水利工程第一节

水利工程第一节第1页，共40页，2023年，2月20日，星期六水库是由在河道中修建拦河坝截断水流，抬高水位而形成的一般水库枢纽由下列三种主要水工建筑物组成挡水建筑物泄水建筑物取水（放水）建筑物第2页，共40页，2023年，2月20日，星期六第一节 挡水建筑物

水库的挡水建筑物，系指拦河坝拦河坝（按建筑材料分）土石坝混凝土坝浆砌石坝重力坝支墩坝拱坝非溢流坝溢流坝按结构特点分按是否泄流第3页，共40页，2023年，2月20日，星期六第4页，共40页，2023年，2月20日，星期六第5页，共40页，2023年，2月20日，星期六第6页，共40页，2023年，2月20日，星期六一、重力坝

19世纪以前基本采用毛石砌体。

自1860年至1959年，世界上修建高度在30米以上的重力坝占建坝总数的50%

目前世界上最高的重力坝是瑞士的大迪克桑坝，高285米第7页，共40页，2023年，2月20日，星期六目前世界最高我国50年代我国60年代我国70年代我国80年代285m105m147m107m165m200m以上第8页，共40页，2023年，2月20日，星期六（一）重力坝的特点及类型

重力坝是用混凝土或浆砌石修筑的大体积挡水建筑物工作时承受的主要荷载时上游面的水平推力、坝底面上的扬压力和坝体自重等。第9页，共40页，2023年，2月20日，星期六第10页，共40页，2023年，2月20日，星期六重力坝的工作原理：

依靠坝体自重维持稳定重力坝的多用途：

挡水（基本用途）、发电、灌溉、工业引水、冲沙等第11页，共40页，2023年，2月20日，星期六修筑重力坝的地基条件：

一般为岩石地基，要求较高，需要足够的强度，同时地基变形和沉陷要小渗流对重力坝的不利影响： 减少坝体有效重量，并减少坝体上游的垂直侧压力，对坝体材料和地基有侵蚀作用，必须采取防渗和排水。第12页，共40页，2023年，2月20日，星期六重力坝的主要优点： 构造简单，适应性强，施工方便，工作可靠重力坝的主要缺点： 体积大，应力分布不均匀（材料强度不能充分发挥），大体积混凝土结构（容易因为散热问题产生裂缝）第13页，共40页，2023年，2月20日，星期六重力坝的型式：实体重力坝、宽缝重力坝和空腹重力坝第14页，共40页，2023年，2月20日，星期六重力坝的设计内容：1、总体布置：选择坝址、坝轴线和坝的结构型式。2、剖面设计：满足安全、经济和运行要求3、稳定分析：验算荷载作用下抗滑稳定性4、应力分析：计算在荷载使用下的应力应变，为剖面设计、地基处理、结构布置、施工分缝提供依据。5、构造设计：细部构造（材料分区、廊道排水）6、地基处理7、泄水设计8、监测设计第15页，共40页，2023年，2月20日，星期六（二）重力坝的荷载及其组合1.重力坝的荷载作用于坝体上的荷载主要有以下几种: 坝体自重、水压力、扬压力、泥沙压力、风浪压力和地震力等（1）坝体自重一般取1m坝长进行计算第16页，共40页，2023年，2月20日，星期六式中：（2）静水压力如图3-3所示第17页，共40页，2023年，2月20日，星期六作用在1m长坝体上的总水平水压力其合力作用在水深的1／3处作用在1m长坝体上的总垂直水压力作用点时所计算水体的形心第18页，共40页，2023年，2月20日，星期六（3）动水压力溢流坝泄水时,各种动水压力应由专门的研究决定,对于反弧段有:第19页，共40页，2023年，2月20日，星期六第20页，共40页，2023年，2月20日，星期六（4）扬压力1）坝底扬压力:坝底水平面承受垂直向上的总水压力防渗帷幕和设置排水孔后，降低扬压力。按下面公式计算第21页，共40页，2023年，2月20日，星期六2）坝体扬压力渗入坝内的水流也产生扬压力，加入防渗层后假设扬压力分布如图3－6所示第22页，共40页，2023年，2月20日，星期六（5）泥沙压力入库水流挟带泥沙淤积于坝前产生泥沙压力淤沙面以下任一点的泥沙压力强度为第23页，共40页，2023年，2月20日，星期六（6）浪压力浪压力的大小和分布与波高、波长及波浪中心线至静水位中心线的高度有关第24页，共40页，2023年，2月20日，星期六第25页，共40页，2023年，2月20日，星期六(7)地震荷载 地震荷载包括地震惯性力、地震动水压力和动土压力 抗震设计中，常用到基本烈度和设计烈度两个概念 基本烈度系指建筑物所在地区在未来一定期限内（100年）可能遭遇到的地震最大烈度 设计烈度指抗震设计时实际采用的地震烈度。一般设计烈度等于基本烈度。设计烈度小于6度是不考虑地震荷载。7~9度时考虑。9度以上专门研究。第26页，共40页，2023年，2月20日，星期六（8）其它荷载 冰压力、风压力、雪压力、坝顶上的动荷等 可参照规范计算第27页，共40页，2023年，2月20日，星期六2.荷载组合作用在坝上的荷载，有经常起作用的基本荷载和偶然起作用的特殊荷载两种（1）基本荷载：1)坝体及其上永久设备的自重2)正常蓄水位或设计洪水位时的静水压力3)相应于正常蓄水位或设计洪水位时的扬压力4)泥沙压力第28页，共40页，2023年，2月20日，星期六5)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)其它出现机会较多的荷载（2）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第29页，共40页，2023年，2月20日，星期六4)相应于校核洪水位时的动水压力5)地震荷载6)其它出现机会很少的荷载荷载组合可分为基本组合和特殊组合两类。基本组合属正常情况或设计情况，由同时出现的几种基本荷载组成；特殊组合属校核情况或非常情况，由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。第30页，共40页，2023年，2月20日，星期六设计时，应从这两类组合中选择几种最不利的、起控制作用的组合情况进行计算，使之满足规范中规定的要求第31页，共40页，2023年，2月20日，星期六稳定分析的目的:

验算重力坝在各种可能荷载组合下的稳定安全度（三）重力坝的稳定分析第32页，共40页，2023年，2月20日，星期六重力坝失稳有2种可能：（1）磨擦公式（接触面）1、坝体抗剪能力不足的薄弱面产生滑动；2、上游坝踵受拉倾斜及下游坝址受压破碎产生滑移破坏。第33页，共40页，2023年，2月20日，星期六第34页，共40页，2023年，2月20日，星期六第35页，共40页，2023年，2月20日，星期六1、磨擦公式把滑动面看成是一种接触面当滑动面为水平时：K=阻滑力/滑动力第36页，共40页，2023年，2月20日，星期六第37页，共40页，2023年，2月20日，星期六当滑动面倾向上游时：第38页，共40页，2023年，2月20日，星期六

这一公式认为坝体混凝土与坝基岩石胶结良好，滑动面上的阻滑力包括磨擦力和凝聚力。计算抗滑稳定时，直接采用接触面上的抗剪断参数，抗滑稳定安全系数（2）抗剪强度的计算公式第39页，共40页，2023年，2月