《水工建筑物》課件-15.重力壩

水工建筑物重力壩的泄水和消能方式一、溢流重力壩的泄水方式溢流重力壩溢流重力壩既是擋水建筑物，又是泄水建筑物。因此，設(shè)計(jì)時(shí)既要滿足應(yīng)力和穩(wěn)定條件，又要滿足泄水要求：（1）足夠的泄水能力；（2）泄水時(shí)，水流順暢，無振動(dòng)、無空蝕；（3）保證下游水流不產(chǎn)生對(duì)大壩和其他建筑物的沖刷；（4）泄洪時(shí)不影響其他建筑物正常工作。（5）閘門結(jié)構(gòu)形式合理，控制靈活。一、溢流重力壩的泄水方式1.堰頂溢流式（1）設(shè)置閘門特點(diǎn)：堰頂?shù)陀谡Ｐ钏?，降低大壩高度，減少上游淹沒損失，超泄能力強(qiáng)，使用在大中型水庫(kù)中較多。（2）不設(shè)閘門特點(diǎn)：堰頂高程與正常蓄水位齊平，調(diào)洪能力差；但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行管理方便。適用于洪水流量大及上游淹沒損失不大的中小型工程中。一、溢流重力壩的泄水方式2.大孔口溢流式特點(diǎn)：由于帶胸墻，不利于排冰、排漂浮物，大孔口主要是泄洪。堰頂高程低，需設(shè)置閘門。泄流能力差，但由于堰頂高程低，可以提前泄洪，調(diào)洪能力高，適用于擋水位較高且流量較小的水庫(kù)。二、溢流重力壩的剖面設(shè)計(jì)二、溢流重力壩的剖面設(shè)計(jì)頂部溢流段：上游曲線段采用雙圓弧曲線、三圓弧曲線或橢圓曲線設(shè)計(jì)。直線段：與非溢流壩下游壩坡適應(yīng)。反弧段：反弧半徑R，一般R愈大，反弧段的流速分布愈均勻，動(dòng)水壓強(qiáng)小，與下游的銜接好。挑流消能，一般采用R=（8~12）hc較好（hc為校核洪水位時(shí)反弧段最低處水深）；底流消能，R宜采用10hc。挑射角一般采用20°~25°，深水河槽可采用15°~20°。挑坎高程應(yīng)高于下游水位1~2m。三、溢流重力壩的消能防沖1.底流消能通過開挖消力池或建消力坎，促使下泄水流產(chǎn)生淹沒式水躍消能。消能效果好，對(duì)地質(zhì)和尾水變化適用性強(qiáng)，但工程量大。四、溢流重力壩的消能防沖2.挑流消能利用反弧段末端的挑流鼻坎，將下泄的高速水流拋射到空中，摻入大量空氣，然后跌入下游河床水墊中形成水滾消能。工程量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢修施工方便，但沖刷嚴(yán)重、尾水波動(dòng)大。重力壩非溢流斷面的確定剖面設(shè)計(jì)原則重力壩非溢流壩段剖面確定在確保壩體安全（應(yīng)力和穩(wěn)定條件），滿足運(yùn)用要求的前提下,求得一個(gè)剖面尺寸最美觀的壩體外形。非溢流壩段剖面確定一、基本剖面1.上游邊坡的確定：n=0～0.2。非溢流壩段剖面確定2.下游邊坡系數(shù)的確定：m=0.6～0.8。3.壩底寬度的確定：B=（0.7～0.9）H。（1）采用鉛直的上游面：n=0,B=Hm；（2）采用傾斜的上游面：n=0～0.2，B=(n+m)H；（3）采用上游面上部鉛直、下部分傾斜：B=(折坡點(diǎn)高程-壩底高程)n+Hm非溢流壩段剖面確定二、實(shí)用剖面1.壩頂寬度確定：壩頂應(yīng)有一定的寬度，以滿足運(yùn)用、交通要求。一般壩頂寬可取壩高的8%~10%，且不小于3m。2.壩高確定：壩頂高程應(yīng)有一定超高△h=hl+hz+hc。即：壩頂高程=設(shè)計(jì)洪水位+△h設(shè)=校核洪水位+△h校取大者課程小結(jié)上游壩面形式的確定、n的取值以及下游面m的取值，不僅要參考以往工程經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)應(yīng)結(jié)合工程地形地質(zhì)條件合理選擇，再進(jìn)行后期的安全穩(wěn)定和應(yīng)力分析計(jì)算，得到安全穩(wěn)定和斷面面積小的斷面。模塊七/單元2重力壩荷載及荷載組合重力壩的荷載及其組合一、重力壩的荷載1.壩體自重自重（W）=體積×容重（砼23—23.5kN/m3，漿砌石21.5—23.5kN/m3）重力壩的荷載及其組合2.水壓力-靜水壓力

重力壩的荷載及其組合2.水壓力-動(dòng)水壓力如圖，溢流堰ab段，一般有很小正或者負(fù)水壓力，bc段水壓力也很小，都可以忽略不計(jì)，只計(jì)算反弧段cd上的動(dòng)水壓力。重力壩的荷載及其組合3.揚(yáng)壓力混凝土內(nèi)存在空隙，壩基巖石本身空隙率很小，但往往存在著節(jié)理縫隙，因此，水庫(kù)蓄后，在上下游水位差的作用下，庫(kù)水會(huì)經(jīng)過壩體及壩基滲向下游，不但造成水頭的損失，而且還產(chǎn)生滲透壓力，使壩體的有效重量減少。重力壩的荷載及其組合4.泥沙壓力（淤積年限一般20～50年）淤沙的容重和內(nèi)摩擦角隨時(shí)間而變化，且各層不同，準(zhǔn)確計(jì)算泥沙壓力比較困難，只能參照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按土壓力公式計(jì)算。

重力壩的荷載及其組合5.浪壓力波高2hl—從波峰到波谷的高差波長(zhǎng)2Ll—從波峰到波峰的距離波浪中心線高度L0—波浪中心線距靜水面的高度重力壩的荷載及其組合6.冰壓力：靜冰壓力+動(dòng)冰壓力，北方和高海拔地區(qū)。7.地震力地震烈度：地震對(duì)建筑物的影響程度，分為12度，烈度越大，對(duì)建筑物的影響就越大。設(shè)計(jì)烈度為7度和7度以上地震區(qū)應(yīng)考慮地震力；設(shè)計(jì)烈度超過9度時(shí)，應(yīng)專門研究；設(shè)計(jì)烈度在6度及6度以下時(shí)，可不考核地震力。對(duì)Ⅰ級(jí)建筑物可根據(jù)工程的重要性和遭受地震的危害性，在基本烈度基礎(chǔ)上提高一度作為設(shè)計(jì)烈度。二、重力壩的荷載組合荷載組合的目的：用可能同時(shí)作用的最不利荷載組合在一起，作為設(shè)計(jì)依據(jù)，使工程安全、經(jīng)濟(jì)、合理。分為：基本荷載組合和特殊荷載組合。荷載組合主要考慮情況荷載附注重力靜水壓力揚(yáng)壓力泥沙壓力浪壓力冰壓力地震荷載動(dòng)水壓力土壓力基本組合1.正常蓄水位情況12345－－－72.設(shè)計(jì)洪水位情況12345－－873.冰凍情況1234－6－－7特殊組合1.校核洪水位情況11011