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重力坝的剖面设计共35页文档

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水利建筑物重力坝ppt课件

水利建筑物重力坝ppt课件
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第二节 重力坝的稳定分析 四、提高坝体抗滑稳定性的工程措施
（1）利用水重 （2）将坝基开挖成倾向上游的斜面 （3）在坝踵下设齿墙 （4）抽水措施 （5）加固地基 （6）利用预应力
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第二节 重力坝的稳定分析
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固常 措用 施的
几 种 抗 滑 加
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第二节 重力坝的稳定分析
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第二节 重力坝的稳定分析
足强度要求
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第三节 重力坝的应力分析 应力分析方法
理论计算和模型试验法 理论计算方法主要有： 材料力学法和有限元法
对于中、低坝，当地质条件较简单时， 可按材料力学方法计算坝体的应力，有 时可只计算坝体的边缘应力。
.
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应力分析内容
确定计算工况； 选择计算方法； 确定计算截面； 计算选定截面上的应力：
.
第三节 重力坝的应力分析
一、概 述
• 目的：
1、为了检验大坝在施工期 和运用期是否满足强度要 求；
2、为解决设计和施工中的 某些问题，如砼分区，某 些部位的配筋等提供依据。
.
第三节 重力坝的应力分析
应力分析的过程：
1、进行荷载计算及荷载组合 2、选择合适的方法进行应力计算 3、检验大坝各部位的应力是否满
Ⅰ类基岩——很好的岩石， f ′＝1.2～1.5, c’＝1.3～1.5Mpa
Ⅱ类基岩——好的岩石， f ′＝1.0～1.3, c’＝1.1～1.3Mpa
Ⅲ类基岩——中等的岩石， f '＝0.9～1.2, c’＝0.7～1.1Mpa
Ⅳ 类基岩——较差的岩石， f ′＝0.7～0.9, c’＝0.3～0.7Mpa
.
原规范规定，f的最后选取应以野外和室内试验成 果为基础，结合现场实际情况，参照地质条件 类似的已建工程的经验等，由地质、试验和设 计人员研究确定。

水工建筑物重力坝剖面设计+构造+地基处理

水工建筑物重力坝剖面设计+构造+地基处理

hh1h0hc
式中：
h1——波浪高度； h0——波浪中心线高出静水位的高度； hc——安全超高，按表6-2采用。
注：在计算h1和h0时，设计和校核情况应采用不同的计算风速值。
表6-2 安全超高值（单位：m）
坝的级别 运用情况
1
2
3
设计情况 （基本组合）
0.7
0.5
0.4
校核情况 （特殊组合）
0.5
0.4
道进口布置和操作。 缺点：上游折坡点要结合应力和管道进口布置高程选定，
要验算折坡点截面的强度和稳定。一般在坝 高的 1/3~2/3的范围内。 （3）上游坝面略呈倾斜 （实用剖面（3）） 优点：增加坝体自重，利用部分水重增加坝的稳定 性， 可避免库空时下游产生过大拉应力。 缺点：不便于布置和操作坝身过水管道进口控制设备 适用：fˊ、c ˊ 较小情况。
可采用优化方法，进行重力坝剖面优化设计。
1. 确定描述坝体体形的设计参数； 2. 建立目标函数：一般取结构的重量和造价，因重力坝的
造价主要取决于坝体砼方量，故取坝体体积作为目标函 数； 3. 确定约束条件：如稳定约束、应力约束、几何约束等； 4. 优化计算：目标函数和约束条件都是设计参数的非线性 函数，因此重力坝的优化设计是一个非线性规划问题。
不影响枢纽中其它建筑物的正常运行。
一、孔口设计
（一）孔口型式 （枢纽泄水方式 ） 根据泄水孔的位置以及坝顶是否有胸墙，泄水重力坝孔
口型式 （泄水方式 ）可分为坝顶溢流式（或称表孔溢 流）、大孔口溢流式和深式泄水孔三种。
（1）坝顶溢流式（表孔溢流） 特点： ① 下泄流量Q与成H03/2正比（H0为
水工建筑物
赖国伟
2020年5月21日

(完整word版)重力坝课程设计

(完整word版)重力坝课程设计

目录一、基本资料................................... - 1 -1.1工程概况................................... - 1 -1。

2设计基本资料.............................. - 4 -1。

3水库特征表................................ - 6 -1。

4电站建筑物基本数据........................ - 7 -二、剖面设计..................................... - 8 -2。

1坝顶高程: ................................. - 8 -2。

2波浪要素.................................. - 8 -2.3坝顶宽度.................................. - 13 -2。

4坝坡的确定。

............................. - 13 -2。

5坝体的防渗排水。

......................... - 13 -2。

6拟定非溢流坝基本剖面如图所示............. - 14 -2.7荷载计算及组合............................ - 14 -三、挡水坝稳定计算.............................. - 16 -3.1荷载计算.................................. - 16 -3.2稳定计算.................................. - 20 -四、挡水坝应力计算：............................ - 21 -4。

1坝址抗压强度极限状态计算: ................ - 21 -4.2坝体上下游面拉应力正常使用极限状态计算.... - 24 -五、重力坝的地基处理............................ - 25 -5。

水工建筑物--第六章 重力坝剖面设计+构造+地基处理

水工建筑物--第六章 重力坝剖面设计+构造+地基处理


优缺点、适用条件：
☞规范条例： 挑流消能适用于坚硬岩石上 的高、中坝，低坝需经论证才 能选用。 当坝基有延伸至下游的缓倾 角软弱结构面，可能被冲坑切 断而形成临空面，危及坝基稳 定，或岸坡可能被冲塌时，不 宜采用挑流消能，或须做专门 的防护措施。
水利水电工程的永久性水工建筑物的洪水标准，应按山区、丘陵区和平 原、滨海区分别由规范《水利水电工程等级划分及洪水标准》查找。 （从地形条件、洪水特性和工作特点诸方面来看，两区有较为明显的不同） 洪水标准分别有设计洪水标准和校核洪水标准。

☞规范规定：
2、单宽流量的选定：单位宽度泄水坝下泄的流量称为单宽 流量，是影响设计的重要因素。
表6-2 安全超高值（单位：m） 1 0.7 0.5 2 0.5 0.4 3 0.4 0.3
坝的级别 运用情况 设计情况 （基本组合） 校核情况 （特殊组合）

在计算h1和h0时，设计和校核情况应采用不同的计算风速 值。坝顶高程或坝顶上游防浪墙顶高程按下列两式计算， 并从中选用较大值：
坝顶高程 设计洪水位 h设 坝顶高程 校核洪水位 h校
门式启闭机卷扬机便桥便桥工作桥卷扬机门式启闭机交通桥交通桥工作闸门检修闸门平面闸门闸墩交通桥交通桥工作闸门弧形闸门苏丹麦洛维大坝溢流坝8号高堰滑模施工1工作闸门系指承担主要工作并能在动水中启闭的闸门
水 工 建 筑 物
赖 国 伟
2013年7月7日
第五节 重力坝剖面设计
一、设计原则 ① 满足稳定和强度要求，保证大坝安全； ② 工程量最少；
第六节 重力坝的泄水与消能防冲 （泄水重力坝设计）
① ② 泄水重力坝既是挡水建筑物，又是泄水建筑物；既要满 足稳定和强度的要求，又要满足水力条件的要求。 其中水力条件要求包括： 要有足够的泄流能力； 要使水流平顺地流过坝面，避免产生振动和空蚀；

(完整word版)重力坝

(完整word版)重力坝

第4章溢流坝坝体设计一、泄水方式的选择溢流重力坝既要挡水又要泄水,不仅要满足稳定和强度要求，还要满足泄水要求。

因此需要有足够的孔口尺寸、较好体型的堰型，以满足泄水的要求；且使水流平顺,不产生空蚀破坏。

重力坝的泄水主要方式有开敞式和孔口式溢流,开敞溢流式的堰除了有较好的调节性能外，还便于设计和施工，同时这种形式的堰在我国应用广泛，有很多的工程实践经验。

故本设计采用开敞溢流式孔口形式，堰顶设置门.二、溢流坝剖面拟定溢流曲线由顶部曲线段、中间直线段和底部反弧段三部分组成。

设计要求：（1）有较高的流量系数，泄流能力大；（2）水流平顺，不产生不利的负压和空蚀破坏；（3）体形简单，造价低，便于施工.本设计采用的溢流坝的基本剖面为三角形.其上游面为直线面，即取上游的坡率为n=0，溢流面由顶部的曲线、中间的直线、底部的反弧三部分组成。

1、定型设计水头的确定：①初步估算H，可假定。

由于收缩系数与上游作用水头有关，则可先假设侧收缩系数，求出H，在核算侧收缩系数值。

因堰顶高程和水头未知，先按自由出流计算,则取，然后再校核。

由题意知Q=32800,取m=0。

502，设=0。

90，则==14。

9m②计算实际水头H。

查图和表得边墩形状系数为0。

7，闸墩形状系数为0.45，因1,=10.2=0。

91用求得的近似值代入上式重新计算=14.82m,则所求的值不变，这说明以上所求的=14。

82m已知上游河道宽为1000m,上游设计水位为225.7m，河床高程为153.5m，近似按矩形断面计算上游过水断面面积=1000=72200=0.45m/s则堰的设计水头=14。

81m2、堰顶高程堰顶高程=上游设计水位=225。

7153。

5=210.89m下游堰高=210。

89153.5=57.39m,=3.872。

0，下游水面比堰顶低,0.15，满足自由出流条件，以上按自由出流计算的结果是正确的。

即=14.82m，=14。

81m,堰顶高程为210。

重力坝

重力坝
行时总重量为11800吨，总提升力为6000牛顿。
２.4 工期安排
三峡工程分三个阶段完成全部施工任务，全部 工期为17年。
第一阶段（1993-1997年）为施工准备及一期 工程，施工需5年，以实现大江截流为标志。
第二阶段（1998-2003年）为二期工程，施工 需6年，以实现水库初期蓄水、第一批机组发电和 永久船闸通航为标志。
第三阶段（2004-2009年）为三期工程，施工 需6年，以实现全部机组发电和枢纽工程全部完建 为标志。
工期安排
第一阶段（1993-1997年）：施工准备及 一期工程，工期为5年。利用中堡岛修建一 期土石围堰围护右岸叉河。一期基坑内修 建导流明渠和混凝土纵向围堰。同时，在 左岸岸坡修建临时船闸。江水及船舶仍从 主河槽通过。
第二阶段（1998-2003年）：二期工 程，工期为6年。修建二期上下游横向围 堰，与混凝土纵向围堰形成二期基坑。 进行河床泄洪坝段、左岸电站坝段和左 岸电站的建设。同时，在左岸修建永久 通航建筑物。二期导流期间，江水经导 流明渠下泄，船舶经导流明渠或临时船 闸通行。
第三阶段（2003-2009年）：三期工程， 工期为6年。修建三期碾压混凝土围堰， 拦断导流明渠。水库蓄水至135米高程。左 岸电站及永久船闸开始投入运行。三期围 堰与混凝土纵向围堰形成三期基坑，基坑 内修建右岸大坝和电站。三期导流期间， 江水经由泄洪坝段的永久深孔和22个临时 导流底孔下泄，船舶经永久船闸通行。
（5）泄洪建筑物布置：可布置于坝身；
（6）施工：体积大，可采用机械化施工；渡汛条件好；
（7）缺点：坝体中部材料强度没有充分利用，材料浪费
大；坝底面积大，扬压力大，对大坝稳定不利；施工期需采
取温控措施。
二.重力坝各坝型剖面

2019-重力坝剖面和消能工设计-文档资料


（2）面流消能（适用于中小型工程，水头低，下游水 深大且变幅小）
• 消能特点:利用鼻坎将主流挑至水面，在鼻坎附近 表面主流与河床之间形成逆向旋滚。使高速水流与 河床隔开，避免对坝趾附近河床的冲刷，主流在水 面逐渐扩散消能，反向旋滚也可消除一部分能量。
• 优点:面流消能不需设护坦和其他加固措施。
• 缺点:高速水流在表面、伴有强烈的波浪、绵延数里， 影响电站运行及下游通航，易冲刷两岸。
二、溢流重力坝断面设计
溢流重力坝既能挡水又能通过坝顶溢流。因此，坝体 设计除要满足稳定和强度要求外，还要满足泄水要求。 在溢流坝段位置确定以后，应合理选择泄水方式，并 根据洪水标准和运用要求确定孔口尺寸。
（一）、溢流重力坝的剖面设计
•溢流重力坝的孔口型式有 开敞式坝顶溢流和大孔口溢 流式两种。其中大孔口溢流 式可降低溢流堰顶高程，增 大单宽流量，减小溢流坝段 长度。 •溢流面由顶部溢流面曲线 段、中间直线段和下部反弧 段组成 。 一）、溢流堰面曲线
① Q——h”和Q——t重合。 表明任何情况下均产生 临界水跃，无须修消力 池，只须在水跃范围内 修护坦即可。
这是最理想情况，实际 很少见。
hc h" t
h" t
h"-Q t-Q
h" t
t-Q h"-Q
③
Q ①
h" t
t-Q
h"-Q
Q>Qk" t
h"-Q t-Q
② h" t
Q h"-Q
第六节 重力坝的剖面及优化设计 一、非溢流重力坝剖面设计
（一）、设计原则 1、满足稳定和强度要求 2、工程量少 3、便于施工 4、运用方便

河海大学水工建筑物(重力坝)教学课件02-重力坝3 剖面设计

§5 重力坝的剖面设计
任务：选择一个既满足稳定和强度要求，又使体积最小、 施工简便、运行方便的剖面 方法：以整个工程的经济指标作为目标函数，进行优化设 计，获得最优剖面。 实际，简化分析，拟定基本剖面，核算、修改，确定剖面。
1. 基本剖面—base profile
在主要荷载作用下，满足坝基面稳定和应力控制条件的最小三角形剖面。 任务：给定坝高H，求最小坝底宽度B，即确定三角形的上下游坡度。
2、空腹重力坝 1）特点 (1) 坝基扬压力减小 (2) 空腹内可设厂房 (3) 前后退分别浇筑，天然散热， 有利于温控 (4) 前腿深嵌，有利于稳定 (5) 有利于检查、检测 (6) 可加快前期施工 (7) 结构复杂，施工复杂，设计 难度加大 (8) 钢筋用量大，模板多
2）剖面设计和稳定应力分析 按实体重力坝拟定剖面， 设置空腹，再验算调整。 稳定——验算抗滑稳定 应力——材料力学法不 适用，用有限元和结构 模型试验
3）宽缝重力坝的稳定和应力分析
稳定分析方法与实体重力坝相同， 但应以整个坝段进行分析。由于 宽缝的存在，渗流水可从宽缝排 出，所以坝底部扬压力的分布与 实体重力坝略有不同。用折线 ABC表示沿截面宽度平均的渗透 压力分布。图中上游面仍为Hg0， 在排水线上为aHg0，a为渗压系数， 与实体重力坝相应，在C点处渗 透压力为零，该点距宽缝起点的 距离约为2b，b为宽缝部位坝段 的厚度。浮托力在整个坝段截面 上均等于H2g0，H2为下游水深。
The typical cross section of power house dam section
4. 重力坝型式改进
实体重力坝的缺点： (1) 坝基扬压力大 (2) 坝体工程量大，材料强度不能充分发挥 (3) 水化热大，温控不易

(整理)3-4溢流重力坝的剖面设计.

Ⅰ区——为上、下游最高水位以上坝体表层混凝土。在寒冷地区多采用厚2m～3m的抗冻混凝土，一般用C15、P4、F100~F200。
Ⅱ区——为上、下游水位变化区的坝体表层混凝土，多采用厚3m～5m的抗渗、抗冻并具有抗侵蚀性的混凝土,一般用C15、P8、F150~F300。
Ⅲ区——分别为上、下游最低水位以下 坝体表层混凝土，其抗渗性要求较高，多采用厚2～3m的抗渗混凝土,一般用C20、P10、F100。
§3-9碾压混凝土重力坝
广西红水河龙滩碾压混凝土重力坝，装机540万kw，总投资240亿。
1碾压混凝土与常态混凝土相比的优点：
工艺简单工期缩短
六、消能防冲设计
1、消能工的设计原则和型式：
2、底流消能：
特点及措施：底流消能工作可靠，但工程量较大，多用于低水头、大流量、地质条件较差的溢流重力坝。
护坦构造与设计：
护坦的稳定计算确定护坦的厚度：
抗滑措施：
稳定措施（锚固后的计算）后的校核：
护坦的分缝以及材料：
3、挑流消能
鼻坎挑流消能设计主要包括：选择合适的鼻坎型式、鼻坎高程和挑射角度、反弧半径、鼻坎构造和尺寸；计算挑射距离和最大冲坑深度；校核挑射水流形成的冲坑是否影响坝体的安全。
四、重力坝的分缝横缝、纵缝、水平施工缝
分缝的目的：防止由于温度变化和地基不均匀沉降导致坝体裂
1、横缝
横缝与坝轴线垂直，将坝体分成若干个坝段，横缝间距一般为15m～20m。
永久性横缝可兼作沉降缝和温度缝，缝面常为平面，可不留缝宽。当不均匀沉降较大时，需留缝宽1cm～2cm，缝间用沥青油毛毡隔开，缝内须设置专门的止水
§3-4溢流重力坝的剖面设计
泄水重力坝既时挡水建筑物，又是泄水建筑物
一、溢流重力坝的泄水方式：

7重力坝的剖面设计教学文稿

建立目标函数。V(x) 确定约束条件。
如稳定约束、应力约束、几何约束等。
选择求解方法。 目标函数和约束条件都是设计参数的非线性函数，因此重力 坝的优化设计是一个非线性规划问题。
下一节
采用铅直的上游坝面，适用于坝基摩擦系数较大， 由应力条件控制坝体剖面的情况。
优点：便于布置和 操作坝身过水管道进 口控制设备
第七节 重力坝的剖面设计
7.1 剖面设计原则
1）满足稳定和强度要求，保证大坝安全； 2）工程量小； 3）运用方便； 4）便于施工。
7.2 重力坝基本剖面
基本剖面是指坝体 在自重、静水压力和扬 压力3项主要荷载作用下， 满足稳定和强度要求， 并使工程量最小的三角 形剖面。
根据工程经验，一般上游坝坡坡率n=0～0.2， 常做成铅直或上部铅直下部倾向上游；下游坝坡坡 率m=0.6～0.8，底宽约为坝高的0.7～0.9倍。
7.3 实用剖面
1) 坝顶宽度 根据施工、交通、设备安装等条件确定。 一
般B=(8～10)%H，且不小于2m。 或根据漂浮物，冰压力等对坝体的冲击力情
况确定。
2）坝顶高程
坝顶高程应高于校核洪水位，坝顶上游防浪 墙顶的高程应高于波浪顶高程。防浪墙顶与正常 蓄水位或校核洪水位的高差Δh按下式计算：
坝顶上游防浪墙顶高程按下式计算后选 用较大值：
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上游面呈倾斜的基本三角形加坝顶，适用于坝基 础摩擦系数较小的情况
倾斜的上游坝面可以增加 坝体自重和利用一部分水 重，以满足抗滑稳定的要 求。修建在地震区的重力 坝，可采用此种剖面。
返回
缺点：由于在上游 面为铅直的基本三角 形剖面上增加坝顶重 量，空库时下游坝面 可能产生拉应力。
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工程中经常采用的剖面形态
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