水工建筑物概论.ppt

其中大值适用于岸坡坝段（因绕流）。修订规范建议只采用: 有防渗排水情况 不考虑 ，以直线代替即可。 坝体扬压力 上游为 下游为零（无下游水头时）， back 泥沙压力(sediment pressure) 淤沙的容重和内摩擦角随时间而变化，且各层不同，准确计算泥沙压力比较困难，只能参照经验数据，按土压力公式计算。 back 浪压力 (hydrodynamic wave pressure) 水库水面在风吹下生成波浪，并对坝面产生浪压力。如图所示： 波浪三要素 波高2hl —从波峰到波谷的高差 波长2Ll —从波峰到波峰的距离 波浪中心线高度h0—波浪中心线距静水面的高度 水面波的分类 根据坝前水深与波长的关系可以分为以下三类： 深水波——坝前水深大于半波长，HLl，波长运动不受库底约束。 浅水波——坝前水深小于半波长而大于临界水深H0，即LlHH0，这时波浪运动受库底影响。 破碎波——坝前水深小于临界水深，HH0，波浪发生破碎。 波浪要素的计算 影响波浪的因素较多，主要是吹程和风速。我国重力坝规范规定用官厅水库公式计算波浪三要素，适用于山区峡谷水库，库缘地势高峻，水库吹程1～13Km，风速1～16m/s的情况。 2hl＝0.0166V1.25D0.33 —— 单位：m 2Ll＝10.4（2hl）0.8 —— 单位：m 式中，V——计算风速，m/s D——吹程，Km，通常为在库水面高程，沿着风向，从坝到对岸的最大直线距离。当库面特别狭窄时，则不超过水面平均宽度的5倍。 波浪要素的计算(续) 对于正常蓄水位和设计洪水时，采取相应洪水期多年平均最大风速的1.5～2.0倍；对于校核水位，采用相应洪水期多年平均最大风速。 ×（与水深有关的函数） 关于风速： 温 度 荷 载 (temperature) 对于大体积混凝土来说，由于水化热严重，气温变化，水库蓄水后水温变化等，温度荷载是一个重要的荷载，但计算复杂，我们将其作为一个专题部分，在以后进行讨论。 实际应用中对重力坝而言，用结构和施工措施解决。 返回 2.2.重力坝的荷载及剖面设计 2、荷载组合： 上述荷载，除自重外，多数都有一定的变化范围。但它们不是都同时处在最大值，或同时出现。 定义：将可能作用在建筑物上的所有荷载按出现的时间(机率)是否相同进行分组，然后将各组荷载分别作用在所设计的建筑物上，研究建筑物的稳定和强度，并给以不同的安全系数。这种分组的方法即为荷载组合。 荷载组合分类 ??结构设计时需对不同的荷载进行组合，即分基本组合和偶然组合。 (1)基本组合：可能同时出现永久荷载和可变荷载的组合。分为： ??????长期组合: 持久发生(持久状态)如正常挡水位 ??????短期组合: 短暂发生(短暂状态)如设计洪水位 (2)偶然组合：基本组合与一种偶然荷载同时出现的组合。 具体的荷载组合见表3-1。（下表取自混凝土重力坝设计规范SL319-2005）。注：表中数字是指规范中的荷载编号。 （二）重力坝的剖面设计 1、设计原则：在满足运用、稳定和强度要求的前提下，尽量减少工程量和造价，缩短工期。 ??? （1）满足稳定和强度要求； ??? （2）尽可能节省工程量，使剖面尺寸最小； ??? （3）外部形状简单，便于施工； ??? （4）运行管理方便。 2、基本剖面：基本剖面是指坝体在自重、库水压力和扬压力三个主要荷载作用下，满足稳定和应力要求并使其剖面最小的三角形剖面。见下图。 3、实用剖面：根据对其运用的要求（如：坝顶超高、构造、交通等），由基本剖面修改而成。 从理论上讲基本剖面虽然经济的，但不实用。因为： ①坝顶不能是一个尖顶，不便于施工、运行管理和交通。 ②坝高不能刚好与水位齐平，必须有一定的超高。 ③厂房坝段需设闸门和拦污栅，希望上部做成垂直的。 （1）坝顶宽度 ①满足设备布置、运行、交通及施工的要求，非溢流坝的坝顶宽度一般可取坝高的8–10%，并不小于2m。 ②若作交通要道或有移动式启闭机设施时，应根据实际需要确定。当有较大的冰压力或漂浮物撞击力时，坝顶最小宽度还应满足强度的要求。 （2）坝顶高程 ? 顶高程=设计洪水位+Δh设（超高） ??? 顶高程=校核洪水位+Δh校 ? ?? （超高：风浪＋安全超高） 二者取较大值。 表 安全超高（m） （3）剖面形态：?由基本剖面修改为实用剖面，有三种常用的形态，如下图。 ? 非溢流坝剖面形态 图(a)：采用铅直的上游坝面，适用于坝基抗剪强度较高且有防渗排水设施、由应力条件控制坝体剖面的情况。 优点：便于布置和操作坝身过水管道进口控制设备。 缺点：由于在上游面为铅直的基本三