水利水电工程导论4.ppt

第四章 挡水泄水建筑物 第一节 重力坝 第二节 拱 坝 第三节 土石坝 第四节 水 闸 第五节 河岸溢洪道 4.1 重力坝 一、重力坝的工作原理及特点 二、重力坝的类型 三、重力坝的组成及布置 4.2 拱 坝 一、拱坝的特点 二、拱坝坝址对地形和地质条件的要求 三、拱坝的类型 4.3 土石坝 一、土石坝的工作特点 二、土石坝的优缺点 三、土石坝的类型 4.4 水 闸 一、水闸的作用和类型 二、水闸的组成 二、水闸的工作特点 4.5 河岸溢洪道 一、河岸溢洪道的一般工作方式 二、河岸溢洪道的类型 * * * 重力坝是在水压力及其他外荷载作用下，主要依靠坝体自重在坝基面产生的摩阻力来维持稳定的坝。 混凝土重力坝示意图 重力坝的优点： 　　（1）相对安全可靠，耐久性好，抵抗渗漏、洪水漫溢、地震和战争破坏能力均较强； 　　（2）设计、施工技术简单，易于机械化施工； 　　（3）对不同的地形和地质条件适应性强，任何形状河谷都能修建重力坝，对地基条件要求相对来说不太高； 　　（4）在坝体中可布置引水、泄水孔口，解决发电、泄洪和施工导流等问题。 重力坝的缺点： 　　（1）坝体应力较低，材料强度不能充分发挥； 　　（2）坝体体积大，耗用水泥多； 　　（3）坝体与地基接触面积大，相应坝底扬压力大，对稳定不利。 　　（4）施工期混凝土温度应力和收缩应力大，对温度控制要求高。 　　按不同的分类原则，重力坝可分为如下一些类型： 　　（1）按坝的高度，可分为低坝（坝高30m）、中坝（坝高30~70m）和高坝（坝高70m）。 　　（2）按泄水条件，可分为溢流坝和非溢流坝。 　　（3）按筑坝材料，可分为混凝土重力坝和浆砌石重力坝。 （4）按结构形式，可分为实体重力坝、宽缝重力坝、空腹重力坝和预应力重力坝等类型。 （b） （c） （d） （a） 重力坝的结构形式 （a）实体重力坝；（b）宽缝重力坝；（c）空腹重力坝；（d）预应力重力坝 重力坝通常由溢流坝段、非溢流坝段和两者之间的连接边墩、导墙以及坝顶建筑物等组成。此外，坝内常设有各种泄水或取水管道、检查维修用的廊道，以及溢流坝、泄水管的闸门等。 重力坝的总体布置应根据地形地质条件，结合枢纽其他建筑物综合考虑。 重力坝布置 （a）平面布置;（b）溢流坝剖面;（c）非溢流坝剖面 （c） 重力坝布置 （a）平面布置;（b）溢流坝剖面;（c）非溢流坝剖面 三峡水利枢纽重力坝 甘肃刘家峡水利枢纽重力坝 由于拱坝自身的结构特性，上游坝面承受的大部分或部分水压力，通过拱的作用传至两岸岩体，只有小部分或部分水压力通过悬臂梁 拱坝示意图 的作用传至坝基。使拱坝坝体的稳定性主要依靠两岸拱座的反力作用，而依靠坝体自重来维持稳定的因素是次要的。 拱坝具有如下一些特点： 稳定特点 坝体主要依靠两岸拱端的反力作用，而非自重来维持稳定。因此拱坝对坝址的地形、地质条件要求较高，对地基处理的要求也较严格。 结构特点 拱坝为高次超静定结构，超载能力强，安全度高，当外荷载增大或坝的某一部位发生局部开裂时，坝体的拱和梁作用将会自行调整，使坝体应力重新分配。 荷载特点 拱坝坝身不设永久伸缩缝，温度变化和基岩变形对坝体应力的影响比较显著，设计时，必须考虑基岩变形，并将温度作用列为一项主要荷载。 1. 地形条件 所谓地形条件是对开挖以后的基岩面而言。河谷形状可分为U形、V形和梯形三种典型断面。 拱坝河谷示意图 图4?6 河谷断面形状 （a）V形河谷；（b）U形河谷 　　坝址河谷形状的特性，常用比值L/H来表示，而坝体厚薄程度则常以比值T/H来表示。 T/H 0.20时称为薄拱坝。 T/H=0.20~0.40（浆砌石拱坝）或T/H=0.20~0.35（混凝土拱坝）时称为中厚拱坝。 T/H 0.40（浆砌石拱坝）或T/H 0.35（混凝土拱坝）时称为厚拱坝（或称重力拱坝）。 根据工程经验，当L/Hl.5时宜建薄拱坝。 L/H=1.5~3.0时宜建中厚拱坝。 L/H=3.0~4.5时宜建厚拱坝。 综上所述，优良的河谷断面应是V形、L/H值小、两岸对称并无突变。 2. 地质条件 拱坝对坝址地质条件的要求比重力坝和土石坝高，理想的地质条件是：基岩比较均匀、坚固完整，有足够的强度、透水性小、能抵抗水的侵蚀、耐风化、岸坡稳定、没有大断裂等。　　　 按建筑材料和施工方法，可分为常规混凝土拱坝、碾压混凝土拱坝和砌石拱坝。 按坝高，可分为高坝（坝高70m）、中坝（坝高30~70m）和低坝（坝高30m）。 按拱圈线形，可分为单心圆、