河海大学水工建筑物(重力坝)教学课件02-重力坝4 构造地基.ppt

§6 重力坝的材料及构造 强度等级 §7 重力坝的地基处理 * 一、材料——混凝土（concrete） 1. 水工混凝土的特性指标 1） 混凝土的强度 组成：水泥（胶结材料）、骨料（石子、砂）、水、掺合料 强度：随时间而增长 由抗压强度标准值确定。按标准方法制作养护的15X15X15 cm3立方体试件、在28d龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。 大坝常态混凝土强度的标准值采用90d龄期强度，保证率80%。 26.2 22.4 18.5 14.3 9.8 7.6 轴心/MPa C30 C25 C20 C15 C10 C7.5 种类 大坝碾压混凝土强度的标准值采用180d龄期强度，保证率80%。 31.0 25.4 19.6 13.5 10.4 7.2 轴心/MPa C25 C20 C15 C10 C7.5 C5 种类 2） 混凝土的耐久性 抗渗性：抗渗标号表示，由渗透坡降确定。渗透坡降是指单位渗径长度上的水头损失。见课本p55。 抗冻性：抗冻标号表示，混凝土在饱和状态下，经受多次冻融循环而不破坏、也不严重降低强度的性能。抗冻性好的混凝土，抗风化能力强，故在温暖的地区也有此要求。 抗磨性：混凝土抵抗高速水流或夹沙水流的冲刷、磨损的性能，尚无明确标准，一般用提高抗压强度来处理（高标号硅酸盐大坝水泥，C20级以上），且骨料坚硬、振捣密实。 抗侵蚀性：混凝土抵抗环境水侵蚀的性能，尚无明确标号，一般选择适当品种水泥和骨料。如矿渣水泥或火山灰水泥。 2、坝体混凝土分区 Ⅰ区——上、下游水位以上坝体外部表面混凝土 Ⅱ区——上、下游水位变化区的坝体外部表面混凝土 Ⅲ区——上、下游最低水位以下坝体外部表面混凝土 Ⅳ区——基础混凝土 Ⅴ区——坝体内部混凝土 Ⅵ区——抗冲刷部位的混凝土，如溢流面、泄水孔、导墙、闸墩等 混凝土分区的性能（P57） 二、施工期温控 1. 温度变化 坝体混凝土的稳定温度取决于边界温度。气温、水温、地温等周期性波动，坝体坝体混凝土温度也有波动，表层显著，内部不显著、滞后。 2. 温度应力和温度裂缝 混凝土温度发生变化，其体积随之热胀冷缩，当混凝土块体受到约束、不能自由伸缩时，就产生温度应力；当拉应力超过混凝土抗裂强度时，就产生裂缝。 1）基础温差引起的应力和裂缝 水平向温度应力 2）坝块内外温差引起的应力和裂缝 混凝土块体在温度发生变化时，其温度分布是不均匀的。表面与周围环境易热交换，内部温度高于外部，内部混凝土膨胀较快，表层膨胀较慢（甚至收缩）。内部混凝土的膨胀受到约束，产生压应力，而外部混凝土受到内部混凝土的约束，产生拉应力，若拉应力超过混凝土的抗拉强度，就产生裂缝。一般只发生在表层，不甚重要。公式见P60。 2. 防止温度裂缝的措施 温度裂缝对坝体的危害性视其发展深度和出现的位置而不同。平行于坝轴线的贯穿性裂缝，破坏坝的整体性；在上游面出现的裂缝会加剧渗漏，使混凝土遭受溶蚀，且扬压力增大，对坝的应力和稳定不利；溢流坝面的裂缝将降低抵抗高速水流冲刷的能力；较深的表面裂缝也在一定程度上降低坝的整体性和耐久性。 温度应力取决于温差及约束条件。因此，防止坝体温度裂缝的措施，主要有加强温度控制、提高混凝土的抗裂强度、保证混凝土的施工质量和采用合理的分缝、分块等方面。 1）温度控制标准 ①基础温差：指浇筑块在基础约束范围内，混凝土最高温度与稳定温度之差。基础温差标准是大体积水工混凝土结构最重要的温度控制项目。因为基础混凝土一旦发生裂缝，将会发展成垂直贯穿性裂缝，严重地破坏结构的整体性。 ②上下层温差：指在老混凝土(龄期超过28天)面上下各L/4范围内，上层新混凝土最高平均温度与新混凝土开始浇筑时下层老混凝土实际平均温度之差。当上层混凝土短间歇均匀上升的高度大于0.5L时，上下层容许温差约为15~20℃，浇筑块侧面长期暴露时，宜采用较小值。严寒地区应另行研究。 ③内外温差：指混凝土块体内任一时刻的平均温度与表面最低温度之差。混凝土表面温度与气温有关，为安全计一般用边界气温来代表。控制内外温差，主要目的是防止表面裂缝。在基础或老混凝土约束范围以外的混凝工块体，控制在23～25℃以内；在基础或老混凝土约束范围以内，控制在20～22℃以内；对于坝体上游面或其他有防渗要求的部位，也应按后一标准控制。 2）温度控制措施 ①减少混凝土发热量 ②降低混凝土入仓温度 ③加速混凝土热量散发 ④防止不利气温影响，保护混凝土表面 见P61-62 三、混凝土重力坝的构造 1、坝顶结构 一般采用实体结构，按路面设计，布置排水系统和照明设施。也可采用轻型结构。 2、坝体分缝 适应温度变化产生的伸缩变形和地基产生的不均匀沉降，以及适应施工期浇筑能力和温度控制等，需要设横缝、纵缝和水平施工缝等。 1）横缝及止水 横缝垂直于坝轴线，将坝体沿坝轴