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第四章 挡水建筑物和泄水建筑物 本章重点介绍： 工程中常用坝型，各种挡水建筑物和泄水建筑物的作用、特点、类型、结构形式、安全工作条件和要求，相关的水力现象。 挡水建筑物的作用： 拦截阻挡水流、抬高上游水位。形成水库。 主要有：拦河坝（砼重力坝、拱坝、土石坝、支墩坝等）、拦河闸等。 泄水建筑物的作用：宣泄多余洪水，确保大坝安全以及为完成枢纽运行而设的其它任务（预泄、冲砂、漂木、放空等）。 泄水建筑物可布置在河床中央—河床式（重力坝溢流坝、坝身泄水孔），也可布置在河岸某处合适的地方（隧洞、岸边溢洪道，适于土石坝、轻型坝） 泄水建筑物按其进水口在水库中的位置可分为溢流表孔和泄水深孔，表孔泄水建筑物有溢流坝、正槽溢洪道等。深式泄水建筑物有深式泄水孔、隧洞等。 第一节 重力坝 重力坝定义：在水压力及其他外荷载作用下，主要依靠坝体自重来维持稳定的坝。重力坝的断面基本呈三角形，筑坝材料为混凝土或浆砌石。 一、重力坝的特点和类型 靠自身重力及与坝基间的凝聚力抵抗水推力维持坝稳定。 坝基一般为岩基。具有以下特点： （1）安全可靠 （2）易解决泄水问题 （3）对地质地形条件适应性强 （4）便于施工 （5）适于各种气候条件 主要缺点： （1）水泥用量大，材料强度不能充分发挥。 （2）坝体扬压力大，扬压力抵消部份坝体重量，对坝体稳定不利。 （3）温度应力对坝体质量影响大，必须采取设计及施工方法消除不利影响。 世界上最高的重力坝： 大迪克桑斯坝。 位于瑞士罗讷河支流迪克桑斯河上，控制流域面积357平方千米，水库总库容4亿米。坝址处河谷呈V形，同时也是欧洲最高的水坝，最大坝高285米，坝顶长695米。于1962年建成。（见图） 我国最高的重力坝：三峡，181m。 重力坝常用形式： 实体重力坝、宽缝重力坝、空腹重力坝 （一）实体重力坝 （大多数砼坝均属实体重力坝） （二）宽缝重力坝 将重力坝坝段间横缝的中间部分拓宽形成宽缝的重力坝。 在两个坝段之间具有空腔的重力坝。 　其优点是： ①由于宽缝的存在，坝底面积小，扬压力显著降低，加之上游坡较缓，可利用上游水重来增加稳定，因此使坝体混凝土量可较实体重力坝节省约10％～20％； ②宽缝增加了散热面，有利于施工期混凝土温度控制； ③坝内留设宽缝后，可以方便坝体观察和检查，必要时还可以在宽缝内进行维护修补和地基处理工作。 缺点是：①模板工作量大，提高了混凝土的单价；②施工导流稍感不便③在严寒地区，必须采取保温措施。 中国在50年代修建了新安江宽缝重力坝，坝高105m，缝宽比0.4;以后又修建了丹江口、云峰、故县和潘家口等宽缝重力坝，坝高依次为 97m、113.8m、121m和107.5m。 新安江水库 新安江 丹江口 在重力坝坝体内沿坝轴线方向布置大型纵向空腹的坝。这是近数十年发展起来的一种新坝型（见图）。 空腹重力坝的优点是： ①坝体空腔对减少坝基扬压力及改善坝基应力有利，因而坝体混凝土量可较实体重力坝节省20％～30％； ②节省了坝基开挖量； ③便于散热； ④有的坝体空腔内可以布置水电站厂房,特别是当河谷狭窄，洪水流量大，下游水位变幅大，布置地面厂房困难时，有其优越性。 缺点是: ①施工复杂,有倒悬模板； ②空腔周围易出现拉应力，为摸清和改善应力状态，需作大量计算和模型试验： ③钢筋用量较实体重力坝多； ④坝内厂房运行条件不如地面厂房好。 广东枫树坝水库装机16.0万千瓦。?主坝坝型为混疑土宽缝、空腹重力坝，最大坝高95.1?米，坝顶长度418米， 主要泄洪方式为坝顶溢流，大坝特点是空腹坝坝内电站。（见下图?）  二、重力坝的组成材料 砼，及浆砌石（中小工程） （一）砼的组成 主要由四种材料组成：水、水泥、砂、石 （二）砼的强度和强度等级 材料在静载荷外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力，称为材料的强度。 砼强度单位面积砼试件承受的极限外荷载。有抗压强度、抗弯强度和抗拉强度的标准。 混凝土强度等级表达了砼极限抗压强度 ：如C20、C30等。 （注：过去我国采用公制计量单位，混凝土强度的单位为kgf/cm2。现按国务院已公布的有关法令，推行以国际单位制为基础的法定计量单位制，在该单位体系中，力的基本单位是N（牛顿），因此，强度的基本单位为1 N/m2，也可写作1Pa。标号改为强度等级后，混凝土强度计量单位改以国际单位制表达。由于N/m2（Pa），数值太小， 一般以1N/mm2=106N/m2(MPa)作为混凝土强度的 实际使用的计量单位，读作“牛顿每平方毫米”或“兆帕”。 新标准中强度计量单位均采用MPa（兆帕）表达。 ） （三）重力坝对材料的要求 除强度外，还要求具的 （1）抗渗性 （2）低热性 （3）抗冲耐