重力壩習題講解(黃嘉秋)

1、水工建筑物重力壩習題講解黃嘉秋2016年4月6日 作業(yè)1（1）基本資料：壩體剖面尺寸如圖1，該壩為2級建筑物，地震烈度7度，只考慮水平向地震慣性力。帷幕處揚壓力折減系數(shù)0.25?；炷寥葜豩2.4104N/m3，f=0.8，f1.2，c1MPa。各種荷載的計算成果表01沿壩基面抗滑穩(wěn)定計算成果及結論02不考慮揚壓力時壩基面的邊緣應力成果03作業(yè)1（2）提交成果1荷載計算PART ONE（以單位壩段為研究對象）1、自重3、揚壓力重力壩荷載計算Always believe that something wonderful is about to happen.2、靜水壓力4、地震慣性力作用于重力壩

2、上的荷載主要有：（1）壩體及壩上永久設備的自重；（2）上、下游壩面上的凈水壓力及溢流壩面上的動水壓力；（3）揚壓力；（4）淤積于壩前的淤沙壓力；（5）浪壓力；（6）冰壓力；（7）土壓力；（8）地震作用所產(chǎn)生的地震慣性力、地震動水壓力和地震動土壓力；（9）其他荷載。重力壩荷載計算Always believe that something wonderful is about to happen.（1）壩體自重：設壩踵處坐標為（0,0）矩形部分自重：W1= hV1=249851=18360（kN），作用點（4.5,42.5），方向：三角形部分自重： W2= hV2=24（1/251681）=416

3、16（kN），作用點（26,22.67），方向：壩體總自重：W= W1+ W2=59976（kN），作用點（19.42,28.74），方向：重力壩荷載計算Always believe that something wonderful is about to happen.（2）水壓力：1）上游面：水平水壓力 P上H = 1/2WH12 = 1/29.8802 1 =31360= 3.14104 KN (方向：）2）下游面：水平水壓力 P下H = 1/2WH22 = 1/29.8152 1 =1102.5= 1.10103KN （方向：）鉛直水壓力 P下V = 傾斜面上水重 = VWW = 9.

4、8 （1/21511.251）= 826.875=0.83103KN （方向：）重力壩荷載計算Always believe that something wonderful is about to happen.（3）壩底揚壓力：壩踵處揚壓力強度：WH1=9.880=784 kPa壩趾處揚壓力強度:WH2=9.815=147 kPa排水孔幕處揚壓力強度:WH2+W（H1-H2）=147+9.8（80-15）=306.25kPa壩底揚壓力 = 浮托力1+長方形滲透壓力2+三角形滲透壓力3+三角形滲透壓力4784306.25147浮托力U1=147601=8.82103KN （）長方形滲透壓力U2

5、=（306.25-147）51=796.25=0.80103KN（）三角形3滲透壓力U3=1/255 （306.25-147） 1=4379.375=4.38103KN（） 三角形4滲透壓力U4=1/25(784-306.25)=1194.375=1.19103KN（） 壩底揚壓力U U = U1+U2+U3+U4 = 15190=1.52104KN （）重力壩荷載計算Always believe that something wonderful is about to happen.（4）水平向地震慣性力：Fi=hGEii/g 其中，水平向設計地震加速度h=0.1g 地震作用折減系數(shù)=0.2

6、5 集中在質點i的重力GEi 質點i的動態(tài)分布系數(shù)重力壩質點i的動態(tài)分布系數(shù)i：njjEEjiiHhGGHh144)/(41)/(414.1其中，hi、 hj為質點i、j的高度； GEi 、GEj分別為集中在質點i、j的重力；H為壩高；GE為產(chǎn)生地震慣性力的建筑物總重力分區(qū)：分為長方體和三角體2塊。重力： GEa=W1= 1.84104 KN 質點a的高度：ha=85/2=42.5m GEb=W2=4.16104 KN 質心b的高度：hb=68/3=22.67m動態(tài)分布系數(shù): 同理，b=1.31結果：Fa=0.19.80.251.841041.61/9.8=7.41102KN (） Fb=0.

7、19.80.254.161041.31/9.8=1.36103KN (） F=Fa+Fb=2.10103KN (）61. 109. 175. 1)8567.22(1061016. 4)855 .42(1061084. 141)855 .42(414 . 14444444a重力壩荷載計算Always believe that something wonderful is about to happen.各種荷載計算成果表：2.101032沿壩基抗滑穩(wěn)定計算PART TWO.沿壩基抗滑穩(wěn)定計算Always believe that something wonderful is about to h

8、appen.0205032.10103抗剪強度公式：抗剪斷強度公式：PUWfK)(PAcUWK)(f沿壩基抗滑穩(wěn)定計算Always believe that something wonderful is about to happen.(1)基本組合情況（不考慮地震）(2)特殊組合情況（考慮地震）K=1.131.00K=3.542.3抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K=1.201.05K=3.793.0結論：基本荷載組合下重力壩滿足沿壩基面的抗滑穩(wěn)定。結論：特殊荷載組合下重力壩滿足沿壩基面的抗滑穩(wěn)定。綜上可知，壩基滿足抗滑穩(wěn)定。3壩基面邊緣應力PART THREE（不考慮揚壓力）壩基面邊緣應力（不考慮揚壓力）

9、Always believe that something wonderful is about to happen.Lorem Ipsum Dolor SitLorem Ipsum Dolor Sit Er Elit Lamet, Consectetaur Cillium Adipisicing Pecu.Lorem Ipsum Dolor SitLorem Ipsum Dolor Sit Er Elit Lamet, Consectetaur Cillium Adipisicing Pecu.Lorem Ipsum Dolor SitLorem Ipsum Dolor Sit Er Eli

10、t Lamet, Consectetaur Cillium Adipisicing Pecu.l鉛直向力：W=6.0104+0.83103=6.08104KN (）l上下游水壓力強度：pu=9.880=784kPa（上游）；pd=9.815=147kPa(下游)l上下游壩面坡度：m1=0，m2=51/68=0.75l求合力矩M： 以壩踵為圓心，向右向上為正，求壩體截面形心坐標：則壩體截面形心坐標為（19.42 , 28.74）74.282516885925168368)859(5.4242.192516885925168)179()859(5.4yx壩基面邊緣應力（不考慮揚壓力）Always

11、believe that something wonderful is about to happen.Lorem Ipsum Dolor SitLorem Ipsum Dolor Sit Er Elit Lamet, Consectetaur Cillium Adipisicing Pecu.Lorem Ipsum Dolor SitLorem Ipsum Dolor Sit Er Elit Lamet, Consectetaur Cillium Adipisicing Pecu.Lorem Ipsum Dolor SitLorem Ipsum Dolor Sit Er Elit Lamet

12、, Consectetaur Cillium Adipisicing Pecu.荷載對壩踵/壩趾所在水平截面形心（30,0）的力矩： 壩體自重對水平截面形心的力矩：M1=6104(30-19.47)=6.32105KNm（逆時針） 上游面靜水壓力對水平截面形心的力矩：M2=-3.14104851/3=-8.37105 KNm（順時針） 下游水平水壓力對水平截面形心的力矩：M3=1.10103151/3=5.5103 KNm（逆時針） 下游鉛直水壓力對水平截面形心的力矩：M4=-0.83103（30-11.25/3)=-2.18104 KNm（順時針） 水平慣性力對截面形心的力矩：M5=-2.0910328.74=-6.02104 KNm（順時針） 即得：M=M1+M2+M3+M4+M5=-28.15104 KNm（逆時針）壩基面邊緣應力（不考慮揚壓力）Always believe that something wonder