水利工程第三章.ppt

第三章水库工程 水库是由在河道中修建拦河坝截断水流，抬高水位而形成的 一般水库枢纽由下列三种主要水工建筑物组成 挡水建筑物 泄水建筑物 取水（放水）建筑物 第一节 挡水建筑物 水库的挡水建筑物，系指拦河坝 一、重力坝 19世纪以前基本采用毛石砌体。 自1860年至1959年，世界上修建高度在30米以上的重力坝占建坝总数的50% 目前世界上最高的重力坝是瑞士的大迪克桑坝，高285米 （一）重力坝的特点及类型 重力坝是用混凝土或浆砌石修筑的大体积挡水建筑物 工作时承受的主要荷载时上游面的水平推力、坝底面上的扬压力和坝体自重等。 重力坝的工作原理： 依靠坝体自重维持稳定 重力坝的多用途： 挡水（基本用途）、发电、灌溉、工业引水、冲沙等 修筑重力坝的地基条件： 一般为岩石地基，要求较高，需要足够的强度，同时地基变形和沉陷要小 渗流对重力坝的不利影响： 减少坝体有效重量，并减少坝体上游的垂直侧压力，对坝体材料和地基有侵蚀作用，必须采取防渗和排水。 重力坝的主要优点： 构造简单，适应性强，施工方便，工作可靠 重力坝的主要缺点： 体积大，应力分布不均匀（材料强度不能充分发挥），大体积混凝土结构（容易因为散热问题产生裂缝） 重力坝的设计内容： 1、总体布置：选择坝址、坝轴线和坝的结构型式。 2、剖面设计：满足安全、经济和运行要求 3、稳定分析：验算荷载作用下抗滑稳定性 4、应力分析：计算在荷载使用下的应力应变，为剖面设计、地基处理、结构布置、施工分缝提供依据。 5、构造设计：细部构造（材料分区、廊道排水） 6、地基处理 7、泄水设计 8、监测设计 （二）重力坝的荷载及其组合 1.重力坝的荷载 作用于坝体上的荷载主要有以下几种: 坝体自重、水压力、扬压力、泥沙压力、风浪压力和地震力等 （1）坝体自重 一般取1m坝长进行计算 式中： （3）动水压力 溢流坝泄水时,各种动水压力应由专门的研究决定,对于反弧段有: （5）泥沙压力 入库水流挟带泥沙淤积于坝前产生泥沙压力 淤沙面以下任一点的泥沙压力强度为 （6）浪压力 (7)地震荷载 地震荷载包括地震惯性力、地震动水压力和动土压力 抗震设计中，常用到基本烈度和设计烈度两个概念 基本烈度系指建筑物所在地区在未来一定期限内（100年）可能遭遇到的地震最大烈度 设计烈度指抗震设计时实际采用的地震烈度。 一般设计烈度等于基本烈度。 设计烈度小于6度是不考虑地震荷载。7~9度时考虑。9度以上专门研究。 （8）其它荷载 冰压力、风压力、雪压力、坝顶上的动荷等 可参照规范计算 2.荷载组合 作用在坝上的荷载，有经常起作用的基本荷载和偶然起作用的特殊荷载两种 （1）基本荷载： 1)坝体及其上永久设备的自重 2)正常蓄水位或设计洪水位时的静水压力 3)相应于正常蓄水位或设计洪水位时的扬压力 4)泥沙压力 5)相应于正常蓄水位或设计洪水位时的浪压力 6)冰压力 7)土压力 8)相应于设计洪水位时的动水压力 9)其它出现机会较多的荷载 （2）特殊荷载： 1)校核洪水位时的静水压力 2)相应于校核洪水位时的扬压力 3)相应于校核洪水位时的浪压力 4)相应于校核洪水位时的动水压力 5)地震荷载 6)其它出现机会很少的荷载 荷载组合可分为基本组合和特殊组合两类。基本组合属正常情况或设计情况，由同时出现的几种基本荷载组成；特殊组合属校核情况或非常情况，由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。 稳定分析的目的: 重力坝失稳有2种可能： 提高抗滑稳定性的措施 1、将坝的迎水面做成倾斜或折坡形，利用坝面上的水重增加坝体的抗滑稳定。 2、将坝基开挖成倾向上游的斜面，借以增加抗滑力 3、利用地形特点，在坝踵或坝趾设置深入基岩的齿墙，提高坝基面的抗剪能力 4、有效的防渗排水措施 5、利用预加应力提高抗滑稳定性 工程中，先考虑坝体主要荷载，按安全和经济的要求，拟定基本剖面，再根据运行 和其他要求，将基本剖面改为实用剖面。 基本剖面：指在主要荷载作用下，满足坝基面稳定和应力控制条件的最小三角形剖面。 上游n=0~0.2,下游m=0.7~0.9,坝底宽为高的0.7~0.9倍 (2)实用剖面 根据运用和交通的要求,坝顶应有足够的宽度,一般取坝高的8%~10%,并且不小于2m 砼重力坝的材料：合理规定砼特性指标，要求经济、安全，易于施工。 1.水工混凝土 除强度以外，还应满足抗渗、抗冻、抗侵蚀、抗磨和低热等条件 （1）水工混凝土的强度 混凝土按标准立方体试件抗压极限强度分为12种等级，单位Pa 重力坝常用的是C10，C15，C20，C25 （2）混凝土的抗渗性坝上游面、基础