重力坝习题讲解(黄嘉秋)

1、水工建筑物重力坝习题讲解黄嘉秋2016年4月6日 作业1（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h2.4104N/m3，f=0.8，f1.2，c1MPa。各种荷载的计算成果表01沿坝基面抗滑稳定计算成果及结论02不考虑扬压力时坝基面的边缘应力成果03作业1（2）提交成果1荷载计算PART ONE（以单位坝段为研究对象）1、自重3、扬压力重力坝荷载计算Always believe that something wonderful is about to happen.2、静水压力4、地震惯性力作用于重力坝

2、上的荷载主要有：（1）坝体及坝上永久设备的自重；（2）上、下游坝面上的净水压力及溢流坝面上的动水压力；（3）扬压力；（4）淤积于坝前的淤沙压力；（5）浪压力；（6）冰压力；（7）土压力；（8）地震作用所产生的地震惯性力、地震动水压力和地震动土压力；（9）其他荷载。重力坝荷载计算Always believe that something wonderful is about to happen.（1）坝体自重：设坝踵处坐标为（0,0）矩形部分自重：W1= hV1=249851=18360（kN），作用点（4.5,42.5），方向：三角形部分自重： W2= hV2=24（1/251681）=416

3、16（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.（2）水压力：1）上游面：水平水压力 P上H = 1/2WH12 = 1/29.8802 1 =31360= 3.14104 KN (方向：）2）下游面：水平水压力 P下H = 1/2WH22 = 1/29.8152 1 =1102.5= 1.10103KN （方向：）铅直水压力 P下V = 倾斜面上水重 = VWW = 9.

4、8 （1/21511.251）= 826.875=0.83103KN （方向：）重力坝荷载计算Always believe that something wonderful is about to happen.（3）坝底扬压力：坝踵处扬压力强度：WH1=9.880=784 kPa坝趾处扬压力强度:WH2=9.815=147 kPa排水孔幕处扬压力强度:WH2+W（H1-H2）=147+9.8（80-15）=306.25kPa坝底扬压力 = 浮托力1+长方形渗透压力2+三角形渗透压力3+三角形渗透压力4784306.25147浮托力U1=147601=8.82103KN （）长方形渗透压力U2

5、=（306.25-147）51=796.25=0.80103KN（）三角形3渗透压力U3=1/255 （306.25-147） 1=4379.375=4.38103KN（） 三角形4渗透压力U4=1/25(784-306.25)=1194.375=1.19103KN（） 坝底扬压力U U = U1+U2+U3+U4 = 15190=1.52104KN （）重力坝荷载计算Always believe that something wonderful is about to happen.（4）水平向地震惯性力：Fi=hGEii/g 其中，水平向设计地震加速度h=0.1g 地震作用折减系数=0.2

6、5 集中在质点i的重力GEi 质点i的动态分布系数重力坝质点i的动态分布系数i：njjEEjiiHhGGHh144)/(41)/(414.1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；H为坝高；GE为产生地震惯性力的建筑物总重力分区：分为长方体和三角体2块。重力： GEa=W1= 1.84104 KN 质点a的高度：ha=85/2=42.5m GEb=W2=4.16104 KN 质心b的高度：hb=68/3=22.67m动态分布系数: 同理，b=1.31结果：Fa=0.19.80.251.841041.61/9.8=7.41102KN (） Fb=0.

7、19.80.254.161041.31/9.8=1.36103KN (） F=Fa+Fb=2.10103KN (）61. 109. 175. 1)8567.22(1061016. 4)855 .42(1061084. 141)855 .42(414 . 14444444a重力坝荷载计算Always believe that something wonderful is about to happen.各种荷载计算成果表：2.101032沿坝基抗滑稳定计算PART TWO.沿坝基抗滑稳定计算Always believe that something wonderful is about to h

8、appen.0205032.10103抗剪强度公式：抗剪断强度公式：PUWfK)(PAcUWK)(f沿坝基抗滑稳定计算Always believe that something wonderful is about to happen.(1)基本组合情况（不考虑地震）(2)特殊组合情况（考虑地震）K=1.131.00K=3.542.3抗滑稳定安全系数K=1.201.05K=3.793.0结论：基本荷载组合下重力坝满足沿坝基面的抗滑稳定。结论：特殊荷载组合下重力坝满足沿坝基面的抗滑稳定。综上可知，坝基满足抗滑稳定。3坝基面边缘应力PART THREE（不考虑扬压力）坝基面边缘应力（不考虑扬压力）

9、Always believe that something wonderful is about to happen.Lorem Ipsum Dolor SitLorem Ipsum Dolor Sit Er Elit Lamet, Consectetaur Cillium Adipisicing Pecu.Lorem Ipsum Dolor SitLorem Ipsum Dolor Sit Er Elit Lamet, Consectetaur Cillium Adipisicing Pecu.Lorem Ipsum Dolor SitLorem Ipsum Dolor Sit Er Eli

10、t Lamet, Consectetaur Cillium Adipisicing Pecu.l铅直向力：W=6.0104+0.83103=6.08104KN (）l上下游水压力强度：pu=9.880=784kPa（上游）；pd=9.815=147kPa(下游)l上下游坝面坡度：m1=0，m2=51/68=0.75l求合力矩M： 以坝踵为圆心，向右向上为正，求坝体截面形心坐标：则坝体截面形心坐标为（19.42 , 28.74）74.282516885925168368)859(5.4242.192516885925168)179()859(5.4yx坝基面边缘应力（不考虑扬压力）Always

11、believe that something wonderful is about to happen.Lorem Ipsum Dolor SitLorem Ipsum Dolor Sit Er Elit Lamet, Consectetaur Cillium Adipisicing Pecu.Lorem Ipsum Dolor SitLorem Ipsum Dolor Sit Er Elit Lamet, Consectetaur Cillium Adipisicing Pecu.Lorem Ipsum Dolor SitLorem Ipsum Dolor Sit Er Elit Lamet

12、, Consectetaur Cillium Adipisicing Pecu.荷载对坝踵/坝趾所在水平截面形心（30,0）的力矩： 坝体自重对水平截面形心的力矩：M1=6104(30-19.47)=6.32105KNm（逆时针） 上游面静水压力对水平截面形心的力矩：M2=-3.14104851/3=-8.37105 KNm（顺时针） 下游水平水压力对水平截面形心的力矩：M3=1.10103151/3=5.5103 KNm（逆时针） 下游铅直水压力对水平截面形心的力矩：M4=-0.83103（30-11.25/3)=-2.18104 KNm（顺时针） 水平惯性力对截面形心的力矩：M5=-2.0910328.74=-6.02104 KNm（顺时针） 即得：M=M1+M2+M3+M4+M5=-28.15104 KNm（逆时针）坝基面边缘应力（不考虑扬压力）Always believe that something wonder