水工建筑物3PPT课件

γd——偶然组合结构系数； 结构重要性系数γ0是用来考虑水利水电工 程结构或构件的重要性和失事后果。 计算作用效应函数S（·）时，作用取设计 值，是考虑作用（荷载）对标准值的不利变异。 设计值等于标准值乘以分项系数γG 即 Qd=Qk·γG
提高坝体抗滑稳定性的 工程措施
(1) 利用水重
(4)抽水措施
∑M——作用于计算截面以上全部荷载对截面形 心的力矩总和， kN·m，以使上游面产生压应力者为正。
B——计算截面的长度，m
边缘应力计算
由上游坝面的微分体，根据平衡条
件∑Fy=0 得 τu=(Pu- σyu)n
式中：Pu——上游面水压力强度，kPa（如有泥沙 压力和地震动水压力也应记在内）；
Puu——上游边缘应力的扬压力强度； σyu——坝体上游边缘应力 ； n——上游坝坡坡率， n tgφu
应力分析的方法：
1、模型试验法 2、材料力学法 3、弹性理论的解析法 4、弹性理论的有限元法
材料力学法 符号规定
因为假定按直线分布，所以可按偏心受 压公式计算上、下游边缘应力σyu和σyd。
σ y
uBW6 B2M
σ y
uBW6 B2M
式中：∑W——作用于计算截面以上全部荷载的铅直
分力的总和，kN（包括坝体自重、水重、淤沙重及计算 的扬压力等），以向下为正，对于实体重力坝，均切取 单位宽度坝体为准（下同）
(2)将坝基面开挖成 (5)加固地基
倾向上游的斜面 (6) 横缝灌浆
(3)设置齿墙 (7)预应力锚固措施
重力坝的应力分析
1.重力坝应力分析的目的与方法
应力分析的目的：为了检验大 坝在施工期和运用期是否满足强度 要求；并根据应力分布情况进行坝 体混凝土标号分区；也为研究坝体 某些部位的应力集中和配筋等提供 依据。
r0S(rG G K,rQ Q K,aK)r1 d1R (rfm k,aK)
作用函数
抗力函数
S(•)PR
R (•)fR , W RcR , A R
r0S(•)
1 rd
R(•)
式中：γ0——结构重要性系数； ψ——设计状况系数； S（·）——作用效应函数； R（·）——结构及构件抗力函数
； γG——永久作用分项系数； γQ——可变作用分项系数； Gk——永久作用标准值； Qk——可变作用标准值；
重力坝的稳定分析
稳定分析是重力坝设计中 的一项重要内容，其目的是核 算坝体沿坝基面或沿地基深层 软弱结构面抗滑稳定的安全性 能。
1.单一安全系数法
K = = 阻滑力 阻滑力
f (∑w - u ) ∑p
K = = 阻滑力 滑动力
f (∑w - u ) + c′A ∑p
2.分项系数极限 状态法
作用函数≤抗力函数
分项系数极限状态法
重力坝按承载能力极限状态设计时，考虑以以下两种作 用效用组合：
（1） 基本组合——持久状况（或短暂状况下），永 久作用与可变作用组合。
（2） 偶然组合——偶然状况下，永久作用、可变作 用与一种偶然作用的效应组合。
对基本组合，采用以下极限状态设计表达式：
对基本组合，采用以下极限状态设 计表达式：
Ll
h0
4πhl2 2Ll
0.61lh
作用效应（荷载）组合
荷载按其随时间的变异性可 分为永久作用、可变作用和偶然作 用；按其作用状况又可分为持久状 况、短暂状况和偶然状况。
设计状况 持久状况 短暂状况
偶然状况
荷载组合 基本组合 基本组合
偶然组合
稳定分析方法
单一安全系数法和分项 系数极限状态法
按坝的高度分类为：高坝 、中坝、低坝三类。按筑坝材料分 类可分为：混凝土重力坝和浆砌石 重力坝。按坝体的结构型式分类可 分为：实体重力坝、宽缝重力坝、 空腹重力坝 。
重力坝的设计内容
1、剖面设计 2、稳定分析 3、应力分析 4、构造设计 5、地基处理 6、溢流重力坝和泄水孔的孔 口设计 7、监测设计
αk——几何参数的标准值； fk——材料性能标准值；
γm——材料性能分项系数； γd——基本组合结构系数。
对基本组合，采用以下极限状态设 计表达式：
γ 0 ψ S γ G (G k,γ Q Q k,A k,a k) γ 1R γ fk(,a k)
d
m
作用函数
抗力函数
式中：Ak——偶然作用的代表值；
第三章 岩基上的重力坝
第一节 概述
一、重力坝的工作原理及特点
重力坝的工作原理:主要依靠坝体 自身重量在滑动面上产生的抗滑力 来抵消坝前水压力以满足稳定的要 求；同时也依靠坝体自重在水平截 面上产生的压应力来抵消由于水压 力所引起的拉应力以满足强度的要 求。
重力坝的工作特点: 优点和缺点
重力坝的类型
为
累
积
频
率
5%
的
波
高
；
当gD v2
=250 ∽ 1000
时，为累计频率10%的波wenku.baidu.com。在计算浪压力
时，规范规定采用累计频率为1%时的波高，
对应于5%的波高，应乘以1.24；对应于10%
的波高，应乘以1.41。
2LL— 平均波长m。
v —计算风速，m/s 。设计情况采用
校核50年一遇最大风速，校核情况采用多
同样，由下游坝面微分体，可得：
σxd=Pd+(σyd-Pd)m2 σxd=Pd+τdm2
由下游坝面 微分体，根据平衡条件
∑Fy=0 得 τd=(σyd -Pd)m
σ y
Pd——下游面水压力强度，kPa
Pud—— 下 游 边 缘 应 力 的 扬 压 力 强 度
σyd——下游坝面边缘应力，kPa
m——下游坝坡坡率
由上游坝面微分体，根据∑Fx=0 可得： σxu=Pu-(Pu-σyu) n2 σxu=Pu-τu n2
第二节 重力坝的作用 及其组合
作用（荷载）包括：
坝体自重、水压力、扬 压力、浪压力、冰压力、 土压力、泥沙压力、地震 荷载等。
ho
g(h2l)0.0061127(gVD )1 3
V2
V2
g(L2l)0.3321 1.1(V 5 gD )31.75
V2
V2
式中
2hL —
当gD v2
=20 ∽250时，
年平均风速。
D ——吹程，m 。可取坝前沿水
库到对岸水面的最大直线距离，当水库水
面特别狭长时，以5倍平均水面宽为限。
吹程 D
波浪中心至静水位的高差
h0
4πhl 2 2Ll
cthπH1 Ll
式中：H1——坝前水库水深，m; cth——双曲线余
切；当H1>Ll时，上式可简化为：
cth4π H1 1.0