河海水工建筑物 2-1重力坝概述
河海大学水工建筑物(重力坝)教学课件02-重力坝5 RCC
斜层平推铺筑法
斜层坡度、升程高度和碾压层厚度是斜层平推铺筑法的三个 主要参数，通过选择合适的参数，达到层间间隔时间控制在 碾压混凝土初凝时间之内的目的。在江垭工程中，碾压层的 倾斜坡度在1：10～1：20之间，一次连续浇筑高度为3m， 碾压层厚度为30cm；斜层平推的方向平行坝轴线，从右岸 到左岸进行斜层浇筑。大坝164m至176m高程正式采用斜层 浇筑法，176m至191m高程之间为中孔部位，仓面很小，使 用斜层浇筑法的优势并不明显，同时专家反对，于是中孔部 位仍采用通仓薄层浇筑法。后经对采用斜层浇筑法浇筑的碾 压混凝土进行了钻芯取样和压水试验，并将检测和试验成果 与通仓薄层浇筑法进行了比较，发现斜层浇筑法与平层浇筑 法浇筑的碾压混凝土施工质量总体上处于同一水平，某些指 标优于平层浇筑法。故在大坝高程191m以上继续采用斜层 铺筑法。
CH.6 碾压混凝土坝 —roller compacted concrete dam（RCCD） 一、基本技术
RCC：使用硅酸盐水泥、火山灰质掺和料、水、外加剂、 砂和分级控制的粗骨料拌制成无塌落度的干硬性混凝土， 采用与土石坝施工相同的运输及铺筑设备，用振动碾分层 压实。 从根本上改革常规的大坝混凝土浇捣施工方法，采用水泥 含量低的超干硬性混凝土熟料，由现代施工机械和碾压设 备实施运料、通仓铺筑、逐层碾压而成。 RCCD是近30年迅速发展起来的新型大体积混凝土坝。
世界上共有100多座RCCD ，最高的是日本宫濑坝，高155m。
中国
碾压混凝土筑坝技术在我国起步较晚，但发展很快。 1978年 开始对RCC进行试验研究，1986年建成福建大田县坑口重 力坝（高56.8m，第一座RCCD）和铜街子副坝（高 27.5m）。 目前，已建成和在建的RCCD有37座以上，均为全断面碾压 混凝土。利用碾压混凝土做临时性工程效益更加明显，岩 滩、隔河岩、万安、水口、大朝山等工程都采用碾压混凝 土围堰，总方量达280万m3。 正在修建的龙滩大坝，高192m(远期216.5m) ，将是世界最高 的碾压混凝土坝，装机容量4200MW=7×600MW（远期 5400MW=9×600MW），总库容162.1亿m3(远期272.7亿m3)， 防洪库容50亿m3(远期70亿m3)
最新河海大学水利水工建筑物复试-重力坝
重力坝一、重力坝的工作原理及特点1、重力坝在水压力及其它荷载作用下必需满足：A 、稳定要求：主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足。
B 、强度要求：依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水压力所产生的拉应力来满足。
2、重力坝的类型：（1）按构造不同分为：实体重力坝，宽缝重力坝，空腹重力坝和预应力重力坝。
（2）按作用可以分：溢流重力坝，非溢流重力坝。
（3）按筑坝材料的不同分为：混凝土重力坝和浆砌石重力坝。
二，重力坝的荷载组合基本组合1：正常蓄水位情况，作用包括：①②③④⑤基本组合2：防洪高水位情况，作用包括：①②③④⑤⑦基本组合3：冰冻情况，作用包括：①②③④⑥偶然组合1：校核洪水位情况，作用包括：①④⑧⑨⑩⑾偶然组合2：地震情况，作用包括：①②③④⑤⑿重力坝按极限状态设计时一般要考虑四种承载能力极限状态：①坝趾抗压强度极限状态②坝体与坝基面的抗滑稳定极限状态③坝体混凝土层面的抗滑稳定极限状态④基岩有薄弱层时坝体连同部分坝基的深层抗滑稳定极限状态。
三 重力坝的抗滑稳定分析沿坝基面的抗滑稳定分析重力坝失稳破坏的机理：首先坝踵处基岩和胶结面出现微裂松弛区，随后在坝址处基岩和胶结面出现局部区域的剪切屈服，进而屈服范围逐渐增大并向上游延伸，最后形成滑动通道，导致大坝的整体失稳。
（一）抗剪强度公式：（1）当接触面呈水平时，其抗滑稳定安全系数)(∑-=U W f K S S /∑P（2）当接触面倾向上游时，其抗滑稳定安全系数∑∑∑∑-+-=ββββsin cos )sin cos (W P P U W f K S（二）抗剪断公式：∑∑'+-'=P A c U W f K S )(深层抗滑稳定分析（1） 单斜面深层稳定计算：如图将软弱面以上的坝体和地基视为刚体，按下式计算：∑∑∑∑-+-=ββββsin cos )sin cos (W P P U W f K S（2） 双斜面深层抗滑稳定计算：提高抗滑稳定性的工程措施：1） 利用水重2） 采用有利的开挖轮廓线： ① 使坝基面倾向上游。
河海大学《水工建筑学》第二章 岩基和的重力坝
第八节宽缝重力坝与空腹重力坝重力坝的主要缺点：1°扬压力大；2°材料强度不能充分利用；3°坝体体积大，水泥用量多，水化热高，散热条件差；一、宽缝重力坝宽缝重力坝的剖面型式及构造特点,见图2.35图2.35 宽缝重力坝它由实体重力坝横缝“加宽”而成，坝基渗水从宽缝处排出，使扬压力减小同时作用面积减小，比实体重力坝可节省10～20％。
②宽缝的存在增加侧向天然散热面，加快散热过程，有利于温度控制；③坝段内厚度减薄，有利于充分利用材料强度；④坝内有宽缝便于观测检查；⑤根据不同坝段的地质条件，通过改变宽缝尺寸来调节坝体重量，外观保持一致；⑥模板用量增加，倒悬模板拆装麻烦，施工复杂；⑦气温变化剧烈的地区，易产生表面裂缝；2、剖面尺寸坝段宽度L=16～24m 考虑：1°溢流坝段布置，孔数和尺寸；2°发电厂房的机组间距；3°施工条件；缝宽2S=(20～40)％L 2S↓宽缝的优点不明显；2S↑坝体腹部易产生拉应力；宽缝高: 满足施工导流、厂房引水管、稳定等要求。
–n: 可比实体重力坝略缓n=0.15～0.35–m: 可比实体重力坝略陡m=0.5～0.7–tu : 满足水力坡降和侧向传力要求；–tu=(0.08～0.12)H 不小于3m –td : 满足应力、施工和保温要求–td=3～5m 不小于2m–3、稳定和应力分析–稳定分析------方法同实体重力坝–不同之处：1°按１个坝段进行2°扬压力与实体坝不同图2.36 宽缝重力坝坝基扬压力应力分析：严格地讲是三维问题，实践经验表明：宽缝坝的应力分布接近平面状态，只是局部应力分布复杂。
分析时按两种问题处理：1°整体作为变厚度的平面问题来处理，整体应力分析用材力法，截面简化为工字形，假定坝体应力沿坝轴线厚度方向均匀分布，σy呈直线分布2°局部应力分析------头部二、空腹重力坝优点：1°有效地降低扬压力，节省工程量。
《水工建筑物》第二章 重力坝
五、重力坝的分类
• 1、 按坝的高度分类:坝高低于30m的为低坝，高于70m的 为高坝，介于30m～70m之间的为中坝。坝高是指坝基最 低面（不含局部有深槽或井、洞部位）至坝顶路面的高度。 • 2、按泄水条件分类:有溢流重力坝和非溢流重力坝。溢流 坝段和坝内设有泄水孔的坝段统称为泄水坝段，非溢流坝 段也叫挡水坝段。 • 3、按筑坝材料分类:有混凝土重力坝和浆砌石重力坝。 • 4、按坝体结构型式分类:实体重力坝宽缝重力坝；空腹 （腹孔）重力坝；预应力锚固重力坝；装配式重力坝；支 墩坝（大头坝、连拱坝、平板坝）。 • 5、按施工方法分类:有浇筑混凝土重力坝和碾压混凝土重 力坝。碾压混凝土重力坝剖面与实体重力坝剖面类似。
2.46 2.23 2.01 1.80 1.78 1.63 1.68 1.56 1.64 1.52 1.60 1.49 1.56 1.46 1.44 1.37 1.39 1.33 1.30 1.25
0.98 1.00 1.01 1.01
• 对计算风速，指水面以上10m高处10min多年最大平均风速， 当测点在水面上Zm处，应乘以高度修正系数KZ（见表2-2）
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.
vo gD 2 =250-1000时 ，为频率10%波高h10% vo
gh gD 3 12 0.0076 o ( 2 ) v 2 vo vo
河海大学重力坝课程设计
河海大学重力坝课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握重力坝的定义、结构及其在水利工程中的应用；2. 了解重力坝的设计原理、施工技术及质量控制标准；3. 熟悉重力坝的稳定性分析、应力应变计算及安全性评价方法。
技能目标：1. 能够运用所学知识，对重力坝进行初步设计和方案比选；2. 能够运用相关软件对重力坝进行稳定性分析、应力应变计算；3. 能够根据实际情况，对重力坝的安全性进行合理评价。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱水利事业，关注国家水利建设，增强社会责任感；2. 培养学生严谨的科学态度和团队合作精神，提高实践操作能力；3. 培养学生自觉遵循工程伦理，注重工程质量，树立良好的职业道德。
本课程针对河海大学学生特点，结合重力坝课程内容，注重理论与实践相结合，旨在提高学生的专业知识水平和实践能力。
课程目标具体、可衡量，便于教师进行教学设计和评估。
通过本课程学习，学生能够掌握重力坝的基本理论、设计方法和施工技术，为今后从事水利工程设计和施工奠定坚实基础。
二、教学内容1. 重力坝概述- 重力坝的定义、分类及特点- 重力坝在水利工程中的应用2. 重力坝设计原理- 设计基本原理和主要设计原则- 重力坝结构设计及稳定性分析- 荷载组合及荷载代表值3. 重力坝施工技术- 施工准备及施工组织设计- 施工工艺及质量控制- 施工安全及环保措施4. 重力坝应力应变计算- 应力应变基本理论- 重力坝应力应变分析方法- 相关软件操作及应用5. 重力坝安全性评价- 安全性评价标准和方法- 重力坝安全性评价流程- 案例分析及讨论教学内容按照课程目标进行科学性和系统性地组织，涵盖重力坝的基本理论、设计方法、施工技术、应力应变计算及安全性评价等方面。
教学大纲明确教学内容安排和进度，与教材章节相对应，确保学生能够逐步掌握重力坝相关知识。
通过本章节学习，学生将具备重力坝工程设计和施工的基本能力。
三、教学方法本章节采用多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性，提高教学效果。
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
§3 重力坝的稳定分析
目的：验算重力坝在各种可能荷载组合下的稳定安全度。
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。
因此，只要该接触面上满足抗滑稳定要求，则该坝体就能 满足稳定要求。
（1）计算公式
抗滑稳定安全系数——建筑物的抗滑力与建筑物所受的滑动力之比，用 K表示。 A、摩擦公式 把滑动面看作是接触面（不是胶结面），滑动面上的抗滑力只计摩擦力， 不计凝聚力。滑动面可水平，也可倾斜。
P 式中： W P
U f
(2) 地基不均匀对坝体应力的影响
上游坝踵地基刚度较大，可能产生拉应力；相反，下游坝趾地 基刚度较大，有利于改善坝踵应力。宜将下游坝趾布置在较坚 硬的岩石上。
(3) 施工纵缝对坝体应力的影响
受浇筑能力和温度控制的限制， 需要分缝分块浇筑，纵缝要灌 浆，然后才蓄水。因此，水压 力和扬压力等由整个坝体承担， 而自重应力由独立坝块引起。 n=0，基本相同 n>0，坝踵处应力状况恶化 n<0，改善坝踵处应力状态
(4) 分期施工对坝体应力的影响
河海大学水工建筑物(重力坝)教学课件02-重力坝5RCC课件.
RCC：使用硅酸盐水泥、火山灰质掺和料、水、外加剂、 砂和分级控制的粗骨料拌制成无塌落度的干硬性混凝土， 采用与土石坝施工相同的运输及铺筑设备，用振动碾分层 压实。 从根本上改革常规的大坝混凝土浇捣施工方法，采用水泥 含量低的超干硬性混凝土熟料，由现代施工机械和碾压设 备实施运料、通仓铺筑、逐层碾压而成。 RCCD是近30年迅速发展起来的新型大体积混凝土坝。
1、主要施工技术
江垭大坝施工通过国际竞争性招标，由辽宁省水利水电工程 局和意大利孔多特公司组成的联营体中标。在碾压混凝土施 工中注重解决两个问题： (1)把碾压混凝土层间间隔时间控制在混凝土初凝时间以内， 以保证层间结合质量； (2)加快施工速度，提高施工效率，以充分发挥碾压混凝土 施工优势。
(1)大坝混凝土运输
斜层平推铺筑法
斜层坡度、升程高度和碾压层厚度是斜层平推铺筑法的三个 主要参数，通过选择合适的参数，达到层间间隔时间控制在 碾压混凝土初凝时间之内的目的。在江垭工程中，碾压层的 倾斜坡度在1：10～1：20之间，一次连续浇筑高度为3m， 碾压层厚度为30cm；斜层平推的方向平行坝轴线，从右岸 到左岸进行斜层浇筑。大坝164m至176m高程正式采用斜层 浇筑法，176m至191m高程之间为中孔部位，仓面很小，使 用斜层浇筑法的优势并不明显，同时专家反对，于是中孔部 位仍采用通仓薄层浇筑法。后经对采用斜层浇筑法浇筑的碾 压混凝土进行了钻芯取样和压水试验，并将检测和试验成果 与通仓薄层浇筑法进行了比较，发现斜层浇筑法与平层浇筑 法浇筑的碾压混凝土施工质量总体上处于同一水平，某些指 标优于平层浇筑法。故在大坝高程191m以上继续采用斜层 铺筑法。
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： 534.75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8. 坝高： 71.5米五、施工过程1. 剥离坝址土层：将坝址表土和浮石剥离至基岩层，同时进行基岩凿打和清理。
2. 贴面铺垫：在坝址的基础岩层上进行界板定位和方案确认，贴面铺垫，同时进行模板安装。
3. 混凝土浇筑：进行混凝土浇筑之前，需要对混凝土原材料进行检测和质量监控，保证混凝土强度和性能符合设计要求。
重力坝介绍与简介
第一节 概
复习思考题
述
１、重力坝的优缺点有哪些？ ２、重力坝如何分类？
第一节 概
四、重力坝的组成与布置
述
节省工程量
重力坝坝址一般选在狭窄河谷
为了布置河床式溢洪道、坝后式水电站厂房和通航船闸， 有时也选择在比较宽的河谷建坝（葛洲坝工程＋三峡工程） 因坝体重量大，水平水压力大。一般应修建岩石地基上，
地质条件好：基岩坚硬、完整
抗渗性能好 无难于处理的断层 重力坝的坝轴线一般采用直线布置，与河流流向垂直 避免不良的受力条件
述
第一节 概
述
二、工作特点（重点掌握内容）
（1）重力坝可采用河床式溢洪道 （2）设计、施工都比较简单 （3）抵御特殊灾害（地震、恐怖袭击）能力比强 有关数据统计，各种坝型中，重力坝失事率相对较低 优点：坝顶允许溢流 遇到超标准洪水不易溃坝 坝体厚实、体积大、采用胶结材料（混凝土） 抗震能力强 （2）＋（3）是重力坝普遍应用、特别是在重大 工程常被大坝全长2309.5m，最大坝高181m，混凝土总量2800万m3， 装机容量2240万kw，是世界上最大的水利枢纽工程，标志着中国大坝建 设技术已处于世界先进水平 防洪、发电、航运是三峡工程的三大任务，相应的建筑物规模宏大。 为了避免相互干扰，影响工程效益发挥，枢纽布置研究中，首先将通航 建筑物中尺寸规模较大的船闸布置在左岸的半山坡中，避免船闸与其他 建筑物争前缘。泄水和发电两大建筑物都置于河槽内。通航与泄水和发 电三大建筑物分开排列布置
第一节 概
四、重力坝的组成与布置
述
溢流坝段宜布置在河道主流位置，两端以非溢流 坝段与岸坡连接
设永久性横缝：为了防止不均匀沉降、温度应力 控制要求，沿垂直于坝轴线设永久性横缝，各段 坝型应尽量保持一致
河海大学水工建筑物重力坝PPT课件
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
2hl(2hm)—波高； 2Ll (2Lm) –波长； h0 (hz)—波浪中心线与静水位的距离；
a、波浪涌高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
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；
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。
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。
(如特别重要的坝、地质条件复杂、失事后影响巨大)
①地震惯性力 用拟静力法计算地震作用效应
F i a h G Ei i / g 地震作用的效应折减系数，取0.25;
G Ei 第 i坝块的坝体重量,kN；
a h 水平向设计地震加速度，根据设计烈度选取；
i
1 .4
1 4 (hi / H )4
§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、
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
水工建筑物 重力坝
一、概述根据历史记载，最早的重力坝是公元前2900年古埃及在尼罗河上修建的一座高15米、顶长240米的挡水坝。
人类历史上修建的第一批堰、坝，都是利用结构自重来维持稳定，结构简单，安全可靠。
1962年瑞士建成了世界上第一座重力坝坝高285米。
1949年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的潘家口低宽缝重力坝等。
其中长江三峡水利枢纽重力坝，坝高185米。
1、概念重力坝是由砼或浆砌石修筑的大体积挡水建筑物，其基本剖面是直角三角形，整体是由若干坝段组成。
2、工作原理重力坝在水压力及其它荷载作用下必需满足：A、稳定要求：主要依依靠坝体自重产生的抗滑力来满足。
B、强度要求：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来满足。
3、类型1.按构造不同分为:实体重力坝,宽缝重力坝,空腹重力坝。
2.按作用不同分为:溢流重力坝,非溢流重力坝。
3.按筑坝材料的不同分为:混凝土重力坝和浆砌石重力坝。
4、作用在重力坝上的荷载及其组合荷载：（1）自重（包括固定设备重）（2）静水压力河动水压力（3）扬压力（4）浪压力（5）泥沙压力（6）冰压力（7）土压力（8）地震荷载（9）温度作用等。
基本荷载（1）坝体及其上固定设备的自重（2）正常蓄水位或设计洪水位似的扬压力（3）相应于正常蓄水位或设计洪水位时的扬压力（4）泥沙压力（5）相应于正常蓄水位或设计洪水位时的浪压力（6）冰压力（7）土压力（8）相应于设计洪水位时的动水压力（9）其他出现几率多的荷载；特殊荷载（1）校核洪水位时的静水压力（2）相应于校核洪水位时的扬压力（3）相应于校核洪水位时的浪压力（4）相应于校核洪水位时的动水压力（5）地震荷载（6）其他出现机率很少的荷载。
水工建筑物2重力坝
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。
水工建筑物课程设计(重力坝)资料
重力坝设计《水工建筑物》课程设计姓名：专业：学号：基本资料一、基本情况本重力坝水库坝高53.9m，坝底高程31.0m，坝顶高程84.9m，坝基为微、弱风化的花岗岩层，致密坚硬，强度高，抗冲能力强。
水库死水位51.0m，死库容0.3亿m3，正常水位80.0m，设计状况时上游水位82.5m、下游水位45.5m，校核状况上游戏水位84.72m、下游水位46.45m。
二、气候特征1、根据当地气象局50年统计资料，多年平均最大风速14m/s，重现期50年最大风速23m/s，设计洪水位时2.6km，校核洪水位时3.0km；2、最大冻土层深度为125m；3、河流结冰期平均为150天左右，最大冰层1.05m。
三、工程地质条件1、坝址地形地质（1）、左岸：覆盖层2-3m，全风化带厚3-5，强风化加弱风化带厚3m，微风化层厚4m；（2）、河床：岩面较平整，冲积沙砾层厚约0-1.5m，弱风化层厚1m左右，微风化层厚3-6m；坝址处河床岩面高程约在38m 左右，整理个河床皆为微、弱风化的花岗岩层，致密坚硬，强度高，抗冲能力强；（3）、右岸：覆盖层3-5m，全风化带厚5-7，强风化加弱风化带厚1-3m，弱风化带厚1-3m，微风化层厚1-4m。
2、天然建筑材料：粘土料、砂石料和石料在坝址上下游2-3km 均可开采，储量足。
粘土料各项指标均满足土坝防渗体土料质量技术要求。
砂石料满足砼重力坝要求。
大坝设计一、工程等级本水库死库容0.3亿m3，最大库容未知，估算约为5亿m3左右。
根据现行《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180-2003），按水库总库容确定本工程等别为Ⅱ等，工程规模为大（2）型水库。
枢纽主要建筑物挡水、泄水、引水系统进水口建筑物为2级建筑物，施工导流建筑物为3级建筑物。
二、坝型确定坝型选择与地形、地质、建筑材料和施工条件等因素有关。
本枢纽坝址区为较坚硬的砂岩，当地石料丰富，确定本水库大坝为浆砌块石重力坝。
水工建筑物——重力坝
组合作为设计依据。建筑物设计时考虑的荷载组合通常有基本荷载组合和特殊荷载组合。
第二节 重力坝的荷载及荷载组合
二、荷载组合
1. 基本荷载组合 基本荷载组合是由经常出现的荷载组成的荷载集合，用于建筑物的正常设计
情况。由于出现的概率较大，设计规范中规定了较大的安全系数和安全超高。
⑵ 重力坝可采用河床是溢洪道 坝顶允许溢流，可以建河床式溢洪道，这意味着免除河岸溢洪道工程量、便于
枢纽布置、便于施工导流 。
⑶ 设计、施工都比较简单
⑷ 抵御特殊灾害的能力比较强 坝顶允许溢流→遇到超标准洪水不易垮坝
坝体厚实、采用胶结材料→抗震能力强
⑵ 、⑶ 、 ⑷ 正是重力坝得到广泛采用的原因。
第一章 重力坝
一、沿坝基面抗滑稳定分析
★ 之所以要演算坝体与基岩接触面的抗滑稳定，原因有两点：其一，该面承受的水平推 力最大；其二，坝体与坝基接触面是大坝最薄弱的截面。
★ 抗滑稳定计算往往取单宽或一个坝段作为计算单元，计算公式有抗剪强度公式和抗剪断公
式两种。
1. 抗剪强度公式
采用抗剪强度公式计算大坝抗滑稳定的基本假定在于把滑动面看成是接触面， 而不是胶结面。在滑动面上的阻力只考虑摩擦力，不考虑凝聚力。
★ 坝体渗透压力（孔隙水压力）的存在 增大了坝体应力水平
★ 上游坝面采用防渗混凝土，形成防渗层，
在防渗层之后设置排水管
★ 同一水平截面孔隙水压力近似按直 线分布（有防渗排水设施时按折线分 布）考虑。
第二节 重力坝的荷载及荷载组合
5.淤沙压力 ★泥沙压力计算类似土压力，但是淤沙的高度逐年变化、逐年固结，泥沙的 容重和内摩擦角也逐年变化，所以难于精确计算。
水工建筑物重力坝答案汇总
水工建筑物重力坝答案汇总水工建筑物是指那些主要用于水利工程建设的大型工程结构，其中最为重要的一个部分就是重力坝。
本文将针对水工建筑物中的重力坝相关问题进行汇总，包括其定义、特点、设计、施工等方面，希望可以为读者提供参考和帮助。
什么是重力坝？重力坝是指一种河流、水库等填筑物质的大型水利工程，通过填筑河床两岸、水库底部及善后工作面，形成坝体阻挡水流，达到水利工程的阻挡、引导、调节、利用的目的。
重力坝是依靠其自身重力来抵抗水压和外力破坏的一种坝类型，常见于较小的河流和上游的小型水库。
重力坝的特点重力坝的主要特点如下：•坝体重量大，抵抗水压稳定性好；•体积大，输送材料量大；•底部宽度大，必须在石基上建造；•技术成熟，施工简单；重力坝的设计重力坝的设计中，需要考虑以下因素：1. 坝址地质条件坝址地质条件是重力坝设计中最基本的考虑因素，包括地形、地貌和地质构造等地质特征。
这些因素会影响坝体的质量、稳定性及其抵御水压和重量的能力。
2. 坝体形状和高度坝体的形状和高度也是影响重力坝设计的主要因素之一，通常可采取弧形、直线形和混合形等形状。
同时，根据坝的高度而定，确定坝顶与坝底宽度。
3. 垂直和水平受力重力坝的设计需要考虑坝体在垂直方向和水平方向上的受力情况，包括水压、自重、温度变化和震动等外力作用。
4. 水文特征重力坝的设计也需要考虑所处水库或河流的水文特征，包括流域水文气象、汛期特征和洪水浪特征等，以便预测所处环境下的水文情况。
5. 施工场址施工场址的选择也是重力坝设计中的重要考虑因素，包括交通便利性、天气条件和建设难度等。
重力坝的施工重力坝的施工需要先选定坝址、确定坝形及高度，采用适当的施工方法和技术配合施工。
制定合理的施工方案和施工进度是重力坝施工过程中最为重要的环节之一。
施工主要分为以下几个方面：1. 坝体开挖在选定坝址和确定坝体开挖深度后，进行大面积的挖掘；2. 石方开采石方是重力坝施工的主要材料，需要根据各自的质量、大小和地质位置等因素进行开采。
重力坝
工 建 筑 物
α 1γ0 H
排水孔中心线
H H
γ
0
H2
γ 0 H2
H
γ
0
H
γ 0 H2
α 2γ0 H
（C）
（d）
H2
水
B、坝体扬压力
工 建 筑 物
坝体扬压力主要由渗入坝体内部的渗透水
流引起，对坝体的应力分布影响较大，为 减少扬压力常在上游坝面厚约0.5~3.0m的 防渗混凝土其后做排水管及防渗帷幕。 坝体扬压力计算方法与坝基扬压力计算方 法相同。
建 筑 物
0
水 工 建 筑 物
（二）应力方面：在考虑重力坝应力问题 时，我们是常将其视为平面应变问题来考 虑，将其看成固结於地基上的悬臂梁用材 料力学方法来考虑。一般情况下，用无拉 应力来控制，也就是说在坝截面不允许出 现拉应力（ 0），这主要是因为圬工 材料抗拉性能差，一旦出现拉应力就会引 起裂缝，裂缝的产生可能使坝体渗水，甚 至断裂。
一．重力坝的荷载
（一）自重（包括永久设备自重） 坝体自重W标准值计算公式如下： W=V c r （kN/m） 式中：V——坝体体积（ m3），常将坝体断面分解成矩形、三角形计算 [如图 ]。
水 工 建 筑 物
（二）静水压力 静水压力是作用在上下游坝面的主要荷载。 如图所示。计算时常分解为水平水压力（PH） 和垂直水压力（PV）两种。溢流堰前水平水 压力以（PH1）表示
工 建 筑 物
排水孔中心线
H H H1 H2
γ
0
2
0
H
γ 0 H2
0
α 2 γ0 H α 1γ0 H
（a）
（b）
H2
水 工 建 筑 物
重力坝介绍与简介
混凝土重力坝示意图
第一节 概
重力坝的类型
述
（1）坝体高度 高（>70m）、中（30-70m）、低坝（<30m） （2）坝体筑坝材料 混凝土重力坝和浆砌石重力坝 （3）泄水条件 有溢流重力坝和非溢流重力坝 （4）坝体结构型式分类
第一节 概
一、重力坝的工作原理
利用坝体自重在坝基面产 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 利用自重引起的压应力 来抵消由水压力产生的 拉应力
第一节 概
述
二、工作特点（重点掌握内容）
缺点 断面较大，带来一系列问题 （4）需要更多的建筑材料（三峡混凝土总量2800万m3）， 坝体内部应力小，材料强度得不到充分发挥； 如50m高的重力坝，坝体内部最大应力1.2MPa， 而C15混凝土强度设计值7.5MPa （5）坝体、坝内扬压力大：在渗透水流作用下，因作 用面大，设防渗排水设施 （6）混凝土硬化时散发的大量水化热难以向外扩散， 需大量冷却设备
第一节 概
复习思考题
述
１、重力坝的优缺点有哪些？ ２、重力坝如何分类？
要求夏季生产出机口温度为7的低温混凝土设计夏季高峰月混凝土浇筑强度为44万m次采用了二次风冷骨料技术第一节三重力坝的改进与发展1材料方面的改进减少水泥用量采用掺合料和外加剂以减少混凝土硬化时产生的水化热2浇筑方式上的改进采用碾压式快速浇筑方法即在混凝土入仓后用车碾子使混凝土碾压密实代替振捣棒振捣密实采用振动刀片切缝代替分块浇筑第一节如果有航运需要坝段与航运设施之间同样要设边墩和导墙船闸上方也要设交通桥第一节重力坝坝址一般选在狭窄河谷节省工程量为了布置河床式溢洪道坝后式水电站厂房和通航船闸有时也选择在比较宽的河谷建坝葛洲坝工程三峡工程因坝体重量大水平水压力大
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(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
§2-1 概述
一、重力坝的工作原理
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
坝：站住 ~ 稳定、强度 水：蓄住 ~ 防渗
二、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 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 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
笫二章 岩基上的重力坝 (CHAPTER 2 GRAVITY DAM ON ROCK FOUNDATION)
发展历史
重力坝主要依靠自重维持稳定，是一种古老而应用广泛的坝型。 19世纪以前，基本上采用毛石砌体筑坝 19世纪后期，由于新材料出现，逐渐采用混凝土筑坝。在筑坝实践和科 学试验的基础上，设计理论也不断提高 20世纪以来，由于混凝土工艺和施工机械的迅速发展，逐渐形成现代重 力坝，特点是采用有效的防渗排水措施减小扬压力，在施工中采用分缝、 灌浆和温度控制技术，可以修建高坝。特别是1930年代以后，高重力坝 日益增多，混凝土浇筑工艺日臻完善，出现了一些新坝型。
(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。
重力坝的缺点
材料强度未 能充分发挥
大体积砼 易形成裂缝
三、重力坝的型式
按是否过流分 按建筑材料分
按内部结构分
非溢流重力坝 溢流重力坝 混凝土重力坝 碾压混凝土重力坝 浆砌石重力坝 实体重力坝 宽缝重力坝 空腹重力坝
溢流坝前缘
按内部结构分
(1) 实体重力坝—solid gravity dam
优：设计施工方便，结构简单，应力分布明确 缺：内部应力小，材料浪费，坝基扬压力大
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。
(2)宽缝重力坝—slotted gravity dam
优：扬压力小，工程量小，便于坝内检查 缺：施工复杂，模板用量大 (3) 空腹重力坝—laced gravity dam 优：进一步降低扬压力，内部可设厂房 缺：施工复杂，腹孔附近存在一定的拉应力，需钢筋
(4) 预应力重力坝
增加上游部分的压应力，提高抗滑稳定性，减小剖面。小型工程或加固工程
意大利修建了阿尔卑吉拉(Alpa Gera)坝，应用低热水泥，取消分块浇筑， 采用自卸卡车入仓卸料，推土机平仓，连续通仓浇筑，振动刀片切成伸 缩缝等施工新工艺
罗马尼亚建成了127m高的山泉(Izvroul Muntetui)坝，发展一种分层错接、 斜缝不灌浆的混凝土施工方法
上世纪70年代以来，由于碾压混凝土筑坝技术的发展，进一步降低了重 力坝的造价和缩短施工工期，提高了重力坝在坝型选择中的竞争力，促 进了重力坝的发展
(4) 坝基面积大，扬压力的影响大 扬压力的作用会抵消部分坝体重量的有效压力，对坝的稳定和应力
情况不利，故需采取各种有效的防渗排水措施，以削减扬压力，节省工 程量。 防渗：帷幕 排水：排水孔幕（一排或多排）
(5) 剖面尺寸大，内部压应力小，材料强度不能充分发挥
材料的强度不能充分发挥。以高度50m的重力坝为例，其坝内最大压应 力只有1.4MPa左右，且仅发生在坝趾局部地区，所以坝体大部分区域可 适当采用标号较低的混凝土，以降低工程造价 C10混凝土的抗压强度是9.8MPa
20世纪50年代以来，随着水利水电事业蓬勃发展，重力坝也大量兴建。通 过建坝实践和研究，在坝体结构型式、建筑材料、枢纽布置、泄洪消能、 地基处理、施工技术和设计理论等方面都有较大的发展。据统计，1949～ 1985年建成坝高30m以上的重力坝有58座，占混凝土坝总数的51％。 已建成的有：坝高为147m的刘家峡实体重力坝，坝高为105m的新安江宽缝 重力坝，坝高为165m的乌江渡拱形重力坝，坝高为107.5m的潘家口宽缝重 力坝以及坝高为90.5m的牛路岭空腹重力坝等。目前三峡大坝是混凝土实体 重力坝，最大坝高175m，龙滩碾压混凝土重力坝，坝高192m。 此外，根据实际情况，建造了高度在15m以上的浆砌石重力坝达300余座， 最大坝高达101.5m。
自1860年至1959年，世界上修建高度在30m以上的重力坝始终占建坝总数 的50％左右。从20世纪60年代开始，由于土石坝设计理论和施工机械的 发展及地质条件的限制，国外修建重力坝的数量比例减少，但在技术上 却继续进展。如：
瑞士修建了目前世界上最高的大狄克逊(Grand Dixence)重力坝，坝高达 285m，并发展了分期加高的筑坝技术
五、重力坝设计的主要内容
1、总体布置
坝轴线
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
组成建筑物的位置
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
（1）筑坝材料抗冲能力强、泄流问题容易解决
施工期可以利用较低的坝块或底孔导流。坝体断面形态适于在坝 顶布置溢洪道和坝身设置泄水孔，一般不需要另设河岸溢洪道或泄洪 隧洞。在坝址河谷狭窄而洪水流量大的情况下，可以较好地适应这种 自然条件，如：三峡、新安江、三门峡、潘家口等
(2) 结构简单，施工容易，有利于机械化施工 重力坝结构简单，施工技术比较容易掌握，在放样、立模和混
(6) 体积大，水泥用量大，水化热高，散热差
水泥用量多，混凝土凝固时水化热高，散热条件差，且各部浇筑顺序 有先有后，因而同一时间内冷热不均，热胀冷缩，相互制约，往往容 易形成裂缝，从而削弱坝体的整体性，所以混凝土重力坝施工期需有 严格的温度控制和散热措施。
重力坝与其他坝型相比较，有以下缺点：
受扬压力 影响大