第 2 講 2F311010水利水電工程建筑物的類型及組成(二)(2010年新版)

1、2 F311013 掌握水閘的組成及作用水閘是一種既能擋水又能泄水的低水頭水工建筑物，通過閘門啟閉來控制水位和流量，以滿足防洪、灌溉、排澇等的需要。一、水閘的類型 1 按水閘所承擔(dān)的任務(wù)可分為進水閘、節(jié)制閘、泄水閘、排水閘、擋潮閘等。 2 按閘室結(jié)構(gòu)形式可分為開敞式水閘和涵洞式水閘。 （ 1 ）開敞式水閘，閘室上面是露天的，上面沒有填土，如圖 2F311013 1 所示。當(dāng)引（泄）水流量較大、渠堤不高時，常采用開敞式水閘。 （ 2 ）涵洞式水閘：主要建在渠堤較高、引水流量較小的渠堤之下，閘室后有洞身段，洞身上面填土。根據(jù)水力條件的不同，涵洞式可分為有壓和無壓兩種。二、水閘的組成部分及其作用水閘

2、由閘室和上、下游連接段三部分組成，如圖 2F311013 1 所示。（一）閘室閘室是水閘的主體，起擋水和調(diào)節(jié)水流的作用。它包括底板、閘墩、閘門、胸墻、工作橋和交通橋等。 1 底板。底板按結(jié)構(gòu)形式，可分為平底板、低堰底板和反拱底板；工程中用得最多的是平底板。根據(jù)底板與閘墩的連接方式不同，平底板可分為整體式和分離式兩種。 （ 1 ）整體式底板。底板與閘墩連成整體。作用是將上部結(jié)構(gòu)重量及荷載傳給地基，并有防沖及防滲作用。底板厚度必須滿足強度和剛度要求，可取為 1 / 5 1 / 7 倍閘孔凈寬，但不宜小于 0 . 5 0 . 7m 。整體式平底板抗震性能較好。中等密實以下的地基或地震區(qū)適宜采用整體式

3、底板。對多孔水閘，為適應(yīng)地基不均勻沉降和減小底板內(nèi)的溫度應(yīng)力，需要沿水流方向設(shè)變形縫（溫度沉降縫）將閘室分成若干段，每個閘段一般不超過 20m 。 （ 2 ）分離式底板。閘孔中間的底板與閘墩下的底板之間用沉降縫分開，稱為分離式底板。分離式閘墩底板基底壓力較大，一般宜建在中等密實以上的地基上。 2 閘墩。閘墩的作用主要是分隔閘孔，支承閘門、胸墻、工作橋及交通橋等上部結(jié)構(gòu)。閘墩多用 C15 C30 的混凝土澆筑，小型水閘可用漿砌塊石砌筑，但門槽部位需用混凝土澆筑。 3 工作橋。工作橋的作用是安裝啟閉機和供管理人員操作啟閉機之用，為鋼筋混凝土簡支梁或整體板梁結(jié)構(gòu)。橋的高度必須滿足閘門能提出門槽檢修的

4、要求。 4 胸墻。作用是擋水，以減小閘門的高度?？缍仍?5m 以下的胸墻可用板式結(jié)構(gòu)，超過 5m 跨度的胸墻用板梁式結(jié)構(gòu)；胸墻與閘墩的連接方式有簡支和固結(jié)兩種。（二）上游連接段上游連接段由鋪蓋、護底、護坡及上游翼墻組成。 1 鋪蓋。作用主要是延長滲徑長度以達到防滲目的，應(yīng)該具有不透水性，同時兼有防沖功能。常用材料有薪土、混凝土、鋼筋混凝土等，以混凝土鋪蓋最為常見。混凝土鋪蓋常用 C15 混凝土澆筑，厚度0.2 0.4m ，鋪蓋與底板接觸的一端應(yīng)適當(dāng)加厚，并用沉降縫分開，縫內(nèi)設(shè)止水，如圖 2F311013 2 所示。2 護底與護坡。它的作用是防止高速水流對渠（河）底及邊坡的沖刷，長度一般為 3

5、5 倍堰頂水頭。材料有干砌石、漿砌石或混凝土等。3 上游翼墻。它的作用是改善水流條件、擋土、防沖、防滲等。其平面布置形式有圓弧形翼墻、扭曲面翼墻、八字形翼墻和隔墻式翼墻等；結(jié)構(gòu)形式有重力式、懸臂式、扶壁式和空箱式等。 （ 1 ）重力式翼墻。如圖 2F311013 3 所示，依靠自身的重量維持穩(wěn)定性，材料有漿砌石或混凝土，適用于地基承載力較高、高度在 5 6m 以下的情況，在中小型水閘中應(yīng)用很廣。 （ 2 ）懸臂式翼墻。擋土墻是固結(jié)在底板上的懸臂結(jié)構(gòu)，由鋼筋混凝土筑成。適用于高度在 6 9m 左右、地質(zhì)條件較好的情況。 （ 3 ）扶壁式翼墻。扶壁式翼墻是由直墻、底板和扶壁組成的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。適

6、用于高度在 8 9m 以上、地質(zhì)條件較好的情況。 （ 4 ）空箱式翼墻?？障涫揭韷κ欠霰谑揭韷Φ奶厥庑问?。由頂板、底板、前墻、后墻、隔墻與扶壁組成。適用于高度較高、地質(zhì)條件較差的情況。（三）下游連接段下游連接段通常包括護坦、海漫、下游防沖槽（齒墻）以及下游翼墻與護坡等。 1 護坦。承受高速水流的沖刷、水流脈動壓力和底部揚壓力的作用，因此要求護坦應(yīng)具有足夠的重量、強度和抗沖耐磨能力，通常用混凝土筑成，也可采用漿砌塊石。為了防止不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫，護坦與兩側(cè)翼墻底板及閘室底板之間，均應(yīng)設(shè)置沉陷縫。縫的位置如在閘基防滲范圍內(nèi)，縫中應(yīng)設(shè)止水。 2 海漫與防沖槽。在消力池后面應(yīng)設(shè)置海漫與防沖槽，如圖

7、2F311013 4 所示。其作用是繼續(xù)消除水流余能，調(diào)整流速分布，確保下游河床免受有害沖刷。海漫構(gòu)造要求：表面粗糙，能夠沿程消除余能；透水性好，以利滲流順利排出；具有一定的柔性，能夠適應(yīng)河床變形。海漫材料一般采用漿砌或干砌塊石。在海漫末端與土質(zhì)河床交接處可能會遭受沖刷，因此在海漫末端設(shè)置防沖槽與下游河床相連，以保護海漫末端不受沖刷破壞。 3 下游翼墻與護坡。與上游翼墻與護坡基本相同，護坡要做到防沖槽尾部。下游八字形翼墻的總擴散角在 150 240之間。 2F311014 熟悉混凝土壩的構(gòu)造及作用混凝土壩的主要類型有重力壩、拱壩和支墩壩三種，它們的結(jié)構(gòu)特點和類型如下。一、重力壩的結(jié)構(gòu)特點和類型

8、 1 重力壩的結(jié)構(gòu)特點重力壩主要依靠自身重量產(chǎn)生的抗滑力維持其穩(wěn)定性。重力壩用混凝土或漿砌石筑成，壩軸線一般為直線，并有垂直于壩軸線方向的橫縫將壩體分成若干段，橫剖面基本上呈三角形，如圖 2F311014 1 所示。 2 重力壩的類型 （ 1 ）按壩體高度分為高壩、中壩和低壩。壩高大于 70m 的為高壩，小于 30m 的為低壩，介于兩者之間的為中壩。 （ 2 ）按筑壩材料分為混凝土重力壩和漿砌石重力壩。重要的重力壩及高壩大都用混凝土澆筑，中低壩可用漿砌塊石砌筑。（ 3 ）按泄水條件分為溢流重力壩和非溢流重力壩段。 （ 4 ）按壩體的結(jié)構(gòu)分為實體重力壩、空腹重力壩和寬縫重力壩。 （ 5 ）按施工

9、方法分為澆筑混凝土重力壩和碾壓混凝土重力壩。二、重力壩的構(gòu)造及作用（一）壩頂構(gòu)造 1 非溢流壩段。壩頂上游常設(shè)置防浪墻，以降低壩體的高度，墻身采用與壩體連成整體的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并應(yīng)有足夠的厚度以抵擋波浪及漂浮物的沖擊。墻身高度一般為 1 . 2m ，澆筑混凝土壩頂最小寬度為 3m ，碾壓混凝土為5m 。 2 溢流壩段。溢流壩段上部結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)運用要求布置。一般應(yīng)有閘墩、工作橋、閘門、啟閉設(shè)施、胸墻及交通橋等。（二）重力壩的防滲與排水設(shè)施在混凝土重力壩壩體上游面和下游面水位以下部分，多采用一層具有防滲、抗凍和抗侵蝕的混凝土，作為壩體的防滲設(shè)施。防滲層厚度一般為 1 / 20 1 / 10 水頭，

10、但不小于 2m 。為了減小壩體的滲透壓力，靠近上游壩面設(shè)置排水管幕，排水管幕與上游壩面的距離一般為作用水頭的 1 / 15 1 / 25 ，且不小于 2 . 0m 。排水管間距 2 3m 。（三）重力壩的分縫與止水為了滿足施工要求，防止由于溫度變化和地基不均勻沉降導(dǎo)致壩體裂縫，在壩內(nèi)需要進行分縫。 1 橫縫。橫縫與壩軸線垂直，有永久性的和臨時性的兩種。將壩體分成若干個壩段，橫縫間距一般為 15 20m 。永久性橫縫可兼作沉降縫和溫度縫，縫面常為平面。當(dāng)不均勻沉降較大時，需留縫寬 1 2cm ，縫間用瀝青油氈隔開，縫內(nèi)須設(shè)置專門的止水；臨時性橫縫縫面設(shè)置鍵槽，埋設(shè)灌漿系統(tǒng)。 2 縱縫?？v縫是平行

11、于壩軸線方向的縫，其作用是為了適應(yīng)混凝土的澆筑能力、散熱和減小施工期的溫度應(yīng)力。豎向縱縫的間距為 15 30m ，縫面應(yīng)設(shè)置三角形鍵槽。為了保證壩段的整體性，沿縫面應(yīng)布設(shè)灌漿系統(tǒng)，縱縫與壩面應(yīng)垂直相交。待壩體溫度冷卻到穩(wěn)定溫度，縫寬達到 0 . 5mm以上時再進行灌漿。一般進漿管的灌漿壓力可控制在 0 . 35 0 . 45MPa ，回漿管的壓力可控制在 0 . 2 0 . 25MPa 。 3 水平施工縫。水平施工縫是新老混凝土的水平結(jié)合面。每層澆筑塊的厚度約為 1 . 5 4 . 0m ，基巖表面約0.75 1 . 0m ，以利散熱。同一壩段相鄰澆筑塊水平施工縫的高程應(yīng)錯開，上、下澆筑塊之間

12、常間歇 3 7d ?；炷翝仓埃仨毲宄匣炷撩娓〔?，并鑿毛，用壓力水沖洗，再鋪一層 2 3 cm 的水泥砂漿，然后澆筑。（四）壩內(nèi)廊道為了滿足帷幕灌漿、排水、觀測和檢修壩體的需要，須在壩內(nèi)設(shè)置各種廊道和豎井，構(gòu)成廊道系統(tǒng)。廊道內(nèi)應(yīng)設(shè)置通風(fēng)和照明設(shè)備。 1 基礎(chǔ)灌漿廊道?；A(chǔ)灌漿廊道設(shè)置在上游壩踵處。廊道上游側(cè)距上游壩面的距離約為 0 . 05 0 . 1 倍水頭，且不小于 4 5m ，廊道底面距基巖面不小于 1 . 5 倍廊道寬度，廊道斷面一般采用城門洞形，其寬度一般為 2 . 5 3 . 0m ，高度一般為 3 . 0 3 . 5m 。當(dāng)廊道低于下游水位時，應(yīng)設(shè)集水井及抽排設(shè)施。 2

13、壩體檢修和排水廊道。為了便于檢查壩體和排除壩體滲水，在靠近壩體上游面沿高度每隔 15 30m 設(shè)一檢查兼作排水用的廊道。廊道斷面形式多為城門洞形，廊道最小寬度為 1 . 2m ，高度 2 . 2m 。各層廊道在左、右兩岸至少應(yīng)各有一個通向下游的出口，各層廊道之間用豎井連通。如設(shè)有電梯井時，則各層廊道均應(yīng)與電梯井相通。三、拱壩的結(jié)構(gòu)特點和類型 1 拱壩的結(jié)構(gòu)特點拱壩的軸線為弧形，能將上游的水平水壓力變成軸向壓應(yīng)力傳向兩岸，主要依靠兩岸壩肩維持其穩(wěn)定性；拱壩是超靜定結(jié)構(gòu)，有較強的超載能力，受溫度的變化和壩肩位移的影響較大。 2 拱壩的類型 （ 1 ）定圓心等半徑拱壩：圓心的平面位置和外半徑都不變的

14、一種拱壩。 （ 2 ）等中心角變半徑拱壩：拱壩壩面自上而下中心角不變而半徑逐漸減小。 （ 3 ）變圓心變半徑雙曲拱壩：圓心的平面位置、外半徑和中心角均隨高程而變的壩體形式。四、支墩壩的結(jié)構(gòu)特點和類型支墩壩是由一系列順?biāo)鞣较虻闹Ф蘸椭С性诙兆由嫌蔚膿跛姘逅M成，如圖 2F311014 2 。按擋水面板的形式，支墩壩可分為平板壩、連拱壩和大頭壩，其結(jié)構(gòu)特點如下： 1 平板壩是支墩壩中最簡單的形式，其上游擋水面板為鋼筋混凝土平板，并常以簡支的形式與支墩連接，適用于 40m 以下的中低壩。支墩多采用單支墩，為了提高支墩的剛度，也有做空腹式雙支墩。 2 連拱壩是由支承在支墩上連續(xù)的拱形擋水面板（拱筒

15、）承擔(dān)水壓力的一種輕型壩體。支墩有單支墩和雙支墩兩種，拱筒和支墩之間剛性連接，形成超靜定結(jié)構(gòu)，溫度變化和地基的變形對壩體的應(yīng)力影響較大。因此，其適用于氣候溫和的地區(qū)和良好的基巖上。3 大頭壩是通過擴大支墩的頭部而起擋水作用的。其體積較平板壩和連拱壩大，也稱大體積支墩壩。它能充分利用混凝土材料的強度，壩體用筋量少；大頭和支墩共同組成單獨的受力單元，對地基的適應(yīng)性好，受氣候條件影響小。因此大頭壩的適應(yīng)性廣。例：1作為閘室的基礎(chǔ)，用以將閘室上部結(jié)構(gòu)的重量及荷載傳至地基的部分是（ C ） A閘門 B閘墩 C底板 D胸墻2水閘按閘室結(jié)構(gòu)形式可分為（ AE ） A開敞式水閘 B分洪閘 C胸墻式水閘 D進水

16、閘 E涵洞式水閘3.在面板堆石壩中，起防滲作用的部分為（ A ）A面板；B過渡區(qū)C主堆石區(qū)；D下游堆石區(qū)4水工建筑物中的混凝土壩體按構(gòu)造分類，可分為（ ABC ）。A. 重力壩 B. 拱壩C. 支墩壩 D. 重力拱壩 E土石壩 2F311015 熟悉泵站的布置及水泵的分類一、葉片泵的分類及性能（一）葉片泵的分類葉片泵按工作原理的不同，可分為離心泵、軸流泵和混流泵三種。 1 離心泵。按其基本結(jié)構(gòu)、形式特征又分為單級單吸式離心泵、單級雙吸式離心泵、多級式離心泵以及自吸式離心泵。 2 軸流泵。按主軸方向又可分為立式泵、臥式泵和斜式泵；按葉片可調(diào)節(jié)的角度不同可分為固定式、半調(diào)節(jié)式和全調(diào)節(jié)式。 3 混流

17、泵。按結(jié)構(gòu)形式分為蝸殼式和導(dǎo)葉式。（二）葉片泵抽水裝置由葉片泵、動力機、傳動設(shè)備、管路及其附件構(gòu)成的能抽水的系統(tǒng)稱為葉片泵抽水裝置?，F(xiàn)將離心泵、軸流泵抽水裝置介紹如下： 1 離心泵抽水裝置水泵以電動機為動力時，電動機通過聯(lián)軸器直接與水泵連接；水泵進口端接進水管路，出口端接出水管路；在進、出水管路上安裝的各種管路附件。離心泵啟動前泵殼和進水管內(nèi)必須充滿水，充水方式有：用真空泵、高位水箱或人工等。 2 軸流泵抽水裝置立式軸流泵葉輪安裝在進水池最低水位以下，因此無需充水設(shè)備。電動機安裝在水泵的上方，用聯(lián)軸器與水泵直接連接。水泵出水彎管與出水管路連接。（三）葉片泵的性能參數(shù)葉片泵性能參數(shù)包括流量、揚程

18、、功率、效率、允許吸上真空高度或必需汽蝕余量、轉(zhuǎn)速等。其中： 1 揚程。是指單位重量的水從泵進口到泵出口所增加的能量，用 H 表示，單位是 mH2O ，簡略為 m 。水泵銘牌上所標(biāo)出的揚程是這臺泵的設(shè)計揚程，即相應(yīng)于通過設(shè)計流量時的揚程，又稱額定揚程。泵的工作揚程總是大于實際揚程（凈揚程）。 2 效率。水泵銘牌上的效率是對應(yīng)于通過設(shè)計流量時的效率，該效率為泵的最高效率。水泵內(nèi)的能量損失可分三部分，即水力損失、容積損失和機械損失。 3 允許吸上真空高度或必需汽蝕余量。是表征葉片泵汽蝕性能的參數(shù)，用來確定泵的安裝高程，單位為 m 。二、泵站進出水建筑物泵站進出水建筑物一般包括引水渠、沉砂及沖砂建筑物、前池、進水池、出水管道和出水池。（09年考點）例：下列屬于泵站進出水建筑物的有（ ABCD