重力坝设计PPT复习过程
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水利建筑物重力坝ppt课件
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第二节 重力坝的稳定分析 四、提高坝体抗滑稳定性的工程措施
（1）利用水重 （2）将坝基开挖成倾向上游的斜面 （3）在坝踵下设齿墙 （4）抽水措施 （5）加固地基 （6）利用预应力
.
第二节 重力坝的稳定分析
.
固常 措用 施的
几 种 抗 滑 加
.
第二节 重力坝的稳定分析
.
第二节 重力坝的稳定分析
足强度要求
.
第三节 重力坝的应力分析 应力分析方法
理论计算和模型试验法 理论计算方法主要有： 材料力学法和有限元法
对于中、低坝，当地质条件较简单时， 可按材料力学方法计算坝体的应力，有 时可只计算坝体的边缘应力。
.
.
应力分析内容
确定计算工况； 选择计算方法； 确定计算截面； 计算选定截面上的应力：
.
第三节 重力坝的应力分析
一、概 述
• 目的：
1、为了检验大坝在施工期 和运用期是否满足强度要 求；
2、为解决设计和施工中的 某些问题，如砼分区，某 些部位的配筋等提供依据。
.
第三节 重力坝的应力分析
应力分析的过程：
1、进行荷载计算及荷载组合 2、选择合适的方法进行应力计算 3、检验大坝各部位的应力是否满
Ⅰ类基岩——很好的岩石， f ′＝1.2～1.5, c’＝1.3～1.5Mpa
Ⅱ类基岩——好的岩石， f ′＝1.0～1.3, c’＝1.1～1.3Mpa
Ⅲ类基岩——中等的岩石， f '＝0.9～1.2, c’＝0.7～1.1Mpa
Ⅳ 类基岩——较差的岩石， f ′＝0.7～0.9, c’＝0.3～0.7Mpa
.
原规范规定，f的最后选取应以野外和室内试验成 果为基础，结合现场实际情况，参照地质条件 类似的已建工程的经验等，由地质、试验和设 计人员研究确定。
第二节 重力坝的稳定分析 四、提高坝体抗滑稳定性的工程措施
（1）利用水重 （2）将坝基开挖成倾向上游的斜面 （3）在坝踵下设齿墙 （4）抽水措施 （5）加固地基 （6）利用预应力
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第二节 重力坝的稳定分析
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固常 措用 施的
几 种 抗 滑 加
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第二节 重力坝的稳定分析
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第二节 重力坝的稳定分析
足强度要求
.
第三节 重力坝的应力分析 应力分析方法
理论计算和模型试验法 理论计算方法主要有： 材料力学法和有限元法
对于中、低坝，当地质条件较简单时， 可按材料力学方法计算坝体的应力，有 时可只计算坝体的边缘应力。
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应力分析内容
确定计算工况； 选择计算方法； 确定计算截面； 计算选定截面上的应力：
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第三节 重力坝的应力分析
一、概 述
• 目的：
1、为了检验大坝在施工期 和运用期是否满足强度要 求；
2、为解决设计和施工中的 某些问题，如砼分区，某 些部位的配筋等提供依据。
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第三节 重力坝的应力分析
应力分析的过程：
1、进行荷载计算及荷载组合 2、选择合适的方法进行应力计算 3、检验大坝各部位的应力是否满
Ⅰ类基岩——很好的岩石， f ′＝1.2～1.5, c’＝1.3～1.5Mpa
Ⅱ类基岩——好的岩石， f ′＝1.0～1.3, c’＝1.1～1.3Mpa
Ⅲ类基岩——中等的岩石， f '＝0.9～1.2, c’＝0.7～1.1Mpa
Ⅳ 类基岩——较差的岩石， f ′＝0.7～0.9, c’＝0.3～0.7Mpa
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原规范规定，f的最后选取应以野外和室内试验成 果为基础，结合现场实际情况，参照地质条件 类似的已建工程的经验等，由地质、试验和设 计人员研究确定。
重力坝设计布置_ppt课件
枢纽布置
（1）选择坝轴线。 原则：a 应使满足各项要求情况下最短 b 坝身可否过水 c 便于施工 （2）根据枢纽的任务确定组成建筑物，坝型。 （3）厂房、溢洪道（坝身）位置。厂房：尾水管高 程的确定尽量减少开挖。 （4）其他建筑物布置。
确定堰顶高程和校核洪水位
1.确定q，希望q大一点，充分利用地质条件。 建议q=100m3/s 2. 溢流前缘净宽：B净=Q设/q 闸门孔数：n=B净/b，n大概在3~5中。 b为闸门宽度，一般在8~16米之间。 规范要求：闸门尺寸宜在：b/H=1.5~2.0
主要 考虑 情况
1.正常蓄 水位情况 2.防洪高 水位情况 3.冰冻 情况
自 重
静 水 压 力
（2）
扬 压 力
淤 沙 压 力
（3）
浪 压 力
冰 压 力
动 水 压 力
-
水 压 力
地 震 作 用
-
备 注
（1）
（2）
（6 ） a） （6 ） a）
-
（4）
土压力根据坝体外 是否有填土而定 （下同） 以防洪为主的水库, 正常蓄水位较低
（1）
（5）
（5）
（3）
（5）
（4）
（1）
（2）
（2）
（3）
-
（7）
-
（4）
静水压力及扬压力 按相应冬季库水位 计算
短 暂 状 况
基 本 组 合
施工期 临时挡 水情况
（1）
（2）
（2）
-
-
-
-
（4）
偶 然 状 况
偶 然 组 合
1.校核洪 水情况
（1）
（9）
（9）
（3）
03第三章--重力坝课件(3
x
kP
REc 1
(T j
Td )
Eck p kq 1
ATr
式中 Ec——砼的弹性模量，kPa； µ——砼的泊松比； α——砼的线胀系数，1/℃；
kP——由砼徐变引起的应力松弛系数，如无 专门试验资料，可取0.5； kq——考虑早期升温阶段的压应力折减系数， 可用0.75～0.85； R——反应基岩对砼块体约束程度的约束系 数，见表3–7和表3–8； A——系数，可从图3–40中查得。
三个未知数，因此，还需要补充一个条件。根据假定
σy按直线分布，且已知
W 6 M
yu、d B B2
的边界条件，因此可先
确定σy，再确定σx、
1．坝内水平截面上的正应力σy 假定σy在水平截面上按直线分布，即
y a bx
当x=0时，
y d a
W 6M
a
B
B2
当x=B时，
y
u
a
bB
W B
一、坝体温度状况 图3—38是USA海瓦西坝的实测温度过程线，图中A1和A2分
别代表坝内和靠近坝面某点的温度曲线。海瓦西坝：坝高 93.7m,底宽68m，1938.4－1940.1共22个月修成，V=61万m3, 通仓浇注，冷水拌制，入仓温度↓3.4℃。 1．温度随时间的变化 (1)温升阶段 主要在3～7天内 Tj——砼入仓温度； Tmax——入仓后，使砼温度从Tj↑至最高值； 温差 Tr＝Tmax—Tj 称为水化热温升，一般为15～25℃， 最高可达36℃。
yu
2）、同理，由下游坝面微分体可以解出
yu
由（3–40）式可以看出，当上游坝面倾向上游 （坡率n＞0）时，即使 ≥0，只要
则 ＜0，即σ1u为拉应力。 愈大，主拉应 力也愈大。因此，重力坝上游坡角 不宜太大，常把上游面做成铅直的。
重力坝剖面和消能工设计ppt课件
规律：
1）施工运用方便多做成a=90
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）
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，T主要由强度条件控制。反之，摩擦系数和粘结 强度越小，渗压折减系数越小，坝底宽度就越大，且
① Q——h”和Q——t重 合。表明任何情况下均 产生临界水跃，无须修 消力池，只须在水跃范 围内修护坦即可。
这是最理想情况，实际 很少见。
hc h" t
h" t
h"-Q t-Q
h" t
t-Q h"-Q
③
① h" t
h"-Q
Q<Qk Q
④
Q t-Q
Q>Qk Q
h" t
h"-Q t-Q
② h" t
Q h"-Q
（三）、溢流重力坝的消能防冲设施
• 选择消能工的依据：地形、地质、枢纽布置、
水头、流量、下游水深及其变幅等进行技术经 济比较。重要工程应作模型试验。 （一） 水流条件及消能措施。 在坝趾下游设消力池，消力坎等。底流消能 工作可靠，但是工程量大。
下泄不同流量产生的跃 后水深h”与下游实际水 深t的关系，有以下五种 情况：
剖面选择：对中、低重力坝可以采用工程类比法， 参照类似的已建工程，拟定坝体剖面尺寸，然后对 坝体控制截面进行强度和稳定验算，并根据计算结 果进行调整，直到满足设计要求为止
二、溢流重力坝断面设计
溢流重力坝既能挡水又能通过坝顶溢流。因此，坝体 设计除要满足稳定和强度要求外，还要满足泄水要求。 在溢流坝段位置确定以后，应合理选择泄水方式，并 根据洪水标准和运用要求确定孔口尺寸。
《重力坝专题》课件
坝基岩体的抗剪强度直接关系 到重力坝的抗滑稳定性。
抗滑措施
通过提高坝基岩体的抗剪强度 、设置抗滑桩、灌浆等方式增
强抗滑稳定性。
监测与维护
定期对重力坝进行稳定性监测 和维护，确保其安全运行。
重力坝的抗倾稳定性
抗倾稳定性
指重力坝抵抗倾覆失稳的能力。
基底应力分布
基底应力分布的均匀性对重力坝的抗倾稳定 性至关重要。
重力坝的应急处理
应急处理目的
应对重力坝突发事件，迅速控制 险情，减轻损失。
应急处理内容
坝体裂缝、滑坡、溃坝等紧急情况 的处置，以及人员疏散和救援。
应急处理措施
制定应急预案，配备应急设备和人 员，定期进行演练，提高应急响应 能力。
PART 05
重力坝的发展趋势与未来 展望
重力坝技术的创新与改进
新型材料的应用
与土石坝的比较
土石坝材料易得，结构简单，但 稳定性较差，重力坝则具有较高 的稳定性和耐久性。
2023 WORK SUMMARY
THANKS
感谢观看
REPORTING
新型设计理念
利用高强度、耐腐蚀的新型材料，提 高重力坝的耐久性和稳定性。
采用更为先进的计算和分析方法，优 化重力坝的结构设计，降低工程造价 。
智能化监测与维护
引入物联网、大数据等技术，实现重 力坝的实时监测和预警，提高维护效 率。
重力坝在未来的应用前景
应对气候变化
随着全球气候变化的影响加剧， 重力坝在应对洪水、干旱等自然 灾害中将发挥更加重要的作用。
土料
部分重力坝的上游面采用土料 填筑，以减少工程量和造价。
重力坝的施工方法
01
浇筑法
混凝土重力坝主要采用浇筑法施工，分为平浇法和斜层浇法两种。平浇
抗滑措施
通过提高坝基岩体的抗剪强度 、设置抗滑桩、灌浆等方式增
强抗滑稳定性。
监测与维护
定期对重力坝进行稳定性监测 和维护，确保其安全运行。
重力坝的抗倾稳定性
抗倾稳定性
指重力坝抵抗倾覆失稳的能力。
基底应力分布
基底应力分布的均匀性对重力坝的抗倾稳定 性至关重要。
重力坝的应急处理
应急处理目的
应对重力坝突发事件，迅速控制 险情，减轻损失。
应急处理内容
坝体裂缝、滑坡、溃坝等紧急情况 的处置，以及人员疏散和救援。
应急处理措施
制定应急预案，配备应急设备和人 员，定期进行演练，提高应急响应 能力。
PART 05
重力坝的发展趋势与未来 展望
重力坝技术的创新与改进
新型材料的应用
与土石坝的比较
土石坝材料易得，结构简单，但 稳定性较差，重力坝则具有较高 的稳定性和耐久性。
2023 WORK SUMMARY
THANKS
感谢观看
REPORTING
新型设计理念
利用高强度、耐腐蚀的新型材料，提 高重力坝的耐久性和稳定性。
采用更为先进的计算和分析方法，优 化重力坝的结构设计，降低工程造价 。
智能化监测与维护
引入物联网、大数据等技术，实现重 力坝的实时监测和预警，提高维护效 率。
重力坝在未来的应用前景
应对气候变化
随着全球气候变化的影响加剧， 重力坝在应对洪水、干旱等自然 灾害中将发挥更加重要的作用。
土料
部分重力坝的上游面采用土料 填筑，以减少工程量和造价。
重力坝的施工方法
01
浇筑法
混凝土重力坝主要采用浇筑法施工，分为平浇法和斜层浇法两种。平浇
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
《重力坝专题》课件
浇筑：浇筑混凝 土或砌石
养护：养护混凝 土或砌石
验收：验收工程 质量和性能
施工前准备：确保材料、设备、人员等准备充分 施工过程控制：严格按照设计图纸和施工规范进行施工 施工质量检查：定期进行质量检查，确保工程质量符合要求 施工安全控制：确保施工安全，避免安全事故发生
PART FOUR
重力坝的稳定 性是确保其安 全运行的关键
重力坝的抗倾稳定性可以通过计算坝体的抗倾力矩和倾覆力矩来评估。
重力坝的抗倾稳定性分析需要采用专业的计算方法和软件，以确保坝体的安全稳定。
地震对重力坝的影响：地震可能导致重力坝产生裂缝、变形甚至倒塌
重力坝的抗震设计：考虑地震荷载，采用抗震设计方法，提高重力坝的抗震能力
重力坝的抗震措施：采用抗震材料、抗震结构、抗震施工方法等措施，提高重力坝的抗 震能力
因素
稳定性分析主 要包括静力稳 定性和动力稳 定性两个方面
静力稳定性主 要考虑坝体在 自重、水压力、 温度变化等作 用下的变形和
应力分布
动力稳定性主 要考虑地震、 水流冲击等外 部荷载作用下 的坝体振动和
响应
稳定性分析需 要综合考虑各 种因素，包括 坝体材料、结 构、施工工艺
等
稳定性分析的 结果对于重力 坝的设计、施 工和运行管理 具有重要意义
环保性：减少对环 境的影响，保护生 态环境
选址：选择合适的地形和地质条件
施工：包括开挖、浇筑、养护等步 骤
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
设计：根据地形和地质条件进行设 计
验收：对施工质量进行验收，确保 符合设计要求
选址：选择合适 的地形和地质条
件
设计：确定坝体 形状、尺寸和材
料
《重力坝设计和施工》课件
。
坝体观测设施建设
在坝体关键部位设置观测设施 ，以便对坝体的变形、沉降等
进行实时监测。
坝基处理施工
坝基清理
清除坝基范围内的杂物、树木、草皮 等，为后续施工创造良好条件。
坝基加固
根据地质勘查结果，对软弱地基进行 加固处理，提高地基承载力和稳定性 。
防渗处理
对坝基进行防渗处理，防止渗漏对坝 体造成损害，常用的方法有帷幕灌浆 、混凝土防渗墙等。
国外重力坝工程实例
胡佛水坝
位于美国的内华达核能实验室重力坝 ，是世界上最早的混凝土重力坝。该 坝于1931年开始建设，1942年竣工 ，主要用于发电和灌溉。
阿斯旺大坝
位于埃及阿斯旺市附近，是一座混凝 土重力坝。阿斯旺大坝的建设始于 1958年，历时10年完成，主要用于发 电、灌溉和防洪。
成功与失败的重力坝工程案例分析
02
重力坝设计
设计原则和流程
设计原则
安全、经济、适用、美观。
设计流程
初步设计、技术设计、施工图设计。
坝体结构设计
01
0203Βιβλιοθήκη 结构形式重力坝的结构形式主要有 实体重力坝、宽缝重力坝 和空腹重力坝。
主要尺寸
坝顶高程、坝顶宽度、最 大坝高、坝底宽度等。
材料选择
混凝土或石料，根据地质 条件、水文条件和工程要 求选择。
感谢您的观看
THANKS
渗流监测
通过监测大坝的渗流情况，了解坝体和坝基的渗 漏情况和排水性能。
维护和加固措施
日常维护
定期对大坝进行清洁、 排水、除草等维护工作 ，保持大坝外观整洁和
排水通畅。
裂缝处理
对发现的裂缝进行及时 处理，如灌浆、填补等
，防止裂缝扩大。
坝体观测设施建设
在坝体关键部位设置观测设施 ，以便对坝体的变形、沉降等
进行实时监测。
坝基处理施工
坝基清理
清除坝基范围内的杂物、树木、草皮 等，为后续施工创造良好条件。
坝基加固
根据地质勘查结果，对软弱地基进行 加固处理，提高地基承载力和稳定性 。
防渗处理
对坝基进行防渗处理，防止渗漏对坝 体造成损害，常用的方法有帷幕灌浆 、混凝土防渗墙等。
国外重力坝工程实例
胡佛水坝
位于美国的内华达核能实验室重力坝 ，是世界上最早的混凝土重力坝。该 坝于1931年开始建设，1942年竣工 ，主要用于发电和灌溉。
阿斯旺大坝
位于埃及阿斯旺市附近，是一座混凝 土重力坝。阿斯旺大坝的建设始于 1958年，历时10年完成，主要用于发 电、灌溉和防洪。
成功与失败的重力坝工程案例分析
02
重力坝设计
设计原则和流程
设计原则
安全、经济、适用、美观。
设计流程
初步设计、技术设计、施工图设计。
坝体结构设计
01
0203Βιβλιοθήκη 结构形式重力坝的结构形式主要有 实体重力坝、宽缝重力坝 和空腹重力坝。
主要尺寸
坝顶高程、坝顶宽度、最 大坝高、坝底宽度等。
材料选择
混凝土或石料，根据地质 条件、水文条件和工程要 求选择。
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渗流监测
通过监测大坝的渗流情况，了解坝体和坝基的渗 漏情况和排水性能。
维护和加固措施
日常维护
定期对大坝进行清洁、 排水、除草等维护工作 ，保持大坝外观整洁和
排水通畅。
裂缝处理
对发现的裂缝进行及时 处理，如灌浆、填补等
，防止裂缝扩大。
《重力坝模型设计》课件
总结
1 优缺点
重力坝的优点是结构简单、耐用性强，但是缺点是对土地资源利用率较低、占用土地范 围较大。
2 应用领域
重力坝主要应用于拦截河流、蓄水，以及防洪、发电等等领域。
3 未来重力坝的发展前景
未来重力坝的发展趋势是在保证安全的前提下提升重力坝智能化水平，提高坝体运行稳 定性，以更好的服务于人民生活。
重力坝的特点是坝体整体性较 强、抗震性好、但是需要占用 较多土地并且施工难度较大。
重力坝的设计
基本设计要求
针对设计重力坝，需要考虑坝的高度、坝型、坝址、水流量、堆石场地等因 素。
案例分析
为了更好的学习重力坝设计知识，需要对经典的重力坝设计案例进行学习和 研究，例如安格斯二号重力坝。
重力坝的施工
1ห้องสมุดไป่ตู้
2
维护管理措施
采取定期检查、添加边坡护坡、拦截垃圾等措施。
3
维护评价指标
维护指标包括坝体稳定性、泄洪能力。定期检知坝体形变、沉降及渗漏情况。
重力坝的未来发展
新技术的应用
例如新型建筑材料、数字建模技术等都可以被应用在重力坝的建设中。
研究方向与展望
将大力研究重力坝的结构、稳定性和运行安全等，并将着重于突破耐久性等 核心技术水平。
重力坝的监测
监测目的和方法
监测的目的是发现重力坝是否存在问题，方法包括常规监测方法和现代的远程监测技术等。
监测评价指标
监测评价指标分为密集监测指标和重点监测指标两种。
监测周期和要求
监测周期需要根据重力坝的年龄、型式、结构、地质条件以及特殊情况的考虑
重力坝维护与管理
1
维护目的
重力坝的维护目的是确保坝体运行的安全可靠。
水工建筑物第六章 重力坝剖面设计构造地基处理PPT课件
Δh设、Δh校按（6-26）式分别计算。
当坝顶设防浪墙时，对1、2级坝，在可能最大洪水情况下， 坝顶高程不得低于相应的静水位，防浪墙顶高程不得低于 波浪顶高程。
10
图6-25为典型的坝顶结构图。 ➢ 由于布置上的要求，有时需将坝顶部分地伸出坝外(图6-25 a)；
➢ 当要求的坝顶较宽时，也可做成桥梁结构型式（图6-25 c）。
31
溢流剖面设计：
① 堰顶上游堰曲线（a0段）：一般采用三 心园曲线或椭圆。
② 下游0b曲线：一般采用WES曲线或克— 奥曲线。
WES曲线：Xn=K(Hd)n-1y Hd为定型设计水头，一般取堰顶上最大水 头的75% ～ 95%。 K、n为与上游堰面倾斜坡度有关的系数。 当坝面垂直， k=2 、 n=1.85; 当坝面倾斜， k=1.936 、n=1.836
32
③ bc直线段：坡度与一般非溢流坝一致。
④ cd为反弧段：应使水流平顺进入下游 消能段。
反开时，反弧段最低点水深，
可按能量方程求解。
⑤ de为挑流消能段：由溢流坝下游消能
型式确定。
若为挑流消能，挑坎末端挑角：250 ～ 300 。
挑坎末端高程：高于下游最高尾水位或与下游
4
三、实用剖面 实用剖面：考虑运行要求和其它荷载影响，对基本剖面
进行修改之后的剖面。 从理论上讲，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。
5
非溢流重力坝实用剖面：常见的有三种形式，即上游 面为铅直的、倾斜的或部分倾斜的。
（1）铅直上游坝面（实用剖面（1）） 优点：便于布置和操作坝身过水管道进口控制设备。 缺点：经济性不明显。 适用：坝基fˊ、c ˊ 较大，剖面由应力条件控制。 （2）上游坝面上部铅直、下部倾斜 （实用剖面（2）） 优点：利用部分水重增加坝的稳定性，上部仍能便于管
当坝顶设防浪墙时，对1、2级坝，在可能最大洪水情况下， 坝顶高程不得低于相应的静水位，防浪墙顶高程不得低于 波浪顶高程。
10
图6-25为典型的坝顶结构图。 ➢ 由于布置上的要求，有时需将坝顶部分地伸出坝外(图6-25 a)；
➢ 当要求的坝顶较宽时，也可做成桥梁结构型式（图6-25 c）。
31
溢流剖面设计：
① 堰顶上游堰曲线（a0段）：一般采用三 心园曲线或椭圆。
② 下游0b曲线：一般采用WES曲线或克— 奥曲线。
WES曲线：Xn=K(Hd)n-1y Hd为定型设计水头，一般取堰顶上最大水 头的75% ～ 95%。 K、n为与上游堰面倾斜坡度有关的系数。 当坝面垂直， k=2 、 n=1.85; 当坝面倾斜， k=1.936 、n=1.836
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③ bc直线段：坡度与一般非溢流坝一致。
④ cd为反弧段：应使水流平顺进入下游 消能段。
反开时，反弧段最低点水深，
可按能量方程求解。
⑤ de为挑流消能段：由溢流坝下游消能
型式确定。
若为挑流消能，挑坎末端挑角：250 ～ 300 。
挑坎末端高程：高于下游最高尾水位或与下游
4
三、实用剖面 实用剖面：考虑运行要求和其它荷载影响，对基本剖面
进行修改之后的剖面。 从理论上讲，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。
5
非溢流重力坝实用剖面：常见的有三种形式，即上游 面为铅直的、倾斜的或部分倾斜的。
（1）铅直上游坝面（实用剖面（1）） 优点：便于布置和操作坝身过水管道进口控制设备。 缺点：经济性不明显。 适用：坝基fˊ、c ˊ 较大，剖面由应力条件控制。 （2）上游坝面上部铅直、下部倾斜 （实用剖面（2）） 优点：利用部分水重增加坝的稳定性，上部仍能便于管
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预应力重力坝:利用预加应力措施来增加坝体上游部分的压应力，提
高抗滑稳定性，从而削减坝体剖面，目前仅在小型工程和旧坝加固 工程中使用。
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 的温度，但要求施工工艺精确，以便接缝有足够的强度和防水性能。
6、重力坝设计的主要内容
1)、总体布置: 坝址、坝轴线、组成建筑物的位置 2) 、剖面设计：参照已建成的条件相近的工程，拟定剖 面尺寸 3) 、稳定分析：保证坝体不致沿地基面或地基中的软弱 结构面产生滑动 4)、应力分析：使应力条件满足设计要求，保证坝体和地 基有足够的强度
重力坝上作用力示意图
1.坝体自重 W=γ×A+ω
ω--坝上永久设备重量，如闸门、固定起门机的自重；坝 内较大的孔洞应该扣除。
γ--混凝土的重度为23-23.5kN/m3; 浆砌块石21.5-23.5kN/m3
①沿坝基面滑动，仅计坝体重量； ②沿深层滑动，需计入滑体内岩体重； ③用有限单元法计算时，应计入地基初始应力的影响； 假定： 1°地基中任一点的垂直应力σ(y)=γh 2°水平应力σ(x)=λγh 3°剪应力τ(xy)=0
动冰压力： 当冰破碎后，受风和水流的作用而漂流，当冰 块撞击在坝面或闸墩上时将产生动冰压力。
说明:
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、闸墩、胸墙较为重要，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冰压力，可采取 防冰、破冰、冲气措施等。
浪压力与波浪要素、坝前水深有关。坝前水深大于半波长H＞ L/2时，波浪运动不受库底的约束，这样条件的波浪称为深水波； 水深小于半波长而大于临界水深H0，即L/2＞H＞H0时，波浪运动 受到库底影响，称为浅水波；水深小于临界水深，即H＜H0时， 波浪发生破碎，称为破碎波。
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参数 组别
第六组
坝基高程 （m）
110.00
正常高水位（m）
上游
下游
140.00
114.50
设计洪水位（m）
上游
下游
141.60
114.90
校核洪水位（m）
上游
下游
143.50
115.40
重力坝设计步骤
• 一：重力坝的剖面拟定； • 二：荷载组合及组合； • 三：坝基面的抗滑稳定验算； • 四：坝基面的强度校核； • 五：重力坝非溢流坝段剖面图CAD展示图；
一，重力坝剖面拟定
• 一．重力坝剖面设计原则
• 1.满足稳定和强度要求 • 2.尽可能节省工程量，使剖面尺寸最小 • 3.外部形状简单，便于施工 • 4.运行管理方便
• 二．确定非溢流坝段基本剖面
• 1.基本剖面形式 • 2.基本参数
初定上游坡系数: n=0.2 ,0折坡点：2/3H ,下游坡系数：m=0.7 ,坝底宽:B=(0.7~0.8)H
（1/3） ×31.6=10.53
0.5×10×4.92×1
120.05 (1/3)×4.9=1.63
力矩计算值 M/(kN.M)
↙+
-↘
12975.07
29376
9513.60
52574.1 8
1
PV2
10×4.4×9.6×1 422.4 0.5×4.4×22×10×1 484
• 五：基础灌浆廊道
根据规范将基础灌浆廊道，廊道断面为城门洞形，宽度为2.5m, 高度为3m, 距基岩面取5m，距上游坝踵5.6m。
二，荷载计算及组合
• 设计洪水位情况：
（荷载）作用计算值（以设计洪水位情况列表）
（荷载）作 用
W1 自重 W2
W3 水平 PH1 压力 PH2
计算公式
作用计算值
对截面形心的力臂
• 波浪中心线至计算水位的高度：
hz
h
2 1
L
cth
2H
L
因H Lm 时, cth 2H 1.0
2
L
hz
h12
L
3.14 0.974 2 7.677
0.388 m
hh 1% hzhc0.9 0 7.4 3 0 8. 8 4 1.762m 坝顶 1高 4 3 1 程 ..5 7 1 64 25.262m
重力坝实用剖面的确定
• 三：坝顶高程的最终确定
坝顶高程应取上述两种情况坝顶高程中的最大值，并取防浪墙高度1.2m，防浪墙基座高度 0.1m,所以坝顶高程为145.262-1.2-0.1=144.00m ，最大坝高为144-110=34m
• 四：坝顶宽度
假定该水利枢纽位于山区峡谷。无交通要求，按构造要求中取坝顶宽度5m,同时满足维修 时的单车道要求
232
9.81
波浪中心线至计算水位的高度：
h.z
h1%
L
cth 2H
L
因H Lm 时, cth 2H 1.0
2
L
hz
h12
L
3.14 1.6222
11.549
0.715m
hh 1% h z h c 1.6 0 2.2 7 0 1. 5 5 2.837m 坝顶 1高 4 1 2 程 ..6 8 1 34 74.437m
9.81
gD 9.812500104.77
V02
15.3
当Vg0D2 20~ 250时为频率 5%的波高h5% 所以由规范得推 1%算 乘以1.43
故h1% 0.6811.430.974
2.2波浪要素的计算
• 波长：
L 0.3 0 -2 1 （ .3 1 g v D 0 2 5 ） 1 3 1.v v 7 g 0 2 5 0. 3 13 - 5 2 1. （ 1 1 .1 5 30 ） 3 1 4 . 7 1 9 .57 2 5 . 8 7 1 .3 1 .67
垂直力（KN) 水平力(kN)
L/M
↓
↑ →←
0.5×4.4×22×24×1 1161.6
5×34×24×1
4080
0.5×18.8×26.86×24 ×1
6059.62
0.5×10×31.62×1
4992.8
14.1-（2/3） ×4.4=11.17 14.1-（4.4+2.5）
=7.2 14.1-（2/3） ×18.8=1.57
2.1校核洪水位情况
•
。 由规范当水库为校核洪水位时，宜采用相应洪水期最大风速的多年平均值
• 所以v0=15.3m/s ,且D为2.5km,采用官厅公式计算
•
波高：
h1
0.00760v-1（ 12 vgD02 ）13 vg02
-1
0.007615.312
（104.7） 713 15.32
0.681
取50年一遇，风速V0=23.0M/S 且D为2.5KM, 本题波浪要素的计算采用官厅公
•
式波高： h1 0.00760-1v（ 12 vgD 02 ）13 vg02
0
.0
0
762
-1
312
（9.8
12
5
0） 013
2
32
1.134m，
232
9.81
gD 9.812500
43.36
V02
23.02
当gD V02
2
0~
2
5
时 0 为频5率 %的波高 h5%
所以由规范得推 1%需 算乘 ，以 1.43，h1% 1.1341.431.622m
1.2波浪要素的计算
波长：L0.330--121.（ v15vgD 02） 31.7v5g02
0.33213-21.15（9.81250） 301.75 232 11.549
• 三，坝顶高程
• 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级的坝，查 规范表得安全超高分别为： 设计洪水位hc=0.5 校核洪水位hc=0.4 有效吹程D=2.5km
1.1剖面拟定（设计洪水位情况）
•
根据规范当水库为正常蓄水位和设计洪水位时，宜采用相应洪水期多年
平均最大风速的1.5～2.0倍或采用重现期为50年一遇的年最大风速；故风速V0
重力坝设计题目
一、基本资料
•。 拟在某河建一混凝土重力坝，初定为3级建筑物。坝基高程、正常蓄水位、设计洪水位、校核洪 水位及相应下游水位如下表。坝体混凝土强度等级为C15，,标准抗压强度为fck=14.3MPa。坝基岩 石为微风化的花岗岩，标准抗压强度fkR=80MPa,岩体结构较为完整。混凝土重度为24KN/m，水的 重度取取10KN/m3,混凝土和基岩面的抗剪断参数f'=0.95,c'=0.85MPa,扬压力系数0.3。本地区的地 震设计烈度为6度，洪水位多年平均最大风速为15.3m/s，50年一遇风速为23.0m/s，水库吹程为 2.5Km，不计淤沙压力。