《重力坝荷载及组合》课件

课程简介本课程旨在深入探讨重力坝荷载及组合的理论基础和应用实践，帮助学生掌握重力坝荷载分析与计算的关键知识和技能。课程内容涵盖重力坝荷载类型、荷载计算方法、荷载组合原则以及荷载效应分析等方面，并结合实际工程案例进行讲解和分析。wsbywsdfvgsdsdfvsd重力坝的基本概念重力坝是一种利用自身重量来抵抗水压力的坝型。它通常由混凝土或砌石建造，具有结构简单、造价低廉、施工方便等优点。重力坝的荷载组成水压力水压力是重力坝的主要荷载之一，它的大小取决于水位和坝体形状。自重坝体自身的重量也是重要的荷载，它对坝体的稳定性有显著影响。泥沙压力如果水库内存在大量的泥沙沉积，则会产生泥沙压力，需要考虑其对坝体稳定性的影响。施工荷载在施工过程中，施工机械和材料会对坝体产生额外的荷载，需要在设计中予以考虑。永久荷载长期作用永久荷载是指长期作用于重力坝上的荷载。这些荷载会持续作用，不会随着时间而改变。主要荷载重力坝的永久荷载主要包括自重、水压力和泥沙压力。这些荷载是坝体结构设计的重要依据。稳定性影响永久荷载会直接影响坝体的稳定性。合理的荷载组合和设计可以确保坝体结构的安全性。自重基本概念自重是指重力坝自身重量，主要包括混凝土、钢筋、水池、填土等构件的重量。计算方法计算自重需要根据坝体的几何尺寸、材料密度以及施工图纸进行计算，通常需要借助计算机辅助计算软件。重要性自重是重力坝结构稳定的主要因素之一，它提供了抗滑、抗倾覆、抗浮力的主要抵抗力。影响因素自重的大小受坝体几何尺寸、材料密度、水池深度以及填土方式等因素影响。水压力概念水压力是指水体对重力坝坝体所产生的压力。它主要由水深和水的密度决定。方向水压力垂直作用于坝体表面，并随着水深的增加而增大。影响因素水库水位、水深、水体密度等因素都会影响水压力的值。泥沙压力来源泥沙压力是由水库或河流中泥沙沉积在坝体上产生的压力。泥沙沉积形成的压力，不仅影响坝体结构的稳定性，还会影响水库的库容和水位。影响因素泥沙压力的大小受到泥沙粒径、密度、沉积厚度、水位变化等因素的影响。泥沙粒径越小，密度越大，沉积厚度越大，水位变化越大，泥沙压力就越大。临时荷载施工荷载施工阶段施加的荷载，例如：模板、支架、施工机械、材料等产生的荷载。施工荷载通常为临时荷载，在工程完工后会消失。其他荷载除施工荷载之外的其他临时荷载，例如：冰凌、风荷载、水流冲击力等。这些荷载可能在施工阶段或运行阶段出现，需要进行分析和计算。施工荷载模板荷载模板荷载包括模板自身的重量和施工人员、机械的荷载。模板的重量会根据材质、尺寸等因素而变化。钢筋混凝土浇筑荷载浇筑混凝土时，混凝土的重量会对坝体施加巨大的压力，这部分荷载需要根据混凝土的密度和浇筑速度计算。施工机械荷载施工机械包括起重机、运输车辆等，其荷载需要根据机械的类型和重量确定，并考虑机械移动产生的动态荷载。其他荷载施工过程中还可能存在其他荷载，例如施工材料的堆放荷载、临时设施的荷载等，需要根据实际情况进行考虑。地震作用地震荷载地震是重力坝的重要荷载之一，会导致坝体产生动力响应，从而造成损伤或破坏。地震波传播地震波在地层中传播，会引起坝体振动，并产生惯性力，影响坝体的稳定性。地震荷载分析地震荷载分析需要考虑地震烈度、地震波类型、坝体结构特征等因素。温度作用1温度变化混凝土温度变化导致胀缩。高温时膨胀，低温时收缩。2温度梯度混凝土内部温度不均匀导致不同部位膨胀收缩差异，产生应力。3温度应力温度应力会影响坝体结构安全，需考虑温度因素进行设计。4温度控制采用隔热措施，控制混凝土浇筑温度，减少温度应力。组合荷载的确定荷载组合的定义组合荷载是指多个荷载同时作用于结构时，所产生的合力效应。重力坝工程中，常见的荷载包括自重、水压力、泥沙压力、施工荷载、地震作用和温度作用。荷载组合的原则确定组合荷载时，应根据结构的受力特点和工程实际情况，遵循荷载叠加的原则，并考虑各种荷载之间相互作用的影响。组合荷载的计算组合荷载的计算方法一般采用荷载系数法，即根据荷载的类型和作用时间，分别赋予不同的荷载系数，并将各荷载系数乘以相应的荷载值进行叠加。组合荷载的应用组合荷载是重力坝工程设计中一项重要的参数，它直接影响到结构的安全性、稳定性和耐久性，需要进行合理的分析和计算。组合系数的确定1荷载性质组合系数取决于荷载的性质，例如永久荷载和临时荷载。2荷载效应考虑荷载对结构产生的效应，例如力、弯矩和剪力。3结构类型组合系数会根据结构的类型而有所不同，例如重力坝或拱坝。4安全等级组合系数与设计安全等级有关，例如正常使用极限状态和罕遇极限状态。5规范要求遵循相关规范中规定的组合系数，例如《水利水电工程设计规范》。荷载组合的原则安全可靠荷载组合应确保工程结构的安全可靠性，防止结构在各种荷载作用下发生破坏或失效。合理经济荷载组合应尽可能地考虑各种荷载的可能性，并兼顾经济性，避免过度保守的设计。综合考虑荷载组合应综合考虑各种荷载的作用方式、大小和持续时间，以及结构的特性和使用环境。准确可靠荷载组合的计算方法和参数应准确可靠，确保计算结果的准确性。荷载组合的基本形式基本组合考虑最不利的设计情况，主要包括永久荷载和可变荷载组合。偶然组合考虑可能发生的偶然事件，如地震、风荷载等，对结构安全性进行评估。施工组合考虑施工过程中的荷载情况，确保结构在施工阶段的安全性。特殊组合针对特定的特殊情况，例如爆炸荷载、撞击荷载等，进行特殊的荷载组合分析。极限状态设计法极限状态设计法是一种现代结构设计方法。该方法以结构的极限状态为依据，对结构进行设计和验算。通过考虑结构可能出现的各种极限状态，并进行相应的计算，确保结构在使用寿命内安全可靠。极限承载能力验算11.确定荷载组合首先需要根据荷载性质和作用方向确定各种荷载的组合形式。确保包含所有可能的荷载情况，例如永久荷载和临时荷载的各种组合。22.计算应力状态根据荷载组合和结构的几何形状计算应力分布，确定结构各部位的应力状态，包括正应力和剪应力。33.比较强度指标将计算得到的应力状态与材料的强度指标进行比较，判断结构是否能够承受所施加的荷载，并评估其安全储备。44.验算结果分析对验算结果进行分析，确定结构的承载能力是否满足设计要求。若不满足，需要采取相应措施进行调整或加固。极限变形验算变形控制结构变形是工程结构在荷载作用下发生的形变。极限变形验算指的是验证结构在荷载作用下是否满足预定的变形控制要求。变形限值变形限值由规范和设计要求确定，通常以结构尺寸或跨度的百分比表示。应力与变形结构的变形与应力密切相关。极限变形验算需要考虑应力和变形之间的关系。工程实践在实际工程中，需要通过测量和监测来验证结构的实际变形是否符合设计要求。渗流稳定性验算渗流稳定性渗流稳定性验算属于重力坝安全验算的重要组成部分。它主要关注的是坝体内部渗流对坝体稳定性的影响。验算内容验算内容包括渗流压力分布、渗透量、渗透出口位置等，确保坝体内部渗流不会造成坝体失稳或结构破坏。抗滑稳定性验算滑移面确定首先确定坝体潜在的滑移面，通常是沿着坝基或坝体内部的软弱面，需要分析坝体材料的强度、坝基的性质和水位等因素，根据这些因素选择合适的分析方法和参数。滑动力计算计算作用在滑移面上的所有力，包括水压力、泥沙压力、自重、地震力、温度力等，以及滑移面的摩擦力，需要根据荷载组合的情况进行计算，并考虑不同工况。抗滑安全系数通过滑动力和抗滑力的比值计算抗滑安全系数，根据规范要求，抗滑安全系数应大于规定的值，以确保坝体在各种荷载作用下保持稳定。验算结果分析分析抗滑安全系数是否满足规范要求，如果达不到要求，需要采取相应的加固措施，例如增加坝体重量、改善坝基条件，或者调整坝体结构。抗倾覆稳定性验算倾覆力矩倾覆力矩由水压力和泥沙压力等作用力产生，试图使坝体绕着坝趾旋转。抗倾覆力矩抗倾覆力矩由坝体自重以及其他永久荷载产生，抵御倾覆力矩，保证坝体稳定。力矩平衡验算抗倾覆稳定性时，需要比较倾覆力矩和抗倾覆力矩，确保抗倾覆力矩大于倾覆力矩，保证坝体安全。抗浮稳定性验算浮力重力坝的浮力是由水体对坝体底部和侧面的压力产生的。重力重力坝自身的重力是抵抗浮力的主要因素。合力浮力和重力的合力决定了重力坝的稳定性。抗浮稳定性验算主要考察重力坝在水位变化的情况下，是否能够保持稳定，防止浮起。抗裂缝稳定性验算裂缝控制重力坝的裂缝控制是保证其结构安全的重要环节。裂缝的产生会影响坝体的整体稳定性，甚至引发破坏。验算方法抗裂缝稳定性验算主要通过分析坝体内部的应力分布，判断裂缝出现的可能性和发展趋势。影响因素影响裂缝产生的主要因素包括坝体材料的性质、荷载的类型、施工工艺以及环境因素。验算结果根据验算结果，可以采取相应的措施控制裂缝的发生，例如调整坝体结构、优化施工工艺等。结构安全性验算安全系数安全系数是结构安全的重要指标。安全系数通常由经验确定，也需要结合具体情况进行调整。验算方法常用方法包括极限状态设计法，考虑结构的极限承载力和极限变形。