顶
普通用实体构造〔图a〕，顶面按路面设计， 在坝顶上布置排水系统和栏杆或防浪墙等以及 照明设备。也可采用轻型构造,如图b所示.
下一节
1〕减小温度应力; 2〕顺应地基不均匀变形; 3〕满足施工要求〔如混凝土浇筑才干及温 度控制〕。
间距： 普通12-20米，也有达20米。确定时应顾及溢流
孔口尺寸和厂房机组间距。
1、永久性横缝
纵缝的方式有：
①垂直纵缝：缝面需设置键槽，槽的短边和 长边分别大致与第一和第二主应 力方向正交，以减小缝面的错动。
②错缝：用于浇筑块尺寸小的情况，适用于 低坝。
③斜缝：沿主应力轨迹方向布置，缝面的剪 应力很小。
〔三〕程度施工缝
2、暂时性横缝
3、坝体与基岩面的衔接
基岩横向坡〔对岸方向〕缓于1:2时，坝体浇筑后利用帷幕灌浆 对接触灌浆封实；当横向坡陡于1:2时，设接触面止水，在基岩中挖槽 嵌入止水片；当横向坡陡于1:1时，按暂时横缝处置，在接触面上布设 灌浆系统，沿周围嵌入止水片，待混凝土冷却后进展接缝灌浆。
〔二〕纵缝
为了顺应混凝土的浇筑才干和减小施工期的温度应力，常在平行坝 轴线方向设纵缝，将一个坝段分成几个坝块，待坝体降到稳定温度后再进 展接缝灌浆。
小于3m。沿高程：每隔15-30m设一层。
六、坝顶
普通用实体构造〔图a〕，顶面按路面设计， 在坝顶上布置排水系统和栏杆或防浪墙等以及 照明设备。也可采用轻型构造,如图b所示.
下一节
1〕减小温度应力; 2〕顺应地基不均匀变形; 3〕满足施工要求〔如混凝土浇筑才干及温 度控制〕。
间距： 普通12-20米，也有达20米。确定时应顾及溢流
孔口尺寸和厂房机组间距。
1、永久性横缝
水工建筑物第一章6PPT课件
22
1、坝体内廊道的作用 • 检查维修； • 排水，汇集渗透水流； • 坝基础灌浆； • 监测坝体内部工作状况； • 坝体内机械设施的运行操作； • 坝体内部人行、交通的要求；
23
按廊道的作用可分为： • 灌浆廊道 • 排水廊道 • 交通廊道 • 检查维修廊道 • 坝体内设备操作、运行廊道等 按廊道与坝轴线的布置关系分： • 纵向廊道 • 横向廊道
31
廊道的断面
• 灌浆廊道断面一般宽2.5-3.0m, 高3.0-3.5m 排水廊道断面一般宽1.5-2.5m, 高2.2-3.5m 交通廊道断面最小宽1.2m, 最小高2.2m
18
混凝土坝的温控措施 • ①改善混凝土的特性，降低混凝土的发热量； • ②提高混凝土的施工质量及抗裂性能； • ③加强温度控制，减少温差； • ④改善结构形状，规定合理的混凝土浇筑尺寸，
设置纵、横缝； 另外，应加强养护，注意防寒、防冻，避免过早
拆模等
19
三、重力坝的廊道
20
21
三、重力坝的廊道及廊道系统
坝体混凝土材料分区依据：
• 根据坝体不同部位对混凝土材料强度、抗渗、 抗冻、抗冲刷等要求的不同进行混凝土的分区， 不同区域采取不同的混凝土标号。
6
混凝土重力坝的分区：
• 一般将混凝土重力坝分为6个区域： • Ⅰ区——上、下游水位以上坝体表层混凝土，其特点是受大气
1、坝体内廊道的作用 • 检查维修； • 排水，汇集渗透水流； • 坝基础灌浆； • 监测坝体内部工作状况； • 坝体内机械设施的运行操作； • 坝体内部人行、交通的要求；
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按廊道的作用可分为： • 灌浆廊道 • 排水廊道 • 交通廊道 • 检查维修廊道 • 坝体内设备操作、运行廊道等 按廊道与坝轴线的布置关系分： • 纵向廊道 • 横向廊道
31
廊道的断面
• 灌浆廊道断面一般宽2.5-3.0m, 高3.0-3.5m 排水廊道断面一般宽1.5-2.5m, 高2.2-3.5m 交通廊道断面最小宽1.2m, 最小高2.2m
18
混凝土坝的温控措施 • ①改善混凝土的特性，降低混凝土的发热量； • ②提高混凝土的施工质量及抗裂性能； • ③加强温度控制，减少温差； • ④改善结构形状，规定合理的混凝土浇筑尺寸，
设置纵、横缝； 另外，应加强养护，注意防寒、防冻，避免过早
拆模等
19
三、重力坝的廊道
20
21
三、重力坝的廊道及廊道系统
坝体混凝土材料分区依据：
• 根据坝体不同部位对混凝土材料强度、抗渗、 抗冻、抗冲刷等要求的不同进行混凝土的分区， 不同区域采取不同的混凝土标号。
6
混凝土重力坝的分区：
• 一般将混凝土重力坝分为6个区域： • Ⅰ区——上、下游水位以上坝体表层混凝土，其特点是受大气
重力坝PPT
（三）、扬压力 1）扬压力成因： 对坝底面而言，主要是由于岩体裂隙、节理、断 层产生渗流而引起， 对坝体而言，主要是由于坝体材料的孔隙产生渗 流而引起。 2）扬压力的概念： 扬压力——垂直于坝底面的渗透水压力在铅直方 向的分力 扬压力=渗透压力+浮托力 渗透压力由上下游水位差引起 浮托力由下游水深引起
水 工 建 筑 物
对分横缝的重力坝只有悬臂梁，水平水压 力由悬臂梁承担。 对整体重力坝，坝体可看成由水平梁和悬 臂梁组成水压力由悬臂梁和水平梁共同承 担。 不过在设计时，整体重力坝仍按分横缝重 力坝来考虑，也即水压力看成全由悬臂梁承 担，水平梁承担部分荷载作为安全储备。
水 工 建 筑 物
§2-2重力坝的荷载及组合
稳定和无拉应力是重力坝设计时两个基本 准则。
水
K
工
f W P
（三）荷载特点：重力坝受扬压力的作用， 扬压力的作用减轻坝体铅直向下的力，对坝 体稳定产生危害，同时对坝体应力影响也较 大。
（四）重力坝的泄水以及施工导流比较容 量解决，重力坝材料为圬工材料，耐冲， 强度大，其截面较大，可允许坝顶溢流。
水 工 建 筑 物
1949年来我国水利水电事业逢勃发展，从 1949~1985年，在已建成的坝高30米以上的 113座混凝土坝中，重力坝达58座，占总数 的51%。50年代首先建成了高105m的新安 江和高71m的古田一级两座宽缝重力坝。 60年代建成了高97m的丹江口宽缝重力坝 和高147m的刘家峡、高106m的三门峡两座 实体重力坝。70年代建成了黄龙滩、龚嘴 重力坝。80年代建成了高165m的乌江渡拱 型重力坝和高107.5m的潘家口宽缝重力坝 等。
《重力坝专题》课件
抗震性能好，稳定性高
造价低廉，经济性好
适应性强，适用于各种地 形和地质条件
按照坝体结构分 类：拱形重力坝、 单曲拱重力坝、 双曲拱重力坝等
按照坝体材料分 类：混凝土重力 坝、浆砌石重力 坝、土石重力坝 等
按照坝体形状分 类：直墙式重力 坝、斜墙式重力 坝、弧形重力坝 等
按照坝体高度分 类：低坝、中坝、 高坝等
浇筑：浇筑混凝 土或砌石
养护：养护混凝 土或砌石
验收：验收工程 质量和性能
施工前准备：确保材料、设备、人员等准备充分 施工过程控制：严格按照设计图纸和施工规范进行施工 施工质量检查：定期进行质量检查，确保工程质量符合要求 施工安全控制：确保施工安全，避免安全事故发生
PART FOUR
重力坝的稳定 性是确保其安 全运行的关键
水电站：用于蓄水发电，调节水流 防洪：用于防洪，保护下游地区 灌溉：用于灌溉，提供农业用水 交通：用于桥梁、码头等交通设施的建设
PART THREE
安全性：确保坝体 在承受各种荷载时 保持稳定和安全
经济性：合理选择 材料和施工方法， 降低工程造价
耐久性：考虑坝体 的耐久性和使用寿 命，确保长期稳定 运行
抗滑稳定性：重力 坝在滑动力作用下 保持稳定的能力
滑动力：水流、地 震等外力作用下产 生的力
抗滑稳定系数：衡 量重力坝抗滑稳定 性的指标
河海大学水工建筑物(重力坝)教学课件-重力坝 稳定应力
26
2）坝体水平截面上的正应力
27
3）坝内剪应力
28
4）坝内水平正应力
29
5）坝内主应力
重力坝受力特点： 在空库时，坝踵处压应力最大，坝趾处压应力最小，甚至 出现拉应力。 在满库时，坝趾处压应力最大，坝踵处压应力最小，甚至 出现拉应力。
30
主应力等值线——主应力大小
31
主应力轨迹线——主应力方向
19
一、应力分析的材料力学法 沿坝轴线取单位长度的坝体作为固接在地基上的变截面悬臂 梁，按平面形变问题计算。
1、边缘应力 最大和最小应力出现在上下游边缘。 1）水平截面上的边缘正应力 假定任一水平截面上的垂直正应力呈 直线分布，由材料力学偏心受压公式 计算（P37）：
20
截面核心——水平截面宽度B的中间1/3
16
提高抗滑稳定性的措施（续）
3）利用地形、地质特点，在坝踵 或坝趾设置深入基岩的齿墙，增 加抗力。有的采用大型钢筋混凝 土抗滑桩。
4）采用有效的防渗排水或抽水措 施，降低扬压力。
5）利用预加应力提高抗滑稳定性， 如预应力锚索加固。
岸坡坝段：可采用灌浆封闭横缝， 限制其侧向位移；将岸坡开挖成 高差不大、宽度足够的平台，增 加侧向抗滑力。
K f (W U ) cA P
式中： A — 接触面面积 f — 抗剪断摩擦系数 c — 凝聚力
2）坝体水平截面上的正应力
27
3）坝内剪应力
28
4）坝内水平正应力
29
5）坝内主应力
重力坝受力特点： 在空库时，坝踵处压应力最大，坝趾处压应力最小，甚至 出现拉应力。 在满库时，坝趾处压应力最大，坝踵处压应力最小，甚至 出现拉应力。
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主应力等值线——主应力大小
31
主应力轨迹线——主应力方向
19
一、应力分析的材料力学法 沿坝轴线取单位长度的坝体作为固接在地基上的变截面悬臂 梁，按平面形变问题计算。
1、边缘应力 最大和最小应力出现在上下游边缘。 1）水平截面上的边缘正应力 假定任一水平截面上的垂直正应力呈 直线分布，由材料力学偏心受压公式 计算（P37）：
20
截面核心——水平截面宽度B的中间1/3
16
提高抗滑稳定性的措施（续）
3）利用地形、地质特点，在坝踵 或坝趾设置深入基岩的齿墙，增 加抗力。有的采用大型钢筋混凝 土抗滑桩。
4）采用有效的防渗排水或抽水措 施，降低扬压力。
5）利用预加应力提高抗滑稳定性， 如预应力锚索加固。
岸坡坝段：可采用灌浆封闭横缝， 限制其侧向位移；将岸坡开挖成 高差不大、宽度足够的平台，增 加侧向抗滑力。
K f (W U ) cA P
式中： A — 接触面面积 f — 抗剪断摩擦系数 c — 凝聚力
相关主题
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坝基扬压力包括两部分 ①下游水深引起的浮托力； ②由水头差引起的渗透压力；
渗透压力从上游向下游逐渐消减，其变化呈抛物 线分布。扬压力对坝体稳定不利， 为减小扬压力需采取工程措施： 设帷幕
用折减系数α表示岩体构造、性质、帷幕的深度、 厚度、灌浆质量、 排水孔直径、间距、深度等因素。 设排水
水工建筑物重力坝
2°对低坝、闸较为重要，它占总荷载的比重大；
3°某些部位如闸门进水口处及不宜承受大冰压力的 部位，可采取冲气措施等。
水工建筑物重力坝
6、泥沙压力
①成因 水库蓄水后，入库水流流速降低并趋 于零，挟带的泥沙随流速减小而沉积 于坝前，其过程是先沉积大颗粒，而 后沉积细颗粒。
②计算 a、淤积高程 坝前淤积逐年增高，可根据河流的挟沙 量进行估算，估算年限通常为50-100年。
水工建筑物重力坝
6、泥沙压力
b、指标 淤积的泥沙逐年固结，容重和内摩擦角也 在逐年变化，很难算准，设计时可根据经 验取定，象黄河这样的多沙河流应由试验 定出。
c、计算公式
P n1 2 nhn 2tg 2(405 2 n)
水工建筑物重力坝
7.浪压力
①成因-----空气流动，带动水体，形成波浪。 ②波浪三要素
温度、孔隙水压力等； 偶然发生的--------偶然作用如地震、校核水
位下的水压力等
可变作用是指在设计基准期内作用的量值随时间 变化与平均值之比不可忽略的作用。
水工建筑物重力坝
1、自重
坝体自重是重力坝的主要荷载之一。 W=γ×A+ω
ω--坝上永久设备重 ①沿坝基面滑动，仅计坝体重量； ②沿深层滑动，需计入滑体内岩体重； ③用有限单元法计算时，应计入地基初始应
②对地形地质条件适应性强 ③泄流问题容易解决 ④施工导流容易解决 ⑤体积大便于机械化施工 ⑥结构作用明确
水工建筑物重力坝
§2-1 概述 2、重力坝的特点
⑦由于体积大，材料强度不能充分利用 ⑧底部扬压力大，对稳定不利 ⑨由于体积大，水化热不易散发，温控
要求高
水工建筑物重力坝
§2-1 概述 二、重力坝的型式
2、剖面设计 3、稳定分析 4、应力分析 5、构造设计 6、地基处理 7、溢流坝或泄水孔设计 8、监测设计
坝轴线 组成建筑物的位置
水工建筑物重力坝
§2-2 重力坝的荷载及其组合
一、荷载
荷载 → 作用 不随时间变化的----永久作用如自重、土压力等 随时间变化的------可变作用如水压力、扬压力、
时，冰层膨胀，对建筑物产生的压力。 大小： 取决于冰层厚度、开始升温时的气温及温
升率。见教材表2-18。(表中数据为单位面 积上的静冰压力，总的应乘上冰厚)。
Fp1 mfibdib
fib Kb fic
冰层厚度（m）
0.4
0.6
0.8
1.0
1.3
静冰压力标准值 （kN/m）
85
180
215
245
280
水工建筑物重力坝
根据动量冲量原理：单位时间内物体动量的增量
等于该物体所受外力的合力即
Fmv2mv1 t
反弧段上总水平分力和垂直分力为：
Fx gqv(cos2 cos1) Fy gqv(sin 2 sin1)
水工建筑物重力坝
5、冰压力
冰压力包括静冰压力和动冰压力 静冰压力： 寒冷地区，水库表面将结冰，当气温升高
按内部结构分
实体重力坝 宽缝重力坝 空腹重力坝
水工建筑物重力坝
§2-1 概述
按作用分
非溢流重力坝 溢流重力坝
水工建筑物重力坝
§2-1 概述
按建筑材料分
混凝土重力坝 碾压混凝土重力坝 浆砌石重力坝
水工建筑物重力坝
§2-1 概述
水工建筑物重力坝
§2-1 概述 三、重力坝设计的主要内容
1、总体布置
水工建筑物重力坝
动冰压力： 当冰破碎后，受风和水流的作用而漂流， 当冰块撞击在坝面或闸墩上时将产生动冰压力。 当冰的运动方向垂直或接近垂直坝面时，按式(251) (2-52)计算，取其中小值。
说明：
Fb1 0.07Vdi Afic Fb2 0.5ficbdi
1°冰压力对高坝可以忽略，因为一方面水库开阔， 冰易凸起破碎，另一方面在总荷载中所占比例较小；
2LL1.4 0(2hL)0.8
水工建筑物重力坝
c、波浪中心线距静水面的距离h。
h cth 4hL2 0 2LL
H1
LL
式中：cth为双曲余切
d、平原、滨海地区按莆田公式计算，见式（2-23、24、25）
0.45
ghm V02
0.13th0.7gVH02m0.7th0.103.t0h0108.7VggD 0V2H02m0.7
力的影响；
水工建筑物重力坝
假定：
1°地基中任一点的垂直应力σ(y)=γh 2°水平应力σ(x)=λγh 3°剪应力τ(xy)=0
水工建筑物重力坝
2、静水压力
1°上游面垂直 2°上游面倾斜 ①挡水坝段
②溢流坝段 3°水的容重 ① 清水γ
②浑水γ(按实际情况考虑)
水工建筑物重力坝
3、扬压力 (含坝基和坝体内扬压力)
一、重力坝的工作原理及其特点
1、工作原理
①利用自重在坝基面产生的摩擦力以及坝与地基间 的凝聚力来抵抗水平水压力而维持稳定
②利用自重引起的压应力来抵消由水压力产生的拉 应力
横 缝
排水管 灌浆帷幕
非溢流坝段 排水孔 水工建筑物重力坝 帷幕灌浆
§2-1 概述 2、重力坝的特点
①断面尺寸大，抵抗渗漏、漫顶破坏的能力强， 在各种坝型中失事率最低
0.5
gTm V0
13.9
ghm V02
（2-23) （2-24)
规范规定：
河床坝段 ：α=0.2～0.3 岸坡坝段 ：α=0.3～0.4
需要指出：原型观测资料表明：扬压力因受泥沙淤
积的影响随时间延长而减小，对稳定有利。
坝体内扬压力
水工建筑物重力坝
4.动水压力
溢流坝泄水时，溢流面上作用有动水压力，其 中坝顶曲线段和下游直线段上的动水压力较小，可 忽略不计。在反弧段上需根据水流动力方程求解动 水压力。
2hl(2hm)—波高； 2Ll (2Lm) –波长；
h0 (hz)—波浪中心线与静水位的距离；
水工建筑物重力坝
• a、波Fra Baidu bibliotek涌高2hL
2hL 0.016 Vf564D13
波浪运动不受库底影响-----------------深水波 波浪运动受库底影响，且 库水深小于临界深度Hk(Hk =(3-5 )hL)时--破碎波 水深大于临界深度Hk小于LL波浪受库底影响-浅水波 b、波长2L
渗透压力从上游向下游逐渐消减，其变化呈抛物 线分布。扬压力对坝体稳定不利， 为减小扬压力需采取工程措施： 设帷幕
用折减系数α表示岩体构造、性质、帷幕的深度、 厚度、灌浆质量、 排水孔直径、间距、深度等因素。 设排水
水工建筑物重力坝
2°对低坝、闸较为重要，它占总荷载的比重大；
3°某些部位如闸门进水口处及不宜承受大冰压力的 部位，可采取冲气措施等。
水工建筑物重力坝
6、泥沙压力
①成因 水库蓄水后，入库水流流速降低并趋 于零，挟带的泥沙随流速减小而沉积 于坝前，其过程是先沉积大颗粒，而 后沉积细颗粒。
②计算 a、淤积高程 坝前淤积逐年增高，可根据河流的挟沙 量进行估算，估算年限通常为50-100年。
水工建筑物重力坝
6、泥沙压力
b、指标 淤积的泥沙逐年固结，容重和内摩擦角也 在逐年变化，很难算准，设计时可根据经 验取定，象黄河这样的多沙河流应由试验 定出。
c、计算公式
P n1 2 nhn 2tg 2(405 2 n)
水工建筑物重力坝
7.浪压力
①成因-----空气流动，带动水体，形成波浪。 ②波浪三要素
温度、孔隙水压力等； 偶然发生的--------偶然作用如地震、校核水
位下的水压力等
可变作用是指在设计基准期内作用的量值随时间 变化与平均值之比不可忽略的作用。
水工建筑物重力坝
1、自重
坝体自重是重力坝的主要荷载之一。 W=γ×A+ω
ω--坝上永久设备重 ①沿坝基面滑动，仅计坝体重量； ②沿深层滑动，需计入滑体内岩体重； ③用有限单元法计算时，应计入地基初始应
②对地形地质条件适应性强 ③泄流问题容易解决 ④施工导流容易解决 ⑤体积大便于机械化施工 ⑥结构作用明确
水工建筑物重力坝
§2-1 概述 2、重力坝的特点
⑦由于体积大，材料强度不能充分利用 ⑧底部扬压力大，对稳定不利 ⑨由于体积大，水化热不易散发，温控
要求高
水工建筑物重力坝
§2-1 概述 二、重力坝的型式
2、剖面设计 3、稳定分析 4、应力分析 5、构造设计 6、地基处理 7、溢流坝或泄水孔设计 8、监测设计
坝轴线 组成建筑物的位置
水工建筑物重力坝
§2-2 重力坝的荷载及其组合
一、荷载
荷载 → 作用 不随时间变化的----永久作用如自重、土压力等 随时间变化的------可变作用如水压力、扬压力、
时，冰层膨胀，对建筑物产生的压力。 大小： 取决于冰层厚度、开始升温时的气温及温
升率。见教材表2-18。(表中数据为单位面 积上的静冰压力，总的应乘上冰厚)。
Fp1 mfibdib
fib Kb fic
冰层厚度（m）
0.4
0.6
0.8
1.0
1.3
静冰压力标准值 （kN/m）
85
180
215
245
280
水工建筑物重力坝
根据动量冲量原理：单位时间内物体动量的增量
等于该物体所受外力的合力即
Fmv2mv1 t
反弧段上总水平分力和垂直分力为：
Fx gqv(cos2 cos1) Fy gqv(sin 2 sin1)
水工建筑物重力坝
5、冰压力
冰压力包括静冰压力和动冰压力 静冰压力： 寒冷地区，水库表面将结冰，当气温升高
按内部结构分
实体重力坝 宽缝重力坝 空腹重力坝
水工建筑物重力坝
§2-1 概述
按作用分
非溢流重力坝 溢流重力坝
水工建筑物重力坝
§2-1 概述
按建筑材料分
混凝土重力坝 碾压混凝土重力坝 浆砌石重力坝
水工建筑物重力坝
§2-1 概述
水工建筑物重力坝
§2-1 概述 三、重力坝设计的主要内容
1、总体布置
水工建筑物重力坝
动冰压力： 当冰破碎后，受风和水流的作用而漂流， 当冰块撞击在坝面或闸墩上时将产生动冰压力。 当冰的运动方向垂直或接近垂直坝面时，按式(251) (2-52)计算，取其中小值。
说明：
Fb1 0.07Vdi Afic Fb2 0.5ficbdi
1°冰压力对高坝可以忽略，因为一方面水库开阔， 冰易凸起破碎，另一方面在总荷载中所占比例较小；
2LL1.4 0(2hL)0.8
水工建筑物重力坝
c、波浪中心线距静水面的距离h。
h cth 4hL2 0 2LL
H1
LL
式中：cth为双曲余切
d、平原、滨海地区按莆田公式计算，见式（2-23、24、25）
0.45
ghm V02
0.13th0.7gVH02m0.7th0.103.t0h0108.7VggD 0V2H02m0.7
力的影响；
水工建筑物重力坝
假定：
1°地基中任一点的垂直应力σ(y)=γh 2°水平应力σ(x)=λγh 3°剪应力τ(xy)=0
水工建筑物重力坝
2、静水压力
1°上游面垂直 2°上游面倾斜 ①挡水坝段
②溢流坝段 3°水的容重 ① 清水γ
②浑水γ(按实际情况考虑)
水工建筑物重力坝
3、扬压力 (含坝基和坝体内扬压力)
一、重力坝的工作原理及其特点
1、工作原理
①利用自重在坝基面产生的摩擦力以及坝与地基间 的凝聚力来抵抗水平水压力而维持稳定
②利用自重引起的压应力来抵消由水压力产生的拉 应力
横 缝
排水管 灌浆帷幕
非溢流坝段 排水孔 水工建筑物重力坝 帷幕灌浆
§2-1 概述 2、重力坝的特点
①断面尺寸大，抵抗渗漏、漫顶破坏的能力强， 在各种坝型中失事率最低
0.5
gTm V0
13.9
ghm V02
（2-23) （2-24)
规范规定：
河床坝段 ：α=0.2～0.3 岸坡坝段 ：α=0.3～0.4
需要指出：原型观测资料表明：扬压力因受泥沙淤
积的影响随时间延长而减小，对稳定有利。
坝体内扬压力
水工建筑物重力坝
4.动水压力
溢流坝泄水时，溢流面上作用有动水压力，其 中坝顶曲线段和下游直线段上的动水压力较小，可 忽略不计。在反弧段上需根据水流动力方程求解动 水压力。
2hl(2hm)—波高； 2Ll (2Lm) –波长；
h0 (hz)—波浪中心线与静水位的距离；
水工建筑物重力坝
• a、波Fra Baidu bibliotek涌高2hL
2hL 0.016 Vf564D13
波浪运动不受库底影响-----------------深水波 波浪运动受库底影响，且 库水深小于临界深度Hk(Hk =(3-5 )hL)时--破碎波 水深大于临界深度Hk小于LL波浪受库底影响-浅水波 b、波长2L