水工建筑物3PPT课件
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《水工建筑物介绍》PPT课件
来承受外力，这些力不能准确得知；
以满足我们对公众安全职责的要求。
——改编自一位不知名作者 ]
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1.4.2 解决水工问题的方法
常用的解决水工问题的方法： （1）理论分析 （2）数值分析（有限元数值方法等） （3）实验研究 （4）原型观测与监测 （5）工程经验
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பைடு நூலகம்20
1.3.3 我国水利水电建设应走可持续发展之路 （我国水利水电建设的原则）
自行阅读、仅供参考和思考。
1.全面规划，统筹兼顾，标本兼治，综合治理 2.节流优先，治污为本，开源节流并重，开发保护并举，建设
节水型社会 3.建设水资源“南水北调”和“西电东送”工程 4.加强生态环境建设，合理安排生态环境用水 5.加强水资源统一管理，形成水资源合理配置的格局
9.处理软弱夹层和加固大坝、边坡，广泛采用了预应力锚索加 固技术。
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10.大坝抗震分析与设计。采用计算机和有限元法，已经从拟 静力法分析进入动力分析阶段，并能考虑结构、地基、库水 之间的相互作用。模型试验和原型观测也有相应的发展。
11.计算机在水利水电工程建设中得到广泛应用。
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（6）专门建筑物。水电站压力前池、调压室、电站厂房；灌
渠沉沙池、冲沙闸；过坝用船闸、
升船机、鱼整理道ppt、过木道等。
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本课程将学习重力坝、拱坝、土石坝、水闸、岸边溢洪 道、水工隧洞、过坝建筑物、渠首及渠系建筑物、河道整治 建筑物等10种左右的建筑物。（这些是主要和常见的水工建 筑物。）
本课程学习这些建筑物的特点和设计方法。
5.建设了若干大规模调水工程。跨流域的南水北调工程已开工。
6.制定和完善了水利水电建设的法律、法规、规程、规范和建 设计划。
水工建筑物教学课件
详细描述
水工建筑物施工方法包括传统施工方法和新型施工方法。传统施工方法包括预制施工、浇筑施工等，新型施工方 法包括3D打印技术、预制装配式施工等。同时，施工过程中还需采用相应的施工技术，如土石方开挖、混凝土浇 筑等，以确保工程质量和安全。
水工建筑物的建筑材料与结构
总结词
建筑材料与结构
详细描述
水工建筑物常用的建筑材料包括混凝土、石材、木材等，每种材料都有其特点和使用范 围。水工建筑物结构形式多样，包括重力坝、拱坝、土石坝等，每种结构形式都有其适 用的工程条件和优缺点。在选择建筑材料和结构形式时，应综合考虑工程需求、材料性
历史
水工建筑物的发展历程可以追溯到古代水利工程，如中国的 都江堰、古罗马的引水渠等。随着科技的不断进步，现代水 工建筑物在设计和建造上更加注重环保、节能和可持续发展 。
发展
现代水工建筑物的发展趋势是多元化、综合化和智能化。通 过新材料、新工艺和新技术的应用，水工建筑物在提高水资 源利用效率、保障生态环境安全和促进社会经济发展等方面 发挥着越来越重要的作用。
三峡水利枢纽
作为世界上最大的水利枢纽，三峡水利枢纽在防洪、发电、航运等方面发挥了巨大作用。 该工程采用了大坝、水电站、通航建筑物等主要水工建筑物，通过优化设计和施工，实现 了工程的可持续发展。
向家坝水电站
向家坝水电站是中国第二大水电站，位于四川省宜宾市境内。该工程采用了碾压混凝土坝 、地下厂房等主要水工建筑物，通过科学管理和技术创新，提高了工程的经济效益和社会 效益。
水工建筑物教学课件
• 水工建筑物概述 • 水工建筑物的设计与施工 • 水工建筑物的维护与管理 • 水工建筑物的案例分析 • 水工建筑物的前沿技术与发展趋势
01
水工建筑物概述
水工建筑物施工方法包括传统施工方法和新型施工方法。传统施工方法包括预制施工、浇筑施工等，新型施工方 法包括3D打印技术、预制装配式施工等。同时，施工过程中还需采用相应的施工技术，如土石方开挖、混凝土浇 筑等，以确保工程质量和安全。
水工建筑物的建筑材料与结构
总结词
建筑材料与结构
详细描述
水工建筑物常用的建筑材料包括混凝土、石材、木材等，每种材料都有其特点和使用范 围。水工建筑物结构形式多样，包括重力坝、拱坝、土石坝等，每种结构形式都有其适 用的工程条件和优缺点。在选择建筑材料和结构形式时，应综合考虑工程需求、材料性
历史
水工建筑物的发展历程可以追溯到古代水利工程，如中国的 都江堰、古罗马的引水渠等。随着科技的不断进步，现代水 工建筑物在设计和建造上更加注重环保、节能和可持续发展 。
发展
现代水工建筑物的发展趋势是多元化、综合化和智能化。通 过新材料、新工艺和新技术的应用，水工建筑物在提高水资 源利用效率、保障生态环境安全和促进社会经济发展等方面 发挥着越来越重要的作用。
三峡水利枢纽
作为世界上最大的水利枢纽，三峡水利枢纽在防洪、发电、航运等方面发挥了巨大作用。 该工程采用了大坝、水电站、通航建筑物等主要水工建筑物，通过优化设计和施工，实现 了工程的可持续发展。
向家坝水电站
向家坝水电站是中国第二大水电站，位于四川省宜宾市境内。该工程采用了碾压混凝土坝 、地下厂房等主要水工建筑物，通过科学管理和技术创新，提高了工程的经济效益和社会 效益。
水工建筑物教学课件
• 水工建筑物概述 • 水工建筑物的设计与施工 • 水工建筑物的维护与管理 • 水工建筑物的案例分析 • 水工建筑物的前沿技术与发展趋势
01
水工建筑物概述
水工建筑物 第3章 拱坝
1）河谷宽高比L/H
L/H<2.0 适宜薄拱坝 L/H=2~3 适宜中厚拱坝 L/H=3~4.5适宜厚拱坝 L/H>4.5 以往认为不宜建拱坝，随筑坝技术提高，现已
有L/H=10的实例（法国） 可见：较小的L/H经济性好。
◎三、拱坝地形地质条件
2）河谷断面形状——决定坝体薄厚（经济性）
V形——随水深增加，拱跨减小，水荷载增加与拱圈 承载能力增加一致，坝体可薄，经济性好；
• 2、定中心角or变中心角拱坝、斜拱坝 —单曲→双曲的过渡坝型
在V形河谷中，底部跨度小，拱中心角小，拱作用 不大，为增大曲率，曾采用定中心角or变中心角拱 坝
◎三、常用拱坝体形及平面布置形式
定中心角or变中心角拱坝特点
岸边向上游倒悬，对空库、施工期坝顶应力不利 有人将其拱冠梁向下游倒悬，一度采用斜拱坝，但坝
◎一、拱坝水平拱圈中心角2φA——与拱坝σ、坝肩稳定、造价有关
从经济性考虑——取1m高水平拱圈体积，有：
V
R 2A
180 0
T
令
dV
dA
0, 得到2 A
133 034'
从拱内应力σ考虑——若视拱圈为两端固定拱，由
结构力学得到，当2φA>120度时，拱内不出现拉应
力
可知：较大的2φA对坝体应力和经济性有利。
补充边界条件：c(0,0）；（2TB , H )
连续条件：dx
0
dy y1H
一般1 0.6 ~ 0.65，2 0.3 ~ 0.6
由上述条件确定a、b、c值。
◎四、拱冠梁剖面形式
双曲拱坝——继续确定如下内容 2、各层拱圈圆心轨迹线——上游1:0.7下游1:0.8
◎五、拱坝布置要求、原则、步骤
L/H<2.0 适宜薄拱坝 L/H=2~3 适宜中厚拱坝 L/H=3~4.5适宜厚拱坝 L/H>4.5 以往认为不宜建拱坝，随筑坝技术提高，现已
有L/H=10的实例（法国） 可见：较小的L/H经济性好。
◎三、拱坝地形地质条件
2）河谷断面形状——决定坝体薄厚（经济性）
V形——随水深增加，拱跨减小，水荷载增加与拱圈 承载能力增加一致，坝体可薄，经济性好；
• 2、定中心角or变中心角拱坝、斜拱坝 —单曲→双曲的过渡坝型
在V形河谷中，底部跨度小，拱中心角小，拱作用 不大，为增大曲率，曾采用定中心角or变中心角拱 坝
◎三、常用拱坝体形及平面布置形式
定中心角or变中心角拱坝特点
岸边向上游倒悬，对空库、施工期坝顶应力不利 有人将其拱冠梁向下游倒悬，一度采用斜拱坝，但坝
◎一、拱坝水平拱圈中心角2φA——与拱坝σ、坝肩稳定、造价有关
从经济性考虑——取1m高水平拱圈体积，有：
V
R 2A
180 0
T
令
dV
dA
0, 得到2 A
133 034'
从拱内应力σ考虑——若视拱圈为两端固定拱，由
结构力学得到，当2φA>120度时，拱内不出现拉应
力
可知：较大的2φA对坝体应力和经济性有利。
补充边界条件：c(0,0）；（2TB , H )
连续条件：dx
0
dy y1H
一般1 0.6 ~ 0.65，2 0.3 ~ 0.6
由上述条件确定a、b、c值。
◎四、拱冠梁剖面形式
双曲拱坝——继续确定如下内容 2、各层拱圈圆心轨迹线——上游1:0.7下游1:0.8
◎五、拱坝布置要求、原则、步骤
概述 水工建筑物课件
缺点： 坝身一般不能溢流，需另设溢洪道； 施工导流不如混凝土坝方便； 粘性土料的填筑受气候条件影响； 断面大，体积大。
2020/10/29
8
影响我国高土石坝建设的原因
坝址河谷狭窄，洪水流量大，施工导流和泄洪布置 工程量大； 防渗土料的选择局限于粘性较大的细粒土，施工要 求偏严，单价较高； 缺乏大容量，高效率的施工机械。
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设计基本要求 具有足够的断面维持坝坡的稳定。边坡稳定和坝基 稳定是土石坝安全的基本保证。施工期、水库水位降 落以及地震作用在坝坡的荷载和土石料的抗剪强度指 标都将发生变化，应分别计算。 设置良好的防渗和排水设施以控制渗流。土石坝挡 水后，坝体内形成渗流，饱和区土石料承受上浮力， 减轻了抵抗滑动的有效重量；浸水后土石料的抗剪强 度降低；渗流力可对坝坡形成不良作用；渗流从坝坡、 坝基或河岸逸出时可能引起管涌、流土等渗流破坏。 设置防渗和排水设施可以控制渗流范围、改变渗流方 向、减小渗流的逸出坡降以增加坝坡、坝基和河岸的 抗滑和抗渗稳定，还有利于减小坝体和坝基的渗流量。
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三、土石坝工作特点
工作特点： 坝基与坝身是透水的。 上下游水位对土石坝边坡的影响。波浪、冰层能 冲刷和破坏坝坡，上下游水位升降对坝坡稳定有不 利影响。 大气降水与温度对坝体的影响。大气降水使坝面 土石流失，冬季结冰使土料膨胀，融化时形成孔穴 及裂缝，夏季炎热坝坡干燥出现裂缝 坝基及坝身沉降。一般施工质量好的土石坝沉陷 量为坝高的0.2～0.4%，1～2m，不均匀沉降要产生 裂缝，均匀沉降影响坝高。
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四、地基基本要求
岩石地基：
•具有足够的强度（一般都能满足，但对页岩与粘土岩应做软基处理） •岩石的整体性，避免断层，不能有大裂隙 •无造成滑动的软弱夹层 •岩石具有足够的抗水性，岩石浸水后不致溶解和软化 石灰岩、石膏
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影响我国高土石坝建设的原因
坝址河谷狭窄，洪水流量大，施工导流和泄洪布置 工程量大； 防渗土料的选择局限于粘性较大的细粒土，施工要 求偏严，单价较高； 缺乏大容量，高效率的施工机械。
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设计基本要求 具有足够的断面维持坝坡的稳定。边坡稳定和坝基 稳定是土石坝安全的基本保证。施工期、水库水位降 落以及地震作用在坝坡的荷载和土石料的抗剪强度指 标都将发生变化，应分别计算。 设置良好的防渗和排水设施以控制渗流。土石坝挡 水后，坝体内形成渗流，饱和区土石料承受上浮力， 减轻了抵抗滑动的有效重量；浸水后土石料的抗剪强 度降低；渗流力可对坝坡形成不良作用；渗流从坝坡、 坝基或河岸逸出时可能引起管涌、流土等渗流破坏。 设置防渗和排水设施可以控制渗流范围、改变渗流方 向、减小渗流的逸出坡降以增加坝坡、坝基和河岸的 抗滑和抗渗稳定，还有利于减小坝体和坝基的渗流量。
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三、土石坝工作特点
工作特点： 坝基与坝身是透水的。 上下游水位对土石坝边坡的影响。波浪、冰层能 冲刷和破坏坝坡，上下游水位升降对坝坡稳定有不 利影响。 大气降水与温度对坝体的影响。大气降水使坝面 土石流失，冬季结冰使土料膨胀，融化时形成孔穴 及裂缝，夏季炎热坝坡干燥出现裂缝 坝基及坝身沉降。一般施工质量好的土石坝沉陷 量为坝高的0.2～0.4%，1～2m，不均匀沉降要产生 裂缝，均匀沉降影响坝高。
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四、地基基本要求
岩石地基：
•具有足够的强度（一般都能满足，但对页岩与粘土岩应做软基处理） •岩石的整体性，避免断层，不能有大裂隙 •无造成滑动的软弱夹层 •岩石具有足够的抗水性，岩石浸水后不致溶解和软化 石灰岩、石膏
《水工建筑物》课件
方法
采用各种监测仪器和设备，对水工建筑物的结构、水位、流速、压力等关键参 数进行实时监测和数据采集，分析数据变化，评估结构安全状态。
维护与保养的要求与措施
要求
定期对水工建筑物进行检查、维护和保养，确保其结构完整、功能正常，防止出现老化、腐蚀和损伤等问题。
措施
对不同类型的水工建筑物采取相应的维护和保养措施，如定期清理、加固、涂装、更换破损部件等，保持其良好 的工作状态。
水资源的综合利用与开发
总结词
水资源的综合利用与开发对于水工建筑物设 计和建设至关重要，可以提高水资源利用效 率，促进可持续发展。
详细描述
水资源综合利用与开发包括雨水的收集和利 用、污水的处理和再利用、水能资源的开发 和利用等。在水工建筑物设计和建设中，应 充分考虑水资源的综合利用与开发，以提高 水资源的利用效率，缓解水资源短缺问题， 促进可持续发展。同时，应采取有效的措施
环境保护的重要性与要求
总结词
环境保护是水工建筑物设计和建设的重要考虑因素，需要采取有效措施减少对环境的负 面影响。
详细描述
环境保护的重要性在于维护生态平衡、保障人类健康和促进可持续发展。在水工建筑物 设计和建设中，应充分考虑环境保护的要求，采取有效的防护措施，减少对土地、水域
和生态环境的破坏和污染。
本课程旨在培养学生掌握水工建筑物的基本概念、设计原理、施工方法及工程实例等方面的知识和技 能，为将来从事水利工程、土木工程和环境工程等领域的工作打下基础。
学习目标
掌握水工建筑物的基本概 念、类型、特点和功能。
掌握水工建筑物的施工方 法和技术，包括地基处理 、混凝土施工等方面的技 能。
ABCD
理解水工建筑物的设计原 理和方法，包括静水力学 、流体力学、土力学等方 面的知识。
采用各种监测仪器和设备，对水工建筑物的结构、水位、流速、压力等关键参 数进行实时监测和数据采集，分析数据变化，评估结构安全状态。
维护与保养的要求与措施
要求
定期对水工建筑物进行检查、维护和保养，确保其结构完整、功能正常，防止出现老化、腐蚀和损伤等问题。
措施
对不同类型的水工建筑物采取相应的维护和保养措施，如定期清理、加固、涂装、更换破损部件等，保持其良好 的工作状态。
水资源的综合利用与开发
总结词
水资源的综合利用与开发对于水工建筑物设 计和建设至关重要，可以提高水资源利用效 率，促进可持续发展。
详细描述
水资源综合利用与开发包括雨水的收集和利 用、污水的处理和再利用、水能资源的开发 和利用等。在水工建筑物设计和建设中，应 充分考虑水资源的综合利用与开发，以提高 水资源的利用效率，缓解水资源短缺问题， 促进可持续发展。同时，应采取有效的措施
环境保护的重要性与要求
总结词
环境保护是水工建筑物设计和建设的重要考虑因素，需要采取有效措施减少对环境的负 面影响。
详细描述
环境保护的重要性在于维护生态平衡、保障人类健康和促进可持续发展。在水工建筑物 设计和建设中，应充分考虑环境保护的要求，采取有效的防护措施，减少对土地、水域
和生态环境的破坏和污染。
本课程旨在培养学生掌握水工建筑物的基本概念、设计原理、施工方法及工程实例等方面的知识和技 能，为将来从事水利工程、土木工程和环境工程等领域的工作打下基础。
学习目标
掌握水工建筑物的基本概 念、类型、特点和功能。
掌握水工建筑物的施工方 法和技术，包括地基处理 、混凝土施工等方面的技 能。
ABCD
理解水工建筑物的设计原 理和方法，包括静水力学 、流体力学、土力学等方 面的知识。
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
• 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
水利工程施工水工建筑物培训资料PPT课件
5、合理布置、加强保养、提高工效 严格执 行机械保养制度，使机械处于最佳状态， 合理布置工作面和运输道路。
堆石料的开采的基本要求（P171）
水利工程施工水工建筑物培训资料(pp t128页 )
水利工程施工水工建筑物培训资料(pp t128页 )
（二）挖运方案及其选择 1、人工开挖，马车、拖拉机、翻斗车运土 上坝 人工挖土装车，马车运输，距离不宜大于 1km； 拖拉机、翻斗车运土上坝，适宜运距2~4 km， 坡度不宜大于0.5%~1.5%。
2． 土石方调度优化
土石方调度优化的目的，是找出总运输量最 小的调度方案，从而达到运输费用最低， 降低工程造价。
3． 弃料处理
坝基与岸坡处理：
水工建筑的地基一般分为岩石地基、土壤 地基或砂砾石地基。由于工程地质和水文 地质作用的影响，天然地基往往存在一些 不同程度、不同形式的缺陷，经过人工处 理，使地基具有足够的强度、整体性、抗 渗性和耐久性，方能作为水工建筑物的地 基。
水利工程施工水工建筑物培训资料(料(pp t128页 )
（三）挖运强度与设备 分期施工的土石坝，应根据坝体分期施工的填筑 强度和开挖强度来确定相应的机械设备容量。 1、坝体分期上坝强度Qd（ m³／h）可按下式计算： Qd= V′·Ka·K/(T·K1)
水利工程施工水工建筑物培训资料(pp t128页 )
水利工程施工水工建筑物培训资料(pp t128页 )
土石料的开采与运输： 料场开采前的准备工作： 划定料场范围； 分期分区清理覆盖层； 设置排水系统； 修建施工道路； 修建辅助设施。
水利工程施工水工建筑物培训资料(pp t128页 )
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堆石料的开采的基本要求（P171）
水利工程施工水工建筑物培训资料(pp t128页 )
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（二）挖运方案及其选择 1、人工开挖，马车、拖拉机、翻斗车运土 上坝 人工挖土装车，马车运输，距离不宜大于 1km； 拖拉机、翻斗车运土上坝，适宜运距2~4 km， 坡度不宜大于0.5%~1.5%。
2． 土石方调度优化
土石方调度优化的目的，是找出总运输量最 小的调度方案，从而达到运输费用最低， 降低工程造价。
3． 弃料处理
坝基与岸坡处理：
水工建筑的地基一般分为岩石地基、土壤 地基或砂砾石地基。由于工程地质和水文 地质作用的影响，天然地基往往存在一些 不同程度、不同形式的缺陷，经过人工处 理，使地基具有足够的强度、整体性、抗 渗性和耐久性，方能作为水工建筑物的地 基。
水利工程施工水工建筑物培训资料(料(pp t128页 )
（三）挖运强度与设备 分期施工的土石坝，应根据坝体分期施工的填筑 强度和开挖强度来确定相应的机械设备容量。 1、坝体分期上坝强度Qd（ m³／h）可按下式计算： Qd= V′·Ka·K/(T·K1)
水利工程施工水工建筑物培训资料(pp t128页 )
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土石料的开采与运输： 料场开采前的准备工作： 划定料场范围； 分期分区清理覆盖层； 设置排水系统； 修建施工道路； 修建辅助设施。
水利工程施工水工建筑物培训资料(pp t128页 )
水利工程施工水工建筑物培训资料(pp t128页 )
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水工建筑物教材ppt课件
2.46
0.98
2.23
1.00
2.01 1.78 1.68 1.64 1.60 1.56 1.44 1.39 1.30 1.01
1.80 1.63 1.56 1.52 1.49 1.46 1.37 1.33 1.25 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2-4）
表2-3
累积频率波高hp与平均波高Hm的比值
hp/Hm
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
p(%) 0.1 1 2 3 4 5 10 13 20 50
2.97 2.42 2.23 2.11 2.02 1.95 1.71 1.61 1.43 0.94
2.70 2.26 2.09 2.00 1.92 1.87 1.65 1.56 1.41 0.94
F i hG Eii/g
2）垂直地震惯性力
作用于质点i的垂直向地震惯性力代表值应按
下式计算：
F vvG Eii/g
以上二式中： Fi 、Fi—作用于质点i的垂直、水平地
震惯性力代表值，KN/m； ξ—地震作用的效应折减系数，一般取ζ=0.25；
地震作用力计算
（1）地震惯性力
地震时，各种水工建筑物随地壳而加速运动， 由于其自重而产生地震惯性力。地震惯力的 方向是任意的，和地震加速度的方向相反。 其可分为水平和竖向地震惯性力。
1）水平地震惯性力
采用拟静力法计算地震作用效应时，沿建筑物
高度作用于质点i的水平向地震惯性力代表值应按
下式计算：
求出hm、hp、Lm等，并根据坝闸前水深，计算作用 在坝闸上的波浪压力。
《水工建筑物》 课件
• （4）粘性土的施工填筑含水率应根据土料性质、填筑部位、 气候条件和施工机械等情况，控制在最优含水率－2％～＋3 ％偏差范围以内。
(三) 面板堆石坝各种筑坝材料的选择标准
（1）主堆石区宜采用硬岩堆石料或砂砾料填筑。枢纽建筑物开挖石料符合 主堆石区或下游堆石区质量要求者，也可分别用于主堆石区或下游堆石 区。
3）坝的反滤层必须符合下列要求： ① 使被保护的土不发生渗透变形； ② 渗透性大于被保护土，能通畅地排出渗透水流； ③ 不致被细粒土淤塞失效。
三、碾压土石坝坝体排水及构造设计
土石坝应设置坝体排水，降低浸润线和孔隙压力，改变 渗流方向，防止渗流出逸处产生渗透变形，保护坝坡土 不产生冻胀破坏。 坝体排水设备必须满足以下要求： ①能自由地向坝外排出全部渗水； ②应按反滤要求设计； ③便于观测和检修。 坝体排水一般有三种常用形式： （1）棱体排水，又称滤水坝趾。棱体排水设备适用于下 游有水的情况，其顶部高程应超出下游最高水位。 （2）贴坡式排水，又称表面排水 （3）坝内排水。坝内排水又分为竖式排水和水平排水。
3）反滤料、过渡层及排水体材料 反滤料、过渡层料及排水体材料应符合下列要求： ①质地致密，抗水性和抗风化性能满足工程运用条 件的要求； ②具有要求的级配； ③具有要求的透水性； ④反滤料和排水体料中粒径小于0.075mm的颗粒含 量应不超过5％。
(二) 土石坝各种筑坝材料的填筑标准
①坝的级别、高度、坝型和坝的不同部位； ②土石料的压实特性和采用的压实机具； ③坝料的填筑干密度和含水率与力学性质的关系，以及设计对
(三)坝体防渗体的选择
• 在土石坝中，土质防渗体是应用最为广泛的防渗结构 。所谓防渗体，是指这部分土体比坝壳其他部分更不 透水，它的作用是控制坝体内浸润线的位置，并保持 渗流稳定。土质防渗体断面尺寸应根据下列因素研究 确定：
(三) 面板堆石坝各种筑坝材料的选择标准
（1）主堆石区宜采用硬岩堆石料或砂砾料填筑。枢纽建筑物开挖石料符合 主堆石区或下游堆石区质量要求者，也可分别用于主堆石区或下游堆石 区。
3）坝的反滤层必须符合下列要求： ① 使被保护的土不发生渗透变形； ② 渗透性大于被保护土，能通畅地排出渗透水流； ③ 不致被细粒土淤塞失效。
三、碾压土石坝坝体排水及构造设计
土石坝应设置坝体排水，降低浸润线和孔隙压力，改变 渗流方向，防止渗流出逸处产生渗透变形，保护坝坡土 不产生冻胀破坏。 坝体排水设备必须满足以下要求： ①能自由地向坝外排出全部渗水； ②应按反滤要求设计； ③便于观测和检修。 坝体排水一般有三种常用形式： （1）棱体排水，又称滤水坝趾。棱体排水设备适用于下 游有水的情况，其顶部高程应超出下游最高水位。 （2）贴坡式排水，又称表面排水 （3）坝内排水。坝内排水又分为竖式排水和水平排水。
3）反滤料、过渡层及排水体材料 反滤料、过渡层料及排水体材料应符合下列要求： ①质地致密，抗水性和抗风化性能满足工程运用条 件的要求； ②具有要求的级配； ③具有要求的透水性； ④反滤料和排水体料中粒径小于0.075mm的颗粒含 量应不超过5％。
(二) 土石坝各种筑坝材料的填筑标准
①坝的级别、高度、坝型和坝的不同部位； ②土石料的压实特性和采用的压实机具； ③坝料的填筑干密度和含水率与力学性质的关系，以及设计对
(三)坝体防渗体的选择
• 在土石坝中，土质防渗体是应用最为广泛的防渗结构 。所谓防渗体，是指这部分土体比坝壳其他部分更不 透水，它的作用是控制坝体内浸润线的位置，并保持 渗流稳定。土质防渗体断面尺寸应根据下列因素研究 确定：
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同样，由下游坝面微分体，可得：
σxd=Pd+(σyd-Pd)m2 σxd=Pd+τdm2
第二节 重力坝的作用 及其组合
作用（荷载）包括：
坝体自重、水压力、扬 压力、浪压力、冰压力、 土压力、泥沙压力、地震 荷载等。
ho
g(h2l)0.0061127(gVD )1 3
V2
V2
g(L2l)0.3321 1.1(V 5 gD )31.75
V2
V2
式中
2hL —
当gD v2
=20 ∽250时，
重力坝的稳定分析
稳定分析是重力坝设计中 的一项重要内容，其目的是核 算坝体沿坝基面或沿地基深层 软弱结构面抗滑稳定的安全性 能。
1.单一安全系数法
K = = 阻滑力 阻滑力
f (∑w - u ) ∑p
K = = 阻滑力 滑动力
f (∑w - u ) + c′A ∑p
2.分项系数极限 状态法
作用函数≤抗力函数
分项系数极限状态法
重力坝按承载能力极限状态设计时，考虑以以下两种作 用效用组合：
（1） 基本组合——持久状况（或短暂状况下），永 久作用与可变作用组合。
（2） 偶然组合——偶然状况下，永久作用、可变作 用与一种偶然作用的效应组合。
对基本组合，采用以下极限状态设计表达式：
对基本组合，采用以下极限状态设 计表达式：
γd——偶然组合结构系数； 结构重要性系数γ0是用来考虑水利水电工 程结构或构件的重要性和失事后果。 计算作用效应函数S（·）时，作用取设计 值，是考虑作用（荷载）对标准值的不利变异。 设计值等于标准值乘以分项系数γG 即 Qd=Qk·γG
提高坝体抗滑稳定性的 工程措施
(1) 利用水重
(4)抽水措施
(2)将坝基面开挖成 (5)加固地基
倾向上游的斜面 (6) 横缝灌浆
(3)设置齿墙 (7)预应力锚固措施
重力坝的应力分析
1.重力坝应力分析的目的与方法
应力分析的目的：为了检验大 坝在施工期和运用期是否满足强度 要求；并根据应力分布情况进行坝 体混凝土标号分区；也为研究坝体 某些部位的应力集中和配筋等提供 依据。
∑M——作用于计算截面以上全部荷载对截面形 心的力矩总和， kN·m，以使上游面产生压应力者为正。
B——计算截面的长度，m
边缘应力计算
由上游坝面的微分体，根据平衡条
件∑Fy=0 得 τu=(Pu- σyu)n
式中：Pu——上游面水压力强度，kPa（如有泥沙 压力和地震动水压力也应记在内）；
Puu——上游边缘应力的扬压力强度； σyu——坝体上游边缘应力 ； n——上游坝坡坡率， n tgφu
年平均风速。
D ——吹程，m 。可取坝前沿水
库到对岸水面的最大直线距离，当水库水
面特别狭长时，以5倍平均水面宽为限。
吹程 D
波浪中心至静水位的高差
h0
4πhl 2 2Ll
cthπH1 Ll
式中：H1——坝前水库水深，m; cth——双曲线余
切；当H1>Ll时，上式可简化为：
cth4π H1 1.0
应力分析的方法：
1、模型试验法 2、材料力学法 3、弹性理论的解析法 4、弹性理论的有限元法
材料力学法 符号规定
因为假定按直线分布，所以可按偏心受 压公式计算上、下游边缘应力σyu和σyd。
σ y
uBW6 B2M
σ y
uBW6 B2M
式中：∑W——作用于计算截面以上全部荷载的铅直
分力的总和，kN（包括坝体自重、水重、淤沙重及计算 的扬压力等），以向下为正，对于实体重力坝，均切取 单位宽度坝体为准（下同）
由下游坝面 微分体，根据平衡条件
∑Fy=0 得 τd=(σyd -Pd)m
σ y
Pd——下游面水压力强度，kPa
Pud—— 下 游 边 缘 应 力 的 扬 压 力 强 度
σyd——下游坝面边缘应力，kPa
m——下游坝坡坡率
由上游坝面微分体，根据∑Fx=0 可得： σxu=Pu-(Pu-σyu) n2 σxu=Pu-τu n2
Ll
h0
4πhl2 2Ll
0.61lh
作用效应（荷载）组合
荷载按其随时间的变异性可 分为永久作用、可变作用和偶然作 用；按其作用状况又可分为持久状 况、短暂状况和偶然状况。
设计状况 持久状况 短暂状况
偶然状况
荷载组合 基本组合 基本组合
偶然组合
稳定分析方法
单一安全系数法和分项 系数极限状态法
第三章 岩基上的重力坝
第一节 概述
一、重力坝的工作原理及特点
重力坝的工作原理:主要依靠坝体 自身重量在滑动面上产生的抗滑力 来抵消坝前水压力以满足稳定的要 求；同时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。
重力坝的工作特点: 优点和缺点
重力坝的类型
按坝的高度分类为：高坝 、中坝、低坝三类。按筑坝材料分 类可分为：混凝土重力坝和浆砌石 重力坝。按坝体的结构型式分类可 分为：实体重力坝、宽缝重力坝、 空腹重力坝 。
重力坝的设计内容
1、剖面设计 2、稳定分析 3、应力分析 4、构造设计 5、地基处理 6、溢流重力坝和泄水孔的孔 口设计 7、监测设计为 Nhomakorabea累
积
频
率
5%
的
波
高
；
当gD v2
=250 ∽ 1000
时，为累计频率10%的波高。在计算浪压力
时，规范规定采用累计频率为1%时的波高，
对应于5%的波高，应乘以1.24；对应于10%
的波高，应乘以1.41。
2LL— 平均波长m。
v —计算风速，m/s 。设计情况采用
校核50年一遇最大风速，校核情况采用多
r0S(rG G K,rQ Q K,aK)r1 d1R (rfm k,aK)
作用函数
抗力函数
S(•)PR
R (•)fR , W RcR , A R
r0S(•)
1 rd
R(•)
式中：γ0——结构重要性系数； ψ——设计状况系数； S（·）——作用效应函数； R（·）——结构及构件抗力函数
； γG——永久作用分项系数； γQ——可变作用分项系数； Gk——永久作用标准值； Qk——可变作用标准值；
αk——几何参数的标准值； fk——材料性能标准值；
γm——材料性能分项系数； γd——基本组合结构系数。
对基本组合，采用以下极限状态设 计表达式：
γ 0 ψ S γ G (G k,γ Q Q k,A k,a k) γ 1R γ fk(,a k)
d
m
作用函数
抗力函数
式中：Ak——偶然作用的代表值；
σxd=Pd+(σyd-Pd)m2 σxd=Pd+τdm2
第二节 重力坝的作用 及其组合
作用（荷载）包括：
坝体自重、水压力、扬 压力、浪压力、冰压力、 土压力、泥沙压力、地震 荷载等。
ho
g(h2l)0.0061127(gVD )1 3
V2
V2
g(L2l)0.3321 1.1(V 5 gD )31.75
V2
V2
式中
2hL —
当gD v2
=20 ∽250时，
重力坝的稳定分析
稳定分析是重力坝设计中 的一项重要内容，其目的是核 算坝体沿坝基面或沿地基深层 软弱结构面抗滑稳定的安全性 能。
1.单一安全系数法
K = = 阻滑力 阻滑力
f (∑w - u ) ∑p
K = = 阻滑力 滑动力
f (∑w - u ) + c′A ∑p
2.分项系数极限 状态法
作用函数≤抗力函数
分项系数极限状态法
重力坝按承载能力极限状态设计时，考虑以以下两种作 用效用组合：
（1） 基本组合——持久状况（或短暂状况下），永 久作用与可变作用组合。
（2） 偶然组合——偶然状况下，永久作用、可变作 用与一种偶然作用的效应组合。
对基本组合，采用以下极限状态设计表达式：
对基本组合，采用以下极限状态设 计表达式：
γd——偶然组合结构系数； 结构重要性系数γ0是用来考虑水利水电工 程结构或构件的重要性和失事后果。 计算作用效应函数S（·）时，作用取设计 值，是考虑作用（荷载）对标准值的不利变异。 设计值等于标准值乘以分项系数γG 即 Qd=Qk·γG
提高坝体抗滑稳定性的 工程措施
(1) 利用水重
(4)抽水措施
(2)将坝基面开挖成 (5)加固地基
倾向上游的斜面 (6) 横缝灌浆
(3)设置齿墙 (7)预应力锚固措施
重力坝的应力分析
1.重力坝应力分析的目的与方法
应力分析的目的：为了检验大 坝在施工期和运用期是否满足强度 要求；并根据应力分布情况进行坝 体混凝土标号分区；也为研究坝体 某些部位的应力集中和配筋等提供 依据。
∑M——作用于计算截面以上全部荷载对截面形 心的力矩总和， kN·m，以使上游面产生压应力者为正。
B——计算截面的长度，m
边缘应力计算
由上游坝面的微分体，根据平衡条
件∑Fy=0 得 τu=(Pu- σyu)n
式中：Pu——上游面水压力强度，kPa（如有泥沙 压力和地震动水压力也应记在内）；
Puu——上游边缘应力的扬压力强度； σyu——坝体上游边缘应力 ； n——上游坝坡坡率， n tgφu
年平均风速。
D ——吹程，m 。可取坝前沿水
库到对岸水面的最大直线距离，当水库水
面特别狭长时，以5倍平均水面宽为限。
吹程 D
波浪中心至静水位的高差
h0
4πhl 2 2Ll
cthπH1 Ll
式中：H1——坝前水库水深，m; cth——双曲线余
切；当H1>Ll时，上式可简化为：
cth4π H1 1.0
应力分析的方法：
1、模型试验法 2、材料力学法 3、弹性理论的解析法 4、弹性理论的有限元法
材料力学法 符号规定
因为假定按直线分布，所以可按偏心受 压公式计算上、下游边缘应力σyu和σyd。
σ y
uBW6 B2M
σ y
uBW6 B2M
式中：∑W——作用于计算截面以上全部荷载的铅直
分力的总和，kN（包括坝体自重、水重、淤沙重及计算 的扬压力等），以向下为正，对于实体重力坝，均切取 单位宽度坝体为准（下同）
由下游坝面 微分体，根据平衡条件
∑Fy=0 得 τd=(σyd -Pd)m
σ y
Pd——下游面水压力强度，kPa
Pud—— 下 游 边 缘 应 力 的 扬 压 力 强 度
σyd——下游坝面边缘应力，kPa
m——下游坝坡坡率
由上游坝面微分体，根据∑Fx=0 可得： σxu=Pu-(Pu-σyu) n2 σxu=Pu-τu n2
Ll
h0
4πhl2 2Ll
0.61lh
作用效应（荷载）组合
荷载按其随时间的变异性可 分为永久作用、可变作用和偶然作 用；按其作用状况又可分为持久状 况、短暂状况和偶然状况。
设计状况 持久状况 短暂状况
偶然状况
荷载组合 基本组合 基本组合
偶然组合
稳定分析方法
单一安全系数法和分项 系数极限状态法
第三章 岩基上的重力坝
第一节 概述
一、重力坝的工作原理及特点
重力坝的工作原理:主要依靠坝体 自身重量在滑动面上产生的抗滑力 来抵消坝前水压力以满足稳定的要 求；同时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。
重力坝的工作特点: 优点和缺点
重力坝的类型
按坝的高度分类为：高坝 、中坝、低坝三类。按筑坝材料分 类可分为：混凝土重力坝和浆砌石 重力坝。按坝体的结构型式分类可 分为：实体重力坝、宽缝重力坝、 空腹重力坝 。
重力坝的设计内容
1、剖面设计 2、稳定分析 3、应力分析 4、构造设计 5、地基处理 6、溢流重力坝和泄水孔的孔 口设计 7、监测设计为 Nhomakorabea累
积
频
率
5%
的
波
高
；
当gD v2
=250 ∽ 1000
时，为累计频率10%的波高。在计算浪压力
时，规范规定采用累计频率为1%时的波高，
对应于5%的波高，应乘以1.24；对应于10%
的波高，应乘以1.41。
2LL— 平均波长m。
v —计算风速，m/s 。设计情况采用
校核50年一遇最大风速，校核情况采用多
r0S(rG G K,rQ Q K,aK)r1 d1R (rfm k,aK)
作用函数
抗力函数
S(•)PR
R (•)fR , W RcR , A R
r0S(•)
1 rd
R(•)
式中：γ0——结构重要性系数； ψ——设计状况系数； S（·）——作用效应函数； R（·）——结构及构件抗力函数
； γG——永久作用分项系数； γQ——可变作用分项系数； Gk——永久作用标准值； Qk——可变作用标准值；
αk——几何参数的标准值； fk——材料性能标准值；
γm——材料性能分项系数； γd——基本组合结构系数。
对基本组合，采用以下极限状态设 计表达式：
γ 0 ψ S γ G (G k,γ Q Q k,A k,a k) γ 1R γ fk(,a k)
d
m
作用函数
抗力函数
式中：Ak——偶然作用的代表值；