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文檔簡介
1、山東水利 王琨智水工建筑物基礎(chǔ)知識點 名詞解釋:aij:J號單位荷載對i點的徑向線變位。安全儲備: (R-S) 0 其中:R-結(jié)構(gòu)抗力;S-作用效應(yīng)。不平衡剪力:脫離體兩側(cè)的剪力的差值。側(cè)槽式溢洪道:側(cè)槽式溢洪道是岸邊溢洪道的一種型式,溢流堰設(shè)在泄槽一側(cè),沿等高線布置,水流從溢流堰泄入與軸線大致平行的側(cè)槽后,流向作90°轉(zhuǎn)彎,再經(jīng)泄槽或隧洞流入下游。彈性抗力:當(dāng)襯砌承受荷載向圍巖方向變形時將受到圍巖的抵抗,把這個抵抗力稱為彈性抗力。彈性抗力:當(dāng)襯砌受到某些主動力的作用而向圍巖方向變位時,會受到圍巖的限制而產(chǎn)生反作用力。是一種被動力,能協(xié)助襯砌分擔(dān)外荷載,是有利的。低水頭水工建筑物:一
2、般指水頭不超過30m的水工建筑物,主要有水閘、低壩、橡膠壩、船閘等,多數(shù)建在軟基上,也有建在巖基上的。地下輪廓線:水閘閘基不透水的鋪蓋,板樁及底板等與地基的接觸線,即閘基滲流的第一根流線,稱為水閘的地下輪廊線。反濾層:反濾層一般由13層級配均勻,耐風(fēng)化的砂、礫、卵石或碎石構(gòu)成,每層粒徑隨滲流方向而增大。反濾的作用是濾土排水,防止土工建筑物在滲流逸出處遭受管涌、流土等滲透變形的破壞以及不同土層界面處的接觸沖刷。 防滲長度:把不透水的鋪蓋、板樁和底板與地基的接觸線,是閘基滲流的第一根流線,稱為地下輪廓線,其長度稱為防滲長度。拱冠梁:貫穿各層拱圈頂點的懸臂梁。拱效應(yīng):在心墻壩中,非粘性土壩殼沉降速度
3、快,較早達到穩(wěn)定,而粘土心墻由于固結(jié)速度慢,還在繼續(xù)沉降,壩殼通過與心墻接觸面上的摩擦力作用阻止心墻沉降,這就是壩殼對心墻的拱效應(yīng)。拱效應(yīng)使心墻中的鉛直應(yīng)力減小,甚至由壓變拉,從而使心墻產(chǎn)生水平裂縫。固結(jié)灌漿:采用淺孔低壓灌注水泥漿對壩基加固處理的辦法。管涌:壩體和壩基土體中部分顆粒被滲流水帶走的現(xiàn)象,是土壩滲流變形的一種形式。海漫:是水閘緊接護坦之后,還要繼續(xù)采取的防沖加固措施,其作用是進一步消減水流的剩余能量,保護護坦和減小對其下游河床的沖刷?;靥罟酀{:是為了充填圍巖與襯砌之間的空隙,使之緊密結(jié)合,共同工作,改善傳力條件和減少滲漏?;靥罟酀{的范圍一般在頂拱中心角90120°以內(nèi)。
4、基底壓力:作用在閘室上的各種荷載,通過底板傳給地基,在地基表面產(chǎn)生的壓力節(jié)制閘:橫跨河流或渠道修建以控制閘前水位與過閘流量的水閘。浸潤線:滲流在土壩壩體內(nèi)的自由水面與垂直壩軸線剖面的交線。可靠度:結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi),在規(guī)定的條件下完成預(yù)定功能的概率??栈核髟谇嫔闲羞M,由于離心力的作用,或水流受不平整表面的影響,在貼近邊界處產(chǎn)生負壓,當(dāng)水體中的壓強小至飽和蒸汽壓強時,便產(chǎn)生空化??瘴g:當(dāng)空化水流運動到壓力較高處,由于汽泡潰滅,伴隨著聲響和巨大的沖擊作用,當(dāng)這種作用力超過結(jié)構(gòu)表面材料顆料的內(nèi)聚力時,便產(chǎn)生剝離狀的破壞,這種破壞現(xiàn)象稱為空蝕。寬縫重力壩:為了充分利用混凝土的抗壓強度,將實體重力
5、壩橫縫的中下部拓寬成具有空腔的重力壩。流土:在滲流作用下,粘性土及均勻無粘性土被掀起浮動的現(xiàn)象。流土常見于滲流從壩下游逸出處。平壓管:隧洞構(gòu)造中,為減小檢修門的啟門力而設(shè)置在隧洞壁內(nèi)的繞過檢修門槽的通水管道。滲透變形:土石壩及地基在滲流過程中,由于物理和化學(xué)作用導(dǎo)致土體顆粒流失,造成土壤局部破壞的現(xiàn)象。 輸水建筑物:為灌溉發(fā)電和供水的需要,從上游向下游輸水用的建筑物,如引水隧洞、涵洞、渠道、渡槽等。 雙曲拱壩:不僅在水平截面呈弓形,而且在鉛直截面也呈弓形的拱壩。水工建筑物:為滿足防洪、發(fā)電、灌溉、供水等方面的效益需要在河流適宜河段修建的用來控制和支配水流的不同類型建筑物。水工隧洞:在地基內(nèi)開挖
6、而成,四周被圍巖包圍起來的水工建筑物。水利工程:指對自然界的地表水和地下水進行控制和調(diào)配,以達到興利除害的目的而修建的工程。水利樞紐:由幾個作用不同的水工建筑物所組成的綜合體稱為水利樞紐。水閘:是調(diào)節(jié)水位、控制流量的低水頭水工建筑物,主要依靠閘門控制水流,具有擋水和泄(引)水的雙重功能,在防洪、治澇、灌溉、供水、航運、發(fā)電等方面應(yīng)用十分廣泛。水閘:是一種利用閘門擋水和泄水的低水頭水工建筑物,多建于河道、渠系及水庫、湖泊岸邊。一般由閘室、上游連接段和下游連接段三部分組成。通氣孔:當(dāng)隧洞工作閘門布置在進口,提閘泄水時,門后的空氣被水帶走,形成負壓,需在工作閘門后設(shè)通氣孔補氣。(當(dāng)平壓管在向兩道閘門
7、間充水時,需在檢修門后設(shè)通氣孔排氣。圍巖壓力:也稱山巖壓力,是隧洞開挖后因圍巖變形或塌落作用在支護或襯砌上的壓力。帷幕灌漿:目的是降低壩底滲透壓力,防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機械或化學(xué)管涌,減少壩基滲透流量,防滲帷幕布置在靠近上游壩面壩軸線附近,灌漿孔一般設(shè)12排。溫度荷載:壩體溫度的改變值。泄水建筑物:用以宣泄設(shè)計確定的庫容所不能容納的洪水或為人防、檢修而放空水庫,以保證壩和其他建筑物的安全的水工建筑物,如溢流壩、壩身泄水孔、溢洪道、泄水隧洞等。揚壓力:重力壩在下游水深作用下產(chǎn)生浮托力,在上下游水位差作用下,產(chǎn)生滲透水壓力,滲透水壓力及浮托力之和稱為揚壓力。液化:飽和細砂在地震等動力荷載作用下,土壤顆粒
8、有重新排列振密的趨勢,使空隙水受壓,引起空隙水壓力暫時上升。由于在地震的短暫時間內(nèi)空隙水來不及排出,上升的空隙水壓力來不及消散,使土的有效壓力減小,抗剪強度降低。最終達到土了土粒間有效應(yīng)力趨近于零,出現(xiàn)流動狀態(tài),這種現(xiàn)象稱為液化。閘墩:閘墩將溢流段分隔為若干個孔口,并承受閘門傳來的水壓力,同時也是壩頂橋梁的支承。整體式閘底板:當(dāng)閘墩與底板砌筑或澆筑成整體時,即為整體式底板,底扳是閘室的基礎(chǔ),起著傳遞荷載、防沖、防滲的作用。正槽溢洪道:泄水軸線與溢流堰軸線正交,過堰水流方向與泄槽軸線方向一致的一種河岸溢洪道型式。重力壩的基本剖面:指在主要荷載作用下滿足壩基面穩(wěn)定和應(yīng)力控制條件的最小三角形剖面。一
9、般為上游壩面近于鉛直的三角形。作用(荷載):對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生效應(yīng)的各種原因的總稱。作用效應(yīng):結(jié)構(gòu)對外界作用的響應(yīng),即結(jié)構(gòu)受到作用后產(chǎn)生的內(nèi)力、變形和震動等。 緒論1、常見的水利樞紐:蓄水樞紐。(2)取水樞紐(3)泵站樞紐(4)渠系建筑物2、水工建筑物按功能分:1擋水建筑物2泄水建筑物3輸水建筑物4取水建筑物5整治建筑6專門建筑物3、水工建筑物的特點1工作條件的復(fù)雜性2設(shè)計選型的獨特性3施工建造的艱巨性4失事后果的嚴(yán)重性4、水利樞紐對環(huán)境的影響:1)自然環(huán)境:a水文、水溫、水質(zhì)和泥沙,b局部地區(qū)氣候,c環(huán)境地質(zhì)(誘發(fā)地震,庫岸穩(wěn)定)和土壤環(huán)境,d陸生生物和水生生物;2)社會環(huán)境:a庫區(qū)淹沒和工程占地引
10、起的人口遷移及工程施工,b人民生活,c景觀,d文物古跡。5、為什么對水工建筑物進行分級:水利工程建設(shè)中,如欲增加工程的安全性,而把標(biāo)準(zhǔn)定得很高,將會造成不必要的浪費。為了妥善解決上述安全性和經(jīng)濟性的矛盾,首先要對水利樞紐進行分等,對水工建筑物進行分級,等級越高者,在規(guī)劃、設(shè)計、施工和管理等方面的要求越高。水利樞紐劃分依據(jù):按其規(guī)模、效益和在國民經(jīng)濟中的重要性分為五等。水工建筑物劃分依據(jù):等別,重要性,特殊情況下可升級或降級。l 重力壩依靠壩體自重在壩基面上產(chǎn)生摩阻力來抵抗水平水壓力以達到穩(wěn)定要求;利用壩體自重在水平截面上產(chǎn)生的壓應(yīng)力來抵消由于水壓力引起的拉應(yīng)力以滿足強度要求。重力壩的剖面特征:
11、1) 剖面較大;2) 一般為上游面接近于垂直的三角形剖面。2、重力壩與其他壩型相比具有的顯著特點表現(xiàn)在:重力壩筑壩材料抗沖能力強重力壩結(jié)構(gòu)簡單對地形地質(zhì)條件適應(yīng)性較好,但對地基要求高于土石壩,要求地基有較高的承載能力;由于壩與壩基接觸面積大,受揚壓力作用亦較大,故需采取有效的防滲排水措施,降低揚壓力,增強壩體穩(wěn)定,改善應(yīng)力狀況;大壩壩體大,材料強度不能充分發(fā)揮,壩體應(yīng)力一般不大,材料強度不能充分發(fā)揮,不同部位采用不同標(biāo)號砼,以降低造價;壩體體積大,水泥用量多,水化熱高,易引起開裂,溫度控制問題突出;3、重力壩的類型(1)按結(jié)構(gòu)形式分類: 1、實體重力壩 2、寬縫重力壩 3、空腹重力壩 4、預(yù)應(yīng)
12、力重力壩(2)按泄流條件分類:溢流、非溢流(3)按筑壩材料分類:混凝土、漿砌石(4)按施工方法分類:澆注混凝土、碾壓混凝土。4、重力壩的組成:溢流壩段、非溢流壩段(擋水壩段)、連接邊墩、導(dǎo)流墻、壩頂建筑物;布置原則: 壩軸線一般為直線,必要時可布置為折線或拱形曲線 各壩段協(xié)調(diào)一致 溢流壩段,廠房重迭布置5、作用:直接作用施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力;間接作用使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生外加變形或約束變形的原因,如地震、變溫作用等。作用分類:永久作用設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)量值不隨時間變化,或其變化與平均值相比可忽略不計的作用;可變作用設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)量值隨時間變化的作用;偶然作用設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)出現(xiàn)概率很小,一旦出現(xiàn)其量值很大且持
13、續(xù)時間很短的作用。6、主要荷載:自重靜水壓力揚壓力淤沙壓力浪壓力冰壓力土壓力地震作用作用效應(yīng)組合 1、正常蓄水位情況:123458 2、防洪高水位情況:1234578 3、冰凍情況:123468 4、施工期臨時擋水情況:1238 1、校核洪水位情況:1234578 2、地震情況:12345897、應(yīng)力分析方法材料力學(xué)法:特點:材料力學(xué)法是一種常用的基本計算方法,其優(yōu)點是簡單,應(yīng)用范圍廣,適用于各種壩體外形和各種荷敦。彈性理論法:有限元、有限差分法等。模型實驗法:電測法、光測法、地質(zhì)力學(xué)模型實驗法。8、應(yīng)力分析的材料力學(xué)法基本假定:(1)壩體混凝土為均勻、連續(xù)、各向同性的彈性體;(2)各壩段均為
14、固接于基巖上的懸臂梁,各壩段獨立,橫縫不傳遞力,不考慮基巖變形對壩體應(yīng)力的影響;(3)壩體水平切面上的正應(yīng)力按線性分布,不考慮廊道、孔洞對壩體應(yīng)力分布的影響。9、安全儲備的必要性:1、各種作用的隨機性與變異性決定工程設(shè)計需一安全儲備;2、材料性能、強度、結(jié)構(gòu)尺寸等方面的不完全確定性因素引起的不利性變異是又一原因;3、設(shè)計時所采用的理論(如方程表達式)也可能不盡準(zhǔn)確等。10、單一安全系數(shù)法:設(shè)計中引入一個根據(jù)經(jīng)驗確定的安全系數(shù)K(其值一般大于1),使得SKR。特點:1)優(yōu)點:方法簡單易行,工程界仍常采用2)缺點:把原本屬于不確定性因素的各種量值作為確定性量值計算,用籠統(tǒng)的安全系數(shù)來替代對各種不確
15、定性因素的考慮,勢必使得安全系數(shù)K對于結(jié)構(gòu)安全性的判斷只具有定性意義。11、作用效應(yīng)函數(shù):S(*)=PR;抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù):R(*)=fRwR+CRAR PR壩基面上全部切向力之和;wR壩基面上所有法向作用之和(計入揚壓力);12、穩(wěn)定分析的主要目的:1、驗算重力壩在各種可能荷載組合下的穩(wěn)定安全度;2、解決設(shè)計與施工中的典型問題13、基巖上重力壩失穩(wěn)的可能情況: 壩體沿抗剪能力不足的薄弱面產(chǎn)生滑動a) 沿壩與基巖接觸面的滑動;b) 沿壩基巖體內(nèi)連續(xù)軟弱結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的深層滑動 水平荷載作用下a) 上游壩踵以下巖體受拉產(chǎn)生傾斜裂縫;b) 下游壩踵以下巖體受壓發(fā)生壓碎引起傾斜滑移破壞。14、壩體混凝土
16、與基巖接觸面的抗滑穩(wěn)定計算:分項系數(shù)極限狀態(tài)法;單一安全系數(shù)法:抗剪強度公式(摩擦公式)、抗剪斷強度公式15、提高抗滑穩(wěn)定性的措施:1)將上游壩面做成傾斜面或折坡形,利用壩面上的水重增加抗滑力;2)將壩基面開挖成傾向上游的斜面,或降低壩踵,使壩基面傾斜向上游。當(dāng)基巖較堅固時,宜開挖成鋸齒狀,使壩基面分段傾斜向上游。3)在壩踵或壩基處設(shè)置齒墻。4)采用有效的防滲排水或抽水減壓措施,以降低揚壓力,增大穩(wěn)定性。5)加固地基。6)利用預(yù)加應(yīng)力措施提高抗滑穩(wěn)定性。16、非溢流重力壩的剖面設(shè)計基本要求:滿足穩(wěn)定與強度;剖面最小(工程量最?。?;便于施工;滿足運行要求。17、基本剖面如何修改成使用剖面:1、由
17、于施工及運用的要求,壩頂應(yīng)有足夠的寬度,一般取為最大壩高的8%10%,且不小于3m。如有交通要求,應(yīng)按交通要求決定。2、非溢流重力壩的壩頂高于校核洪水位,壩頂上游防浪墻頂?shù)母叱谈哂诓ɡ隧敻叱獭?8、重力壩的泄水消能方式,特點及適用情況:1)挑流消能:經(jīng)濟實用,施工方便,水力計算簡單。水頭較高,基巖比較堅固的高、中壩。選擇合適的鼻坎型式、鼻坎高程、挑射角度和反弧半徑,計算挑射半徑和最大沖坑深度,并通過挑距和沖坑深度估計樞紐中建筑物是否安全。2)底流消能:工作可靠,消能效果好,下游流態(tài)也較平穩(wěn)。適用于各種高度的壩和各種河床地質(zhì)情況,多用于中、低壩或地質(zhì)條件差,河床抗沖能力低的情況。3)面流消能:對
18、下游水位和下泄流量變幅的限制較嚴(yán),下游水流在較長距離不夠平穩(wěn),可能影響發(fā)電和航運。水頭較小,尾水較深,水位變幅不大,以及河床和兩岸有較高的抗沖能力的河道的中、低壩。4)戽流消能:下游水深較大。19、混凝土重力壩的材料基本要求:材料有足夠強度外,還應(yīng)滿足抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、抗磨性,以及低熱性等要求。20、混凝土重力壩的材料分區(qū):區(qū)(抗凍):上下游水位以上壩體外部表層混凝土;區(qū)(抗凍,抗裂):上下游水位變化區(qū)的壩體外部表層混凝土;區(qū)(抗?jié)B,抗裂)和區(qū)(抗裂):分別為上下游最低水位以及下壩體,表層混凝土和壩體基礎(chǔ)混凝土;區(qū)(低熱):壩體內(nèi)部混凝土,多采用低等級的熱混凝土;區(qū)(抗沖耐磨):抗沖刷
19、部位的混凝土。1強度2抗?jié)B3抗凍4抗沖刷5抗侵蝕6低熱7最大水灰比I區(qū):1367(抗凍)II區(qū):123567(抗凍、抗裂)III區(qū):123567(抗?jié)B、抗裂)IV區(qū):123567(抗裂)V區(qū):12367VI區(qū):1234567(抗沖耐磨)21、重力壩分縫目的:防止在運行期間由于溫度變化發(fā)生伸縮變形和地基不均勻沉降引起壩體裂縫,以及為了適應(yīng)施工期混凝土的澆筑能力和溫度控制等。22、縫的分類:1)永久縫:為了使壩體保持正常的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。臨時縫:為了施工需要設(shè)置,過后需要處理或灌漿,使各壩塊或?qū)娱g的混凝土結(jié)合成整體。2)按作用分:沉降縫,溫度縫,施工縫。3)按位置縫:橫縫(使各壩段獨立工作,兼有沉降縫和
20、溫度縫的作用),縱縫(適應(yīng)混凝土的澆筑能力和減小施工期的溫度應(yīng)力),水平縫。23、溫度應(yīng)力的成因:1、基礎(chǔ)溫差引起混凝土的應(yīng)力和裂縫;2、壩塊內(nèi)外溫差引起混凝土的應(yīng)力和裂縫。24、防裂措施1)、加強溫度控制;2)、提高抗裂強度;3)、保證施工質(zhì)量;4)、合理分縫、分塊等。25、重力壩對地基的要求:有足夠的承載能力、抗?jié)B能力及穩(wěn)定性。26:壩基固結(jié)灌漿:方法:用淺孔低壓灌注水泥漿。目的:1、提高基巖的整體性、彈性模量,減少荷載作用下的變形;2、提高抗壓、抗剪強度;3、降低壩基滲透性、減少滲透量;4、在防滲帷幕旁邊的固結(jié)灌漿可提高帷幕的灌漿壓力等。27:帷幕灌漿目的:1、降低壩基滲透壓力;2、減少
21、滲流量;3、防止基巖內(nèi)的軟弱夾層、斷層破碎帶等抗水性能差的巖體發(fā)生滲透變形破壞。28、帷幕灌漿深度如何確定:根據(jù)水頭大小、透水層深度和降低壩基滲透壓力的要求來確定。當(dāng)壩基下存在明顯的相對隔水層時,防滲帷幕應(yīng)伸入到該巖層內(nèi)35m;當(dāng)壩基下相對隔水層埋深較淺或分布無規(guī)律時,帷幕深度常在0.30.7倍壩高范圍內(nèi)選擇。l 拱壩拱壩可以看作由拱、梁系統(tǒng)組成,上游面所受水壓力(絕大部分)通過拱作用傳至兩岸巖壁,通過梁作用將部分(小部分)傳至壩基。2、工作特點:(1) 拱壩是固接于基巖的空間殼體結(jié)構(gòu),在平面上呈凸向上游的拱形,其拱冠剖面呈豎直或向上游凸出的曲線形;(2)壩體結(jié)構(gòu)既有拱作用又有梁作用,其所承受
22、的水平荷載一部分通過拱的作用壓向兩岸,另一部分通過豎直梁的作用傳到壩底基巖;(3)壩體的穩(wěn)定主要依靠兩岸拱端的反力作用,并不全靠壩體自重來維持。3、拱壩的地形和地質(zhì)條件:1)地形條件:是決定拱壩結(jié)構(gòu)形式、工程布置及經(jīng)濟性的主要因素。理想的地形應(yīng)是壩址河谷相對寬度較窄,兩岸基巖面大致對稱,岸坡平順無突變,且壩兩端下游有足夠大的巖體支承,這樣的地形可以充分發(fā)揮拱的作用。2)地質(zhì)條件:要求巖基堅硬致密、質(zhì)地均勻、有足夠的強度、透水性小、能抗風(fēng)化,也沒有大的斷層構(gòu)造和軟弱夾層??傮w要求高于重力壩對壩基地質(zhì)的要求,特別是壩頭4、與重力壩相比拱壩的工作特點:(1)拱壩是一種推力結(jié)構(gòu),在外荷載作用下,拱圈截
23、面上主要承受軸向壓應(yīng)力,彎矩較小,有利于充分發(fā)揮壩體混凝土或漿砌石材料抗壓強度,而重力壩以受彎曲為主的靜定結(jié)構(gòu)。(2) 與重力壩利用自重維持穩(wěn)定的特點不同,拱壩將外荷載的大部分通過拱作用傳至兩岸巖體,主要依靠兩岸壩肩巖體維持穩(wěn)定,壩體自重對拱壩的穩(wěn)定性影響不大。(3) 自重和揚壓力降為次要荷載,而溫度荷載和地基變形將對拱壩應(yīng)力產(chǎn)生較大影響。5、拱壩的失穩(wěn)破壞主要是壩基破壞。6、拱壩按拱冠梁性狀不同分類:1)單曲拱壩:平面上呈拱形并向上游凸出,在鉛直斷面上有時也是向上游凸出的。2)雙曲拱壩:拱冠梁上下游面均向上游凸出。7、拱壩平面布置的步驟:1)根據(jù)地形地質(zhì)資料,確定開挖深度,繪制壩址可利用基巖
24、的地形圖;2)試定頂拱軸線的位置;3)擬定拱冠梁斷面尺寸;4)擬定拱圈形式;5)頂層拱圈布置;6)自頂層向下依次繪出各層拱圈平面;7)切取代表懸臂梁,驗算整體倒懸度;8)繪出各層圓心的連線,校驗上下游面應(yīng)力連續(xù)情況;9)根據(jù)初擬布置進行有關(guān)計算分析校核、布置調(diào)整循環(huán)過程,直至滿意為止。8、變溫作用對拱壩的影響:1)溫升情況:環(huán)境溫度高于封拱后的相對穩(wěn)定溫度時,拱圈膨脹,向上游變位,造成拱端的上游面受壓,下游面受拉,拱冠的上游面受拉,下游面受壓;2)溫降情況:環(huán)境溫度低于封拱后的相對穩(wěn)定溫度時,拱圈膨收縮,向下游變位,造成拱端的下游面受壓,上游面受拉,拱冠的下游面受拉,上游面受壓;9、拱壩應(yīng)力分
25、析方法(1)純拱法:假定:拱壩是許多相互獨立的拱圈所組成,荷載全部有拱圈承擔(dān),每層拱圈均作為彈性固端拱進行計算。特點:計算簡單,但計算的應(yīng)力結(jié)果一般偏大,特別對于厚拱壩誤差更大。對于狹窄河谷中的薄拱壩,仍屬一個實用計算方法。但主要用于小型工程的計算分析。(2)拱梁分載法:假定:拱壩是由許多水平拱圈和鉛直懸臂梁所組成,荷載由拱和梁共同承擔(dān),按拱、梁交點處的位移協(xié)調(diào)條件將荷載分配拱、梁兩個系統(tǒng)上。荷載分配后:梁按靜定結(jié)構(gòu)計算應(yīng)力;拱則按彈性固端拱計算應(yīng)力。特點:計算方法比較合理,其結(jié)果與模型實驗成果比較吻合。但計算工作量大,可借助計算機計算。拱冠梁簡化法:假定:用一根梁(拱冠梁)與許多水平拱圈組成
26、拱、梁體系,然后上述原理進行荷載分配,并分別計算拱冠梁和各層拱圈的應(yīng)力。特點:計算工作量顯著減少,計算結(jié)果比較接近于拱梁分載法。(3)有限元法(4)結(jié)構(gòu)模型試驗法10、拱冠梁法的基本原理:1)在拱冠處截取單寬鉛直懸臂梁(拱冠梁);2)將拱壩沿鉛直方向劃分為若干水平層(57層),每層高度相等。在各層頂面及拱壩底面,切取高度為1m的水平拱圈。3)根據(jù)拱冠梁與水平拱圈相交處拱、梁徑向位移協(xié)調(diào)列出對應(yīng)的位移協(xié)調(diào)方程,并求解拱梁荷載分配值。4)假定拱圈其他各點的水平荷載與拱冠處相同。5)在確定拱梁承擔(dān)荷載后,拱圈內(nèi)力及應(yīng)力計算按純拱法,懸臂梁的內(nèi)力及應(yīng)力計算與重力壩相同。 拱壩失穩(wěn)破壞的工作原理:拱壩兩
27、岸在拱端和剪力共同作用下,可能使拱座滑動11、拱壩泄流方式:自由跌落式;鼻坎挑流式;滑雪道式;壩身泄水孔式。特點:由于溢流前沿呈拱形,會帶來水12、壩體材料:混凝土、漿砌塊石、漿砌條石等。構(gòu)造:(1)分縫、分塊(2)防滲排水(3)廊道(4)墊座13、拱壩的地基處理的要求:加強地基的整體性、抗?jié)B性和耐久性,提高地基的強度和剛度,并使壩體和地基接觸面的形狀不要有突變,避免出現(xiàn)不利的應(yīng)力分布。14、拱壩的地基處理(1)壩基開挖(2)固結(jié)灌漿與接觸灌漿(3)防滲帷幕(4)壩基排水(5)斷層破碎帶和軟弱夾層處理l 土石壩均質(zhì)壩:壩體由一種材料組成,既是防滲體,又是壩的主體,坡度較緩,用于中低壩。分區(qū)壩:
28、心墻壩把防滲體放在壩體中部,斷面比均質(zhì)壩小。斜墻壩把防滲體放在靠近上游壩面處,有效降低壩體浸潤線,但適應(yīng)地基變形的能力比心墻壩差。易產(chǎn)生縱向裂縫,抗震性能不如心墻壩。土石混合壩要求:越靠近防滲體,土料性能越接近防滲體2、土石壩的特點:優(yōu)點:就地取材。適應(yīng)地基變形的能力強,對地基的要求比砼壩低。施工方法靈活性大。結(jié)構(gòu)簡單,便于維修和加高。缺點:壩頂不能溢流,壩身不便開孔泄洪,需另設(shè)岸邊溢洪道。施工導(dǎo)流不如混凝土壩便利,需另設(shè)溢洪道宣泄施工期洪水。壩體斷面大,工程量相應(yīng)增大。3、土石壩設(shè)計要求:1)穩(wěn)定問題:合理選擇土料;根據(jù)土料的性質(zhì)荷載條件,合理設(shè)計壩坡;施工中做好地基處理,土料壓實要符合設(shè)計
29、標(biāo)準(zhǔn)2)滲流問題:注意防滲體的合理設(shè)計,合理布置排水及反濾設(shè)施,加強壩與地基、岸坡與其他建筑物的連接。以減少滲漏損失,保證壩體、壩基的滲透穩(wěn)定性。3)沖刷問題:要設(shè)置泄水能力足夠大的泄水建筑物;充分估計水庫風(fēng)浪爬高及壩頂?shù)某两抵?,預(yù)留足夠的壩高;在上、下游壩坡應(yīng)采取有效的防護措施及壩面排水措施。4)沉降問題:設(shè)計中要預(yù)留沉降值;為防止不均勻沉降,要合理設(shè)計壩體剖面及細部構(gòu)造,正確選擇壩體土料,施工時土料壓實要符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。5)其他問題:冰凍破壞;動物破壞;地震破壞。4、土石壩剖面的基本尺寸:壩頂高程壩頂寬度壩坡5、土石壩的剖面設(shè)計與構(gòu)造:土石壩的基本剖面為梯形,設(shè)計時通常先根據(jù)壩址附近土石料的
30、分布情況及地形、地質(zhì)條件選定壩型,再根據(jù)壩的級別、壩型和筑壩材料的力學(xué)特性、壩基情況以及施工、運行條件等,擬定壩剖面的基本尺寸,包括壩坡、壩頂高程、壩頂寬度以及防滲體、排水設(shè)備和護坡的尺寸等,使之滿足土石壩的工作要求。然后根據(jù)滲流計算和穩(wěn)定分析等計算結(jié)果,進一步修正原設(shè)計尺寸與構(gòu)造,使之達到既經(jīng)濟又安全的目的。6、壩坡取值的影響因素:壩型、壩高、壩的級別、筑壩土料的性質(zhì)、地質(zhì)條件及地震等。土石壩壩體防滲設(shè)施根據(jù)材料可分為:7、人工材料防滲體:瀝青砼,鋼筋砼8、土質(zhì)防滲體土質(zhì)心墻(2)土質(zhì)斜墻:位于壩體上游面(3)斜心墻:心墻略向上游傾斜(4)粘土鋪蓋:與斜墻相連9、壩體排水設(shè)備的作用:排除壩身
31、及壩基滲水,降低浸潤線,增加下游壩坡和壩基的穩(wěn)定性;防止?jié)B流溢出處的滲透變形;保護壩坡,防止凍脹破壞。10、壩體排水的主要形式,特點及適應(yīng)情況:棱體排水:可降低壩體浸潤線,防止壩坡土的滲流破壞和凍脹,當(dāng)下游有水時可保護下游坡腳不受水流及波浪淘刷。當(dāng)堆石體較大時,可作為壩坡的支撐,有利于壩坡的穩(wěn)定。適用于下游有水的情況。貼坡排水:可以防止壩坡土發(fā)生滲流破壞,保護壩坡免受下游波浪淘刷,但不能降低壩體浸潤線。常用于中小型水庫下游無水的均質(zhì)壩,以及有良好防滲體而壩內(nèi)浸潤線較低的中等高速土石壩。褥墊排水:這種排水伸入壩體內(nèi)部,能有效降低浸潤線,并有助于壩基排水。缺點:對不均勻沉降的適應(yīng)性差,易斷裂,檢修
32、困難,工程量也較大。只適用于下游無水或下游水位極低的情況。綜合式排水11、護坡和壩頂構(gòu)造:1、護坡(1)上游護坡:(2)下游護坡:壩頂構(gòu)造:交通、排水、防浪墻12、土石壩滲流分析的內(nèi)容:確定浸潤線的位置;確定滲流的主要參數(shù)滲流流速與坡降;確定滲流量。土石壩滲流分析的目的(任務(wù)):1、確定壩體浸潤線及其下游逸出點的位置,繪制壩體和壩基內(nèi)的流網(wǎng)圖,為穩(wěn)定分析、應(yīng)力應(yīng)變分析及排水設(shè)備選擇提供依據(jù);2、確定壩體與地基滲流量,以便估計水庫滲漏損失并校核壩的排水尺寸;3、確定滲在下游壩坡或地基出逸處的滲透坡降以及滲流場內(nèi)不同土層之間的滲透坡降,以便驗算抗?jié)B穩(wěn)定性;4、確定庫水位驟降時上游壩殼內(nèi)自由水面位置
33、,以便計算孔隙水壓力,供上游壩坡穩(wěn)定分析用。13、土石壩滲流計算的方法:水力學(xué)方法(推導(dǎo)浸潤線方程):對于不透水地基上的矩形土體,斷面平均流速v=kdy/dx,單寬流量q=kydy/dx。將上式自上游斷面至任意斷面積分,得浸潤線方程:x=k(h12-y2)/2q流體力學(xué)的數(shù)值解法:流網(wǎng)法:14、滲透變形的形式及其判別管涌:滲流作用下不均勻無粘性土中細顆粒從孔隙通道中的連續(xù)移動和帶出。流土:滲流作用下,土體的同時浮起或流失。接觸沖刷:順著兩種土壤的接觸面的滲流對接觸面顆粒的沖刷。接觸流失:滲流垂直于滲透系數(shù)相差較大的兩相鄰?fù)翆拥慕佑|面流動時,將滲透系數(shù)較小土層中的細顆粒帶入滲透系數(shù)較大的另一土層
34、。15、防止?jié)B透破壞改善滲透穩(wěn)定性的工程措施:1、提高土的抗?jié)B性:土料設(shè)計時需考慮。2、降低滲透坡降:設(shè)置水平與垂直防滲體,調(diào)整防滲結(jié)構(gòu)的型式和尺寸。3、降低下游滲流出口處的滲透壓力:設(shè)置排水溝或減壓井。4、對可能產(chǎn)生流土的地段加蓋重,蓋重與被保護土體之間也要設(shè)反濾層。16、反濾層設(shè)計:(1)反濾層的主要作用:排水濾土,防止壩體和壩基在滲流逸出處產(chǎn)生滲透破壞。(2)反濾層位置:滲透坡降較大處 ;各種排水與壩體和地基之間 ;防滲體與上、下游壩殼之間,防滲體與壩基透水層之間。設(shè)計:保護非粘性土、保護粘性土17、反濾層要求:1)反濾層的透水性應(yīng)大于被保護的土,能暢通的排除滲水。2)反濾層每一層自身不
35、發(fā)生滲透變形,粒徑較小的一層顆粒不應(yīng)穿過粒徑較大一層顆粒間的孔隙。3)被保護土的顆粒不應(yīng)穿過反濾層而被滲流帶走。4)特小顆粒允許通過反濾層的孔隙,但不得堵塞反濾層,也不得破壞原土料的結(jié)構(gòu)。5)在防滲體下游鋪設(shè)反濾層時,還應(yīng)滿足在防滲體出現(xiàn)裂縫的情況下,土顆粒不會被帶出反濾層,能使裂縫自行愈合。18、土石壩滑坡滑動面的基本類型 :曲線滑動面折線滑動面復(fù)合滑動面19、土石壩穩(wěn)定分析方法 :1、應(yīng)力應(yīng)變分析法2、滑動面法(1)圓弧滑動法:(2)折線滑動法20、穩(wěn)定分析的計算情況(1)正常運用情況:庫水位處于正常蓄水位或設(shè)計洪水位,以及自正常蓄水位正常降落所對應(yīng)的工作條件 。水庫蓄滿水形成穩(wěn)定滲流時驗
36、算下游坡的穩(wěn)定 ;上游庫水位為某一最不利水位時驗算上游坡的穩(wěn)定 ;上游水位正常降落,上游壩坡產(chǎn)生滲透動水壓力(流線方向指向上游)時的穩(wěn)定計算。 (2)非常運用情況:庫水位驟降(k10-3cm/s,V>3m/d),形成反向滲流驗算上游坡的穩(wěn)定 ;正常蓄水位+地震驗算上、下游坡的穩(wěn)定;校核洪水位時驗算下游坡的穩(wěn)定 ;施工期考慮孔隙水壓力時驗算上、下游坡的穩(wěn)定 。21、穩(wěn)定分析的安全系數(shù):按碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范,對于均質(zhì)壩、厚斜墻壩和厚心墻壩,可采用不計條塊間作用力的瑞典圓弧法進行穩(wěn)定分析;對于由薄軟土夾層的情況,以及薄斜墻、薄心墻壩,可采用滑楔法進行穩(wěn)定分析。22、土石壩抗剪強度指標(biāo) :確定
37、抗剪強度指標(biāo)的方法有有效應(yīng)力法和總應(yīng)力法兩種,規(guī)范規(guī)定對I、II級工程必須兩者兼用,并以其中較小的安全因素作為依據(jù)。23、提高壩坡抗滑穩(wěn)定的工程措施 :1、加大斷面,放緩邊坡;2、提高壩體填筑標(biāo)準(zhǔn);3、合理減壓減小下滑力和滑動力矩;設(shè)加壓重增加抗滑力和抗滑力矩;4、提高導(dǎo)滲、排水。l 泄水建筑物-河岸溢洪道2、壩體不宜作河床溢洪道;3、有埡口地形;4、利用施工導(dǎo)流洞改建。2、泄水建筑物的作用:用來宣泄洪水期間(泄洪)或其他情況下水庫(或渠道)中多余水量(泄水)以保證大壩安全的建筑物。3、河岸溢洪道的類型:1)正槽式溢洪道:水流特征是過堰水流與泄槽軸線方向一致2)側(cè)槽式溢洪道:泄槽與溢流堰軸線接
38、近平行,水流過堰后急轉(zhuǎn)近90°再經(jīng)泄槽下泄。3)豎井式溢洪道:水流從環(huán)形溢流堰流入喇叭口狀的進口段,然后通過豎井、彎道段和水平泄洪洞下泄。4)虹吸式溢洪道:在進口溢流堰的頂部以上設(shè)置遮檐,從而形成虹吸管道。5)泄洪隧洞。4、正槽式溢洪道組成,作用,設(shè)計原則: 工作特點:開敞式正面進流. 泄槽與溢流堰軸線正交,過堰水流與泄槽方向一致.優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單,進流量大,泄流能力強,工作可靠,施工、管理、維修方便,因而被廣泛采用。進水渠:使水流平順地進入控制段,改善堰身及泄槽的流態(tài)。設(shè)計原則:進流平順,水頭損失小,使控制堰有較大的泄流能力控制段:控制溢洪道的泄流能力。設(shè)計原則:有足夠的泄流能力。泄
39、槽(陡槽):將洪水安全的泄入下游河道。原則:使槽內(nèi)水流呈急流狀態(tài)。平面上盡量直線,等寬,對稱布置。消能設(shè)施:消除下泄水流具有破壞作用的動能,從而防止建筑物被水流沖刷,保證安全。設(shè)計原則:盡量增加水流的內(nèi)部紊動尾水渠:使消能后的水流平穩(wěn)順暢地進入下游河道。5、側(cè)槽溢洪道:在壩址處山高坡陡,采用正槽式溢洪道將使挖方量增加很多時,可采用側(cè)槽式溢洪道。(1)組成:溢流堰、側(cè)槽、調(diào)整段、泄槽、出口消能段、尾水渠。(2)特點:堰軸線、泄槽軸線可與山坡等高線平行布置, 開挖量小,但側(cè)槽中水流流態(tài)復(fù)雜。水流經(jīng)過溢流堰,泄入與堰大致平行的側(cè)槽后,在槽內(nèi)轉(zhuǎn)向約90泄水隧洞流入下游。側(cè)向進流,縱向泄流。6、泄槽(陡
40、槽)水流特點:陡槽內(nèi)水流一般為高速水流。7、控制堰堰型選擇:寬頂堰,實用堰,迷宮堰和堰上帶胸墻的孔口等。8、泄槽平面布置和縱剖面布置:平面布置:盡量采用直線、等寬、對稱布置。以使水流平順,保證工程安全。轉(zhuǎn)彎或變寬時,過渡段兩側(cè)邊墻通常采用直線,泄槽沒測邊墻收縮角不宜大于8°,擴散角不宜大于6°??v剖面布置:陡坡應(yīng)盡量采用均一坡度,必須分段設(shè)置不同坡度時,分段不宜過多,宜采用先緩后陡的坡度,變化處用豎向射流拋物線連接,由陡變緩時,變坡處用反弧連接。9、溢洪道和溢流壩面空蝕的工程措施:選擇適宜的體形。控制邊壁的不平整度。摻氣減蝕。采用高強度抗蝕材料。l 水工隧洞1、水工隧洞功能
41、:1.泄洪;2.發(fā)電、灌溉、給水等所需的引水; 3.檢修或其他原因需要放空水庫 ;4.排沙;5.施工導(dǎo)流。水工隧洞的組成:進口段 、洞身段 、出口段2、隧洞與涵管的區(qū)別:隧洞是從巖層中開鑿而成,而涵管是直接埋設(shè)在土石壩底部。涵洞功用除泄洪、發(fā)電及灌溉外,還有城鎮(zhèn)供水、排沙、放空水庫以及施工導(dǎo)流等,而涵管則主要為灌溉、供水、放空水庫及施工等目的而設(shè)置的。3、隧洞的分類:按功能分:泄洪、泄水、引水、輸水、放空、排砂、施工導(dǎo)流。按流態(tài)分:有壓隧洞(荷載主要是圍巖壓力)和無壓隧洞(荷載主要是內(nèi)水壓力)。按襯砌方式分:不襯砌隧洞,噴錨、混凝土襯砌或鋼筋混凝土襯砌等。按流速分:高速(>16m/s),
42、低速(<16m/s)4、隧洞進口建筑物的型式,特點,適用條件:塔式:受風(fēng)浪,地震,冰的影響大,穩(wěn)定性較差,需要較長的工作橋。岸塔式:塔身穩(wěn)定性好,且對岸坡也起到一定的支撐作用。建在進口處岸坡較陡且?guī)r石較好的地方,控制塔斜靠在洞口岸坡上。豎井式:結(jié)構(gòu)簡單,不受風(fēng)浪和冰凍影響。但是豎井前的進口段處于水下,不便檢修。斜拉式。5、隧洞洞身斷面形式及適用條件:1)圓拱直墻:無壓隧洞,地質(zhì)情況一般或較好時。2)馬蹄形:無壓隧洞,地質(zhì)條件較差的情況。3)圓形:無壓隧洞,地質(zhì)條件較差而外水壓力又較大的情況;有壓隧洞。6、襯砌的類型及作用:主要類型:(1)平整襯砌;(2)單層襯砌;(3)組合式襯砌;(4)
43、預(yù)應(yīng)力襯砌。承受圍巖壓力、內(nèi)外水壓力和其他荷載,以保證圍巖穩(wěn)定。防止洞身滲漏。防止水流、泥沙、空氣、溫度變化和干濕變化等對巖石的沖蝕和破壞。減小隧洞表面糙率,減少水頭損失。7、什么情況可采用不襯砌隧洞:巖石堅硬穩(wěn)定,裂縫少,而水頭和流量也較小,此時只將隧洞周邊巖石修平。8、圍巖地質(zhì)條件比較均一的洞身段只設(shè)施工縫。9、作用在隧洞和涵管上的荷載:1)隧洞襯砌:襯砌自重,內(nèi)水壓力,外水壓力,圍巖壓力,預(yù)應(yīng)力,彈性抗力,地基反力及其他荷載(溫度荷載,灌漿壓力,地震荷載及施工荷載等)。2)涵管:自重,內(nèi)水壓力,外水壓力,填土壓力,施工荷載,溫度荷載及地震荷載等。10、水工隧洞的荷載組合:基本荷載與特殊荷
44、載)正常運用情況:圍巖壓力+襯砌自重+設(shè)計洪水時的內(nèi)、外水壓力)施工、檢修情況:圍巖壓力+襯砌自重+可能最大的外水壓力)非常運用情況:圍巖壓力+襯砌自重+校核洪水時的內(nèi)、外水壓力11、 隧洞襯砌的結(jié)構(gòu)計算包括確定襯砌厚度,配筋,校核襯砌強度等計算方法:(1)結(jié)構(gòu)力學(xué)方法:以襯砌為計算方法,只能求到襯砌的應(yīng)力,得不到圍巖的應(yīng)力;(2)彈性力學(xué)方法:以隧洞整體為計算對象。要求圍巖滿足均勻各向同性無限彈性體,圓洞,均勻內(nèi)壓力要求。(3)有限元方法:能夠?qū)θ魏螐?fù)雜的巖體結(jié)構(gòu)中的隧洞進行線性或非線性分析,成為最有效的方法。l 水閘按擔(dān)負的任務(wù)(作用)分:節(jié)制閘、進水閘、排水閘、分洪閘、擋潮閘、沖沙閘、排
45、冰閘;按閘室結(jié)構(gòu)分(1)開敞式(2)涵洞式2、水閘的作用:具有擋水和泄(引)水的雙重功能,能調(diào)節(jié)水位,控制流量。3、水閘的組成部分及作用:閘室段:擋水和調(diào)節(jié)水流。上游連接段:引導(dǎo)過閘水流平順地進入閘室,保護兩岸和閘基免遭沖刷,并與防滲側(cè)墻等共同構(gòu)成防滲地下輪廓,確保在滲透水流作用下兩岸和閘基的抗?jié)B穩(wěn)定性。下游連接段:使閘室水流擴散均勻,并有防沖和防滲作用。4水閘的傳力過程:閘門承受水壓力閘墩承受上部結(jié)構(gòu)重量 底板較均勻地傳給地基5、軟土地基上水閘的工作特點:在水閘自重及外荷作用下,地基可能產(chǎn)生較大的沉降和不均勻沉降,使水閘嚴(yán)重下沉和傾斜,甚至引起結(jié)構(gòu)斷裂而使水閘不能正常運行,同時還可能把閘基土
46、壤擠出地面而產(chǎn)生滑動。6、 水閘孔口設(shè)計的主要內(nèi)容1.確定閘孔型式2.擬定閘底板高程(即堰頂高程)3.計算孔口尺寸及溢流前沿總寬4.泄流能力驗算7、水閘的閘孔型式:寬頂堰孔口、低堰孔口、胸墻孔口、折線堰孔口8、底板高程與凈寬的關(guān)系:底板高程低q,底板上水深閘室總寬度,但增大閘身和兩岸結(jié)構(gòu)高度,消能防沖費用,泥沙淤積。9、孔口設(shè)計的具體步驟確定設(shè)計流量Q和上、下游設(shè)計水位確定孔口型式確定底板高程計算閘孔凈寬B及閘室總寬L(開敞式)閘孔數(shù)n=B/b,如果運用上無特殊要求,一般b=812m,n<8時n一般取奇數(shù)。溢流前緣總寬L=nb+(n-1)d,d為閘墩厚度。驗算泄流能力。10、過閘水流的形
47、態(tài):折沖水流、波躍水流11、消能工的主要作用是改善水流與固體邊界的接觸條件,防護加固下游河床。12、輔助消能工:作用:(1)加大水流阻力;(2)加強水流紊動和撞擊;(3)穩(wěn)定水躍;(4)利于擴散水流。類型:消力墩,池首坎,消力梁,散流墩等13.閘下防沖設(shè)施:(a)海漫:緊接護坦,進一步消除余能,調(diào)整流速分布,達到不沖流速;(b)防沖槽:海漫末端設(shè)大塊石防沖槽:限制沖刷向上游擴展,保護海漫。14、海漫的構(gòu)造要求:還蠻結(jié)構(gòu)應(yīng)該是粗糙的,以利于消除水流余能;應(yīng)該是透水的,使?jié)B透水流順利排出,以增加還慢的穩(wěn)定性;應(yīng)有一定的柔性,以適應(yīng)地基變形。15閘基滲流的主要危害:沿閘基的滲流對建筑物產(chǎn)生向上的壓力
48、,減輕建筑物有效重量,降低閘身抗滑穩(wěn)定性,沿兩岸的滲流對翼墻產(chǎn)生水平推力;由于滲透力的作用,滲透力可能造成土的滲透變形;嚴(yán)重的滲漏將造成大量的水量損失;滲流可能使地基內(nèi)可溶解的物質(zhì)加速溶解。16、防滲設(shè)計的內(nèi)容包括:(1) 滲透壓力計算;(2) 抗?jié)B穩(wěn)定性驗算;(3) 濾層設(shè)計;(4) 防滲帷幕及排水設(shè)計;(5) 永久縫止水設(shè)計。17、閘基滲流的影響:降低閘室抗滑穩(wěn)定性,可能引起閘基土壤的滲透變形,甚至引起整個水閘的破壞,還會引起水量損失。18、水閘的防滲設(shè)備:鋪蓋(水平),齒墻,板樁,防滲墻,灌漿帷幕,垂直土工膜。19、水閘地下輪廓線布置原則:先阻后排,滯滲與導(dǎo)滲相結(jié)合。通常在閘室底板上游布
49、置防滲設(shè)施用來延長滲徑,減小底板滲透壓力,降低閘基滲流坡降等,叫滯滲;在下游布置排水設(shè)施,使?jié)B透水流盡快安全地排走,以防止閘基土滲透變形,并減小底板滲透壓力,這叫導(dǎo)滲。20、不同地基上的水閘,地下輪廓線的布置有什么不同:(1)粘性土閘基地下輪廓線的布置:主要考慮如何降低閘底滲透壓力,以提高閘室的穩(wěn)定性。為此,在閘室上游設(shè)施水平防滲,而將排水設(shè)施布置在閘底板下游段或消力池底板下。一般不用板樁,以免破壞天然土的結(jié)構(gòu),造成集中滲流。(2)砂性土閘基地下輪廓線的布置:以防止?jié)B透變形和減小滲漏為主。對砂層很厚的地基,如為粗砂或砂礫,可采用鋪蓋與懸掛式板樁相結(jié)合,而將排水設(shè)施布置在消力池下面;如為細砂,可
50、在鋪蓋上游端增設(shè)短板樁,以增加滲徑,減小滲透坡降。當(dāng)砂層較薄,且下面有不透水層時,最好采用齒墻或板樁切斷砂層,并在消力池下設(shè)排水。對于粉砂地基,為了防止液化,大多采用封閉式布置,將閘基四周用板樁封閉起來。21、閘基的滲流分析的目的:決定滲透壓力,滲透坡降及滲流量22、改進阻力系數(shù)法:(1)計算原理:把閘基的滲流區(qū)域按可能的等水頭線劃分為幾個典型流段,根據(jù)滲流連續(xù)性原理,流經(jīng)各流段的滲流量相等,各段水頭損失與其阻力系數(shù)成正比,各段水頭損失之和等于上下游水頭差。計算步驟:確定地基有效深度Te。分段并計算各段的阻力系數(shù)。求出各段水頭損失,初繪滲壓圖。進行進、出口段水頭損失修正23、防滲設(shè)施的設(shè)計要求
51、:1.鋪蓋長度采用上、下游最大水頭差的35倍;2.粘土或壤土鋪蓋的厚度應(yīng)根據(jù)鋪蓋土料的允許水力坡降值計算確定,為了保證鋪蓋碾壓施工質(zhì)量,粘土或壤土鋪蓋前端最小厚度不宜小于0.6m,鋪蓋與底板之間應(yīng)設(shè)油毛氈止水,鋪蓋上面應(yīng)設(shè)保護層。3.砼或鋼筋砼鋪蓋的厚度,一般根據(jù)構(gòu)造要求確定,最小厚度不宜小于0.4m,一般作成等厚;為了減小地基不均勻沉降和溫度變化的影響,通常設(shè)順?biāo)飨虻挠谰每p,縫距可采用820m。5.鋼筋砼板樁最小厚度不宜小于0.2m,寬度不宜小于0.4m;6.水泥砂漿帷幕或高壓噴射灌漿帷幕的最小厚度不宜小于0.1m;7.砼防滲墻的最小厚度不宜小于0.2m;8.地下垂直防滲土工膜厚度不宜小于
52、0.25mm,重要工程可采用復(fù)合土工膜,其厚度不宜小于0.5mm。9.閘室底板的上、下游端均宜設(shè)置齒墻,齒墻深度可采用0.51.5m。24、閘室的組成:底板(整體式底板:能把上部結(jié)構(gòu)的重力以及荷載傳給地基,并有防沖及防滲作用;分離式底板:僅有防沖和防滲要求,而閘室上部結(jié)構(gòu)的重量以及外荷直接由閘墩傳給地基)閘墩(分隔閘門,同時也傳承閘門、胸墻、工作橋及交通橋等上部結(jié)構(gòu))閘門,工作橋及交通橋等。縫和止水:溫度縫、沉降縫。設(shè)縫的情況及作用:1在整體式底板中,沉降縫設(shè)在閘墩中間,主要是保證在閘室發(fā)生不均勻沉降時不會妨礙閘門的正常使用;2凡是相鄰結(jié)構(gòu)荷重相差懸殊或結(jié)構(gòu)較長、面積較大的地方都要用縫分開;3
53、混凝土鋪蓋及消力池的護坦面積較大時也需設(shè)縫;4翼墻較長時也需設(shè)縫25、土基上閘室穩(wěn)定計算的要求:1閘室抗滑安全系數(shù)不小于容許的安全系數(shù);2閘室平均基底應(yīng)力不大于地基容許承載力的1.2倍;3閘室基底應(yīng)力的最大值與最小值不大于容許的比值26、巖基上閘室穩(wěn)定計算的要求:1閘室抗滑安全系數(shù)不小于容許的安全系數(shù);2閘室最大基底應(yīng)力不大于地基容許承載力;3閘室基底不出現(xiàn)拉應(yīng)力。27、閘室荷載:自重,水重,水平水壓力,揚壓力,波浪壓力,地震力,淤沙壓力28、閘室地基處理的方法:1墊層法2振動水沖法3樁基礎(chǔ)29、彈性地基梁法:適用于大中型水閘相對密度Dr>0.5的砂土地基,或粘性土地基。在垂直水流方向截
54、取單位寬度的板條作為脫離體(地基梁)進行分析計算,并認為順?biāo)鞣较虻牡鼗戳θ允侵本€變化。同時該法又認為地基梁和地基都是彈性體,地基梁在外荷作用下發(fā)生彎曲變形,地基受壓而沉降,根據(jù)變形和沉降協(xié)調(diào)一致的條件和梁在鉛直方向受力受力平衡的原則進行彈性地基梁計算,求解地基反力(呈曲線分布)和梁的內(nèi)力,同時還計及地板范圍以外的地荷載對梁的影響。l 渠系建筑物:(1)調(diào)節(jié)建筑物(2)交叉建筑物(3)落差建筑物2、渡槽:作用:渡槽是一種交叉建筑物,能輸送渠水跨越河渠、道路、山?jīng)_及谷口。輸水為主,兼排洪,導(dǎo)流。組成:槽身,支承結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)及進出口結(jié)構(gòu)物。類型:施工方法:現(xiàn)澆整體式,預(yù)制裝配式及預(yù)應(yīng)力渡槽;材U形
55、、拋物線形、橢圓形及圓管形渡槽;支承結(jié)構(gòu):梁式,拱式,桁架式,組合式及斜拉式。3、渡槽的水力設(shè)計任務(wù):槽身斷面選型;擬定斷面尺寸;確定進出口高。具體包括:縱坡i;水深h;凈寬b;起止點高程?;静襟E:按最大過流量Qmax,擬定槽身縱坡I,凈寬b,凈深h。按設(shè)計流量Q設(shè),計算渡槽全長范圍內(nèi)的總水頭損失z;若z等于或小于z允許值,可最終確定I,h,b值,進而定出相關(guān)高程。4、渡槽的荷載:自重、水重、水壓力、土壓力、風(fēng)壓力、漂浮物撞擊力、地震力、溫度荷載、人群荷載及施工吊裝時的動力荷載等5、梁式渡槽的縱向支承形式,優(yōu)缺點:簡支梁式:結(jié)構(gòu)簡單,施工吊裝方便,接縫止水簡單,工作可靠;但其跨中彎矩較大,底
56、板受拉,對抗裂及防滲不利;雙懸臂梁式(等跨雙懸臂,等彎矩雙懸臂):槽身具有懸臂作用,跨度較大,可達簡支梁式的2倍;但是一節(jié)槽身的總長度及重量均較大,故吊裝困難,另外在懸臂變形或地基不均勻沉降時,接縫處將產(chǎn)生錯動,使止水容易拉裂。單懸臂梁式:一端為懸臂,一端為簡支。只在雙懸臂梁式向簡支梁式過渡,或與進出口結(jié)構(gòu)物相連時采用。6、槽身橫斷面形式和構(gòu)造:(1)斷面形式:U形、矩形7、深寬比(h/b):槽內(nèi)水深和水面寬之比。影響因素:水力條件、結(jié)構(gòu)受力條件。槽身凈寬和水深的擬定:在同一縱坡h/b的大小僅對槽身輸水能力略有影響,而對結(jié)構(gòu)受力條件等方面則起著主要作用。對于梁式渡槽,h/b值越大,槽身縱向剛度
57、越大。但槽身承受橫向風(fēng)壓力會增大,故對槽身及整體穩(wěn)定均不利。如果h/b過小,而i值又取得過大,則槽中水深很小,以致進口槽底抬高y1過大。8、槽身結(jié)構(gòu)計算方法:彈性力學(xué)方法,結(jié)構(gòu)力學(xué)方法以及板殼理論方法,有限元方法。9、橫向計算:原理:沿槽長方向取1.0m作為計算分析對象(圖108),同時,考慮兩截面上的剪力差值QQ1Q2,然后按框架結(jié)構(gòu)求解其橫向內(nèi)力?;竞奢d:水重,自重(1米槽長)注:Q在截面沿高度上呈拋物線形分布,方向向上,絕大部分分布在兩側(cè)墻截面上。計算簡圖:a) 不帶拉桿:簡化為矩形開口框架。假定:設(shè)拉桿處的橫向內(nèi)力與不設(shè)拉桿處的橫向內(nèi)力相同,將拉桿均勻化,且不計拉桿的抗彎作用與軸力對變位的影響,拉桿按鉸接考慮。拉桿的實際拉力為計算拉力x1乘以拉桿間距。不計底板上截面上的剪力,側(cè)墻截面上的剪力不影響側(cè)墻的橫向彎矩,將它集中置于側(cè)墻底面,按鏈桿考慮。 U形槽身的應(yīng)力分布規(guī)律:上半部外側(cè)受拉;下半部內(nèi)側(cè)受拉。配筋:雙層布筋:按內(nèi)外側(cè)控制截面分別配筋;單層布筋:按彎矩圖形將鋼筋布置在受拉一側(cè)。10、槽墩:實體墩、空心墩11、槽架的三種基本形式:單排架、雙排架、A字形排架12、拱式渡槽支承結(jié)構(gòu):墩臺,主拱圈,拱上結(jié)構(gòu)。傳力特點:槽身荷載拱上結(jié)構(gòu)主拱圈墩臺13:拱上結(jié)構(gòu):1、實腹式拱上結(jié)構(gòu):1)砌背式;2)填背式。2、空腹式拱上結(jié)構(gòu)14、主
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