水工建筑物重力坝实例
水工建筑物简单计算例题
一、某混凝土重力坝剖面如图所示，坝基面为水平面，坝底宽为B=50.0m,水平作用力为ΣP=32000.0kN,铅直作用力为ΣW=48000.0kN,f=0.72,[Ks]=1.1,[Ks′]=3.0，试求：1、该混凝土重力坝抗滑稳定安全系数Ks值；2、试判断该混凝土重力坝抗滑稳定性是否满足规范要求；3、如不满足可采取那些主要工程措施（列出三项以上）。
解：Ks=f×ΣWΣP =0.72×4800032000=1.08＜[Ks]=1.1该混凝土重力坝抗滑稳定安全性不满足规范要求；若不满足采取的主要工程措施有：1、利用水重；2、采用有利的开挖轮廓线；3、设置齿墙；4、采取抽水措施；5、加固地基；6、横缝灌浆；7、预加应力措施。
二、某混凝土重力坝典型剖面如图所示（长度单位：米），计入扬压力时：xy 68.115.669-=σ 27.36x x -=τ x x98.1=σ)2(2111x y arctg σστϕ--=222122τσσσσσσ+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-±+=yx y x试求：1、2.37,6.18,0===x x x 三点各应力值。
2、在图上绘制出以上三点的主应力矢量图。
位置 内容ｘ＝０ ｘ＝１８．６ ｘ＝３７．２ yσ669.5452.25 234.9 τ 0 336.67 -18.6 x σ0 36.85 73.7 1σ 669.5 638.85 238.6 2σ 0-149.75701ϕ︒0-︒89.60︒48.8137.20▽ ▽ ▽三、 某土坝为棱体排水，其典型剖面如图所示，已知坝体材料的渗透系数为s m K /1026-⨯=。
试求：1、通过坝体单位宽度的渗透流量q 。
2、浸润线方程，并将其绘制于图上。
解：建立坐标如图所示 等效渗径长度为 △L =m 11+2m 1×H 1=31+2×3×10=4.29mL 1=(12−10)×3+5+(12−2)×2.5−(2−1)×1=35 L =△L +L 1=4.29+35=39.29浸润线方程为 (x 1+h 0)2=x 12+y 12y 1=√h 02+2h 0x 1 x 1=L y 1=H 抛物线焦点距为 h 0=−2L±√4L 2+4H 22=√L 2+H 2−L=√39.292+(10−1)2−39.29 =1.018m 通过坝体单宽渗流量为q =K ×H 12−(h 0+H 2)22L=2×10−6×102−(1.0178+1)22×39.29=2.44×10−6m 3/s ·m浸润线方程为：y =√(h 0+H 2)2+2qK0x =√(1.0178+1)2+2×2.4410−62×10−6x=√4.07+2.44x或为：y 1=√h 02+2h 0x 1=√1.01782+2×1.0178x 1=√1.04+2.04x 1四、 某土坝典型剖面如图所示，已知eK =2⨯10-7m/s ，K =2⨯10-5m/s 。
重力坝设计计算书
水利水电工程专业专项设计说明书水工建筑物课程设计题目：重力坝设计（西山水利枢纽）班级：水电1141姓名韩磊指导教师：**长春工程学院水利与环境工程学院水工教研室2013 年3月3日目录1 挡水坝段 (1)1.1 剖面轮廓及尺寸 (1)1.1.1 坝顶高程的确定 (1)1.2 坝体稳定应力分析 (4)1.2.1 挡水坝段荷载计算 (4)1.2.2 稳定验算 (18)1.2.3 坝基面应力计算 (19)1.2.4 坝体内部应力的计算 (25)2 溢流坝段 (34)2.1 孔口尺寸和泄流能力 (34)2.1.1 确定孔口尺寸和孔口数量 (34)2.1.1.2溢流坝最大高度和坡度的拟定。
(35)2.1.2 泄洪能力的验算 (35)2.2 检修门槽空蚀性能验算 (37)2.2.1校核洪水位时堰顶压力验算 (37)2.2.2 平板门门槽空蚀验算 (37)2.3 溢流坝曲面设计 (37)2.3.1 上游前缘段计算 (37)2.3.2顶部曲线段 (38)2.3.3 中间直线段 (38)2.3.4 反弧段 (38)2.3.5 桥面布置 (39)2.4 堰面水深的校和计算 (40)2.4.1堰面水深计算 (40)2.4.2 直线段水深计算 (41)2.4.3 反弧段水深计算 (41)2.4.4 渗气后水深计算 (42)2.5 消力池的计算 (42)2.5.1判断消能方式 (42)2.5.2 判断是否要修消力池 (42)2.5.3 消力池尺寸的计算 (43)2.5.4 基本组合(2) (44)2.6 溢流坝算段的稳定、应力计 (48)2.6.1 荷载计算 (48)2.6.2 稳定验算 (52)2.6.3 坝基面应力计算 (53)2.6.4 坝体内部应力的计算 (54)3、设计参考资料 (55)谢辞 (55)1 挡水坝段1.1 剖面轮廓及尺寸1.1.1 坝顶高程的确定由于设计洪水位低于正常洪水位，故取正常洪水位和校核洪水位作为控制情况。
重力坝
水平施工缝
碾压混凝土重力坝图
横缝
碾压层
官地水电站－－可研
流域 / 地址：雅砻江 / 四川；
坝型：砼重力坝； 最大坝高：168m； 总库容：7.83亿m3； 总装机容量：180万kw。
（2）宽缝重力坝剖面图
A A
防渗帷幕 排水管 宽缝
A
A
A
盐锅峡水电站，坝型为混凝土宽缝重力坝，最大 坝高57m。
泄洪坝段位于河 床中部，即原主河槽 部位，两侧为电站坝 段和非溢流坝段。水 电站厂房位于两侧电 站坝段后，另在右岸 留有后期扩机的地下 厂房位置。永久通航 建筑物均布置于左岸。
2 水电站
水电站采用坝后式布置方案，共设有左、右两组厂房。 共安装26台水轮发电机组，其中左岸厂房14台，右岸厂房12台。 水轮机为混流式，机组单机额定容量70万千瓦。
工期安排
第一阶段（1993-1997年）：施工准备 及一期工程，工期为5年。利用中堡岛修建 一期土石围堰围护右岸叉河。一期基坑内 修建导流明渠和混凝土纵向围堰。同时， 在左岸岸坡修建临时船闸。江水及船舶仍 从主河槽通过。
第二阶段（1998-2003年）：二期工 程，工期为6年。修建二期上下游横向围 堰，与混凝土纵向围堰形成二期基坑。 进行河床泄洪坝段、左岸电站坝段和左 岸电站的建设。同时，在左岸修建永久 通航建筑物。二期导流期间，江水经导 流明渠下泄，船舶经导流明渠或临时船 闸通行。
新安江水电站，混凝土宽缝重力坝，缝宽为坝段宽的40 ％，最大坝高105m。
（3）空腹重力坝剖面图
廊道
排水管
空腹
防渗帷幕
排水孔
三、三峡水利工程实例
（一）三峡工程总体概况
三峡工程由大坝、水电站厂房和通航建筑物三大部 分组成。大坝坝顶总长3035米；电站安装26台单机容量 70万kw机组，总装机容量1820万kw；通航建筑物位于 左岸，永久船闸为双线五级，升船机为单线一级垂直提 升式。
大工16春《水工建筑物》大作业--某重力坝设计
网络教育学院《水工建筑物课程设计》题目：重力坝设计学习中心：专业：年级：学号：学生：指导教师：1 项目基本资料1.1 气候特征根据当地气象局50年统计资料，多年平均最大风速14 m/s，重现期为50年的年最大风速23m/s，吹程：设计洪水位 2.6 km，校核洪水位3.0 km 。
最大冻土深度为1.25m。
河流结冰期平均为150天左右，最大冰厚1.05m。
1.2 工程地质与水文地质1.2.1坝址地形地质条件（1）左岸：覆盖层2～3m，全风化带厚3～5m，强风化加弱风化带厚3m，微风化厚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，整个河床皆为微、弱风化的花岗岩组成，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5~7m，强风化带厚1～3m，弱风化带厚1～3m，微风化厚1～4m。
1.2.2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，质量好。
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。
1.2.3水库水位及规模①死水位：初步确定死库容0.30亿m3，死水位51m。
②正常蓄水位：80.0m。
注：本次课程设计的荷载作用只需考虑坝体自重、静水压力、浪压力以及扬压力。
表一本设计仅分析基本组合(2)及特殊组合(1)两种情况：基本组合(2)为设计洪水位情况，其荷载组合为：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。
特殊组合(1)为校核洪水位情况，其荷载组合为：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。
1.3大坝设计概况1.3.1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。
水工建筑物
重力坝稳定计算某重力坝为三级建筑物，建在 山区峡谷地区，坝顶无交通要求，上游设计洪水位为66.0m ，相应是的下游水位为4m ，坝址处基岩面高程0.0m ，坝基为凝灰岩，坝底与基岩之间的摩擦系数f=0.55，扬压力折减系数为0.34，坝底断面见图，多年平均最大风速为16m/s ，吹程D=3km,计算中暂不计泥沙压力，坝体材料为细骨料混凝土，容重为24kN/m 3，根据上述资料要求，进行坝体抗滑稳定计算，验证其安全系数能否满足要求，若不满足，指出改进措施。
解:基本组合情况下的验算：1.坝体自重的计算：坝体自重W （KN ）的计算公式：V w c ⨯=γ （1.5）式中：V -坝体体积(m 3)，以单位长度的坝段为单位，通常把其断面分成若干个简单的几何图形分别计算；c γ-坝体混凝土的重度，取24kN/m 3。
()()()113.810.3566146.260.2416.35169.312447501.85622W kN ⎧⎫⨯++⨯⨯+⨯⎡⎤⎪⎪=⨯⨯++⨯=⎨⎬⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎩⎭2.静水压力的计算：静水压力是作用在上、下游坝面的主要荷载，计算时常分解为水平水压力P 和垂直水压力W 两种。
垂直水压力W 按水重计算上游水重：()246.20.246.219.846.20.29.8112213.444182.9529.813888.64476W kN⨯⨯⎛⎫=+⨯⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭=+⨯=下游水重：240.7549.81158.862W kN ⨯⨯=⨯⨯= 水平水压力P 的计算公式：2)2/1(H P w γ= （1.7）式中： H -计算点处的作用水头(m)；w γ-水的重度取9.81kN/m 3。
上游静水压力：2211119.8116621366.1822p bH kN γ==⨯⨯⨯= 下游静水压力：2222119.811478.4822P bH kN γ=-=-⨯⨯⨯=- 3.扬压力的计算：扬压力包括渗透压力和托浮力两部分。
水工建筑物重力坝毕业设计模板
水工建筑物重力坝毕业设计模板××水力发电枢纽工程重力坝设计一、前言1、流域概况及枢纽任务××是罗江上的一条南北向大支流，河流全长295公里，流域面积850平方公里。
流域形状略呈菱形，上下游狭窄，中游宽大，河道坡陡流急，具有暴涨暴落的特性。
本枢纽工程以发电为主，兼顾防洪、灌溉，对航运和木材筏运也适当加以解决。
水库总库容22.6亿立方米，装机容量24.8万千瓦，灌溉上游农田130万亩，确保减免昌州市（福州市）及附近50万亩农田和南江县（南平县）的洪灾。
2、经水文、水利调洪演算确定：死水位200.15m；发电正常水位215.5m，相应下游水位163.88m；设计洪水位216.22m，相应下游水位169.02m，通过河床式溢洪道下泄流量5327.70m3/s；校核洪水位217.14m，相应下游水位169.52m，通过河床式溢洪道下泄流量6120.37 m3/s；泥沙淤积高程174.6m，淤沙干容重14.1KN/m3（浮容重=8.71 KN/m3），孔隙率n=0.45内摩擦角为φ=15o；电站进水口底板高程为186.20m（坝式进水口）。
3、气象资料相应洪水季节50年重现期最大风速的多年平均值为17.3m/s，相应设计洪水位时吹程2.54km，相应校核洪水位时吹程2.66km。
4、地质勘测资料坝址处河床地面高程为146.10m，河床可利用基岩高程为140m，坝与基岩之间摩擦系数为0.7，基岩允许抗压强度为6.3Mpa ,坝基渗透系数（扬压力折减系数或剩余水头系数）α1α2可分别取0.25，0.34。
5、建筑材料有关数据5.1 龄期为90天，强度等级C15标号的混凝土允许抗压强度为4.3Mpa。
5.2 砂石料有3个主要料场：5.2.1 房村料场位于坝上游右岸22公里处，与公路边小山丘相连，附近河岸地形开阔，可供加工堆存之用，分布呈长方形，长1350m，宽234m，表土层3～4m，露出水面0～7m。
水工建筑物——重力坝
水工建筑物——重力坝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，是世界坝工史上最古老、也是采用最多的坝型之一。
混凝土重力坝示意图世界上最高的重力坝是瑞士的大狄克逊（Grand Dixence）整体式重力坝（1962年建成），坝高285m。
我国已建的重力坝有刘家峡（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。
三峡混凝土重力坝和龙滩碾压混凝土重力坝分别高达175m和216.5m。
早在公元前2900年，埃及人就已经开始在尼罗河上修建浆砌石重力坝。
到19世纪，水泥问世后才出现了混凝土重力坝。
20世纪60年代后，由于施工技术的发展和机械化水平的提高，重力坝的坝高、坝型、结构、施工方法等均产生了很大的变化。
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因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。
一、重力坝的特点重力坝的优点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。
2、对地形、地质条件适应性强。
任何形状的河谷都可以修建重力坝。
对地质条件要求相对较低，一般修建在岩基上；当坝高不大时，也可修建在土基上。
3、泄洪方便，导流容易。
可采用坝顶溢流，也可在坝内设泄水孔，不需设置溢洪道和泄水隧洞，枢纽布置紧凑。
在施工期可以利用坝体导流，不需另设导流隧洞。
4、施工方便，维护简单。
大体积混凝土，可以采用机械化施工，在放样、立模和混凝土浇筑等环节都比较方便。
在后期维护、扩建、补强、修复等方面也比较简单。
5、受力明确，结构简单。
重力坝习题讲解(黄嘉秋)
③集中在质点i的重力GEi
④质点i的动态分布系数 重力坝质点i的动态分布系数α i：
质点a的高度：ha=85/2=42.5m 质心b的高度：hb=68/3=22.67m
1 4(hi / H ) i 1.4 n G Ej 1 4 (h j / H ) 4 j 1 G E
其中，hi、 hj为质点i、j的高度； GEi 、GEj分别为集中在质点i、j的重力；
↓
三角形部分自重： W2= γ hV2=24×（1/2×51×68×1）=41616（kN），作用点（26,22.67），方向： ↓
坝体总自重：W= W1+ W2=59976（kN），作用点（19.42,28.74），方向：
↓
重力坝荷载计算
Always believe that something wonderful is about to happen.
坝基面边缘应力（不考虑扬压力）
Always believe that something wonderful is about to happen.
铅直向力：∑W=6.0×104+0.83×103=6.08×104KN (↓） 上下游水压力强度：pu=9.8×80=784kPa（上游）；pd=9.8×15=147kPa(下游) 上下游坝面坡度：m1=0，m2=51/68=0.75 求合力矩∑M：
《水工建筑物》
重力坝习题讲解
黄嘉秋 2016年4月6日
（1）基本资料： 坝体剖面尺寸如图1，该坝为2级建筑物， 地震烈度7度，只考虑水平向地震惯性力。 帷幕处扬压力折减系数0.25。混凝土容重 γh＝2.4×104N/m3，f=0.8，f′＝1.2，c′＝ 1MPa。
作业1
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。
水工建筑物计算题
计算题1.某重力坝如下图所示,属一级建筑物,基本组合[K s]=1.10,特殊组合[K s]=1.05,材料容重为24KN/m3,水的容重为10KN/m3为,摩擦系数f=0.62,试分析该坝的抗滑稳定性。
(注:图中高程及尺寸单位均为米)解:(1)设计水位情况(基本组合)抗滑稳定安全系数计算:自重: W1=24×8×85+24×75×0.7×75÷2=63570(KN)坝底的长度: ab=8+75×0.7=60.5(米)扬压力: U=10×10×60.5+10(65-10)×60.5÷2=22687.5(KN)上游水压力: P1=10×65×65÷2=21125(KN)下游水压力: P2=10×10×10÷2=500(KN)下游水重: W2=10×10×0.7×10÷2=350(KN)公式:K s=f.(∑W-U)/∑PK s=0.62×(63570+350-22687.5)/(21125-500)=1.24(2)校核洪水位情况(特殊组合)抗滑稳定安全系数计算:扬压力:U=10×25×60.5+10(70-25)×60.5÷2=28737.5(KN)上游水压力:P1=10×70×70÷2=24500(KN)下游水压力:P2=10×25×25÷2=3125(KN)下游水重:W2=10×25×0.7×25÷2=2187.5(KN)公式:K s=f.(∑W-U)/∑PK s=0.62×(63570+2187.5-28737.5)/(24500-3125)=1.07∵基本组合抗滑稳定安全系数:K s=1.24>[K s]=1.10特殊组合抗滑稳定安全系数:K s=1.07>[K s]=1.05均符合规范要求∴该坝的抗滑稳定是安全的。
重力坝—重力坝的材料及构造(水工建筑物课件)
② 斜缝 布置：库满时最大主应力方向； 适应性：适用于中、低坝，可不灌浆；缺点： 施工干扰大。
当遇到下述情况时，可将横缝做成临时性横缝，其构造做法类似于纵 缝：
① 河谷狭窄、岸坡较陡时，做成整体式重力坝，可适当发挥两岸的 支撑作用，有利于坝体的强度和侧向稳定；
② 坐落在软弱破碎带上的各坝段，连成整体可增加坝体刚度； ③ 在强地震区，各坝段连成整体可提高坝段的抗震性能。
⑵ 纵缝：铅直缝、斜缝、错缝
谢谢各位！
③ 错缝 参数：块厚3～4m、缝距10～15 m、错距为（1/3～1/2）块厚； 特点：不需灌浆、施工方便； 缺点：整体性差。
⑶ 水平施工缝（临时缝）
斜缝、错缝示意图
1）上下层浇筑块之间的缝参数：块厚近基岩0.75～1.0m，其他1.5～4.0m； 2）错高：纵缝相邻的水平缝要错高0.5m以上； 3）间歇浇筑：上下浇筑间歇3～7d； 4）缝面处理：在新混凝土浇筑前，必须清除施工缝面的浮渣、灰尘和水泥 乳膜，用风水枪或压力水冲洗，使表面成为干净的麻面，再均匀铺一层2～ 3 cm的水泥砂浆，然后浇筑。
类型：永久性横缝和临时性横缝
A
B
B
挑流鼻坎的结构缝
① 特点：使各段独立工作，缝面为平面，缝内不设键槽、不灌浆； ② 缝内设止水：止水片、止水沥青井、缝内填料。 ③ 止水片类型：紫铜片(厚度1.0～1.6mm，加工成“}”形)、塑料带、橡 胶带等。
④ 止水设置方式：高坝
采用两道金属止水铜片和一
《水工建筑物》重力坝、拱坝与土石坝之间的区别
5. 重力坝的工作原理与土石坝、拱坝比较分析 ①重力坝的工作原理： 主要依靠坝体自重产生的抗滑力满足稳定 要求，同时依靠坝体自重产生的压应力来抵消水压力产生的拉应力。
Êýѧ£¨ººÓïÆ´Òô£ºsh¨´ xu¨¦£»Ï£À°Ó¦Ì¦Á¦È¦Ç¦Ì¦Á¦Ó¦É¦Ê£»Ó¢ÓMathematics»òMaths£©£¬ÆäÓ¢ÓïÔ´×ÔÓÚ¹ÅÏ£À°ÓïµÄ¦Ì¦È¦Ç¦Ì¦Á£¨m¨¢th¨¥ma£©£¬ÓÐѧϰ¡¢Ñ§ÎÊ¡¢¿Æѧ֮Òâ¡£¹ÅÏ£À°Ñ§ÕßÊÓÆäΪÕÜѧ֮Æðµã£¬¡°Ñ§ÎʵĻù´¡¡±¡£ÁíÍ⣬»¹Óиö½ÏÏÁ°¯ÇÒ¼¼ÊõÐÔµÄÒâÒ塪¡ª¡°ÊýѧÑо¿¡±¡£¼´Ê¹ÔÚÆäÓïÔ´ÄÚ£¬ÆäÐÎÈÝ´ÊÒâÒå·²ÓëѧϰÓйصģ¬Òà±»ÓÃÀ´Ö¸Êýѧ¡£ÆäÔÚÓ¢ÓïµÄ¸´ÊýÐÎʽ£¬¼°ÔÚ·¨ÓïÖеĸ´ÊýÐÎʽ+es³Émath¨¦matiques£¬¿ÉËÝÖÁÀ¶¡ÎĵÄÖÐÐÔ¸´Êý£¨Mathematica£©£¬ÓÉÎ÷ÈûÂÞÒë×ÔÏ£À°Îĸ´Êý¦Ó¦Á ¦Ì¦Á¦È¦Ç¦Ì¦Á¦Ó¦É¦Ê?£¨ta math¨¥matik¨¢£©ÔÚÖйú
重力坝、拱坝与土石坝之间的区别
1. 拱坝与重力坝相比，具有哪些工作特点？ 2. 拱坝自重荷载的如何分配，与重力坝有什么不同？ 3. 重力坝与土石坝的稳定概念有什么不同？影响土石坝稳定的 因素有哪些？ 4. 重力坝、拱坝、土石坝的相互比较及优缺点？ 5. 重力坝的工作原理与土石坝、拱坝比较分析 6. 重力坝、拱坝和土石坝三种地基开挖的相同和不同之处； 7. 重力坝和拱坝的温度荷载分别怎么考虑 ?
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。
水工建筑物重力坝课程设计
水工建筑物重力坝课程设计基本资料1.1 工程概况顺河水量丰沛，顺河中游与豫运河上游的礼河、还乡河分水岭均较单薄，并处于低山丘陵区，最窄处仅10余公里。
通过礼河、洲河及输水渠道，可通向唐山市；经还乡河、陡河可通秦皇岛市。
为解决唐山市、秦皇岛市两地区用水，国家决定修建顺河水库。
顺河水库位于河北省唐山、承德两地区交界处，坝址位于迁西县扬岔子村的顺河干流上，控制流域面积*****平方公里，总库容为25.5亿立方米。
水库距迁西县城35公里，有公路相通。
水库枢纽由主坝、电站及泄水底孔等组成，水库主要任务是调节水量，供天津市和唐山地区工农业及城市人民生活用水，结合引水发电，并兼顾防洪要求，尽可能使其工程提前竣工获得收益，尽早建成。
根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用，枢纽定为一等工程，主坝为I级建筑物，其它建筑物按II级建筑物考虑。
1.2 水文分析1.年径流：顺河水量较充沛，顺河站多年平均年径流量为24.5亿立方米占全流域的53%，年内分配很不均匀，主要集中在汛期七、八月份。
丰水年时占全年50~60%，枯水年占30~40%，而且年际变化也很大。
2.洪水：多发生在七月下旬至八月上旬，有峰高量大涨落迅速的特点，据调查近一百年来有六次大水，其中1883年最大，由红痕估算洪峰流量约为*****―*****m/s，实测的45年资料中最大洪峰流量发生在1962年为*****m/s。
3.泥沙：本流域泥沙颗粒较粗，中值粒径0.0375毫米，全年泥沙大部分来自汛期七、八月份，主要产于一次或几次洪峰内且年际变化很大，由计算得，多年平均悬移质输沙量为1825万吨多年平均含沙量7.45公斤/立方米。
推移质缺乏观测资料。
可计入前者的10%，这样总入库沙量为20XX年万吨。
淤砂浮容重为0.9吨/立米，内摩擦角为12度。
淤砂高程157.5米。
1.3 气象条件库区年平均气温为10℃左右，一月份最低月平均产气温为零下6.8℃，绝对最低气温达零下21.7℃(1969年)7月份最高月平均气温25℃，绝对最高达39℃(1955年)，本流域无霜期较短(90―180天)冰冻期较长(120―200天)，顺河站附近河道一般12月封冻，次年3月上旬解冻，封冻期约70―100天，冰厚0.4―0.6米，岸边可达1米，流域内冬季盛行偏北风，风速可达七、八级，有时更大些，春秋两季风向变化较大夏季常为东南风，多年平均最大风速为21.5米/秒，水库吹程D=3公里。
水工建筑物计算题
计算题1．某重力坝如下图所示，属一级建筑物，基本组合[Ｋs]＝１.1０,特殊组合[Ｋs]＝１.05，材料容重为24KN/m3,水的容重为10KN/m3为,摩擦系数f=0.62，试分析该坝的抗滑稳定性。
（注：图中高程及尺寸单位均为米）解：（1）设计水位情况（基本组合）抗滑稳定安全系数计算：自重： W1=24×8×85+24×75×0.7×75÷2=63570(KN)坝底的长度： ab=8+75×0.7=60.5(米)扬压力： U=10×10×60.5+10(65-10)×60.5÷2=22687.5(KN)上游水压力： P1=10×65×65÷2=21125(KN)下游水压力： P2=10×10×10÷2=500(KN)下游水重： W2=10×10×0.7×10÷2=350(KN)公式：Ｋs=f.(∑W-U)/∑PＫs=0.62×(63570+350-22687.5)/(21125-500)=1.24（2）校核洪水位情况（特殊组合）抗滑稳定安全系数计算：扬压力：U=10×25×60.5+10(70-25)×60.5÷2=28737.5(KN)上游水压力：P1=10×70×70÷2=24500(KN)下游水压力：P2=10×25×25÷2=3125(KN)下游水重：W2=10×25×0.7×25÷2=2187.5(KN)公式：Ｋs=f.(∑W-U)/∑PＫs=0.62×(63570+2187.5-28737.5)/(24500-3125)=1.07∵基本组合抗滑稳定安全系数：Ｋs=1.24＞[Ｋs]＝１.1０特殊组合抗滑稳定安全系数：Ｋs=1.07＞[Ｋs]＝１.05均符合规范要求∴该坝的抗滑稳定是安全的。
水工建筑物重力坝课程设计354
⽔⼯建筑物重⼒坝课程设计3541 ⼯程总体布置⼯程等别及建筑物级别根据《⽔利⽔电⼯程等级划分及洪⽔标准（SL252-2000）》，确定⼯程规模、⼯程等别、防洪标准及设计标准。
灌溉农⽥在50万亩以上，属于Ⅱ等中型⼯程。
发电在20万千⽡。
根据规范，按各指标中最⾼等级确定⼯程等别：综合取⽔库⼯程等级为Ⅱ等中型⼯程。
根据《⽔利⽔电⼯程等级划分及洪⽔标准（SL252-2000）》中“⽔库⼤坝提级指标”表中的规定，混凝⼟和浆砌⽯重⼒坝⼤坝⾼度超过了100m，按提⾼⼀级的规定，⼤坝的建筑物级别提⾼为1 级。
其余永久性⽔⼯建筑物中的主要建筑物为2级，次要建筑物和临时建筑物为2 级，⽽洪⽔标准不提⾼。
2 ⾮溢流坝坝体设计2.1 剖⾯拟定2.1.1 剖⾯设计原则1、设计断⾯要满⾜稳定和强度要求；2、⼒求剖⾯较⼩；3、外形轮廓简单；4、⼯程量⼩，运⽤⽅便，便于施⼯。
2.1.2 拟定基本剖⾯重⼒坝的基本剖⾯是指在⾃重、静⽔压⼒（⽔位与坝顶齐平）和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，如图3—1，在已知坝⾼H、⽔压⼒P、抗剪强度参数f、c 和扬压⼒U 的条件下，根据抗滑稳定和强度要求，可以求得⼯程量最⼩的三⾓形剖⾯尺⼨。
根据⼯程经验，⼀般情况下，上游坝坡坡率n=0～0.2，常做成铅直或上铅直下部倾向上游；下游坝坡坡率m=0.6～0.8；底宽约为坝⾼的0.7～0.9 倍。
图3-1 重⼒坝的基本剖⾯图⽰2.1.3 拟定实⽤剖⾯⼀、确定坝顶⾼程1、超⾼值Δh 的计算（1）基本公式坝顶⾼程应⾼于校核洪⽔位，坝顶上游防浪墙顶⾼程应⾼于波浪顶⾼程，防浪墙顶⾄设计洪⽔位或校核洪⽔位的⾼差Δh，可由式（3-1）计算。
Δh = h1% + h z + h c（3-1）Δh—防浪墙顶与设计洪⽔位或校核洪⽔位的⾼差，m；H1%—累计频率为1%时的波浪⾼度，m；h z—波浪中⼼线⾄设计洪⽔位或校核洪⽔位的⾼差，m；h c—安全加⾼，按表3－1 采⽤,对于Ⅲ级⼯程，设计情况h c＝0.4m，校核情况h c＝0.3m。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
重力坝设计例题：一．基本资料某高山峡谷地区规划的水利枢纽，拟定坝型为混凝土重力坝，其任务以防洪为主、兼顾灌溉、发电，为3级建筑物，试根据提供的资料设计非溢流坝剖面。
1．水电规划成果上游设计洪水位为355.0 m，相应的下游水位为331.0 m；上游校核洪水位356.3 m ，相应的下游水位为332.0 m；正常高水位354.0 m；死水位339.5 m。
2．地质资料河床高程328.0 m，约有1～2 m覆盖层，清基后新鲜岩石表面最低高程为326.0m。
岩基为石炭岩，节理裂隙少，地质构造良好。
抗剪断强度取其分布的0.2分位值为标准值，则摩擦系数'ckf=0.82，凝聚力'ckc=0.6MPa。
3．其它有关资料河流泥沙计算年限采用50年，据此求得坝前淤沙高程337.1 m。
泥沙浮重度为6.5kN/ m3，内摩擦角φ=18°。
枢纽所在地区洪水期的多年平均最大风速为15m/s，水库最大风区长度由库区地形图上量得D=0.9km。
坝体混凝土重度γc =24kN/m3，地震设计烈度为6度。
拟采用混凝土强度等级C10，90d龄期，80%保证率，fckd强度标准值为10MPa，坝基岩石允许压应力设计值为4000kPa。
二．设计要求：（1）拟定坝体剖面尺寸确定坝顶高程和坝顶宽度，拟定折坡点的高程、上下游坡度，坝底防渗排水幕位置等相关尺寸。
（2）荷载计算及作用组合该例题只计算一种作用组合，选设计洪水位情况计算，取常用的五种荷载：自重、静水压力、扬压力、淤沙压力、浪压力。
列表计算其作用标准值和设计值。
（3）抗滑稳定验算可用极限状态设计法进行可靠度计算。
重力坝剖面设计图（单位：m）三．非溢流坝剖面的设计(一)资料分析该水利枢纽位于高山峡谷地区，波浪要素的计算可选用官厅公式。
因地震设计烈度为6度，故不计地震影响。
大坝以防洪为主，3级建筑物，对应可靠度设计中的结构安全级别为Ⅱ级，相应结构重要性系数γ0=1.0。
坝体上的荷载分两种组合，基本组合（设计洪水位）取持久状况对应的设计状况系数ψ=1.0，结构系数γd =1.2；偶然组合（校核洪水位）取偶然状况对应的设计状况系数ψ=0.85，结构系数γd=1.2。
坝趾抗压强度极限状态的设计状况系数同前，结构系数γd =1.3。
可靠度设计要求均采用作用（荷载）设计值和材料强度设计值。
作用（荷载）标准值乘以作用（荷载）分项系数后的值为作用（荷载）设计值；材料强度标准值除以材料性能分项系数后的值为材料强度设计值。
本设计有关（荷载）作用的分项系数查表2-10得：自重为1.0；静水压力为1.0；渗透压力为1.2；浮托力为1.0；淤沙压力为1.2；浪压力为1.2。
混凝土材料的强度分项系数为1.35；因大坝混凝土用90 d 龄期，大坝混凝土抗压强度材料分项系数取2.0；热扎Ⅰ级钢筋强度分项系数为1.15；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级为1.10。
材料性能分项系数中，对于混凝土与岩基间抗剪强度摩擦系数'ck f 为1.3，凝聚力 'ck c 为3.0。
上游坝踵不出现拉应力极限状态的结构功能极限值为0。
下游坝基不能被压坏而允许的抗压强度功能极限值为4000kPa 。
实体重力坝渗透压力强度系数α为0.25。
（二）非溢流坝剖面尺寸拟定1．坝顶高程的确定。
坝顶在水库静水位以上的超高 △h=h l +h z +h c对于安全级别为Ⅱ级的坝，查得安全超高设计洪水位时为0.5 m ，校核洪水位时为0.4 m 。
分设计洪水位和校核洪水位两种情况计算。
（1）设计洪水位情况D 风区长度（有效吹程）为0.9kM ，v 0计算风速在设计洪水情况下取多年平均年最大风速的2倍为30m/s 。
①波高81.9303090081.9300076.00076.0231212123120121⨯⨯⨯=⋅=--）（）（g vv gDv h l =0.0076×0.7532×2.1407×91.7431=1.124（m ）②波长81.9303090081.930331.0331.0275.31215.21275.312015.210⨯⨯⨯=⋅=--）（）（g vv gDv L =0.331×0.2056×1.8384×91.7431=11.478（m ） ③波浪中心线至计算水位的高度：LHcthLh h l z ππ22=因H ＞L ，cthLH π2≈1346.0478.11124.114.322=⨯==L h h l z π（m ）△h=1.124+0.346+0.5=1.97（m ） 坝顶高程=355+1.97=356.97（m ） （2）校核洪水位情况D 风区长度为0.9km ，v 0计算风速在校核洪水位情况取多年平均年最大风速的1倍为15m/s 。
① 波高81.9151590081.9150076.00076.0 231212123120121⨯⨯⨯=⋅=--）（）（g vv gDv h l =0.0076×0.7980×3.3970×22.9358≈0.473（m ）②波长81.9151590081.915331.0331.0 275.31215.21275.312015.210⨯⨯⨯=⋅=--）（）（g vv gDv L = 0.331×0.2838×2.6607×22.9358=5.733（m ） ③波浪中心线至计算静水位的高度：123.0733.5473.014.322=⨯==L h h l z π（m ）△h=0.473+0.123+0.4=0.996（m ）坝顶高程=356.3+0.996=357.296（m ）取上述两种情况坝顶高程中的大值，并取防浪墙高度 1.2m ，防浪墙基座高0.1m 并外伸0.3m ，则坝顶高程为357.296-1.2-0.1≈356.0m 最大坝高为 356.0-326.0=30m2．坝顶宽度。
因该水利枢纽位于山区峡谷，无交通要求，按构造要求取坝顶宽度5m ，同时满足维修时的单车道要求。
3．坝坡的确定。
根据工程经验，考虑利用部分水重增加坝体稳定，上游坝面采用折坡，起坡点按要求为32~31坝高，该工程拟折坡点高程为346.0m ，上部铅直，下部为1：0.2的斜坡，下游坝坡取1：0.75，基本三角形顶点位于坝顶，349.3m 以上为铅直坝面。
4．坝体防渗排水。
根据上述尺寸算得坝体最大宽度为26.5m 。
分析地基条件，要求设防渗灌浆帷幕和排水幕，灌浆帷幕中心线距上游坝踵5.3m ，排水孔中心线距防渗帷幕中心线1.5m 。
拟设廊道系统，实体重力坝剖面设计时暂不计入廊道的影响。
拟定的非溢流坝剖面如图2-23所示。
确定剖面尺寸的过程归纳为：初拟尺寸——稳定和应力校核——修改尺寸——稳定和应力校核，静过几次反复，得到满意的结果为止。
该例题只要求计算一个过程。
（三）荷载计算及组合。
以设计洪水位情况为例进行稳定和应力的极限状态验算（其它情况略）。
根据作用（荷载）组合表2-8，设计洪水情况的荷载组合包含：自重+静水压力+淤沙压力+扬压力+浪压力。
沿坝轴线取单位长度1m 计算。
1．自重 将坝体剖面分成两个三角形和一个长方形计算其标准值，廊道的影响暂时不计入。
2．静水压力 按设计洪水时的上下游水平水压力和斜面上的垂直水压力分别计算其标准值。
3．扬压力 扬压力强度在坝踵处为γH1 ，排水孔中心线上为γ（H2+αH ），坝趾处为γH2。
α为0.25，按图中4块分别计算其扬压力标准值4．淤沙压力 分水平方向和垂直方向计算。
泥沙浮重度为6.5kN/m3，内摩擦角φs=18°。
水平淤沙压力标准值为Psk=21γsbhs2tg （45°- 2s ）。
5．浪压力 坝前水深大于21波长（H ＞L/2）采取下式计算浪压力标准值： Pwk=41γwLm （hl+hz ）荷载作用标准值和设计值成果如下表（四）抗滑稳定极限状态计算坝体抗滑稳定极限状态，属承载能力极限状态，核算时，其作用和材料性能均应以设计值代入。
基本组合时γ0=1.0；ψ=1.0，γd =1.2；f ＇d=0.82/1.3=0.6308；c ＇d=600/3=200.00kPγ0ψS （·）=γ0ψ（21γH 12 - 21γH 22+P wk +P skh ）=1×1×（4125.11-122.63+49.66+253.64）=4305.78（kN ）d γ1R （·）=d γ1（f ＇d ∑W+C ＇dA ）=2.11（0.6308×7190.35+200.00×26.5×1）=2.11（4535.67+5300.00）=8196.39（kN ）由于4305.78kN ＜8196.39kN ，故基本组合时抗滑稳定极限状态满足要求。
偶然组合与基本组合计算方法类同，该例题省略。
深层抗滑稳定分析省略。
（五）坝址抗压强度极限状态计算坝趾抗压强度极限状态，属承载能力极限状态，核算时，其作用和材料性能均以设计值代入。
基本组合时，γ0=1；ψ=1.0，γd =1.3；γ0ψS （·）=γ0ψ)6(2B MB W ∑-∑（1+m 2）=1.0×1.0（25.2619.1907865.2635.7190⨯+）（1+0.752）=（271.33+163.00）1.5625=678.64kPa 对于坝趾岩基：d γ1 R （·）=d γ14000=3.11×4000=3076.92kPa由于678.64kPa ＜3076.92kPa ，故基本组合时坝址基岩抗压强度极限状态满足要求。
对于坝趾混凝土C10：d γ1 R （·）=d γ1fckd/γm=0.2100003.11⨯=3846.15kPa 由于678.64kPa ＜3846.15kPa ，故基本组合时坝趾混凝土C10抗压强度极限状态满足要求。