河北工程大學-水利水電工程專業(yè)課重力壩部分-答案教學文案

1、n重力壩部分26、對不同級別的水工建筑物在哪些方面有不同的設計要求？答：主要表現(xiàn)在四個方面：抵御洪水的能力、結構的強度和穩(wěn)定性、建筑材料和運行的可靠性。27、重力壩有哪些工作特點，重力壩樞紐設計包括哪些內容？1）重力壩的工作特點：失事率低，工作安全可靠；對地質地形條件適應性強； 一般不需另設溢洪道或泄水隧洞，樞紐布置緊湊；結構作用明確；施工方便；材料用量 多，壩內應力低，材料強度不能充分發(fā)揮；壩體體積大，對混凝土溫度控制的要求較高。2）重力壩的設計內容：剖面設計；穩(wěn)定分析；應力分析；構造設計；地基 處理。28、作用在重力壩上的地震荷載有哪些，如何確定地震慣性力的大小和不利方向？1）作用在重力壩

2、上的地震荷載包括地震慣性力、地震動水壓力和動土壓力。2）水平向地震慣性力：Q0 = KHCZFW豎向地震慣性力： Q0 = 2/3KHCZFW3）地震慣性力的不利組合方向?？紤]順河流水平方向地震慣性力時，對滿庫情況，取 地震波向上游傳播，壩體受到指向下游的地震慣性力，對重力壩抗滑及壩踵處應力均不利；空 庫時，取地震波向下游傳播，壩體受到指向上游的地震慣性力，對壩趾處應力不利。29、地震動水壓力的分布和指向與靜水壓力有何不同？作用在壩體上下游的地震動水壓力均垂直于壩面，且二者作用方向一致，大小不等。靜水壓力方向垂直作用于被作用面，作用于同一點上各方向的靜水壓力大小相等30、重力壩設計需計算哪些荷

3、載組合，區(qū)分荷載組合的意義是什么？1）重力壩設計需計算基本荷載和特殊荷載。2）區(qū)分荷載組合的意義：主要是在設計時應從兩種組合中選擇幾種最不利的，起控制 作用的工況進行計算，使之滿足規(guī)范中規(guī)定的要求，并按出現(xiàn)幾率的大小，確定采用不同的安 全系數(shù)31、重力壩須對哪些不利結構面進行抗滑穩(wěn)定驗算，為什么？抗滑穩(wěn)定驗算面：（1）沿壩基面的抗滑穩(wěn)定分析（2）地基深層抗滑穩(wěn)定分析（3）岸坡 壩段的抗滑穩(wěn)定分析其目的主要是驗算壩體沿壩基面及壩基內深層軟弱結構面或岸坡壩段的抗滑穩(wěn)定安全度。32、抗剪強度與抗剪斷強度公式有何不同，說明式中各項參數(shù)的意義與來源？33、提高重力壩抗滑穩(wěn)定的措施有哪些？答：提高重力壩抗

4、滑穩(wěn)定的措施有：利用水重；采用有利的地基開挖輪廓線；設置齒墻；采取抽排水措施；采取預應力措施。34、重力壩應力分析方法有哪些，各有何特點？1）重力壩應力分析的方法有理論計算和模型試驗。理論分析方法常用的有材料力學法 和有限元法。2）對于中低壩，當?shù)刭|條件較簡單時，可只按材料力學方法計算壩的應力；對于高壩，尤其當?shù)刭|條件復雜時，還應同時進行模型試驗或采用有限元法進行計算研究。35、材料力學法有哪些基本假定，如何應用偏心受壓公式計算壩體應力？1）材料力學法的基本假定： 壩體混凝土為均質、連續(xù)、各向同性的彈性體。 將壩體視為固結于地基上的懸臂梁，各壩段獨立工作，按平面問題考慮。 不考慮地基變形對壩體

5、應力的影響，假定壩體水平面截面上的鉛直正應力按直線分 布，由偏心受壓公式求出，不計廊道、管孔等對壩體應力的影響。應用偏心受壓力公式計算yu=（水工建筑物書28頁）36、壩體內一點的正應力分量b x、c y、t沿水平軸變化有何規(guī)律？正應力b y沿上下游向直線分布：b x沿水平軸呈三次曲線分布，但與直線很接近；t 是當b y沿水平軸按直線分布時，t沿水平軸呈拋物線分布。37、如何確定上下游壩面上一點的主應力單元體及其面上主應力數(shù)值？38、如何確定壩體內一點的主應力數(shù)值和方向？39、揚壓力對壩體穩(wěn)定和壩體應力有何不利影響？答：關于揚壓力對壩體應力的影響，考慮到運用初期，壩體與壩基內尚未形成穩(wěn)定滲流，

6、或者運用期間壩體、壩基防滲排水效果好，都會使揚壓力值較小甚至接近于沒有；反之，壩 體運用期已形成穩(wěn)定滲流，或壩與壩基內防滲排水設施質量低，則其揚壓力值可能會較大， 據經驗，揚壓力很大或者沒有揚壓力時，使壩體內應力情況差別很大。所以，應力分析應分別討論計入和不計入揚壓力兩種情況。40、計入和不計入揚壓力時，壩體內一點的應力有何不同？41、施工期壩體內溫度應力是如何產生的，如何防止施工期壩體溫度裂縫產生？混凝土澆筑后，因水泥水化熱作用，先是溫度升高，在3-7天內水化熱溫升最高可達 36C . 以后，隨著熱量的消散，溫度逐漸下降?；炷两禍厥湛s后時，如受到邊界條件約束而不能 自由收縮，則將在混凝土內

7、產生拉應力。為防止施工期溫度裂縫產生，混凝土澆筑時，一是采取綜合措施防止水化熱溫升過高和裂縫產生；二是進行嚴格的溫差控制， 即控制基礎溫差及上、 下層混凝土溫差在容許范圍內。42、何謂重力壩的基本剖面和實用剖面，二者有何不同？1）重力壩基本剖面是指壩體在自重、上游水壓力和揚壓力三項主要荷載作用下，滿足 強度和穩(wěn)定條件且工程量較小的剖面。2）重力壩的實用剖面是考慮到交通、施工和運行管理，防止波浪溢壩頂，以及其他荷 載作用等因素，重力壩實際采用剖面。43、常用的實用剖面有哪些形式？各有何特點？1）上游面鉛直。鉛直的上游面便于布置其進水口控制閘門和攔污設備，但因重心偏于 上游，庫空或低水位時，下游壩

8、面易產生拉力。2）上游面鉛直，下部傾斜，即折坡面形式，既便于布置壩內泄水孔、管進口控制設備， 又可利用一部分水重增加壩體穩(wěn)定，便須對折坡處截面進行強度與穩(wěn)定校核。3）上游面略向上游傾斜，超坡點設于基本剖面三角形頂點，可更多地利用水重增加壩 體穩(wěn)定，便不利于布置泄水孔、管進口設備。44、溢流壩設計應滿足哪些方面的要求？1）應滿足穩(wěn)定和強度要求；2）應具有足夠的孔口尺寸和較高的流量系數(shù)，以使之具有足夠的溢流能力；3）應具有良好的孔口體形，以使水流平順地過壩，不產生有害的負壓、振動和空蝕等；4）保證下游河床不產生危及壩體安全的局部沖刷；5）溢流壩段在樞紐中的位置，應使下游水流流態(tài)平順，不產生折沖水流

9、，不影響樞紐 中其他建筑物的正常運行；6）有靈活可靠的下泄水流控制設備，如閘門、啟閉機等。45、高水頭泄水建筑物為何會發(fā)生空蝕，對建筑物有哪些破壞作用？當過水表面不平整如有缺陷時，高速水流經過時會在這些部位脫離過水表面而形成射 流，并將射流下面的空氣帶走形成負壓區(qū)。當真空度達到水的汽化壓力時，水流內將生成一些蒸汽空泡，空泡隨水流進入鄰近高壓區(qū)又將潰滅，當空泡潰滅發(fā)生在壁面時，會在表面引起沖擊性法向力。即空蝕空蝕不僅破壞泄水建筑物的過流表面，影響建筑物的性能，降低泄流能力，嚴重時會影響泄水建筑物的正常運轉。46、溢洪道、泄水隧洞中，常用防空蝕措施有哪些？（1）襯砌（2）過水表面不平整度的控制和處

10、理（3）摻氣減蝕47、溢流壩堰面曲線設計中，什么叫定型設計水頭，如何確定？定型設計水頭，也就是壩剖面設計時采用的堰頂水頭。一般取孔口中心至校核水位水深的75% 95%,并不得出現(xiàn)有害負壓48、溢流重力壩有哪些消能方式，各適用于什么情況？1）消能方式主要有：底部消能、挑流消能、面流消能和戽流消能。2）適用情況： 底流消能適用于壩體下游基巖軟弱，沒有排冰或過漂浮物要求的中、低水頭壩，多用 于中、小型工程。 挑流消能適用于基巖較完整，抗沖能力較強的高、中水頭溢流壩。 面流消能適用于尾水較深而水位、流量變幅不大，河床與兩岸抗沖能力較強的中、低 水頭壩。 戽流消能適用于尾水較深（大于躍后水深），且變幅較

11、小，無航運或排漂要求，下游河床及兩岸能力較強的情況。49、壩身泄水孔有哪些用途，按孔內流態(tài)區(qū)分有哪些類型？1）壩身泄水孔的作用：配合溢流壩泄洪，并可減少預泄庫水，增大水庫調洪能力； 放空水庫以便檢修大壩或滿足人防要求；排泄泥沙，減少水庫淤積，以延長水庫壽命和保 證其他建筑物正常運行；隨時向下游放水，滿足發(fā)電、灌溉、航運和城市供水等要求； 施工導流。2）壩身泄水孔按孔內流態(tài)分為有壓的和無壓和兩類。50、有壓孔與無壓孔在閘門布置、孔身布置方面有何不同，為什么？答：有壓泄水孔的工作閘門布置在出口處，孔內始終保持滿水有壓狀態(tài)，檢修閘門或 事故閘門布置在有壓泄水孔的進口處無壓泄水孔的工作閘門布置在深孔的

12、進口，使閘門后泄水道內始終保持無壓明流，檢修閘門布置在進口壓力短管部分。有壓孔孔身通常采用圓形斷面，過水能力大，無壓孔的工作閘門后的孔身頂部升高。50、壩身泄水孔中，為何要設平壓管和通氣孔，作用如何？造成啟門力很大。1）檢修閘門開啟時，往往上游側承受較大的庫水壓力而下游側無水, 為了減小其啟門力，通常在壩內設置平壓管。 平壓管的作用是將庫水引至檢修閘門下游側泄 水孔內，以平衡門前部分水壓力。2）有壓泄水孔的通氣孔設于檢修閘門之后，用于檢修期間關閉檢修閘門開啟工作閘門 放水時向孔內補氣；而當檢修完畢，關閉工作閘門后，向二道閘門間泄水孔充水時排氣。51、有壓孔與無壓孔中，通氣孔設置有何不同？答：有

13、壓泄水孔的通氣孔設于檢修閘門之后；無壓泄水孔的通氣孔設于檢修閘門、工作 閘門后。52、重力壩對混凝土耐久性有哪些要求，如何使其滿足要求？答：抗?jié)B性、抗凍性、抗磨蝕性、抗侵蝕性、抗裂性和低熱性。53、重力壩為何要進行材料分區(qū)，對各區(qū)混凝土性能有何要求？1）重力壩各種部位的工作條件不同，對混凝土的要求也不同，為了節(jié)約和合理地使用 水泥，對于高、中壩常對壩體不同部位按其工作條件和主要要求進行材料分區(qū)。2）I區(qū)：上下游最高水位以上的壩體表層混凝土，主要應提出抗凍要求。在寒冷地區(qū) 多采用23m厚的抗凍混凝土，標號一般為C15 S4 D150。n區(qū)：上下游最高與最低水位之間的壩體表層混凝土，控制因素為抗凍

14、性能，同時對強 度、抗?jié)B、抗侵蝕性也用一定要求，多采用35m的抗?jié)B、抗凍及抗侵蝕性的混凝土。川區(qū)：上下游最低水位以下的壩體表層混凝土，對抗?jié)B、強度要求較高，同時對低熱、 抗侵蝕也有一定要求，多采用 23m厚標號為C20 S12 D200的混凝土。W區(qū)：靠近壩基的基礎混凝土，對強度和低熱要求較高，標號可采用C20 S12 D200 Dw>V區(qū)：壩體內部混凝土，多采用低熱、低強度混凝土，根據壩面應力大小，上部符號多采用C10 S4 Dw;下部多采用 C15 S4 DwoW區(qū)：的抗沖刷、磨蝕要求部位的混凝土，如溢流壩面、泄水孔、導墻、閘墩等。其對 抗沖刷、抗磨蝕和抗凍要求較高，一般采用高強度混

15、凝土，90天齡期強度不低于C2OC30嚴寒地區(qū)其抗凍標號應不小于D150D25054、壩體中橫縫有何作用，縫面構造如何？1）橫縫的作用是減小溫度應力，適應地基不均勻變形和滿足施工要求如混凝土澆筑能 力和溫度控制等。2）永久性橫縫縫面為鉛直平面，縫內不灌漿，根據地基及溫變情況可留12cm的縫寬良好時也可不留）。臨時性橫縫是在水庫蓄水前灌漿結為整體的橫縫，縫面設鍵槽并灌 漿，根據所需傳遞剪力的要求，鍵槽槽面可以是水平或鉛直方向的。55、壩體中縱縫有哪些類型，對縫面處理要求有何不同？1）縱縫按布置型式可分為豎直縫、斜縫和錯縫。2）豎直縱縫的縫面設有三角形鍵槽，鍵槽的兩個面分別與兩個主應力方向大致正交

16、,縱縫與壩面也應正交，澆筑塊不能有尖角，以免應力集中?？p面上布設灌漿系統(tǒng)，待壩塊冷 卻到穩(wěn)定溫度灌漿成整體。 斜縫的縫面可只鑿毛或設鍵槽，可不作灌漿處理；施工時斜縫兩側的澆筑塊宜均勻上升，以避免后澆筑塊產生溫度裂縫。 錯縫的縫面不作灌漿處理。56、何謂大頭壩、連拱壩、平板壩，各有何構造特點？1）大頭壩是由支墩上游部分向兩側擴展形成面板（上游頭部）的支墩壩。大頭壩特點： 為大體積混凝土結構，不用或只用少量鋼筋； 壩段與壩段之間有伸縮縫，可適應地基變形，對地基條件的要求不是很高，必要時可 以設置基礎板，以減輕支墩對地基的壓應力； 壩體厚度大，防寒性能好，壩身溢流條件也好，單寬泄量可適當提高。2）連拱壩是具有多個支撐于支墩的拱形面板組成的支墩壩。連拱壩特點： 拱形面板為受壓構件，承載能力強，可以做得較薄。支墩間距可以增大?；炷劣昧孔钌伲摻钣昧枯^多?；炷疗骄摻盍靠蛇_3040kg/m3。施工模板也較復雜。混凝土單位體積的造價高。 面板與支墩整體連接，對地基變形和溫度變化的反應比較