河海大學(xué)考研復(fù)試資料水工建筑物拱-壩

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 拱 壩一、 拱壩的特點(diǎn)1、 固結(jié)于壩基的空間殼體結(jié)構(gòu)，平面上呈拱形2、 既有拱的作用又有量的作用3、 應(yīng)力分布均勻，有利于材料強(qiáng)度發(fā)揮，節(jié)約工程量4、 高次超靜定結(jié)構(gòu)，局部應(yīng)力屈服時(shí)應(yīng)力，拱梁可以應(yīng)力重分配，超載能力強(qiáng)（可以達(dá)到設(shè)計(jì)荷載的515倍）5、 壩身不設(shè)永久縫，溫度荷載影響顯著6、 壩肩穩(wěn)定很重要7、 幾何形狀復(fù)雜，施工有難度，材料強(qiáng)度和防滲要求高二、拱壩壩址的地形和地質(zhì)條件(一)對地形的要求地形條件是決定拱壩結(jié)構(gòu)形式、工程布置以及經(jīng)濟(jì)性的主要因素。理想的地形應(yīng)是左右兩岸對稱，岸坡乎順無突變，在平面上向下游收縮的峽谷段。壩端下游側(cè)要有足夠的巖體支承，以保證壩

2、體的穩(wěn)定 1）河谷的形狀特征常用壩頂高程處的河谷寬度L與最大壩高H的比值，即“寬高比”來表示。拱壩的厚薄程度，常以壩底最大厚度T和最大壩高H的比值，即“厚高比”來區(qū)分 (二)對地質(zhì)的要求 理想的地質(zhì)條件是，基巖比較均勻、堅(jiān)固完整、有足夠的強(qiáng)度、透水性小、能抵抗水的侵蝕、耐風(fēng)化、岸坡穩(wěn)定、沒有大斷裂等。實(shí)際上很難找到?jīng)]有節(jié)理、裂隙、軟弱夾層或局部斷裂破碎帶的天然壩址，應(yīng)采取妥善的地基處理措施拱壩的荷載及其組合一、拱壩的設(shè)計(jì)荷載拱壩的設(shè)計(jì)荷載包括：靜水壓力、動水壓力、自重、揚(yáng)壓力、泥沙壓力、冰壓力、浪壓力、溫度作用以及地震荷載等基本上與重力壩相同。但由于拱壩本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有些荷載的計(jì)算及其對壩體應(yīng)

3、力的影響與重力壩不盡相同。本節(jié)只介紹這些荷裁的不同持點(diǎn)。(一) 一般荷載的特點(diǎn)(1)水平徑向荷載。水平徑向荷載包括：靜水壓力、泥沙壓力、浪壓力及冰壓力。(2)自重。自重產(chǎn)生的變位在施工過程中已經(jīng)完成，全部自重應(yīng)由懸臂梁承擔(dān)，懸臂梁的最終應(yīng)力是由拱梁分載法算出的應(yīng)力加上由于自重而產(chǎn)生的應(yīng)力。 灌漿前的自重作用應(yīng)由梁系單獨(dú)承擔(dān)，灌漿后澆筑的混凝土自重參加供梁分載法中的變位調(diào)整。有時(shí)為了簡化計(jì)算，也常假定自重全由梁系承擔(dān)。(3)水重。(4)揚(yáng)壓力。(二)溫度作用當(dāng)壩體溫度低干封拱溫度時(shí)，壩軸線收縮，使壩體向下游變位，見圖412(a)。當(dāng)壩體溫度高于封拱溫度時(shí)，壩軸線伸長，使壩體向上游變位，見圖412

4、(b)。在一般情況下，溫降對壩體應(yīng)力不利；溫升將使拱端推力加大對壩肩巖體穩(wěn)定不利。(三)地震荷載 地震荷載包括：地震慣性力、地震動水壓力和動土壓力。 三心圓拱由三段圓弧組成，通常是兩側(cè)弧段的半徑比中間的大,從而可以減小中間弧段的彎短，使壓應(yīng)力分布趨于均勻改善拱端與兩岸的連接條件，更有利于壩肩的巖體穩(wěn)定。當(dāng)河谷地形不對稱時(shí)，可采用人工措施使壩體盡可能接近對稱，方法有在較陡的一岸向深處開挖，在較緩的一岸建造重力墩，設(shè)置墊座及周邊縫等。在有的情況下也可采用不對稱的雙心圓拱布置，拱壩布置基本原則是：壩體輪廓力求簡單，避免有任何突變(二)拱端的布置原則(三)壩面倒懸的處理由于上、下層拱困半徑及中心角的變

5、化、壩體上游面不能保持直立。這種上、下層的錯動距離與其間高差之比稱之為倒懸度。 大致可歸納為以下幾種方式：(1)使靠近岸邊的壩體上游面維持直立這樣，河床中部壩體將俯向下游 (2)使河床中間的壩體上游面維持直立，而岸邊壩體向上游倒懸見圖(b)；(3)協(xié)調(diào)前兩種方案，使河床段壩體稍俯向下游，岸坡段壩體稍向上游倒懸拱壩的應(yīng)力分祈(一)純拱法純拱法假定壩體由若干層獨(dú)立的水平拱圍疊合而成，每層拱圍可作為彈性固端拱進(jìn)行計(jì)算。由于純拱法沒有反映拱之間的相互作用，假定荷載全部由水平拱承擔(dān)，不符合拱壩的實(shí)際受力狀況，因而求出的應(yīng)力一般偏大，尤其對重力拱壩，誤差更大。 (二)拱梁分載法 供梁分載法是將拱壩視為由若

6、干水平供困和豎直懸臂梁組成的空間結(jié)構(gòu)，壩體承受的荷載一部分由拱系承擔(dān)一部分由梁系承擔(dān)，拱和梁的荷載分配由供系和梁系在各交點(diǎn)處變位一致的條件來確定。荷載分配以后，梁是靜定結(jié)構(gòu)，應(yīng)力不難計(jì)算；拱的應(yīng)力可按純拱法計(jì)算。 供冠梁法是一種簡化了納拱梁分載法。它是以拱冠處的一根懸臂梁為代表與若干水平拱作為計(jì)算單元進(jìn)行荷載分配、然后計(jì)算拱冠梁及各個(gè)拱圈的應(yīng)力，計(jì)算工作量比多拱梁分載法節(jié)省很多。供冠梁法可用于大體對稱、比較狹窄河谷中的拱壩的初步應(yīng)力分析。(三)有限元法有限單元法適用性強(qiáng)，可用于解算體形復(fù)雜、壩內(nèi)有較大的中孔或底孔、設(shè)有墊座或重力墩以及壩基內(nèi)有斷層、裂隙、軟弱夾層的供壩在各種荷載作用下的應(yīng)力和變

7、形。還可以求解地震對壩體壩基庫水相互作用的動力反應(yīng)，是拱壩應(yīng)力分析的一種有效方法。(四)殼體理論計(jì)界方法(五)結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)拱壩的壩身泄水一、拱壩壩身泄水方式拱壩壩身的泄水方式為：自由跌流式、鼻炊挑流式、滑雪道式及壩身泄水孔式等。 (一)自由跌流式適用：對于比較簿的雙曲拱壩或小型拱壩，溢梳頭部通常采用非真空的標(biāo)準(zhǔn)堰型。這種型式適用于基巖良好，單寬泄洪量較小的情況，且壩下必須設(shè)有防護(hù)設(shè)施。(二)鼻坎挑流式特點(diǎn)：為使泄水跌落點(diǎn)遠(yuǎn)離壩腳，常在溢流堰頂曲線末端以反弧段連接成為挑流鼻坎。 (三)滑雪道式 特點(diǎn)：滑雪道式泄洪是拱壩特有的一種泄洪方式，其溢流面由溢流壩頂和與之相連接的泄槽和調(diào)流鼻坎組成，而泄槽

8、為壩體輪廓以外的結(jié)構(gòu)部分。優(yōu)點(diǎn)：挑距較遠(yuǎn)，泄槽下可布置電站廠房。適用：用于流量大的薄拱壩(四)壩身泄水孔式拱壩的構(gòu)造二、拱壩分繞與接縫處理 拱壩是整體結(jié)構(gòu)為便于施工期間混凝土散熱相降低收縮應(yīng)力，防止混凝土產(chǎn)生裂縫，需要分段澆筑各段之間設(shè)有收縮縫，在壩體溫凝土冷卻到年平均氣溫左右混凝土充分收縮后，再用水泥漿封填、以保證壩的整體性。類別：收縮縫有橫縫和縱縫兩類布置：橫縫是半徑向的，間距一般取1520m在變半徑的拱壩中，為了使橫縫與半徑向一致，必然會形成一個(gè)扭曲面?？p內(nèi)設(shè)鉛直向的梯形鍵槽，以提高壩體的抗剪強(qiáng)度。拱壩厚度較薄，一般可不設(shè)縱縫為方便施工，一股采用鉛直縱縫到縫頂附近應(yīng)緩轉(zhuǎn)與下游壩面正交避免澆筑塊出現(xiàn)尖角。六、墊座與周邊縫對于地形不規(guī)則的河谷或局部有深槽時(shí)，可在基巖與壩體之間設(shè)置墊座，在墊座與壩體間形成周邊縫。周邊縫一般做成二次曲線或卵形曲線，使墊座以上的壩體盡量接近對稱。在徑向斷面上，周邊縫多數(shù)為圓弧曲線，也有的做成一般弧線，或直線。墊座與周邊縫的作用：改變壩體與壩基面直接連接的邊界條件，消除河谷形狀和地基地質(zhì)條件上的缺陷有利于深