第二章 重力坝-§7重力坝坝身泄水孔

第二章重力坝.§1概述§2重力坝荷载及其组合§3重力坝抗滑稳定分析§4重力坝应力分析§5非溢流坝剖面设计§6溢流坝设计§7重力坝坝身泄水孔§8重力坝材料与构造§9重力坝地基处理§10其他型式重力坝（百色坝）§7重力坝坝身泄水孔一、概述作用：预泄水库、排沙、导流、发电供水工作条件：孔内流速高，易引起空蚀、闸门振动，孔道体形设计主要；深水闸门水压力大、启闭力大，门体构造、止水、启闭设备复杂，检修不便类型：1）按所处高度分：中孔、底孔2）按布置层数分：单层、双层3）按流态分：有压、无压一、概述有压孔——泄流时孔内保持满流有压工作闸门在出口，以稳定孔内水流保持有压，有利门后补气减免空蚀，孔身断面尺寸小关门时水压力大,对坝体σ、防渗不利进口设事故闸门兼作检修闸门，平时兼用作挡水孔断面：圆形，有利改善受力和提升过水能力一、概述无压孔：工作门、检修门均设于进口工作门后孔身顶升高，泄流时孔内有自由水面——无压流闸门前：短有压段泄水时孔内承受静水压力，关门时孔内无水，明流段可不钢板衬砌，施工以便但孔断面尺寸大，对坝体减弱大二、坝身泄水孔布置布置原则：正常利用前提下

尽量一孔多用：浇灌+发电；防空+排沙+导流详细布置：泄洪孔——主槽部位，较宽河谷宜在非溢流坝段中，深孔出口不宜在溢流坝面上孔口不能太大，泄量大时可布置为双层，但注意交汇处空蚀二、坝身泄水孔布置进口高程：满足泄洪要求下尽量高些，减小门压力和洞长，详细而言：浇灌孔应与灌区在同一侧▽孔进口根据▽坝后渠首拟定，或根据泥沙、水温情况分层设进水口发电进水口应根据发电和泥沙要求拟定，一般设于水库最低水位下列一倍孔口高度处，并高程最终泥沙高程1m以上。排沙孔尽量接近电站、浇灌进水口放空、导流孔进口一般较低三、有压泄水孔构成：进口段（进口曲线段、闸门槽段、渐变段、平压管、通气孔）洞身段、出口段1）进口段曲线：进口曲线段—椭圆or圆弧椭圆长轴水平or上倾约12度顶曲线：A=h（孔高or孔径侧曲线：A=B（孔宽）圆弧半径：R>2D三、有压泄水孔2）闸门槽段矩形锐缘闸门——适于V<10m/s矩形收缩形门槽——适于v大时门槽形式尺寸宽深比错距△=（）W导角半径r=0.01D下游边墙坡率1:1-1:12三、有压泄水孔3）渐变段孔身——圆形断面，R大、受力条件好闸门处断面——矩形需设渐变段——矩形→圆形渐变段长=(1.5-2.0)D(孔径or孔宽)且边壁收缩率=1:5-1:8渐变方式：矩形四角加圆弧三、有压泄水孔4）通气孔作用：检修前，检修门闭工作门开启放水时，向孔内补气断面积：一般=泄水孔断面积旳0.5%-1%并不小于平压管、检修排水管旳断面积通气孔进口须与大气连通，并与启闭机室分开。三、有压泄水孔5）平压管作用：检修完毕提起检修门前向二门间充水，平衡检修门前水压减小启门力管径d由管流公式拟定：平压管充水时，通气孔排气三、有压泄水孔6）泄水孔底坡i一般缓坡，按施工运送、检修排水要求拟定沿孔轴线底坡变化时，采用圆弧曲线连接曲线半径≥5D三、有压泄水孔7）出口段出口渐变段—圆形→出口矩形断面且出口断面收缩——预防空蚀收缩率：A出口/A孔身收缩方式：顶部设压坡段，坡比1:10-1:15三、有压泄水孔8）水力计算1）泄水能力——孔流公式）孔内压坡线——孔顶沿程测压管水头线规范要求：任意断面~不得不大于2m高水柱四、无压泄水孔构成：进水口段、无压明流段、出口段、通气孔1）进水口段：顶部1/4椭圆段（AB段）：长半轴a=h2（检修门处孔高）短半轴b=a/3在曲率=s1处接压坡段s1=BCS1斜率=1:4.5、5.5、6.5（检修门前S2斜率=1:4、5、6（检修门后）四、无压泄水孔2）无压段洞顶净空孔顶矩形：净空高度=（）hmax不掺气孔顶拱形：拱脚距水面高度=（）h不掺气底坡i直线：i>ik抛物线：y=15.5y1/2或y=x2/6HH—工作闸门孔口中心线处水头四、无压泄水孔3）通气孔二个检修门后通气孔、平压管同于有压孔工作门后设通气孔，正常泄流时补气通气孔断面积:a≥A10%或a=0.09VwA/VaVw——水流断面平均流速；Va——通气孔允许风速；A工作闸门处泄水孔断面四、无压泄水孔4）水力计算过水能力——有压孔流式中μ——计入至工作闸门处水头损失（有门槽）或μ=0.9-0.95(当压力短管长度≤10h孔高)无压段水面线计算5）出口—只设闸墩、水流扩散消能设施五、泄水孔应力属三维应力状态，当孔径D≤3倍孔口中心至坝面距离时，由弹力无限域中小孔口问题求解，环节：1）材料力学措施求出孔中心线处，无泄水孔情况下垂直于孔轴旳应力σ2）沿孔