第六章船闸水工建筑物详解

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水工建筑物概述

水工建筑物概述水工建筑物一、水利枢纽1.什么是水利水电工程枢纽？为了满足防洪需求，获得发电、灌溉、供水、航行等方面的综合效益，需要在河流的适宜段修建不同类型的建筑物，用来控制和支配水流。

这些建筑物通称为水工建筑物，而不同功能的水工建筑物组成的综合体称为水利水电工程枢纽。

2.水工建筑物按其作用可分为几类？水工建筑物种类繁多，但按其作用可以分为挡水建筑物，泄水建筑物，输水建筑物，取(进)水建筑物，整治建筑物，专门为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物等六类。

但是，应当指出的是，有些水工建筑物的功能并非单一，难以严格区分其类型。

如各种溢流坝既是挡水建筑物，又是泄水建筑物；水闸既能挡水，又可泄水，有时还作为灌溉渠首或供水工程的取水建筑物，等等。

3.什么是挡水建筑物？用于拦截江河水流，形成水库或空高上游水位的建筑物。

如各种坝和水闸以及为抗御洪水或挡潮沿江河岸修建的堤防、海塘等。

4.水库有哪些特征水位及相应库容？库容大小决定着水库调节径流的能力和它所能提供的效益。

因此，确定水库特征水位及其相应库容是水利水电工程规划、设计的主要任务之一。

(1) 死水位和死库容水库正常运用情况下允许水库消落到最低的水位称为死水位，该水位以下的库容即死库容。

除特殊情况外，死库容不参与径流调节，即不能动用这部分水库的水量。

(2) 正常蓄水位和兴利库容水库正常运用情况下，为满足设计的兴利要求，在设计枯水年(或枯水段)开始供水时应蓄到的水位，称为正常蓄水位，又称设计兴利水位。

该水位与死水位间的库容即兴利库容。

正常蓄水位到死水位间的水库深度称为消落深度或工作深度。

(3) 防洪限制水位水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位称为防洪限制水位。

可根据洪水特性和防洪要求，对汛期不同时期分段拟定。

(4) 防洪高水位和防洪库容当退下游防护对象的设计洪水位时，水库为控制下泄流量而拦蓄洪水，这时在坝前达到的最高水位称为防洪高水位。

该水位与防洪限制水位间的库容称为防洪库容。

水工建筑物知识点整理

名词解释：aij：J号单位荷载对i点的径向线变位。

安全储备： (R-S) ＞0 其中：R-结构抗力；S-作用效应。

不平衡剪力：脱离体两侧的剪力的差值。

侧槽式溢洪道：侧槽式溢洪道是岸边溢洪道的一种型式，溢流堰设在泄槽一侧，沿等高线布置，水流从溢流堰泄入与轴线大致平行的侧槽后，流向作90°转弯，再经泄槽或隧洞流入下游。

弹性抗力：当衬砌承受荷载向围岩方向变形时将受到围岩的抵抗，把这个抵抗力称为弹性抗力。

弹性抗力：当衬砌受到某些主动力的作用而向围岩方向变位时，会受到围岩的限制而产生反作用力。

是一种被动力，能协助衬砌分担外荷载，是有利的。

低水头水工建筑物：一般指水头不超过30m的水工建筑物，主要有水闸、低坝、橡胶坝、船闸等，多数建在软基上，也有建在岩基上的。

地下轮廓线：水闸闸基不透水的铺盖，板桩及底板等与地基的接触线，即闸基渗流的第一根流线，称为水闸的地下轮廊线。

反滤层：反滤层一般由1～3层级配均匀，耐风化的砂、砾、卵石或碎石构成，每层粒径随渗流方向而增大。

反滤的作用是滤土排水，防止土工建筑物在渗流逸出处遭受管涌、流土等渗透变形的破坏以及不同土层界面处的接触冲刷。

防渗长度：把不透水的铺盖、板桩和底板与地基的接触线，是闸基渗流的第一根流线，称为地下轮廓线，其长度称为防渗长度。

拱冠梁：贯穿各层拱圈顶点的悬臂梁。

拱效应：在心墙坝中，非粘性土坝壳沉降速度快，较早达到稳定，而粘土心墙由于固结速度慢，还在继续沉降，坝壳通过与心墙接触面上的摩擦力作用阻止心墙沉降，这就是坝壳对心墙的拱效应。

拱效应使心墙中的铅直应力减小，甚至由压变拉，从而使心墙产生水平裂缝。

固结灌浆：采用浅孔低压灌注水泥浆对坝基加固处理的办法。

管涌：坝体和坝基土体中部分颗粒被渗流水带走的现象，是土坝渗流变形的一种形式。

海漫：是水闸紧接护坦之后，还要继续采取的防冲加固措施，其作用是进一步消减水流的剩余能量，保护护坦和减小对其下游河床的冲刷。

回填灌浆：是为了充填围岩与衬砌之间的空隙，使之紧密结合，共同工作，改善传力条件和减少渗漏。

船闸第六章船闸水工建筑物(8-10学时)-(二、闸首、地基梁、防渗排水)2014-5-17

3、横向荷载的分配
由于闸首结构的整体作用，横向荷载必然通过闸首边墩扩散、传递到底板的一定范围内，而使直接受荷部位实际承受的弯矩减少。水头较高的船闸这种分配效应更加明显。中小水头一般不考虑横向荷载的分配。 1）门推力的横向分配将线荷载，简化为若干集中力，考虑向下45度扩散效应，进行分配。式中 hi——横向力Syi距闸首底板中心轴的距离，m ；li ——横向力Syi 在闸首底板处的分布长度，m。
1）门前段：满足检修门槽、廊道进口以及最小结构长度的需要
2）门龛段（门库段），与门型有密切的关系 a)人字门
d：门龛深度(m) 一般为门厚加0.4~0.8m b)横拉门 c)三角门
3）门后段（支持段），满足门推力作用下稳定、强度要求，并应考虑廊道出口布置尺寸需要
2、边墩宽度
底部宽度：门龛深度、廊道宽度、阀门井尺寸有关，一般2~3倍廊道宽度。顶部宽度：启闭设备的布置，及其他需要，顶部可设悬臂加宽。
第六章船闸水工建筑物
渠化工程
河海大学港海学院港航系Fra bibliotek6.4 船闸闸首结构
6.4.1 闸首结构布置与构造
土基上，为了避免边墩的不均匀沉降而影响闸门的正常工作，一般采用整体式。岩基上，常采用分离式。闸首的尺度，往往由布置需要决定的。输水系统、闸门、阀门及其启闭机械的布置，有无帷墙也有很大的差别
1、闸首的长度
闸首结构的计算内容：
1）闸首结构稳定验算包括：整体抗滑、抗倾、抗浮、渗流稳定
性和地基承载力等验算。
2）强度验算包括：边墩强度、底板强度、局部强度等验算。 3）沉降计算
1、整体抗滑稳定计算
（反映了空间性，考虑了横向回填土摩擦力）抗滑稳定安全系数按下式计算：

第六章船闸水工建筑物(1-2).

第二节作用于船闸的荷载计算分析
一、作用荷载
作用于船闸水工建筑物上的荷载包括：（1）建筑物自重、水重及建筑物内部或上部填料重; （2）闸门、阀门及其它设备的重量; （3）土压力; （4）静水压力; （5）扬压力（包括浮托力及渗透压力）; （6）船舶荷载（7）活荷载（8）波浪压力（9）水流力（10）地震力（11）其他
库仑主动土压力计算：
对于无粘性多层土或折线墙背，当 -15 时： hn 1 / 土压力： // E (e e )
n
2
n
n
cos
（6-1）（6-2）（6-3）
E nx
1 / // (e nx e nx )h n 2
1 / // E ny (e ny e ny )h n tg 2 1 1 (90 ) ( ) 2 2
对无粘性土：当 =0， 45 或墙身为L型结构时，
2
主动土压力可按朗肯公式计算。主动土压力系数
k ax
对粘性土：粘性土主动土压力根据经验可采用楔体极限平衡图解法、公式法；也可将凝聚力换算为内摩擦角（即等代内摩擦角）,按无粘性土计算主动土压力。对于土质较差或回填不密实的粘性土，可不计凝聚力。
n 1 i 1
/ e nyห้องสมุดไป่ตู้
(k q q ri h i )k ay
n
（6-9）
// e ny
(k q q ri h i )k ay （6-10）
i 1
以上式中
cos kq cos( )
cos 2 ( i ) sin( i ) sin( i ) 2 ] cos( ) cos( )

第六章船闸水工建筑物

图6-15
三、分离式闸室结构计算（续） a a 2) 薄型锚筋衬砌墙： p (2.4ln 1.1) 4t 2t Z （1）锚筋断面： F mZ L （2）钢筋锚固长度： d R mZ L （3）锚孔深度： d R 5．混合式闸墙： 6．分离式闸室的底板计算： M ( q) b b 2 3 双铰底板计算： b V P ( q)b 2
l0．地震力：当设计烈度为6度时，可不进行抗震计算，但应适当采取抗震构造措施；设计烈度为7~9度的船闸应进行抗震设计。9度以上专项研究。（1）地震惯性力；（2）地震土压力；（3）地震水压力。
Pc
二、计算情况及荷载组合 1．计算情况作用在船闸结构上的荷载，可能以不同组合方式出现。在设计计算时，一般都选取起控制作用的组合方式进行计算。最不利荷载组合的工作情况通常称为计算情况，主要有运用、检修、完建、施工和特殊工况等，可根据工程的具体情况分析选取。 (1)运用情况。在船闸运转过程中，闸室内的水面可能与上游水位或下游水位齐平；若为多级船闸时，则为闸室的高水位或低水位。在设计时，应研究以下几种可能发生的最不利水位组合。 ①闸室内为上游最高通航水位，墙后地下水取可能出现的最低地下水位或墙后排水管水位。②闸室内为下游最低通航水位，墙后取可能出现的最高地下水位或墙后排水管水位。③当船闸与其他水工建筑物并列布置时，相邻建筑物进行检修的不利水位；④可能出现的最大水位差的其他不利组合。 (2)检修情况。船闸检修时，可能的最不利水位组合，是将闸室内的水完全抽干，墙后地下水处于检修期可能出现的最高水位，并有闸面活荷载的作用。
cos
三、设计应具备的基本资料设计阶段：初步设计、技术设计和施工详图三阶段不同的设计阶段规定了不同的设计任务和要求，为完成所规定的任务，需具备相应的可靠资料。船闸水工建筑物设计的基本资料包括过闸客货运量、船型、自然条件、航道状况、建筑材料来源、施工条件等。为保证设计的质量必须具备以下基本资料： (1)船闸自上游引航道至下游引航道范围的水上、水下地形图。有时还应包括上游锚地及下游锚地范围的地形图。 (2)整个船闸范围的地质纵横剖面图。 (3)水文、气象资料，包括各种特征水位，河流泥沙淤积f青况以及气温、水温、风向、风速等资料。 (4)整个船闸范围的地质综合报告，包括工程和水文地质条件、地基的承载能力、岩石风化程度，持力层深度、地震烈度以及建筑材料性能、取料场地等； (5)施工条件及施工设备等的有关资料。

第六章水闸

1.流体力学方法（了解）
��2 ℎ �� 2 ��2 ℎ + 2 ��
= 0（拉普拉斯方程）
渗透坡降 �� =
��
（2）莱茵法莱茵于1934年根据更多的实际工程资料认为：沿闸基渗流轮廓线单位长度消耗的水头并不相同，单位水平渗流消耗的水头只为单位铅直渗流的 1 3 。如全部折算为铅直渗流，则折算后渗流长度 ��′ 为：
��′ = ��1 + ��2 3
��
∵ ��′ ≥ �� ′ ��
∴
�� 3
+ 18 ≥ 4.0 × 10 − 3 = 28
�� ≥ 30 m 答：铺盖的长度至少为30米。
10.00
3.00 0.00
−1.00 −2.00
�� 3
15
��
排水起点
四、地下轮廓线的布置
��
→ 加大�� → 加铺盖 + 板桩 + 排水设备后移】
3. 粉砂地基【地震时易流动 → 打封闭板桩】 4. 有承压水的地基【排水】
渗透压力图解（延长铺盖）
延长前
延长后
闸底板渗透压力减小，渗径延长
渗透压力图解（排水设备前移）
移动前
移动后
闸底板渗透压力减小，渗径缩短
④挡潮闸
作用：①阻止海潮沿河流上溯，免使土地盐碱化； ②汛期受潮水顶托，易造成内滞（可抽排）。启闭运用条件：涨潮时（关闸挡水）、退潮时（开闸泄水）。特点：受双向水头作用。

（完整版）水工建筑物

（完整版）⽔⼯建筑物1、⽔⼯建筑物分为哪⼏类？各⾃的作⽤是什么？答：挡⽔；泄⽔；输⽔；引⽔；整治；专门建筑物。

挡⽔建筑物：拦截或约束⽔流，抬⾼⽔位及调蓄⽔量。

泄⽔建筑物：保证⽔利枢纽安全宣泄⽔库，湖泊及河渠多余⽔量。

输⽔建筑物：输送库⽔或河⽔以满⾜灌溉，发电或⼯业⽤⽔。

引⽔建筑物：从⽔库中或河流取⽔满⾜各种⽤⽔要求。

整治建筑物：改善河道⽔流条件，调整河势，稳定河槽，维护航道及保护河岸。

专门建筑物：专门为发电，航运，过鱼及过⽊等单⼀⽬的⽽设置。

2、⽔利⼯程等级划分的⽬的是什么？依据是什么？答：为了妥善解决⽔利⼯程建设中安全性和经济性的⽭盾，对⽔利枢纽进⾏分等，⽔⼯建筑物进⾏分级，等级越⾼者，在规划，设计，施⼯和管理等⽅⾯要求也越⾼等级的划分通常依据，⼯程规模，⽔库总库量，防洪区域及⾯积，排涝⾯积，灌溉⾯积，供⽔范围及⽔电站装机容量。

3、⽔⼯建筑物特点有哪些？答：复杂性，艰巨性，个别性，显著性4、⽔库枢纽三⼤件指哪三类建筑物？答：挡⽔建筑物，泄⽔建筑物，输⽔建筑物是⽔库枢纽的三⼤件5、按⽔闸作⽤分有⼏类？按闸室结构形式如何分类？答：进⽔闸，节制闸，排⽔闸，分洪闸，挡潮闸按闸室结构：开敞式，涵洞式，双层式6、⽔闸由哪⼏部分组成？各起什么作⽤？答：闸室段，上游连接段及下游连接段闸室是⽔闸的主体部分起着挡⽔和调节⽔流的作⽤上游连接段包括上游翼墙，铺盖，护底，上游防冲槽及上游护坡，上游翼墙能使⽔流平顺的进⼊闸孔，保护闸前河岸不受冲刷，同时还有侧向防渗作⽤。

铺盖主要起防渗作⽤，护底起着保护河床的作⽤，上游防冲槽可防⽌河床冲刷，保护上游连接段起点不致遭受损坏下游连接段包括下游翼墙，消⼒池，海曼，下游防冲槽及下游湖泊，下游翼墙能使闸室⽔流均匀扩散，防冲和防渗作⽤，消⼒池作⽤是消除过闸⽔流动能，防冲作⽤。

海曼消除剩余能量，保护河床不受冲刷。

下游防冲槽是海漫末端的防冲措施。

7、闸孔型式有哪⼏种？各⾃优缺点及适⽤条件是什么？答：宽顶堰孔⼝，低堰孔⼝，胸墙孔⼝宽顶堰孔⼝：8、⽔闸底板⾼程如何确定？答：9、⽔闸采⽤什么消能⽅式？为什么？答：底流式，⾯流式和挑流式对于各类地基⽽⾔⽤中，低⽔头的⽔闸，采⽤底流式消能⽅式最经济适⽤⽔闸下游尾⽔深度较⼤且变化较⼩，河床及岸坡抗冲能⼒较强时，可采⽤⾯流式当⽔闸承受⽔头较⾼，闸后河床为较坚硬的岩体时可采⽤挑流式10、海漫的作⽤是什么？对材料有什么要求？海漫是消除过闸⽔流的剩余动能，减缓分布不均匀，流速的⽔流及紊动⽐较厉害的⽔流根据⽔流流速可以选着⼲砌块⽯，浆砌块⽯，混凝⼟，⽯笼，梢捆及堆⽯11、什么叫地下轮廓线和闸基防渗长度？如何确定闸基防渗长度？防渗长度有何特征？对于不同类型的地基应如何布置地下轮廓线?地下轮廓线即为⽔闸上游铺盖和闸底板等不透⽔部分和地基的接触线，其长度称为闸基防渗长度。

第六章船闸水工建筑物(4-6)分析

(2)门龛段长度l2
• ①人字闸门 • ③三角闸门
②横拉闸门 ④平面闸门
人字闸门其门龛段长度l2为
l2
(1.1 ~ 1.2) Bc d
2 cos
(6-61)
式中：Bc——闸首的口门宽度(m)； d ——门龛深度(m)，一般为门厚加0.4~0.8m； θ——闸门与船闸横轴线的夹角，一般取
20°~22.5°。
图6-24 人字闸门闸首支持墙段荷载图式
（2）闸门推力
2Rsin P R
P
（6-66）
2sin
式中 R——闸门推力，kN；
P——作用于每扇闸门上的总水压力，kN；
——闸门与船闸横轴线的夹角。
将闸门推力R分解为平行于船闸轴线的纵向分力E1及垂直于船闸轴线的横向分力S，即
E1 R S Rc
——回填料与边墩背面间的摩擦角，（°），取 = / 2 。
H1、H2 ——作用于闸首上、下游端面的水压力，kN； E1、E2 ——作用于闸首上、下端面的静止土压力，kN；
（二）闸首边墩计算
闸首边墩一般采用分段计算法。 1．支持段计算
（1）计算假定：通常将支持墙视为一独立体，即假定支持墙与门龛段用缝分开，与底板也用缝分开，独立承受全部闸门推力。
船闸闸首一般设有输水廊道、闸门、阀门、闸阀门启闭机械及其相应的设备等。
闸首结构按其受力状态：整体式结构和分离式结构。在土基上：为避免由于边墩不均匀沉降而影响闸门正常工作，一般采用整体式闸首结构；岩基上：可采用分离式结构；
当岩石较完整时，可不设底板，只有当岩石裂隙较多或岩石较软弱时，才考虑加设底板或护底．必要时也可采用整体式结构。
sin 2
os2
（6-67）

水工建筑物简介

用水量及过闸时间，有时在上、下闸首之间增设一
个中间闸首，将闸室分为前后两部分。见图 10-5。
图10–5
具有中间闸首的船闸
1–中间闸首；2–上闸首；3–下闸首；4–前闸室； 5–后闸室
（3）井式船闸
当水头较高，且地基良好时，
为减少下游闸门的高度，可选用井式船闸。
见图10-5。在下闸首建胸墙，胸墙下留有过闸
量少，一次提升高度大。本节侧重介绍船闸。
一、船闸（一）组成
船闸由闸室、闸首和引航道组成，见图10-1。
图10–1
船闸示意图
1–闸室；2–上闸首；3–下闸首；4–闸门；5–阀门； 6–输水廊道；7–门龛；8–检修门槽；9–上游引航道；10–下游引航道
（1）闸室——介于上、下闸首及两侧边墙间一个供过坝（闸）船队（舶）临时停泊的场所。
船闸的等级而定，对Ⅰ、Ⅱ级船闸，应不小于设计最大船队
（舶）满载吃水深的1.5倍。引航道的横断面一般为梯形，边坡依土质稳定条件来确定，通常为1：2～1：3。引航道平面布置示意图如图10–8 。
图10–8
引航道平面布置示意图
1–闸室；2–闸首；3–引航道
（五）过闸时间、
通过能力和耗水量
二、升船机
界上最大的平衡重式升船机是三峡工程升船机，最大
垂直行程113m，承船箱尺寸120m×18m×3.5m（水
深），可通过3000t级的客货轮，通过时间约为40分钟，设备总起重能力达11800t。

（3）浮筒式升船机[图10–10（c）]。将金属浮筒
浸在充满水的竖井中，利用浮筒的浮力来平衡升船机活
动部分的重量，电动机仅用来克服运动系统的阻力和惯性力。这种升船机工作可靠，支撑平衡系统简单，但提升高度不能太大，且浮筒井及一部分设备经常处于水下，不便于检修。目前世界上最大的浮筒式升船机是德国的新亨利兴堡升船机，提升高度14.5m，承船厢尺寸 90m×12m，厢内水深3.0m，载船吨位1350t。

第六章船闸水工建筑物(3)

有软弱夹层的情况。
• 整体式闸室结构的闸墙和底板的断面尺寸根据强度计算确定。闸墙顶的宽度一般可取为40cm~60cm，闸墙底宽与底板厚度一般可取为0.16~0.25H(H为闸墙高)。
7、闸底设计
（1）护底
作用:分离式船闸，一般选用透水闸底。为防止由于闸室水位、流速的频繁变化而可能引起的冲刷、流土及管涌及被船舶螺旋浆、撑篙等造成闸底的破坏，因此必须加以保护。
衡重式对地基要求较高，荷载变化反应灵敏。地基反力较均匀；当地基条件较好，墙高在１０米左右．
（5）重力式闸墙的尺寸确定
重力式闸墙的顶宽确定： 1）主要根据交通安全要求； 2）回填土是否到顶； 3）砌筑石料尺度
一般墙顶宽度不小于0.6m，若回填土不到顶，则墙顶面作为人行通道应适当放宽，并不应小于1.0m，在有行车或其他要求时．则应根据具体情况酌情确定。闸墙底宽与墙高之比： ➢ 梯形断面 B/h=0.7～1.3 (B为底板宽，h为墙高) ➢ 梯形断面 b/h=0.5～0.8 (b为墙底宽)
重力式结构一般只适用于较好的地基。对于淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层，则不宜采用重力式结构。
（3）重力式结构按材料可分为： ➢ 浆砌条(块)石结构 ➢ 混凝土结构 ➢ 钢筋混凝土结构浆砌石重力式结构适用于盛产石料的地区，但费工、质量不易保证。混凝土和配筋混凝土结构，适用于船闸水级较高，
6、整体式结构
Ｕ型结构，工作状态如弹性地基上的Ｕ型梁；无需考虑闸墙的滑移稳定及闸室的渗流稳定问题。地基反力比较均匀；底板刚度大，能适应不均匀沉降；但若有不均匀沉降，会产生附
加应力；闸室底板所承受的弯矩较大，底板一般较厚，钢筋用量也较多。适用于水头较大，船闸级别较高，抗震要求较高、地基较差或具

水工建筑物船闸结构计算讲义PPTPPT

2、阻力系数法
阻力系数法的基本原理是将建筑物地基内的整个渗流区域大致按等势线位置分成几个基本渗流段形，各段渗流水头损失与各段的阻力系数成正比。主要计算步骤：（1）地基分段
将地基沿渗流流程，一般可通过板桩角点和尖点的等水头线进行分段（图6-8、图6-9）。地基分段可归纳为进出口段、内部垂直段和水平段。三种基本段形。
二、荷载计算
1、土压力土压力是作用在船闸上的主要荷载之一。计算土压
力时，应根据地基性质、结构类型及回填土性质等因素判别土压力的计算状态。根据分析、观测并结合船闸建设具体情况复算，基本可以分为以下三种状态：
（1）土基上的重力式、扶壁式、悬臂式等结构，墙后填土应按主动土压力计算；
（2）土基上设斜桩和带横撑的直桩基础上或岩基上的重力式、扶壁式、悬臂式、混合式结构等，以及一般的整体式结构，由于墙身变位受到限制，主动极平衡状态一般难以发生，墙后填土应按静止土压力计算；
三、渗流计算
通常，船闸的渗流计算可简化为平面问题进行。工程设计中，常用的方法有渗径系数法和阻力系数法。 1、渗径系数法
渗径系数法是一种简化的方法。该法是将船闸下的地下防渗轮廊线，化引为水平的计算轮廊线，即将板桩、齿墙等垂直的下轮廊线按比例化引为水平长度而展开，然后绘制渗透压力图形，从而可以求出各相应段的渗透压力值，如图6-7 ：
200
500<DW≤1000
100
3000<DW≤5000
250
船舶系缆力在建筑物长度方向上的分布与船舶撞击力相同。
4、波浪压力
计算波浪压力，首先要确定波浪的大小即波浪要素——波高和波长。受风浪作用的船闸建筑物，当无可靠波高、波长资料时，根据船闸所处的位置，可参照下列方法进行计算：

船闸水工建筑物6-1 概述

为提高其结构的可靠性，宜将有下列情况之一的，按表所列级别提高1级采用。 (1)当最大水头超过15m； (2) 建筑物失事后将使下游引起巨大损失。 (3) 采用实践经验较少的新型结构。
第六章船闸水工建筑物 6-1 概述
一、船闸水工建筑物设计的基本要求进行船闸水工建筑物设计时，首先需考虑以下的基本要求： (1)在选择结构型式时，根据自然条件、地质条件、建筑材料来源情况、受力特征、对结构的使用要求以及施工条件等比较确定。 (2)闸首、闸室等挡水建筑物，必须满足稳定和强度要求。当闸室采用透水闸底，须认真做好防渗排水设计。 (3)溢洪船闸在布置和结构上须有相应的安全措施。 (4)对损坏后难以修复的隐蔽工程和水下工程，如排水、止水设施等，设计时须周密考虑。 (5)为掌握施工期结构工作状态，可根据具体情况布置和闸级别设计最大船舶吨位 3000 2000 1000 500 300 100 50 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ
船闸水工建筑物级别划分
船闸级别 Ⅰ Ⅱ、Ⅲ Ⅳ、Ⅴ Ⅵ、Ⅶ 闸首、闸室 1 2 3 4 永久性建筑物导航、靠船建筑物 3 3 4 5 临时性建筑物 4 4 5 -

水工建筑物第六章

缺点：水流条件复杂，易产生负压空蚀。应用较少。
4.虹吸式溢洪道由具有虹吸作用的曲管和淹没在上游水位以下的进口所组成。
适用于上游淹没高程有严格限制的情况。
6.2.2 按泄水方式分类 1.开敞式溢洪道其特点：Q=f(H3/2），超泄能力大，工作可靠，适应性强。 2.封闭式溢洪道其特点：Q=f(H1/2)，没有超泄能力闸门承受水压力大，操作检修困难。 6.2.3 按设计标准分类（1）正常溢洪道按设计洪水标准和校核洪水标准修建。
其扩散角： θ一般≤6°～8°。
2.纵剖面布置（1）最好使用单一的陡坡，一般大于临界坡度。（2）为适应地形、地质条件，减少开挖量，可以采用变坡，使坡度变化不宜太多。在变坡处应做水流衔接设计。
3、横断面泄水槽的横剖面形状与地质条件紧密相关。岩基上多做成矩形或接近矩形的断面，但在节理发育和破碎带的岩基或土基上，有时也作成梯形。泄水槽的边墙或衬砌高度应按掺气后的水深加超高来确定。
水工建筑物
第6章
第6章河岸溢洪道 6.1 河岸溢洪道的特点
溢洪道是水利枢纽中的一项主要建筑物,它承担泄洪起着保护大坝安全的重要作用。
设河岸溢洪道的原因： 1）土坝本身不能泄水 2）河谷狭窄，厂坝争位 3）坝身泄水能力不足,另设泄洪道（如薄拱坝或支墩坝等轻型坝）。
刘家峡水电站溢流坝泄洪
天生桥面板堆石坝河岸溢洪道
掺气后的水深估算：
4.弯道设计泄槽弯曲段通常采用圆弧曲线,弯曲半径应大于10倍槽宽。弯曲区，由于离心力的作用，导致外侧水深加大，内侧水深减小，造成断面内的流量分布不均。同时集中的急流受到边墙转折的限制，形成冲击波。因此，弯曲区设计的主要问题在于： ①使断面内流量分布均匀； ②消除或抑制这种冲击波。

水工建筑物知识点总结

第一章绪论1.水利枢纽与水工建筑物的基本概念为满足防洪要求;获得灌溉、发电、供水等方面的效益;需要在河流的适宜地段修建不同类型的建筑物;用来控制和分配水流;这些建筑物统称为水工建筑物;而不同类型的水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽..第二章水工建筑物设计综述1.水工建筑物的分类和水工建筑物的分级水工建筑物按承担任务分：挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、取水建筑物、整治建筑物导流堤、护岸、护底等、专门建筑物水闸、船闸、升船机等将水利水电工程根据其工程规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等..水利水电工程的永久性水工建筑物和临时性水工建筑物;根据其所属工程等别及在工程中的作用和重要性划分为五级和三级..2.水利工程的特点1工作条件复杂2受自然条件制约;施工难度大3效益大;对环境影响也大4失事后果严重5个别性强3.作用效应组合、作用效应分析方法作用：指外界环境对水工建筑物的影响..主要作用有：重力、水作用、渗透水作用、风及波浪作用、冰及冰冻作用、温度作用、土及泥沙作用、地震作用等作用效应：建筑物对外界作用的响应..如：应力、变形、振动等荷载：在进行结构分析时;如果一开始即可用一个明确的外力来代表外界环境的影响;则此作用称为荷载;也叫直接荷载..直接荷载如：自重、水荷载间接荷载：在进行结构分析时;无法用一个明确的外力来表示;其作用及产生的作用效应只能在结构分析中同步求出..建筑物的作用效应分析方法：错误!数学模型：物理模型模型试验错误!经验类比错误!解析法、差分法、有限元第一类正常运用情况下的基本组合、第二类为施工检修组合、第三类为非常情况下的特殊组合作用效应组合4.水工建筑物安全储备的表达方法、设计准则安全储备：1.单一安全系数法；2.分项系数极限状态设计法极限状态：当整个结构包括地基或结构的一部分超过某一特定状态;结构就不能满足设计规定的某种功能要求时;称此种特定状态为该功能的极限状态..5.极限状态设计的内容、表达方式极限状态设计包含：1.承载能力极限状态；2.正常使用极限状态承载能力极限状态：刚体失去平衡；超过材料强度；塑性变形过大；土石结构或地基、围岩产生渗透失稳等..正常使用极限状态：结构或构件影响正常使用或达耐久性的极限值..如：影响结构正常使用或外观变形、对人员或设备仪表有不良影响的振动等..6.基本烈度、设计烈度基本烈度：指该地区在今后50年内可能遭遇的较大地震;其超越概率在10％..抗震设计时;一般取基本烈度作为设计烈度抗震设计内容：抗震计算和工程抗震措施7.地震作用效应的分析方法地震作用效应是一种典型的动态作用;其分析方法需根据工程的抗震设防等级来选定..8.结构可靠度、可靠度指标可靠度：结构在给定的条件下;在基准期内完成预定功能的概率;或称可靠概率..可靠度指标：见书P219.在水工设计中;对不同级别的建筑物有不同要求：错误!设计基准期错误!抗击灾害能力错误!安全性错误!运行可靠性错误!建筑材料10.水工建筑物抗震设计的基本要求能抗御设计烈度的地震;如有轻微损坏;经一般处理仍可正常使用..11．地震作用效果地震作用是典型的动态作用;在地基随机性运动的影响下;可能使岩基断层活化发生错动、砂土地层液化、库水对坝体产生动水压力、建筑物振动开裂或倾倒、填土对挡土建筑物产生动土压力、水库库岸崩塌、土石坝坝坡滑动或沉降裂缝等反应;及地震作用效果第三章岩基上的重力坝1.重力坝的工作原理与特点错误!依靠坝体自重;满足稳定和强度要求..重力坝在水压力及其他荷载作用下;主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求；同时依靠坝体自重产生的压力来抵消水压力所引起的拉应力;以满足强度要求错误!横缝：为适应地基变形、温度变化和混凝土的浇筑能力;沿坝轴线方向用横缝将坝体分成若干个独立工作的坝段..错误!坝内设排水管：在靠近坝体上游面错误!坝基设防渗帷幕及排水孔：靠近坝踵的地基内设防渗帷幕;帷幕后设排水孔缺点：1坝体剖面尺寸大;材料用量多2坝体应力低;材料强度得不到充分发挥3坝体与地基接触面积大;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;因此在浇注混凝土时;需要有较严格的温度控制措施优点：1结构作用明确;设计方法简便;安全可靠2对地形、地质条件适应性强3枢纽泄洪问题易解决4便于施工导流5施工方便2. 重力坝的荷载及其组合荷载：自重、静水压力扬压力动水压力、波浪压力、泥沙压力、土压力、冰压力、温度作用、地震作用等..扬压力：包括上浮力及渗流压力..上浮力是坝体下游水深产生的浮托力；渗流压力是在上、下游水位差作用下;水流通过基岩节理、裂隙而产生的向上的静水压力..动水压力：当水流流经曲面;由于流向改变;在该处产生动水压力..波浪作用使重力坝承受波浪压力;而波浪压力与波浪要素和坝前水深等有关系..冰压力分静冰压力和动冰压力..当温度升高时;冰层膨胀;对建筑物产生的压力称为静冰压力..结构由于温度变化而产生的压力、变形、位移等称为温度作用效应..荷载按性质分：基本荷载和特殊荷载荷载组合可分为基本荷载组合与特殊荷载组合..基本荷载组合属设计或正常情况;由同时出现的基本荷载组成..特殊荷载组合属于校核情况或非常情况;由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载组成..3. 重力坝抗滑稳定分析的内容沿坝基面的抗滑稳定分析：采用抗强度公式：将坝体与基岩看成是一个接触面;而不是胶结面..采用抗剪断公式：认为坝体混凝土与岩基接触良好..深层抗滑稳定分析：单斜面深层抗滑稳定计算：地基内只有一个软弱面;计算中将软弱面以上的坝体和地基视作刚体..双斜面深层抗滑稳定计算:在作深层抗滑稳定分析时;应验算几个可能的滑动通道;从中找出最不利的滑动面组合;进而计算其抗滑稳定安全系数常用的计算方法：4. 抗滑稳定分析方法刚体极限平衡法常用、采用有限元法和地质力学模型试验加以复核5. 双斜面深层抗滑稳定分析方法剩余推力法、被动抗力法、等安全系数法6.提高抗滑稳定性的工程措施1利用水重：当坝底基面与基岩间的抗剪强度参数较小时;常将坝的上游面略向上游倾斜..2采用有利的开挖轮廓线：最好利用岩面的自然坡度使坝基面倾向上游；有意将坝踵高程降低;使坝基面倾向上游..3设置齿墙：当基岩内有倾向下游的软弱面时;可在坝踵部位设置齿墙;切断较浅的软弱面..4抽水措施：当下游水位较高;坝体承受浮托力较大时;可考虑在坝基面设排水系统;定时抽水以减小坝底浮托力..5加固地基：帷幕灌浆、固结灌浆以及软弱夹层的处理..6横缝灌浆：将部分坝段或整个坝体的横缝进行局部或全部灌浆;以增强坝的整体性和稳定性..7预加应力措施：在靠近坝体上游面;采用深孔锚固高强度钢索;并施加预应力..7.重力坝应力分析的材料力学法的基本假定错误!坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性材料..②视坝段为固接于地基上的悬臂梁;不考虑地基变形对坝体应力的影响;并认为各坝段独立工作;横缝不传力..③假定坝体水平截面上的正应力δy按直线分布;不考虑廊道等对坝体应力的影响..8.重力坝的上游坝面坡度为什么不能太大剪应力τu=pu-δyun9.重力坝应力控制标准强度指标采用材料力学法分析时;规范规定的强度指标：a 正常使用极限状态：①短期及长期组合;坝踵计入扬压力不出现拉应力；②长期组合;坝体上游面计入扬压力垂直应力不出现拉应力；③短期组合;下游坝面垂直拉应力不大于0.1MPa..b 承载能力极限状态：基本组合和偶然组合;坝趾及选定截面下游端点的抗压强度承载能力极限状态10.影响坝体应力的各种因素..1地基变形模量2坝体混凝土分区3纵缝4分期施工5温度变化及施工过程11.纵缝对坝体应力的影响..1上游面铅直时;纵缝对应力分布没有影响2上游面为正坡时;坝踵合成铅直正应力减小;甚至产生拉应力3上游为倒坡时;坝踵铅直压力增大;对坝体强度有利12.重力坝的温度裂缝的类型及防止措施施工期的温度应力包括：地基约束引起的应力和内外温差引起的应力..裂缝多是由温度应力引起的;裂缝可分为：贯穿性裂缝和表面裂缝防止措施：合理分缝、分块、提高混凝土质量、温度控制温控措施：1降低混凝土的浇注温度：骨料预冷、加冰屑拌和、埋石、减少水泥用量2减少水泥水化热温升：冷却水管、减少浇注层厚度利用仓面散热3加强对混凝土表面养护和保护13.重力坝的应力分析..重点掌握材料力学方法..应力分析的过程：首先进行荷载计算及荷载组合;然后选择合适的方法进行应力计算最后检验大坝各部位的应力是否满足强度要求分析方法：理论计算材料力学法、悬臂梁与水平梁的分载法、有限元计算、模型试验14.重力坝的基本剖面与实用设计剖面基本剖面：在自重、静水压力、扬压力三项主要荷载作用下;满足稳定和强度要求;并使工程量最小的三角形剖面..实用剖面：1上游坝面铅直;适合用于混凝土与岩基接触面的f、c值较大或坝体内有泄水洞或引水管道、进口控制设备的情况2上游坝面上部垂直;下部倾斜;既便于布置进口设备;又可利用一部分水重帮助坝体维持稳定3上游坝面略向上游倾斜;适用于混凝土与基岩接触面间的f、c值较低的情况15.溢流重力坝的孔口形式及其特点孔口形式：开敞溢流式和大孔口溢流式两种17.溢流重力坝的孔口设计孔口尺寸：下泄流量Q、单宽流量q、孔口宽度b 、孔口数n 、溢流长度L、堰顶高程考虑的因素：泄洪要求、闸门和启闭机械、枢纽布置、下游水流条件18.泄水重力坝设计中有关高速水流的几个问题1空化与空蚀：水流在曲面上进行;由于离心作用;或水流受不平整表面的影响;在贴近边界处可能产生负压;当水体中的压强减小至饱和蒸汽压强时;便产生空化..当空化水流运动到压力较高处;由于气泡的溃灭;伴随有声响和巨大的冲击作用..当这种作用力超过结构表面材料颗粒的内聚力时;便产生剥离状的破坏;这种破坏现象称为空蚀2掺气：由溢流坝下泄的水流;当流速超过7-8m/s时;空气从自由表面进入水体;产生掺气..3水流脉动：泄水建筑物中的水流属于高度紊动的水流;其基本特征是流速和压力随时间不断变化..水流对泄水建筑物主要是动水压力..4冲击波：在高速水流边界变化处;如断面扩大、收缩、转弯处;将产生冲击波..19.溢流面体形设计、设计定型水头溢流面组成：顶部曲线段、中间直线段和反弧段顶部曲线段：关键部位：克－奥曲线、WES曲线..反弧段：目的：使从堰面下泄的水流能够平顺转向..反弧半径R应结合下游效能设施来确定..中间直线段：与坝顶曲线和下部反弧段相切、坡度与非溢流坝段相同..剖面设计：要求与非溢流坝基本剖面适应..20. 基本消能形式有哪几种底流消能和挑流消能各有何特点设计的关键是什么常用消能工型式：挑流消能、底流消能、面流消能、消力戽消能1挑流消能：利用泄水建筑物出口处的挑流鼻坎;将下泄急流抛向空中;然后落入离建筑物较远的河床与下游水相衔接的消能方式..适用于：基岩比较坚固的高、中水头泄水建筑物..2底流消能：通过水跃将急流转变为缓流..底流消能的关键：设计时;要注意能产生一定淹没度的水跃..适用于中、低坝;且下游水位稳定;尾水较深..21. 有压泄水孔与无压泄水孔设计上有何不同有压泄水孔：工作闸门布置在出口;门后为大气;可以部分开启；出口高程低;利用的水头大;断面尺少较小..缺点足闸门关闭时;孔内承受较大的内水压力;对坝体应力和防渗都不利;常需钢板衬砌..为此;常在进口处设置事故检修闸门;平时用来挡水..无压泄水孔：工作闸门布置在进口..为了形成无压水流;需在闸门后将断面项部升高..闸门可以部分开用;闸门关闭后孔道内无水;明流段可不用钢饭衬砌;加工简便;干扰少;有利于加快施工进度；缺点是断四尺寸较大;对坝体削弱大..平压管：设在检修闸门和工作闸门之间..减小检修闸门的启门力..通气孔设在：工作闸门之后..起补气和排气作用..22.坝对地基有何要求处理后的地基应达到的要求：错误!具有足够的强度;以承受坝体的压力..错误!具有足够的整体性和均匀性;以满足坝基抗滑稳定和减少不均匀沉陷..错误!具有足够的抗渗性;以满足渗透稳定;控制渗流量..错误!具有足够的耐久性;以防止岩体性质在水的长期作用下发生恶化..23.基础处理的任务是什么错误!防渗错误!提高基岩的强度和整体性..24.灌浆的目的是什么范围目的：提高基岩的整体性和强度;降低地基的透水性..25.帷幕灌浆的目的是什么帷幕深度、厚度、灌浆压力如何确定目的：降低坝底渗透压力;防止坝基内产生机械或化学管涌；减少坝基和绕坝渗漏量;使其在允许范围内..帷幕位置：帷幕中心线离上游面距离约0.1倍底宽帷幕灌浆范围：河床至两岸;帷幕应连续帷幕深度：应根据作用水头和基岩的地质情况确定;地基内透水层厚度不大时;帷幕可伸入相对隔水层3~5m；河床至两岸;帷幕应连续..当透水层埋藏较深或分布无规律时;通常取0.3~0.7倍水头..26.排水的目的是什么如何布置坝基排水目的：充分降低坝基渗透压力并排除渗水..布置：主排水幕帷幕后主排水幕＋纵横向廊道组成的副排水系统27.为什么要对断层、破碎带进行处理应如何处理断层破碎带强度低;压缩变形大;易于使坝基产生不均匀沉降;引起不利的应力分布;导致坝体开裂；软弱夹层的厚度较薄;遇水易软化或泥化;使抗剪强度降低;不利于坝体的抗滑稳定;特别是连续、倾角小于30度的软弱夹层;更为不利..断层破碎带：错误!规模大;影响范围广;且对基础强度和压缩变形有较大影响时——进行专门的处理设计错误!规模不大;但对基础强度和压缩变形有一定影响时——混凝土塞加固缓倾角软弱结构面：根据埋深不同;分别采用：错误!混凝土置换、混凝土深齿墙、混凝土塞——提高抗剪能力错误!抗滑桩、预应力锚索、化学灌浆等——保证抗滑稳定、断层破碎带倾角较陡28.横缝纵缝的作用、分类及处理方法..横缝垂直于坝轴线;将坝体分成若干独立的坝段;横缝的划分主要取决于地基特征、河谷地形、温度变化、结构布置和浇注能力等..起作用是：减小温度应力;适应地基不均匀变形和施工要求类型：永久性横缝：伸缩缝或沉降缝;大小1~2cm..临时性横缝：坝段与基岩面的连接处理方法：临时性横缝：缝面设键槽和灌浆系统灌浆永久性横缝：缝面为竖直平面;不灌浆..29.纵缝为了适应混凝土的浇注能力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;待其温度接近稳定后再进行接缝灌浆..纵缝按其布置型式可分为：铅直纵缝、斜缝、错缝..30.重力坝哪些部位需设置止水设施止水位置：横缝上游面、溢流面、下游面最高尾水位以下、坝内廊道和孔洞穿过分缝处的四周等部位31.碾压混凝土重力坝与常态重力坝相比;设计上有什么不同碾压重力坝：材料：无坍落度的干硬性混凝土混凝土分区：“金包银”RCD－观音阁；全碾压式RCC坝体防渗：常态混凝土防渗；沥青砂浆防渗层坝体分缝：不设纵缝;横缝可减少温度控制：适当减少32.宽缝重力坝的特点..工作特点：坝基渗水通过宽缝排出;渗透压力明显降低；作用面积小;扬压力小..33.空腹重力坝的特点..特点：空腔下部不设底板;减少了坝底面上的扬压力..34.支墩坝支墩坝是由一系列支墩和挡水面板组成;支墩沿坝轴线排列;前面设挡面板..支墩按照结构分：大头坝、连拱坝、平板坝..35.当今世界的碾压混凝土重力坝日本宫濑坝..第四章拱坝1.拱坝的工作特点1稳定特点：主要依靠两岸拱端的反力作用..2结构特点：拱坝属于高次超静定结构;超载能力强;安全度高;当外荷载增大或坝的某一部位发生局部开裂时;坝体的拱和梁作用将会自行调整..3荷载特点：拱坝坝身不设永久伸缩缝;温度变化和基岩变形对坝体应力的影响比较显着..2.拱坝的结构受力特点拱坝是一种推力结构——拱坝结构上的根本特点坝体承受的荷载错误!一部分通过拱作用——两岸岩体;错误!一部分通过梁作用——坝底基岩坝体稳定;主要依靠两岸拱端的反作用;而不只是靠坝体重量来维持坝体内力分布以压应力为主;压力分布较均匀;有利于发挥材料强度..3.拱坝坝址对地形地质的要求有哪些地形要求：左右两岸对称;岸坡平顺无突变;在平面上是向下游收缩的狭窄河谷段..理想的地质要求：两岸的基岩必须能承受由拱端传来的推力;要在任何情况下保持稳定..河谷的形状特征用坝顶高程处的河谷宽度L与最大坝高H的比值;即宽高比L/H 表示——作为修建拱坝的一项指标..L/H 小拱作用大;坝体可薄..拱坝的厚薄程度常以坝底最大厚度T和最大坝高H的比值;即厚高比T/H来区分..4.拱坝类型1按建筑材料和施工方法分：常规混凝土拱坝、碾压混凝土拱坝、砌石拱坝2按拱圈线形分类：单心圆、双心圆、三心圆、抛物线、对数螺旋线、椭圆拱坝等3按坝面曲率分：只有水平向曲率;单曲拱坝；水平竖直都有;双曲拱坝5.拱坝中心角对坝体应力影响对于一定宽度的河谷;拱中心角越大;拱圈厚度越小;材料强度越能充分得到利用;因而适当加大中心角是有利的..然而加大中心角会使拱圈的弧长增加;在一定程度上抵消了减薄拱圈厚度所节省的工程量;使拱圈体积最小的中心角133.57度..由于拱坝的最大应力常在坝高1/3~1/2处;所以有的工程在坝的中下部采用较大的中心角;由此而向上向下中心角都减小..6.拱圈中心角对坝肩稳定有何影响中心角2δA较大时会直接影响到坝肩的稳定;2δA较大时对坝肩稳定不利7.拱坝封拱、温降对坝体应力及稳定的影响拱坝封拱：横缝径向、纵缝;蓄水前需灌浆封填封拱;使坝连成整体..封拱温度：坝体处于温升状态时：坝体受力M、Q与水压力作用刚好相反;有利于降低坝内应力;轴力N方向相同;对坝端的推力加大;不利稳定..故封拱温度通常选得较低..一般选在年平均气温或略低时;进行封拱..8.拱坝布置的原则原则：在满足稳定和建筑物运用要求下;通过调整拱坝外形尺寸;使坝体材料强度得到充分发挥;控制拉应力在允许范围内;而坝体工程量最省..9.合理的拱圈形式应当是什么样的最合理的拱圈形式应当是：变曲率、变厚度、扁平的错误!其压力线接近拱轴线;使截面压应力分布趋于均匀；错误!传到两岸岩体上的合力方向与岩体的交角较大;以利坝肩稳定..抛物线拱的优点：曲率变化连续、压应力分布均匀、利于坝肩岩体稳定10.拱坝主要作用荷载有哪些自重、静水压力、扬压力、动水压力、泥沙压力、冰压力、浪压力、温度荷载及地震荷载11.温度荷载对拱坝的影响当坝体温度低于封拱温度时;坝轴线收缩;使坝体向下游变位;由此产生的弯矩和剪力的方向与水压力产生的相同;但轴力方向相反；当坝体温度高于封拱温度时;坝轴线伸长;使坝体向上游变位;由此产生的弯矩和剪力方向与水压力产生的相反;但与轴力方向相同..因此;温降对坝体应力不利；温升使拱端推力加大;对坝肩稳定不利..在拱坝分析中;温度荷载分为：均匀温差主要部分;等效线性温差;非线性温差12.应力分析方法、应力指标1纯拱法：假定坝体由若干层独立的水平拱圈叠合而成;每层拱圈可作为弹性固端拱进行计算..由于纯拱法没有反应拱圈之间的相互作用;假定荷载全部由水平拱承担;不符合拱坝的实际受力状况;因而求出的应力一般偏大..2拱梁分载法：将拱坝视为由若干水平拱圈和竖直悬臂梁组成的空间结构;坝体承受的荷载一部分由拱系承担;一部分由梁系承担;拱和梁的荷载分配由拱系和梁系在各交点处变位一致的条件来确定..3有限元法：将拱坝视为空间壳体或三维连续体;根据坝体体形;选择不同的单元模型..4壳体理论计算方法5结构模型试验6拱冠梁法：是按中央悬臂梁与若干层水平拱在其相交点变位一致的原则分配荷载的拱坝应力分析方法..是一种简化了的拱梁分载法应力指标：容许压应力、容许拉应力13.坝肩岩体稳定的分析方法有哪几种刚体极限平衡法的基本假定是什么拱坝失稳形式：坝肩岩体拱座失稳；沿建基面及附近软弱面的上滑失稳;最常见的失稳方式是坝肩岩体在拱端推力作用下发生的滑动失稳..稳定分析方法计算分析法:刚体极限平衡法错误!有限元法：地质力学模型试验刚体极限平衡法基本假定：错误!.将滑移体视为刚体;不考虑期间的相对位移错误!.只考虑滑移体上力的平衡;不考虑力矩平衡错误!.忽略拱坝的内力重分布作用错误!.达极限平衡状态时;滑裂面上的剪力达极限14.拱坝的坝身泄水方式及消能方式坝身泄水方式：1自由跌流式2鼻坎挑流式3滑雪道式—拱坝特有的一种泄洪方式4坝身泄水孔式消能方式：1跌流消能2底流消能深式泄水孔3挑流消能15.拱坝的横缝为永久缝吗如何处理在一定条件下;可将横缝的一部分保持为永久性的明缝..16.垫座、重力墩与周边缝对于地形不规则的河谷或局部有深槽时;可在基岩与坝体之间设置垫座;在垫座与坝体间形成周边缝..周边缝一般可做成二次曲线或卵形曲线;使垫座以上坝。

水工建筑物课件-水闸资料

五、水闸设计内容和所需基本资料（了解）
（一）水闸的设计内容
➢闸址选择； ➢确定孔口形式和尺寸； ➢防渗、排水设计； ➢消能、防冲设计； ➢稳定计算； ➢沉降校核； ➢地基处理； ➢选择两岸连接建筑的型式和尺寸； ➢结构设计等。
（三）水闸设计所需基本资料
➢ 河流规划 ➢ 运用要求 ➢ 地形、地质、水文、气象、泥沙、地震烈度 ➢ 建筑材料 ➢ 施工及交通运输条件等。
g—重力加速度，m/s2。
⑵ 孔流情况：
L0
Q
a 2gH
（ 6–2）
式中: a——闸门开度或胸墙下孔口高度，m；
、μ——宽顶堰上孔流的淹没系数和流量系数，
可由《水闸设计规范》(SL265–2001) 的附表查得。
过闸单宽流量q直接影响消能防冲的工程量和工程造价。闸孔总净宽L0↑，q↓；闸孔总净宽L0↓，q↑。为此，需要结合河床或渠道的土质情况、上下游水位差、下游水深等因素，选用适宜的最大单宽流量qmax。 q的选用：
过水能力：与上下游水位、底板高程、闸孔净宽相互关联，需对不同方案进行技术经济比较后确定。
4.确定闸室单孔宽度和总长度
闸室单孔宽度l0：根据闸门型式、启闭设备条件、闸孔
一、水闸的类型
1、按承担任务分类（图6–1）
（1）节制闸（拦河闸）一般拦河而建，枯水期截断河道，抬高水位，以
利于上游航运或进水闸引水，洪水期用以控制下泄流量。节制闸在灌溉渠系中位于干、支渠分水口附近。（2）进水闸（取水闸）
在河道、水库或湖泊的岸边，建闸引水，并控制入渠流量。有开敞式及涵洞式两种，常建在渠首。
❖ 葛洲坝二江泄洪闸：共27孔，闸高33m，最大泄量达 83900m3/s，居全国之首，1988年至今运行良好。

第六章通航建筑物1

（2）连续多级船闸：能克服较大的水位落差．但船舶过闸时间长，通过能力小。
第二节船闸的组成与类型
三、船闸的类型 3、根据船闸线数不同单线船闸：在一个枢纽只建有一座船闸。多线船闸：在一个枢纽建有两座以上的船闸船闸线数的确定，取决于货运量与船闸的通过能力。京杭运河要求保证全部三线覆盖。
• 在一般情况下，大多只建单线船闸。只有单线船闸的通过能力在设计水平年内不能满足运量的需要时，或船闸所处河段的航运对国民经济具有特殊重要意义，不允许因船闸检修等因素而可能发生断航时，才必须建造两线或多线船闸。通常是根据近期货运量先建单线船闸，根据水运发展的可能预留位置，随着货运量的增加，再扩建第二线以及多线的船闸。
不对称型：一方向直进直出，适用单向明显货流情况
另一方向曲进曲出
第三节船闸的规模
一、船闸的基本尺度 1、基本尺度：船闸在正常通航中，闸室可供船舶安全停泊和通过尺度。分为闸室有效宽度Bx 门槛水深H 闸室有效长度Lx
第三节船闸的规模
一、船闸的基本尺度 2、基本尺度选择应满足的要求：（1）船闸设计水平年内各阶段的通过能力，应满足过闸船舶总吨位和客货运量要求；
第三节船闸的规模
（2）上游设计最高通航水位的确定
第三节船闸的规模
（3）上游设计最低通航水位的确定
第三节船闸的规模
（3）上游设计最低通航水位的确定
海船闸：建于封闭式海港港池口门、海运河及入海河口，供海船航行的船闸
与内河船闸相比，海船闸的平面尺寸及门槛水深均较大，一般多承受双向水头作用，无上、下闸首的区分。
第二节船闸的组成与类型
三、船闸的类型
2、根据船闸级数的不同单级船闸：只有一个闸室的船闸，过闸时间较短，船舶的周转较快，船闸通过能力较大。H=15～20m，我国最高32.6m，国外最高42m。但过闸用水量大，且灌泄水进入闸室、引航道流速较大，对船舶停泊、输水系统不利，且闸室，闸门结构复杂。

水工建筑物重点全面版

第一章绪论水利工程是指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利目的而修建的工程。

根本任务是：除水害兴水利。

水利水电工程的设计阶段:项目建议书阶段、可行性研究阶段、初步设计、招投标设计、施工图设计资源水利就是从水资源开发、利用、治理、配置、节约、保护等六个方面系统分析，综合考虑，实现水资源的可持续利用。

水工建筑物：为了达到防洪、灌溉、发电、供水等目的，修建的各种不同类型的，用来控制和支配水流的建筑物。

水利枢纽指集中建造的不同类型的水工建筑物组成的有机的综合体。

水利枢纽分为蓄水枢纽（水库）和取水枢纽。

其中水库枢纽包括挡水、泄水、输水（或引水）三类建筑物，称为水库三大件。

水工建筑物的分类按其在枢纽中的作用分为：挡水建筑物：用以拦截江河，形成水库或壅高水位。

如拦河坝、拦河闸、提防、海塘、施工围堰。

泄水建筑物：用以宣泄多余水量，排放泥沙和冰凌，或为人防、检修而放空水库等，以保证坝和其他建筑物的安全。

如溢流坝、溢洪道、隧洞、泄水闸、泄水孔。

输水建筑物：为满足灌溉、发电和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物。

如：引水隧洞、压力钢管、渠道、渡槽、倒虹吸等。

取（进）水建筑物：是输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进口段、进水闸、扬水站等。

整治建筑物（丁坝、顺坝、导流堤、护岸）、专门建筑物（压力前池、调压室、沉砂池、冲沙闸）。

水利工程的特点：①工作条件的复杂性；②设计选型独特；③施工难度大；④社会、经济效益高；⑤对环境影响的多面性；⑥失事后果的严重性；第二章重力坝重力坝的工作原理：在水压力及其他荷载的作用下，主要依靠坝体自身重量产生的抗滑力来满足稳定的要求；同是也依靠坝体自重在水平截面上产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力，以满足强度的要求。

其基本剖面为上游面近于垂直的三角形剖面。

按结构形式分：实体重力坝、空腹重力坝、宽缝重力坝。

宽缝重力坝：将相邻坝段间的横缝部分地拓宽的重力坝。

空腹重力坝：在实体重力坝坝底沿坝轴线方向设置大尺寸的空腔按是否溢流分：溢流重力坝、非溢流重力坝按筑坝材料分：混泥土重力坝、浆砌石重力坝为了减少渗流对坝体稳定和应力的不利影响，在靠近坝体的上游面设排水孔，靠近坝踵的地基内设防渗帷幕，帷幕后设排水孔重力坝的优点：①结构作用明确，设计方法简便，安全可靠；②对地形、地质条件适应能力强；③枢纽泄洪问题易解决；④便于施工导流；⑤施工方便重力坝的缺点：坝体剖面尺寸大，材料用量多；②坝体应力较低，材料强度不能发挥；③坝体与地基接触面积大，坝底扬压力大，对稳定不利；④坝体体积大，施工水化热难以控制。