(完整版)水工建筑物2重力坝
水工建筑物重力坝课件
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2
一、判断题
1.孔隙水压力在土体滑动时能产生摩擦力,增大粘性土体的抗剪强度。（×）
2.水闸地下轮廓布置时，粘性土地基主要考虑降低底板上的渗流压力、提高闸室抗滑稳定性；砂性土地基应以防止渗流变形和减小渗漏为主。（）
3.拱坝属于高次超静定结构，地基变形、温度变化对坝体应力有重要影响，是拱坝的两项主要荷载。（）
4.水工隧洞围岩地质条件比较均匀时，洞身段不设伸缩缝。（）
5.土石坝防渗体粘性土料的填筑标准以相对密度作为控制指标。（）
6.土石坝是由土、石料等当地材料填筑而成的坝。按施工方法可分为均质坝、土质防渗体分区坝、非土质材料防渗体坝几种主要类型。（）
7.拱坝封拱时混凝土温度偏高时,对温降时坝体应力有利，对温升时坝肩岩体稳定不利。（）
8.固结灌浆的主要目的是坝基防渗、降低渗流压力。（）
9.用瑞典条分法计算土石坝坝坡稳定性,没有考虑土条间的相互作用力,计算出的抗滑稳定安全系数偏小。（）
10.水工隧洞按洞内的水流流态可分为有压隧洞和无压隧洞。（）
二、填空题
1.土石坝沉降量计算的目的是（______）。
2.水闸两岸连接建筑稳定计算一般包括：（______）；（______）；（______）；（______）等方面。
3.过闸水流容易产生两种不利流态是（______）、（______）。
三、名词解释
1.重力坝纵缝
2.重力坝的基本剖面
3.封拱温度
4.土石坝坝体排水
5.岸边溢洪道
四、简答题
1.水工建筑物分项系数极限状态设计法中，设置了哪几个系数？说明其含义。
河海水工建筑物 2-1重力坝概述
用现代的设计理论和分析方法解决一些专门的问题。 例如： 用有限单元法分析坝体及坝基的应力状态，用断裂力学研究坝体裂缝的 发展和稳定。对重力坝地震反应的精确分析，复杂地基对坝体工作性态 的影响，重力坝的可靠度分析，坝基渗流场与应力场相互作用，重力坝 的最优化设计和各种新的泄洪消能措施的采用等。 在施工技术上则研究温度控制的新理论和综合措施，更大型施工机械设 备的研制与发展，碾压混凝土筑坝技术以及整个施工过程的计算机调度 管理等。 5G、大数据和人工智能的应用。
凝土浇捣方面都比较方便，有利于机械化施工。由于断面尺寸大， 材料强度高、耐久性能好，因而对抵抗水的渗透、特大洪水的漫顶、 地震和战争破坏能力都比较强，安全性较高
(3) 对地形、地质条件适应性好
几乎任何形状的河谷都可以修建重力坝。对地基要求高于土石坝， 低于拱坝及支墩坝。一般来说，具有足够强度的岩基均可满足要求， 因为重力坝常沿坝轴线分成若干独立的坝段，所以能较好地适应岩石 物理力学特性的变化和各种非均质的地质。当然仍应重视地基处理， 确保大坝的安全
(5) 装配式重力坝
预制混凝土块安装。改善施工质量、降低坝体的温升，要求施工精确、获得 强度和防水性能
溢流坝段、非溢流 坝段、连接边墩、 导墙、坝顶建筑物
……
例如：一座典型重 力坝的总体布置平 面图和坝段横剖面 图。它包括左、右 岸非溢流的挡水坝 段和河床中部的溢 流坝段。左岸挡水 坝段还布置了坝后 式水电站及坝内输 水管道。
水工建筑物习题及答案
⽔⼯建筑物习题及答案
⽔⼯建筑物习题
第⼀套习题
⼀、填空
1.对⽔⼯建筑物进⾏设计计算时采⽤的荷载组合有两类，⼀类是_______________，属于
_______________情况；另⼀类是_______________，属于_______________情况。
2.重⼒坝抗滑稳定验算时，计算单元可取为_______________或_______________，⽔闸闸
室抗滑稳定验算时，计算单元是_______________,拱坝坝肩岩体稳定验算时，计算对象是由_______________⾯、_______________⾯、_______________⾯及_______________⾯所包围的_______________。
3.为了消除或抑制_______________对结构的不利影响，溢洪道的泄⽔槽在平⾯布置上应尽
量做到：_______________、_______________、_______________。
4.隧洞灌浆包括_______________和_______________，其⽬的分别是_______________和
_______________。
⼆、判断改正题，对者在[ ]内画√，错者在[ ]内画×，并在[ ]后改正。
1.重⼒坝深式⽆压泄⽔孔中⼀般设置⼀道通⽓孔，⽤于检修时补⽓和排⽓。[ ]
2.在地震作⽤下，重⼒坝上下游⾯的地震动⽔压⼒沿⽔深呈抛物线分布，其⽅向垂直于坝
⾯。[ ]
3.由于拱坝属于⾼次超静定整体结构，坝体应⼒计算时，必须考虑温度荷载和地基位移的
(完整版)水工建筑物简答题
1.水工建筑物设计步骤—项目建议书；可行性研究；初步设计；招标设计；施工详图。
2.分等分级—原因：为使工程的安全可靠性与其造价的经济合理性统一起来；依据：先按工程的规模、效益及其在国民经济中的重要性分等，然后对各组成建筑物按其所属枢纽等别、建筑物作用及重要性进行分级。
3.重力坝工作原理—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应力来抵消由于水压力所引起的拉应力，以满足强度要求；工作特点—优点：①结构作用明确，设计方法简单，安全可靠②对地形、地质条件适应性强③枢纽泄洪问题容易解决④便于施工导流⑤施工方便；缺点：坝体剖面尺寸大，材料用量多②坝体应力较低，材料强度不能充分发挥③坝体与地基接触面大，相应坝底扬压力打，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，将产生不利的温度和收缩应力。
4.提高重力坝坝体抗滑稳定性：①利用水重②采用有利的开挖轮廓线③设置齿墙④抽水措施
⑤加固地基⑥横缝灌浆⑦预加应力措施。
5.重力坝应力分析方法：模型试验法；材料力学法；弹性理论解析法；弹性理论差分法；弹性理论有限元法。材料力学基本假定：坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性材料；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，橫缝不传力；假定坝体水平截面上的正应力按直线分布，不考虑廊道对坝体应力的影响。
6. 泄水重力坝溢流面体形设计：由顶部曲线段、中间直线段和反弧段三部分组成。设计要求：①有较高的流量系数，泄水能力大②水流平顺，不产生不利的负压和空蚀破坏③体形简单、造价低、便于施工等。
水工建筑物课程设计(重力坝)
水工建筑物课程设计(重力坝)1000字
一、前言
重力坝是水利工程中广泛应用的水工建筑物之一，具有简单、稳定、可靠等特点。为了能够更好地学习和理解重力坝的设计与施工，本
文将结合实际工程案例，介绍重力坝的基本概念、设计要点、施工
过程以及安全措施。
二、概述
重力坝是指靠坝体自身的重力抵抗水压力，并使坝体能够保持在平
衡状态的坝。重力坝通常具有比较宽的顶宽、大坝底宽，以及垂直
或近垂直的坝面。
三、设计要点
1. 坝体稳定性
重力坝的稳定性是设计的重点之一，因此坝体的自重和坝前水柱作
用所产生的水压力必须能够平衡。为了保证坝体的稳定性，需要进
行相应的坝体截面优化和稳定分析。
2. 溢洪道设计
溢洪道是重力坝防洪的主要措施之一，需要根据坝址洪水特征和设
计洪水确定相应的溢洪道参数。一般来说，溢洪道的设计应该充分
考虑坝上游的泄洪需求，同时确保洪水能够安全地通过坝址，避免
发生洪水冲毁等事故。
3. 切尾设计
切尾是指将河床河岸的土质挖出，以便于坝底的施工和加强重力坝
的水密性。在切尾的设计中应该充分考虑河床河岸土质的稳定性，
避免在切尾过程中发生坍塌和滑坡等不安全情况。
四、工程案例
以南岸水库为例，该水库位于河南省某市，总库容为 3.3亿立方米，控制流域面积为1117.1平方千米，最大蓄水位为265.5米。该水库
为一座重力坝，具体参数如下：
1. 坝址基础岩层接触深度： -76米
2. 坝顶标高： 277.5米
3. 坝顶长度： 53
4.75米
4. 坝顶宽度： 10.5米
5. 坝脚标高： 206米
6. 坝脚长度： 342米
7. 坝脚宽度： 42米
(完整word版)重力坝
第4章溢流坝坝体设计
一、泄水方式的选择
溢流重力坝既要挡水又要泄水,不仅要满足稳定和强度要求，还要满足泄水要求。因此需要有足够的孔口尺寸、较好体型的堰型，以满足泄水的要求；且使水流平顺,不产生空蚀破坏。
重力坝的泄水主要方式有开敞式和孔口式溢流,开敞溢流式的堰除了有较好的调节性能外，还便于设计和施工，同时这种形式的堰在我国应用广泛，有很多的工程实践经验。故本设计采用开敞溢流式孔口形式，堰顶设置门.
二、溢流坝剖面拟定
溢流曲线由顶部曲线段、中间直线段和底部反弧段三部分组成。设计要求：（1）有较高的流量系数，泄流能力大；
（2）水流平顺，不产生不利的负压和空蚀破坏；
（3）体形简单，造价低，便于施工.
本设计采用的溢流坝的基本剖面为三角形.其上游面为直线面，即取上游的坡率为n=0，溢流面由顶部的曲线、中间的直线、底部的反弧三部分组成。
1、定型设计水头的确定：
①初步估算H，可假定。由于收缩系数与上游作用水头有关，则可先假设侧收缩系数，求出H，在核算侧收缩系数值。因堰顶高程和水头未知，先按自由出流计算,则取，然后再校核。由题意知Q=32800,取m=0。502，设=0。90，则
==14。9m
②计算实际水头H。查图和表得边墩形状系数为0。7，闸墩形状系数为0.45，因1,
=10.2=0。91
用求得的近似值代入上式重新计算
=14.82m
,则所求的值不变，这说明以上所求的=14。82m
已知上游河道宽为1000m,上游设计水位为225.7m，河床高程为153.5m，近似按矩形断面计算上游过水断面面积
=1000=72200
河海大学水工建筑物(重力坝)教学课件02-重力坝2 稳定应力
软弱夹层的安全度标准 超载法——将作用在坝体上的外荷载分级逐渐加大，直到滑动 面的抗滑稳定处于临界状态，外荷载增大的倍数即为抗滑稳定 安全系数。 强度储备法——降低软弱夹层和尾岩抗力体的抗剪参数值，直 到滑动面的抗滑稳定处于临界状态，抗剪参数的降低倍数即为 抗滑稳定安全系数。 剪力比例法——由FEM计算在设计荷载作用下滑动面上的正应 力和剪应力分布，求出滑动面上总的抗滑力和滑动力，两者的 比值即为抗滑稳定安全系数。
K
f ( W U ) — 全部竖向重力 — 全部水平向作用力 — 扬压力 — 摩擦系数
P cos W sin 式中： W — 全部竖向重力 P — 全部水平向作用力
U
K
f (W cos U P sin )
— 扬压力 — 滑动面与水平面的夹角
可见，滑动面倾向上游时，对坝体 抗滑稳定有利；倾向下游时，对坝 体稳定不利。在进行坝基开挖时， 应尽量考虑这一影响。
4）坝内水平正应力
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。
主应力等值线——主应力大小
主应力轨迹线——主应力方向
6）有扬压力的坝内应力
在材料力学法中，水平截面上的扬 压力是作为一种外力来处理的。按 偏心受压公式可知，在全截面呈梯 形(或三角形)的扬压力将在同一截 面上引起大小相等而符号相反的应 力分布，因此，对于沿全截面呈直 线分布的扬压力所产生的坝体应力 可不必进行专门计算，只须先不考 虑扬压力的影响，计算各点的应力， 然后在正应力中分别减去扬压力强 度，而剪应力保持不变。
水工建筑物第2讲
重力坝：主要内容⏹概述
⏹荷载及其组合
⏹重力坝的断面
⏹重力坝的抗滑稳定分析
⏹重力坝的应力分析
⏹分缝、分块及温度控制
⏹重力坝的构造
⏹基础处理
⏹泄水建筑物
⏹其它型式的重力坝
概述：重力坝的特点⏹重力坝主要依靠坝体的重量，来抵抗水库的水推力，以达到挡水作用的大坝
⏹其剖面一般做成上游面近于垂直的三角形断面
⏹重力坝一般用混凝土或者浆砌石建筑
⏹依靠坝体的自重产生的压应力，
来抵消由于水压力所引起的坝体上游侧的拉应力，以满足坝身强度的要求。建基面的抗滑稳定
最高的重力坝
⏹大狄克桑斯坝位于瑞士
⏹混凝土重力坝，坝高285m ⏹混凝土坝体积589万m3
⏹水库库容4亿m3
⏹1953年开工，1962年竣工
三峡
⏹最大的水电站
⏹1、2期工程已经完工⏹已产生巨大的效益
三门峡
重力坝枢纽
刘家峡
下马岭土基上溢流重力坝
新安江
上犹江水电站
云峰
乌江渡
重力坝的优点
⏹对地形、地质条件的适应性比较强枢纽⏹泄洪问题容易解决
⏹便于施工导流
⏹安全可靠
⏹结构作用明确
重力坝的缺点
⏹剖面尺寸大，材料用量多
⏹混凝土材料的强度不能充分发挥
⏹坝体与地基的接触面大，扬压力大，对稳定不利
⏹坝体体积大，温度应力严重，需采取温控措施
重力坝的设计内容
⏹剖面设计
⏹稳定分析
⏹应力分析
⏹构造设计
⏹地基处理
⏹溢流重力坝和泄水孔设计⏹监测设计
重力坝的荷载
⏹自重：坝体及其上永久设备的自重⏹水压力：
⏹扬压力：渗透压力
⏹泥沙压力
⏹浪压力
⏹冰压力
⏹地震荷载
⏹温度荷载
自重荷载
⏹坝体＋永久设备
⏹混凝土密度：
⏹一般：2.35-2.4t/m3
⏹重要结构，施工详图采用试验数值
水压荷载
⏹水的密度：1.0-1.2t/m3
《水工建筑物》第二章：重力坝的作用、设计理论、稳定分析、构造、地基处理等
其中：
PWK
1 4
W
Lm
(h1%
hz )
hz
h12%
Lm
cth
2H
Lm
H cr
Lm
4
ln
Lm Lm
2h1% 2h1%
作用在铅直迎水面上的风浪压力计算示意图 ：
坝的迎水面倾斜，波浪的反射作用将减弱，当α＞45°时与铅 直面情况相近
2）当水深H ≥Hcr H＜Lm/2时,浪压力为：
一、对坝的认识
1-非溢流重力坝； 2-溢流重力坝； 3-横缝； 4-导墙； 5-闸门； 6-坝内排水管； 7-检修、排水廊道； 8-基础灌浆廊道； 9-防渗帷幕； 10-坝基排水孔
重力坝的剖面详图
三峡水利枢纽溢流重力坝
三峡泄洪闸泄洪
尼尔基水利枢纽中的重力坝
一、对坝的认识
用混凝 土或浆砌石 筑成，坝轴 线一般为直 线，并有垂 直于坝轴线 方向的横缝 将坝体分成 若干段.
平均波高(hm)，平均波长（Lm），平均波周期（Tm）； 其值大小与水面尺寸、形状、风力、、库区的地形等有关。 当坝（闸）迎水面垂直时，反射作用形成驻波，其波高 为2 hm，波长不变。
波浪几何要素图
2．波浪要素计算
1）对滨海地区、平原水库等用莆田公式
ghm
vo2
水工建筑物第二章(2)
大坝常态混凝土的抗压强度龄期一般采用90天
和保证率为80%的轴心抗压强度，最多不超过180天. 坝体混凝土的抗拉强度龄期一般可取按28天强度.
3）在软弱破碎带上的各坝体，连成整体增 加坝体刚度。
4）强地震区，如坝段连成整体，可提高坝 体的抗震性能。 临时横缝的缝面键槽和灌浆系统:
为增加缝面的水平向抗剪能力时,键槽竖向 布置。 为增加缝面的铅直向抗剪能力时,键槽水平 向布置。
临时竖缝灌浆高度视坝高和传力的需要而 定，可全部灌，也可局部灌。
当采用坝顶溢流孔口时，
其坝顶溢流可采用曲线型非
真空实用剖面堰。
近年来，我国多座高溢
流坝设计均采用WES曲线。
WES型溢流堰堰顶曲线以堰顶为界，分上游段 和下游段两部分。 堰顶下游堰面 曲线方程： 上游坝面铅直时, 为WESⅠ型堰.
上游具有倒
悬堰顶时,即
为WESⅡ型堰,
曲线可沿用
WESⅠ型。 当上游坝面具有3：1、3：2、3：3的前倾斜面
（2）连续式鼻坎
主要优点：构造简单，射程远，水流平顺，很 少产生空蚀。
鼻坎挑射角一般θ=20°~25°，深水河槽 θ=15°~20°。 (在45°以内，角度愈大，挑射距 离愈远，但入水角度也大，冲刷坑也愈深)。
中山建斌职业技校水工建筑物教案：第二章 重力坝01
中山建斌职业技校水工建筑物教案：第二章重力坝
授课题目：第二章重力坝第一节概述第二节非溢流坝的剖面设计
教学目的：掌握重力坝的特点、重力坝的分类、非溢流坝剖面设计的基本原则、基本剖面及实用剖面。
教学重点：重力坝的特点、重力坝的分类。非溢流坝基本剖面及实用剖面。
教学难点：非溢流坝剖面设计的基本原则、基本剖面及实用剖面。
教学过程：
组织教学：师生问好，清查人数。
复习提问：什么是水利枢纽？水利工程管理的内容是什么？
导入新课：重力坝是主要依靠坝体自重所产生的抗滑力来满足稳定要求的挡水
建筑物。在世界坝工史上是最古老，也是采用最多的坝型之一。非
溢流坝剖面形式、尺寸的确定，将影响到荷载的计算、稳定和应力
分析，因此，非溢流坝剖面的设计以及其它相关结构的布置，是重
力坝设计的关键步骤。
讲授新课：
第一节概述
混凝土重力坝示意图
一、世界上最高的重力坝
我国已建的重力坝：刘家峡148m，新安江105m，三门峡106m，丹江口110m，丰满、
潘家口等，其中，高坝有20余座。其中三峡混凝土重力坝和龙滩碾压混凝土重力坝分别高达175米和216.5米。
重力坝坝轴线一般为直线，垂直坝轴线方向设横缝，将坝体分成若干个独立工作的坝段，以免因坝基发生不均匀沉陷和温度变化而引起坝体开裂。为了防止漏水，在缝内设多道止水。垂直坝轴线的横剖面基本上是呈三角形的，结构受力形式为固接于坝基上的悬臂梁。坝基要求布置防渗排水设施。
二、重力坝的特点
（一）优点：
1、工作安全，运行可靠。重力坝剖面尺寸大，坝内应力较小，筑坝材料强度较高，耐久性好。因此，抵抗洪水漫顶、渗漏、侵蚀、地震和战争等破坏的能力都比较强。据统计，在各种坝型中，重力坝失事率相对较低。
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。
水工建筑物课程设计 (2)资料
水工建筑物设计
A.非溢流坝段剖面计算
一、确定坝顶高程H （分别按照设计情况和校核情况计算）
拦河坝为浆砌石重力坝，由溢流段和非溢流段组成，初步决定溢流段设在坝体中部。 重力坝的基本剖面为三角形剖面； 1、坝顶超高值△h 的计算
∆=++l z c
h h h h
式中：l
h ——波浪高度（m ）；
z h ——波浪中心高于静水面的高度（m ）；
c
h ——安全超高（m ），按下表选用。
安全超高表 h c
（1）计算波浪高度h l
=⨯⨯5
1
4
3l 0
h 0.0166V D
=⨯0.8l L 10.4(h )
式中：
V ——计算风速（m/s ）,是指水面以上10m 高处的风速，在正常运用条件下的Ⅰ，Ⅱ级坝，采用多年平均最大风速的1.5～2.0倍，在设计中，取1.5倍的最大风速；
D ——风作用于水域的长度（km ），即为吹程。（本设计中有库区地形图量得 D=1.2km ） L ——波长，以m 计。
因此， 设计情况
=⨯⨯5
1
4
3l 0
h 0.0166V D
=0.0166×（1.8*1.5）
5/4
×1.2
1/3
=0.061053（m ）
=⨯0.8l L 10.4(h )
=10.4×0.061053
0.8
=1.110705（m ） 校核情况
=⨯⨯5
1
4
3l 0h 0.0166V D
= 1.238521（m ）
=⨯0.8
l L 10.4(h )
= 12.34116（m ）
（2）计算波浪中心高于静水面的高度hz 设计情况
π⨯π⨯=2l z h 2h
h cth
L L
式中: h ——坝前水深，以m 计；
cth ——数学中对数曲线函数，
（完整版）水工建筑物简答题及答案
（完整版）⽔⼯建筑物简答题及答案
重⼒坝
重⼒坝断⾯设计应满⾜：（1）稳定和强度的要求，保证⼤坝安全（2）⼯程量⼩（3）便于施⼯（4）运⽤⽅便。
1．简述重⼒坝的特点。
重⼒坝⼯作原理：在⽔压⼒及其他荷载作⽤下，依靠坝体⾃重产⽣的抗滑⼒来满⾜稳定要求；同时依靠坝体之中产⽣的压应⼒来减⼩库⽔压⼒所引起的上游坝⾯拉应⼒以满⾜强度要求。适⽤条件：绝⼤部分建在岩基上，可承受较⼤的压应⼒，还可利⽤坝体混凝⼟与岩基表⾯之间的凝聚⼒，提⾼坝体的抗滑稳定安全度。
答：优点：强度⾼、耐久性好、安全可靠，
施⼯⽅便
坝顶、坝⾝可溢流
——便于施⼯导流、泄洪布置
坝段受⼒简单、结构作⽤明确
——应⼒稳定分析简单
缺点：对地形、地质条件适应能⼒强缺点：
剖⾯⼤——按应⼒、稳定确定
砼材料抗压性能不能充分发挥
坝底扬压⼒⼤——对稳定、应⼒不利
体积⼤，施⼯温控措施复杂
2．重⼒坝如何进⾏分类？
答：重⼒坝的分类⽅法很多，主要有以下⼏种：
按⾼度分类按坝⾼分：⾼坝:H>70m中⾼坝:H=30-70m低坝:H<30m
按泄⽔条件分类；溢流重⼒坝，⾮溢流
按筑坝材料分类；砼重⼒坝、浆砌⽯重⼒坝
按坝体结构形式分类；实体~、宽缝~、空腹~、碾压砼~、预应⼒锚固~
3．简述重⼒坝的设计过程。
答：①枢纽布置
②剖⾯设计——设计⾮溢流坝段、溢流坝段、泄⽔孔坝段剖⾯形式
③稳定、应⼒计算—计算在荷载作⽤下，坝体抗滑稳定、坝底坝⾝应⼒是否满⾜规范要求
④细部构造设计——廊道、分缝…
5、消能防冲设计
6、地基处理措施确定
⑦若上述④⑤⑥有⼀项不满⾜，应重新拟定坝体剖⾯尺⼨，并重新进⾏计算。
《水电工程设计》第02章 重力坝
目录
第一节概述 (1)
一、类型 (3)
二、重力坝的特点 (4)
三、碾压混凝土重力坝设计的关键技术 (4)
第二节重力坝在水利水电枢纽中的布置 (5)
—、布置的总原则 (5)
二、溢流坝的布置 (6)
三、非溢流坝的布置 (8)
四、泄水孔及导流底孔的布置 (9)
五、质量监督要点 (9)
第三节坝体断面设计 (10)
一、结构可靠度理论简述 (10)
二、结构可靠度的几个基本概念 (11)
三、结构计算的基本规定 (19)
四、坝体断面设计 (26)
五、质量监督要点 (32)
第四节基础处理设计 (33)
一、混凝土重力坝坝基处理设计的目的和方法 (33)
二、坝基岩体的开挖标准 (34)
三、帷幕灌浆与排水 (36)
四、固结灌浆 (38)
五、特种灌浆 (39)
六、坝基软弱结构面和断层破碎带处理 (40)
七、质量监督要点 (43)
第五节坝体构造 (44)
一、坝顶构造 (44)
二、坝内廊道及通道 (44)
三、坝体分缝 (45)
四、坝体止水和排水 (46)
五、大坝混凝土材料及分区 (47)
六、质量监督要点 (50)
第六节坝体防裂及温度控制 (51)
一、坝体混凝土温度控制标准 (51)
二、坝体混凝土防裂及温度控制措施 (52)
三、质量监督要点 (53)
第七节消能防冲设施 (54)
一、挑流消能 (55)
二、底流消能 (55)
三、面（戽）流消能 (56)
四、窄缝消能 (57)
五、扭曲式鼻坎消能 (59)
六、宽尾墩与其它消能工组合而成的联合消能工 (60)
七、高速水流区的防空蚀设计 (62)
八、质量监督要点 (64)
第八节观测设计 (64)
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第二章重力坝
学习要求
目的：
1.掌握混凝土重力坝的特点和类型，国内外发展概况和趋势。
2.掌握重力坝的荷载及其计算方法，荷载组合。
3.理解重力坝稳定的概念及影响因素，掌握重力坝的稳定分析方法、安全系数指标的选用
及评价，提高稳定性的工程措施。
4.掌握重力坝应力分析的目的和内容，应力分析方法，材料力学法及其应力控制标准，了
解影响坝体应力分布的主要因素，（地基变形和施工方法等）及影响范围和程度。
5.理解拟定重力坝剖面的基本原理，掌握非溢流重力坝的基本剖面及实用剖面的拟定和溢
流重力坝的剖面的拟定方法；溢流重力坝的下游消能方式的选择；
四种泄水消能方式的特点，运用条件。
6.了解重力坝对材料的要求，建筑材料的种类特性及使用条件；坝体断面混凝土标号的分
区。掌握重力坝的细部构造要求，坝缝、止水；坝身排水、廊道的布置及溢流重力坝坝顶的
构造等。
7.了解重力坝对地基的要求；掌握坝基处理的开挖、灌浆（固结灌浆、帷幕灌浆、接触灌
浆）及排水设计要求；坝基软弱破碎带的处理。
重点：
1.混凝土重力坝的工作原理和特点，设计要求，分类。
2.重力坝的荷载及其计算方法。
3.重力坝的稳定分析方法。
4.重力坝应力分析的材料力学法及其应力控制标准。
5.非溢流重力坝的基本剖面及实用剖面的拟定；溢流重力坝的剖面的拟定。
6.重力坝的细部构造要求，重力坝对材料的要求，溢流重力坝坝顶的构造。
7.固结灌浆、帷幕灌浆、坝基排水。
难点：
1.混凝土重力坝的设计要求和类型。
2.扬压力的计算，重力坝的荷载组合。
3.重力坝稳定的概念及影响因素，安全系数指标的选用及评价。
4.坝体边缘应力的计算。
5.拟定重力坝剖面的基本原理，溢流重力坝的剖面的拟定。
6.重力坝的细部构造要求，溢流重力坝坝顶的构造。
7.固结灌浆、帷幕灌浆。
学习要点
章节学习内容：
1.混凝土坝的类型，国内外发展概况和趋势。
2.重力坝的工作原理和特点，以及其优缺点。
3.重力坝的荷载及其计算方法（包括自重、水压力、扬压力、浪压力、冰压力、土压力、
泥沙压力、地震荷载等），荷载组合的概念及确定。
4.重力坝的稳定分析。稳定的概念及影响因素，稳定分析方法、安全系数指标的选用及评
价，提高稳定性的工程措施。
5.重力坝应力分析的目的和内容。应力分析方法综述，材料力学法及其应力控制标准，影
响坝体应力分布的主要因素，（地基变形和施工方法等）及影响范围和程度。
6.拟定重力坝剖面的基本原理，重力坝的基本剖面及实用剖面，剖面优化的概念。
7.泄水重力坝的剖面及布置，泄水重力坝的工作特点及泄水方式（坝顶溢流式，大孔口溢
流式，深式泄水孔）；溢流重力坝的剖面设计；泄水孔的布置；设计洪水标准的确定；单宽
流量的选择；堰顶高程，溢流前缘长度；孔口尺寸及其位置的确定；溢流坝段结构简介；泄
水重力坝的下游消能；四种泄水消能方式的特点，运用条件。
8.重力坝对材料的要求，材料的种类特性及使用条件及坝体断面混凝土标号的分区。
9.重力坝的细部构造。坝缝（横缝、纵缝、水平施工缝）、止水；坝身排水、廊道的布置及构造等。
10.重力坝的地基处理。重力坝对地基的要求；坝基处理的开挖、灌浆（固结灌浆、帷幕
灌浆、接触灌浆）及排水设计；坝基软弱破碎带的处理。
学习要点：
1.重力坝的工作原理和特点
2.重力坝的荷载及组合
3.重力坝的稳定分析
4.用材料力学法进行重力坝的应力分析
5.重力坝的剖面设计
6.重力坝的构造要求及坝体材料
7.重力坝对地基的要求及地基处理
第一节概述
一、混凝土重力坝的概述
在水利水电工程建设中，混凝土重力坝是最广泛采用的一种形式，
在高坝枢纽中仍占有显著的优势。我国坝高 100M以上的典型混凝土重力坝如下表所示。
坝高 100M以上的典型混凝土重力坝
序号大坝名称地点河流坝高(m)坝型建设年代
1新安江浙江新安江 105.0宽缝重力坝 1957~1960
2刘家峡甘肃黄河 147.0重力坝 1964~1974
3黄龙滩湖北汉江 107.0重力坝 1969~1975
4三门峡河南黄河 106.0重力坝 1957~1973
5水丰辽宁鸭绿江 106.0重力坝 1937~1943
6宝珠寺四川白龙江 132.0重力坝 1980
7安康陕西 128.0重力坝八十年代
8漫湾云南澜呛江 132.0重力坝八十年代
9万家寨内蒙山西交界黄河 105.0重力坝八十年代
10沙牌四川 132.0重力坝八十年代
11龙滩广西红水河 192~216.5碾压混凝土重力坝九十年代
12江垭湖南 128.0重力坝九十年代
13三峡湖北长江 175.0重力坝 2003
14向家坝四川金沙江 163.0重力坝拟建
二、砼重力坝的特点
1.2.1坝体材料抗冲性能好，泄洪和施工导流问题容易解决坝体材料抗冲性能好，
工导流问题容易解决
泄洪和施泄洪：可从坝顶、坝身泄洪
导流：可通过较低的坝块、底孔和预留的底孔导流
1.2.2断面形状简单，结构作用明确，施工方便，安全可靠
垂直坝轴线方向的横缝将重力坝分为若干个独立的坝段，各坝段独立工作，受力明确。
1.2.3适合于在各种气候条件下修建可以在各种气候条件下修建，但在：
冬季：当温度低于 -3℃，混凝土中水会结冰，需采用加热、保温、防冻措施等；
夏季：当温度高于 30℃，需采用低热水泥、低温水、加冰屑、预冷骨料，掺外加剂延长初凝
时间。
1.2.4对地基的要求比拱坝低，但比土石坝高
1.2.5有丰富的建设，设计经验工作可靠，使用年限长，施工放样、扩建，维护简单：便于
机械化施工，可采用定型模板，重复作用。
1.2.6坝体工程较大，材料的强度不能充分发挥边缘应力是控制条件，故内部应力：
1.2.7水泥用量大，施工时，水化热不易消散，易产温度裂缝。
水化热 :水泥的水化是放热反应 ,水泥在凝结硬化过程中放出大量热。
危害 :使内外混凝土产生较大的温差,而产生温度应力 ,引起表面开裂。
措施：设置温度伸缩缝。
1.2.8受扬压力影响大
扬压力：在上下游水位差的作用下，
上的孔隙水压力为扬压力。
水渗入坝体的孔隙内，形成孔隙水压力。所取截面上向
危害：抵消了部分坝体的重量，对坝体的稳定不利减少了上游坝踵的压应力，
不利。
对坝的压应力三、重力坝的设计内容
（1 ）剖面设计（2 ）稳定计算（3 ）应力计算参照已建工程经验，拟定剖面尺寸。
验算坝体沿建基面或地基中软弱结构面的稳定安全度。
使应力条件满足设计要求，保证大坝和坝基有足够的强度。
（4 ）溢流重力坝和泄水孔的孔口尺寸的设计孔口尺寸的设计，包括泄水建筑物体型、堰顶或泄水孔进口的高程、溢流重力坝前沿的宽度和泄水孔口的宽度。
（5 ）构造设计（6 ）地基处理（7 ）监测设计根据施工和运行要求，确定坝体的细部构造，如廊道系统、排水系统等；根据地质条件，进行地基的防渗、排水、断层等地质结构面的处理。
包括坝体内部和外部的观测设计。
四、重力坝的分类
1、按坝顶是否溢流的条件分类
溢流坝——即可挡水，又可泄水的水工建筑物非溢流坝——挡水建筑物
2、按结构型式分类
实体重力坝
宽缝重力坝
特点：①减少扬压力