2重力坝(上)!

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空腹重力坝 优点：可进一步降低扬压 力，节省方量，还可以利 用坝体内空腔布置水电站 厂房，坝顶可溢流，有效 地解决了狭窄河谷中枢纽 布置的难题。 缺点：腹孔附近可能存在 一定的拉力，局部配置钢 筋较多，应力分析与施工 难度加大。
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预应力重力坝
仅在小型工程和旧坝加固 工程中使用。 特点是利用预应力措施来
增加坝体上游部分的压应
力，提高抗滑稳定性，可 削减坝体剖面。
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装配式重力坝
采用预制块安装筑成的 坝，可改善施工质量和 降低坝内的温度升高； 但要求施工工艺精确， 以便接缝有足够的强度 和防水性能。
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三、重力坝的布置
重力坝布置
重力坝通常由溢流坝段、非溢流坝段和两者之间的
和粘结强度越小，渗压折减系数越小，坝底宽度就
越大，且主要由抗滑稳定条件控制。
坝底宽度一般为坝高的0.7～0.9倍。
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四、非溢流重力坝实用剖面
理论上讲，基本剖面虽然经济，但不实用，因为： 1°坝顶不能是一个尖顶，不便于施工、运行管理和交通。 2°坝高不能刚好与水位齐平，必须有一定的超高。 3°厂房坝段需设闸门和拦污栅，希望上部做成垂直的。
泄洪坝段 位于河床中部，前缘总 长483米。 设有22个表孔和23个泄 洪深孔。 深孔进口高程90米，孔
口尺寸为7×9米；
表孔孔口宽8米，溢流 堰顶高程158米。 表孔和深孔均采用鼻坎 挑流方式进行消能。
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按照筑坝材料分类
混凝土重力坝（碾压混凝土重力坝）、浆砌石重力坝
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（一）自重
自重包括永久设备自重。建筑物的结构自重标准 值,可按结构设计及材料重度计算确定。 一般混凝土的重度为： 23.0～23.5kN/m3
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（二）静水压力
作用在坝面上静水压力 可按静水力学原理 计算， 分为水平及垂直力 分别进行计算。 水平力： P1 = （1/2） гH12 P2 = （1/2） гH22 垂直力： W1 = гA1 W2 = （1/2）гmH22
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三、重力坝类型 按照结构型式分类
实体重力坝、宽缝重力坝、空腹重力坝、 预应力重力坝、装配式重力坝
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实体重力坝
型式最简单。 优点：设计施工方便、应力分布较明确。 缺点：扬压力大、材料强度不能充分发挥，工程量大。
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宽缝重力坝 优点：扬压力小、能较好利用材料强度、节省工程量、 便于坝内检修和维护。 缺点：施工较复杂、模板用量较多。
h h1% hz hc
式中： △h ——防浪墙顶至正常蓄水位或校核洪水位 的高差（m） h1% —— 波浪高度；hc —— 安全超高。 hz —— 波浪中心线高出静水位的高度；
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h h 1% hz h c
式中： h1%——波浪高度； hz——波浪中心线高出静水位的高度； hc——安全超高。
2.1 概述
第 2章
2.2 非溢流坝的剖面及布置
2.3 重力坝的荷载及组合
2.4 重力坝抗滑稳定及应力分析
岩基上
重力坝
2.5 溢流重力坝
2.6 重力坝材料及构造
2.7 重力坝地基处理
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2.1 概述 重力坝的认识 一、重力坝工作原理及特点 二、重力坝类型 三、重力坝的布置
四、重力坝的设计内容
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式中： q —相应反弧段上的单宽流量(m3/s.m)； r—水的密度； v —反弧段最低处的断面平均流速(m/s)；
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（四）淤沙压力
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。
淤积高程：坝前淤积逐年增高，根据河流的挟沙量和规定
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三、重力坝基本剖面
因为作用于上游面的水 压力呈三角形分布,所以重 力坝基本断面是三角形。 当a > 90°时，即上游 面为倒坡。库空时，三角 形重心可能超过底边三分 点在下游面产生拉应力， 而且倒坡不便施工。
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三、重力坝基本剖面
当a<90°时，可以利用 水重帮助稳定。但角度太 小时，库满时合力可能超 过底边三分点（偏下游） 在上游面产生拉应力。上 游面坡度越缓，第一主应 力越易成为拉应力，故a角 不宜太小。
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四、非溢流重力坝实用剖面
工程设计的基本任务就是寻找安全、适用而经济的
设计方案。水工建筑的的优化设计主要是指选择结
构的体形、尺寸和材料时，如何从所有安全、适用 和技术上可行的方案中寻求一个经济上最合理的方 案。而该方案只有通过计算机和适当的计算程序才 能实现。对于重力坝而言，就是在满足现行设计规
二、重力坝工作原理及特点
1.安全可靠。 2.对地形、地质条件适应性好。
特点
（优点））
3.枢纽泄洪问题容易解决。 4.便于施工导流。 5.施工方便。
6.结构作用明确。
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二、重力坝工作原理及特点
1.坝底扬压力大。 2.材料的强度一般不能充分发 挥。 3.水泥水化热大，容易导致坝 体产生裂缝。
ghm gHm 0.7 0.0018 ( gD / v ) 0.13th0.7( 2 ) th 2 vo vo 0.13th 0.7( gH / v )

2 0.45 o 2 0.7 m o


gTm ghm 0.5 13.9( 2 ) vo vo
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（三）动水压力
在溢流面上作用有动水压力，坝顶曲线和下游面直线 段上的动水压力很小，可忽略不计。 只计算反弧段上的动水压力。 计算时假定水流为匀速流，流速为V，如果忽略水重W， 侧面水压力p1和p2，则可以直接由动量方程求出作用 于整个反弧上的水压力水平分量和垂直分量。
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面产生的抗滑力来抵抗水平水压力产生的滑动力以达
到稳定要求； 利用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要求。
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二、重力坝工作原理及特点
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
的淤积年限进行估算，年限可取50-100年。
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（四）淤沙压力
由于坝前泥沙是逐年淤高逐年固结的，淤沙重度和内 摩擦角逐年变化，且各层不同，很难算准，设计时可
根据经验取定，象黄河这样多沙河流应由试验定出。
按土力学公式计算，参照一般经验取数据。
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（五）浪压力
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2.2 非溢流坝的剖面及布置
一、剖面设计的基本原则
二、剖面拟定的步骤 三、重力坝的基本剖面
四、非溢流重力坝的实用剖面
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一、剖面设计的基本原则
1.满足稳定和强度要求、保证大坝安全 。 2.工程量小、造价低 。
3.结构合理，运用方便。
4.利于施工，方便维修。
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应力条件控制。
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（2）上游坝面上部铅直、 下部倾斜 优点：利用部分水重增加坝的稳 定性，上部仍能便于管道进口布 置和操作。 缺点：上游折坡点要结合应力和 管道进口布置高程 选定，要验算折坡点截面的强度 和稳定。一般在坝高的1/3~2/3的 范围内。
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（3）上游坝面略呈倾斜
范要求和通用设计准则的前提下求出其造价最低工
混凝土方量最小的断面，即最优断面荷载组合
重力坝荷载组合
五、浪压力 六、扬压力
重力坝上的荷载
一、自重 二、静水压力
三、动水压力
四、淤沙压力
七、地震作用
八、冰压力
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概 念
一、重力坝的荷载
指外界环境对水工建筑物的影响。
二、剖面拟定的步骤
1.拟定基本剖面。 2.修改成使实用剖面 。
3.对实用剖面进行稳定和强度验算。
4.反复修正，得到合理设计剖面。
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三、重力坝基本剖面
重力坝基本断面一般是指在 水压力(水位与坝顶齐平)、 自重和扬压力等主要荷载作 用下，满足稳定、强度要求 的最小三角形断面。 设计原则： 1、满足稳定和强度要求 2、力求工程量少、外形轮 廓简单 3、便于施工、运用方便
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三、重力坝基本剖面
基本剖面设计规律 1）施工运用方便多做成 a = 900 2）f较低时，为满足稳定， 减小a角，利用水重。 3）工程经验 m=0.6～0.8（下游坡） n=0～0.2（上游坡）
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三、重力坝基本剖面
基本剖面设计规律
坝底宽度： 一般情况,坝体与坝基接触面之间摩擦系数及粘 结强度越大、渗压折减系数越大，基本剖面底宽就 越小，断面主要由强度条件控制。反之，摩擦系数
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常用的实用断面形式 上游面铅直的坝面：该形式适用于坝基抗剪断参数较大, 由应力条件控制坝体断面的情况，该断面形式便于坝内 布设泄水孔或泄水管道的闸门和拦污设备。 上游面向上游倾斜的坝面：它适用于混凝土与基岩之间 抗剪断参数小的情况.