水工建筑物重点全面版

第一章绪论

水利工程是指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利目的而修建的工程。根本任务是：除水害兴水利。

水利水电工程的设计阶段:项目建议书阶段、可行性研究阶段、初步设计、招投标设计、施工图设计

资源水利就是从水资源开发、利用、治理、配置、节约、保护等六个方面系统分析，综合考虑，实现水资源的可持续利用。

水工建筑物：为了达到防洪、灌溉、发电、供水等目的，修建的各种不同类型的，用来控制和支配水流的建筑物。

水利枢纽指集中建造的不同类型的水工建筑物组成的有机的综合体。

水利枢纽分为蓄水枢纽（水库）和取水枢纽。其中水库枢纽包括挡水、泄水、输水（或引水）三类建筑物，称为水库三大件。

水工建筑物的分类按其在枢纽中的作用分为：

挡水建筑物：用以拦截江河，形成水库或壅高水位。如拦河坝、拦河闸、提防、海塘、施工围堰。

泄水建筑物：用以宣泄多余水量，排放泥沙和冰凌，或为人防、检修而放空水库等，以保证坝和其他建筑物的安全。如溢流坝、溢洪道、隧洞、泄水闸、泄水孔。

输水建筑物：为满足灌溉、发电和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物。

如：引水隧洞、压力钢管、渠道、渡槽、倒虹吸等。

取（进）水建筑物：是输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进口段、进水闸、扬水站等。

整治建筑物（丁坝、顺坝、导流堤、护岸）、专门建筑物（压力前池、调压室、沉砂池、冲沙闸）。

水利工程的特点：①工作条件的复杂性；②设计选型独特；③施工难度大；④社会、经济效益高；⑤对环境影响的多面性；⑥失事后果的严重性；

第二章重力坝

重力坝的工作原理：在水压力及其他荷载的作用下，主要依靠坝体自身重量产生的抗滑力来满足稳定的要求；同是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。其基本剖面为上游面近于垂直的三角形剖面。

按结构形式分：实体重力坝、空腹重力坝、宽缝重力坝。

宽缝重力坝：将相邻坝段间的横缝部分地拓宽的重力坝。

空腹重力坝：在实体重力坝坝底沿坝轴线方向设置大尺寸的空腔

按是否溢流分：溢流重力坝、非溢流重力坝

按筑坝材料分：混泥土重力坝、浆砌石重力坝

为了减少渗流对坝体稳定和应力的不利影响，在靠近坝体的上游面设排水孔，靠近坝踵的地基内设防渗帷幕，帷幕后设排水孔

重力坝的优点：①结构作用明确，设计方法简便，安全可靠；②对地形、地质条件适应能力强；③枢纽泄洪问题易解决；④便于施工导流；⑤施工方便重力坝的缺点：坝体剖面尺寸大，材料用量多；②坝体应力较低，材料强度不能发挥；③坝体与地基接触面积大，坝底扬压力大，对稳定不利；④坝体体积大，施工水化热难以控制。

扬压力是由上、下游水位差产生的渗透水压力和下游水深产生的浮托力两部分组成。

作用在坝上的荷载，按性质分为基本荷载和特殊荷载

泥沙压力根据坝前淤积高程——淤积计算年限可取50-100年。

波浪要素：波浪高度、波浪长度、波浪中心线超出静水面的高度。

基本烈度：是指该地区今后50年期限内，可能遭遇超越概率P50为0.10的地震烈度。

重力坝抗滑稳定分析目的: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。

失稳的形式：①沿坝体抗剪能力不足的软弱结构薄弱层面(坝体与坝基的接触面和

坝基岩体内连续的断层破碎带)产生滑动。②在各种荷载作用下，上游坝踵出现拉应力，使之裂缝，或下游坝趾压应力过大，超过坝基岩体或坝体砼的允许强度而压碎，从而产生破坏。

抗滑稳定分析方法：刚体极限平衡法、有限单元法、地质力学模型试验（重要工程）

提高坝体抗滑稳定性的工程措施：①利用水重；②将坝基面开挖成倾向上游的斜面，增加抗滑力；③设置齿墙；④设置排水系统，减小扬压力；⑤加固地基（帷幕灌浆、固结灌浆）；⑥横缝溉浆；⑦预应力锚固措施。

应力分析的目的：①检验大坝在施工期间和运用期是否满足强度要求；②根据应力分布情况进行坝体砼标号分区；③为研究坝体某些部位应力集中和配筋等提供依据。

应力分析方法：理论计算、模型试验。

材料力学法基本假定：①坝体砼为均质、连续、各向同性的弹性材料；②视坝段为固接于地基上的悬臂梁，不考虑地基变形对坝体应力影响，并认为各坝段之间独立工作，横缝不传力；③不考虑两侧坝体的影响；④假定坝体水平截面上的正应力按直线分布，不考虑廊道对坝体应力的影响。

重力坝体温度的三个阶段：上升期（一般为15℃，最高为36℃）、降温期、稳定期。

温度裂缝的分类：贯穿性裂缝、表面裂缝

温度控制的目的：①防止混泥土由于温度过高、内外温差过大、及气温骤降产生

各种温度裂缝；②为做好接缝灌浆，满足结构受力要求，提高施工工效，简化施工程序提供依据。

温度控制的标准：①地基的容许温差；②上下层容许温差（不超过15~20℃）；③内外容许温差（不大于20~25℃）

温度控制措施：①降低混泥土的浇筑温度（预冷骨料、加冰搅拌）；②减少混泥土水化热升温（用中、低水化热水泥、埋大石块、用冷却水管进行初期冷却、减小浇筑层厚度）；③加强对混泥土表面的养护和保护（对表面加覆盖、浇水养护）重力坝剖面设计原则：①保证大坝安全运用，满足稳定和强度要求；②尽可能节省工程，使剖面尺寸最小，造价最低；③坝体外形轮廓简单，便于施工，运行方便。

溢流重力坝的孔口形式：开敞溢流式、大孔口溢流式

闸门按工作条件分为：工作闸门、检修闸门、事故闸门；按形式分：平面闸门、弧形闸门、翻板闸门

重力坝消能形式及适用条件

①挑流消能适用于基岩比较坚固的高坝或中坝；

②底流消能适用于中、低坝或基岩较软弱的河道（挑角θ=20~25°）；

③面流消能适用于水头较小的中、低坝，要求下游水位稳定，尾水较深，河道顺直，河床和河岸在一定范围内有较高抗冲能力。