第三章补充材料1_重力坝非溢流剖面设计实例

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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：
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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。
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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
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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。

x
kP
REc 1
(T j
Td )
Eck p kq 1
ATr
式中 Ec——砼的弹性模量，kPa； µ——砼的泊松比； α——砼的线胀系数，1/℃；
kP——由砼徐变引起的应力松弛系数，如无 专门试验资料，可取0.5； kq——考虑早期升温阶段的压应力折减系数， 可用0.75～0.85； R——反应基岩对砼块体约束程度的约束系 数，见表3–7和表3–8； A——系数，可从图3–40中查得。
三个未知数，因此，还需要补充一个条件。根据假定
σy按直线分布，且已知
W 6 M
yu、d B B2
的边界条件，因此可先
确定σy，再确定σx、
1．坝内水平截面上的正应力σy 假定σy在水平截面上按直线分布，即
y a bx
当x=0时，
y d a
W 6M
a
B
B2
当x=B时，
y
u
a
bB
W B
一、坝体温度状况 图3—38是USA海瓦西坝的实测温度过程线，图中A1和A2分
别代表坝内和靠近坝面某点的温度曲线。海瓦西坝：坝高 93.7m,底宽68m，1938.4－1940.1共22个月修成，V=61万m3, 通仓浇注，冷水拌制，入仓温度↓3.4℃。 1．温度随时间的变化 (1)温升阶段 主要在3～7天内 Tj——砼入仓温度； Tmax——入仓后，使砼温度从Tj↑至最高值； 温差 Tr＝Tmax—Tj 称为水化热温升，一般为15～25℃， 最高可达36℃。
yu
2）、同理，由下游坝面微分体可以解出
yu
由（3–40）式可以看出，当上游坝面倾向上游 （坡率n＞0）时，即使 ≥0，只要
则 ＜0，即σ1u为拉应力。 愈大，主拉应 力也愈大。因此，重力坝上游坡角 不宜太大，常把上游面做成铅直的。

2
1
pR(con 2 con1 ) q v (con 2 con1 ) g
q
g
v (sin 1 sin 2 )
3.2.1.5 波浪压力
波浪压力作为静水压力之外的一种附加水压力计算。
波浪三要素：波高
hl 、波长 L
、雍高
hz
。
确定波浪要素，是为了计算波浪压力；也用于计算坝顶超高 （防浪墙顶高程）。
瑞士大狄克桑斯混凝土重力坝（285米）
三峡混凝土重力坝（181米）
安康重力坝（128m）
池潭水电站混凝土重力坝（78米）
丹江口混凝土宽缝重力坝（97m）
新安江宽缝重力坝 （105m）
枫树坝水电站宽缝重力坝（95.4m）
3.2
重力坝的荷载及荷载组合
3.2.1 作用与荷载
作用：外界环境对水工建筑物的影响，也就是使结构产生内力 和变形的各种原因。 直接作用：直接作用于结构上的各种集中力、分布力（又称为
（1）混凝土重力坝；（2）浆砌石重力坝
3.1.1 重力坝的特点
现代重力坝构造特点： （1）基本剖面为三角形。 （2）坝轴线一般为直线，也可为折线或曲率不大的拱形（向 上游）。 （3）一般分成若干独立坝段。 （4）坝体内设置排水管幕，设置各种廊道；坝基内设置防渗 帷幕、排水孔幕。
重力坝基本剖面为三角形
系数
一般高于河床坝段）
坝体内部截面上的渗流压力分布按图所示。
3 0.15 ~ 0.20
3.2.1.4 动水压力
水流流经曲面由于方向改变对曲面产生的压力。 圆弧曲面动水压力公式: （可以由动量方程 或离心力公式得到）
[当反弧段上水深较大时水体重量不能忽略。]
质量为m、半径为R、速度为V的圆周运动：

（2）消能工形式。常用的消能工型式有底流消能、挑流消能、面流消能及消力戽消能及联合式消能。 （3）设计洪水标准。
（二）挑流消能
挑流消能是通过挑流鼻坎将高速水流自由抛射远离坝体，并利用水舌在空中扩散、掺气以及水 舌跌入下游水垫内的紊动扩散消耗能量。
这种消能方式具有结构简单、工程造价省、施工检修方便等优点；但下泄水流会形成雾化，尾水 波动较大，且下游冲刷较严重，冲刷坑后形成堆丘等。
第二节 溢流重力坝
一、溢流重力坝的工作特点 （1）有足够的孔口尺寸、良好的孔口体型和较大的流量系数，以满足泄洪能力要求。 （2）体型和流态良好，使水流平顺地流过坝体，控制不利的负压和振动，避免产生空蚀现象。 （3）满足消能防冲要求，保证下游河床不产生危及坝体安全的局部冲刷。 （4）溢流坝段在枢纽中的布置，应使下游流态平顺，不产生折冲水流，不影响枢纽中其他建筑物的正 常运行。 （5）有灵活控制水流下泄的机械设备，如闸门、启闭机等。
（三）横缝的布置 溢流坝段的横缝有两种布置方式：①缝设在闸墩中间；②缝设在溢流孔跨中。
四、溢流面曲线和剖面设计 （一）溢流面曲线
溢流坝面曲线由顶部曲线段、中间直线段、和下部反弧段三部分组成。
（二）溢流重力坝剖面设计
五、消能工的形式与设计
（一）概述
（1）消能工的设计原则。①尽量使下泄水流的大部分动能消耗于水流内部紊动及水流与空气的摩擦 中；②不产生危及坝体安全的河床冲刷或岸坡局部冲刷；③下泄水流平稳，不影响枢纽中其他建筑 物的正常运行；④结构简单，工作可靠；⑤工程量小，经济。
二、重力坝的类型 （1）按坝的高度分类，可分为高坝、中坝、低坝三类。 （2）按筑坝材料分类，可分为混凝土重力坝和浆砌石重力坝。 （3）按泄水条件分类，可分为溢流坝和非溢流坝。 （4）按施工方法分类，可分为浇筑式混凝土重力坝和碾压式混凝土重力坝。 （5）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。