《水工建筑物》课件-15.重力坝

水工建筑物重力坝的泄水和消能方式一、溢流重力坝的泄水方式溢流重力坝溢流重力坝既是挡水建筑物，又是泄水建筑物。因此，设计时既要满足应力和稳定条件，又要满足泄水要求：（1）足够的泄水能力；（2）泄水时，水流顺畅，无振动、无空蚀；（3）保证下游水流不产生对大坝和其他建筑物的冲刷；（4）泄洪时不影响其他建筑物正常工作。（5）闸门结构形式合理，控制灵活。一、溢流重力坝的泄水方式1.堰顶溢流式（1）设置闸门特点：堰顶低于正常蓄水位，降低大坝高度，减少上游淹没损失，超泄能力强，使用在大中型水库中较多。（2）不设闸门特点：堰顶高程与正常蓄水位齐平，调洪能力差；但结构简单、运行管理方便。适用于洪水流量大及上游淹没损失不大的中小型工程中。一、溢流重力坝的泄水方式2.大孔口溢流式特点：由于带胸墙，不利于排冰、排漂浮物，大孔口主要是泄洪。堰顶高程低，需设置闸门。泄流能力差，但由于堰顶高程低，可以提前泄洪，调洪能力高，适用于挡水位较高且流量较小的水库。二、溢流重力坝的剖面设计二、溢流重力坝的剖面设计顶部溢流段：上游曲线段采用双圆弧曲线、三圆弧曲线或椭圆曲线设计。直线段：与非溢流坝下游坝坡适应。反弧段：反弧半径R，一般R愈大，反弧段的流速分布愈均匀，动水压强小，与下游的衔接好。挑流消能，一般采用R=（8~12）hc较好（hc为校核洪水位时反弧段最低处水深）；底流消能，R宜采用10hc。挑射角一般采用20°~25°，深水河槽可采用15°~20°。挑坎高程应高于下游水位1~2m。三、溢流重力坝的消能防冲1.底流消能通过开挖消力池或建消力坎，促使下泄水流产生淹没式水跃消能。消能效果好，对地质和尾水变化适用性强，但工程量大。四、溢流重力坝的消能防冲2.挑流消能利用反弧段末端的挑流鼻坎，将下泄的高速水流抛射到空中，掺入大量空气，然后跌入下游河床水垫中形成水滚消能。工程量小、结构简单、检修施工方便，但冲刷严重、尾水波动大。重力坝非溢流断面的确定剖面设计原则重力坝非溢流坝段剖面确定在确保坝体安全（应力和稳定条件），满足运用要求的前提下,求得一个剖面尺寸最美观的坝体外形。非溢流坝段剖面确定一、基本剖面1.上游边坡的确定：n=0～0.2。非溢流坝段剖面确定2.下游边坡系数的确定：m=0.6～0.8。3.坝底宽度的确定：B=（0.7～0.9）H。（1）采用铅直的上游面：n=0,B=Hm；（2）采用倾斜的上游面：n=0～0.2，B=(n+m)H；（3）采用上游面上部铅直、下部分倾斜：B=(折坡点高程-坝底高程)n+Hm非溢流坝段剖面确定二、实用剖面1.坝顶宽度确定：坝顶应有一定的宽度，以满足运用、交通要求。一般坝顶宽可取坝高的8%~10%，且不小于3m。2.坝高确定：坝顶高程应有一定超高△h=hl+hz+hc。即：坝顶高程=设计洪水位+△h设=校核洪水位+△h校取大者课程小结上游坝面形式的确定、n的取值以及下游面m的取值，不仅要参考以往工程经验，同时应结合工程地形地质条件合理选择，再进行后期的安全稳定和应力分析计算，得到安全稳定和断面面积小的断面。模块七/单元2重力坝荷载及荷载组合重力坝的荷载及其组合一、重力坝的荷载1.坝体自重自重（W）=体积×容重（砼23—23.5kN/m3，浆砌石21.5—23.5kN/m3）重力坝的荷载及其组合2.水压力-静水压力

重力坝的荷载及其组合2.水压力-动水压力如图，溢流堰ab段，一般有很小正或者负水压力，bc段水压力也很小，都可以忽略不计，只计算反弧段cd上的动水压力。重力坝的荷载及其组合3.扬压力混凝土内存在空隙，坝基岩石本身空隙率很小，但往往存在着节理缝隙，因此，水库蓄后，在上下游水位差的作用下，库水会经过坝体及坝基渗向下游，不但造成水头的损失，而且还产生渗透压力，使坝体的有效重量减少。重力坝的荷载及其组合4.泥沙压力（淤积年限一般20～50年）淤沙的容重和内摩擦角随时间而变化，且各层不同，准确计算泥沙压力比较困难，只能参照经验数据，按土压力公式计算。

重力坝的荷载及其组合5.浪压力波高2hl—从波峰到波谷的高差波长2Ll—从波峰到波峰的距离波浪中心线高度L0—波浪中心线距静水面的高度重力坝的荷载及其组合6.冰压力：静冰压力+动冰压力，北方和高海拔地区。7.地震力地震烈度：地震对建筑物的影响程度，分为12度，烈度越大，对建筑物的影响就越大。设计烈度为7度和7度以上地震区应考虑地震力；设计烈度超过9度时，应专门研究；设计烈度在6度及6度以下时，可不考核地震力。对Ⅰ级建筑物可根据工程的重要性和遭受地震的危害性，在基本烈度基础上提高一度作为设计烈度。二、重力坝的荷载组合荷载组合的目的：用可能同时作用的最不利荷载组合在一起，作为设计依据，使工程安全、经济、合理。分为：基本荷载组合和特殊荷载组合。荷载组合主要考虑情况荷载附注重力静水压力扬压力泥沙压力浪压力冰压力地震荷载动水压力土压力基本组合1.正常蓄水位情况12345－－－72.设计洪水位情况12345－－873.冰冻情况1234－6－－7特殊组合1.校核洪水位情况11011