作用在水工隧洞衬砌上的荷载.doc

水工建筑物教学

水工建筑物教学文本

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《作用在水工隧洞衬砌上的荷载》教学文本

《水工建筑物》教学资源库项目组编写

2014年9月

目录

TOC\o\h\z\u1教案计划表 -3-

2教学实施 -3-

【步骤l】复习巩固 -3-

【步骤2】引入新课内容 -4-

【步骤3】课程介绍及知识讲授 -4-

【步骤4】学生实训 -9-

【步骤5】评价及反馈 -9-

1教案计划表

表1教案计划表

单元名称

作用在水工隧洞衬砌上的荷载

学时

2

项目名称

水工隧洞与坝下涵管设计

教学地点

多媒体教室

学生角色

设计辅助人员

教学目标

知识目标

技能目标

态度目标

（1）熟悉作用在水工隧洞衬砌上荷载的种类；

（2）掌握作用在水工隧洞衬砌上荷载的计算方法；

（3）灵活运用作用在水工隧洞衬砌上荷载的组合。

（1）能够运用水工隧洞衬砌上荷载的计算方法；

（2）能够正确运用水工隧洞衬砌上的荷载的组合；

（3）能够正确使用设计规范、设计标准和设计程序。

（1）到课率，课堂纪律，主动回答课程问题，按时交作业；

（2）课外配合小组积极完成老师布置的任务的能力；

（3）参与对疑难问题讨论、解决的能力；

（4）勇于表达个人的观点和见解的水平。

能力训练任务

及案例

（1）完成能力训练任务：理清作用于水工隧洞衬砌上的荷载类型；

（2）完成能力训练任务：灵活运用水工隧洞衬砌上的荷载组合。

教学重点、难点

重点：掌握水工隧洞衬砌上的荷载种类、荷载组合方法、计算过程。

难点：水工隧洞的荷载计算包括：围岩压力、弹性抗力、内水压力、外水压力、衬砌自重的计算原理、公式选择和计算方法等。

教学方法、手段

已建工程案例法，项目化讲练结合法。3D动画,多媒体课件，黑板讲解。

教学组织过程

复习水工隧洞线路选择、布置、结构组成及形式构造。讲解作用于水工隧洞衬砌上的荷载种类、荷载组合方法、计算过程；教师引入案例，在提出问题的基础上，让学生根据已讲的基础知识进行分组讨论，解决实际问题。学生通过基础知识的练习，教师辅导答疑，对照教师提供的答案，教师评议学生的设计差异，评定设计过程。

教学条件

工程案例；练习题；课程相关课件。

作业

基础试题（填空、选择题等）

备注

2教学实施

【步骤l】复习巩固

教学地点

教师任务

学生任务

教学条件

时间（分钟）

多媒体教室

学习任务引入

与教师互动回答

多媒体课件

10

（1）复习巩固：水工隧洞布置选线、组成及构造、断面尺寸的确定等。

【步骤2】引入新课内容

引入新课：

（1）作用于水工隧洞衬砌上的荷载都有哪些？是否与围岩的类型相关？

（2）需要进行哪几种工况的计算？怎样进行荷载组合？

【步骤3】课程介绍及知识讲授

教学地点

教师任务

学生任务

教学条件

时间（分钟）

多媒体教室

（1）使学生熟悉作用在水工隧洞衬砌上荷载的种类；

（2）使学生掌握作用在水工隧洞衬砌上荷载的计算方法；

（3）使学生能够正确运用水工隧洞衬砌上的荷载的组合；

（4）使学生能正确使用设计规范。

听课，获取有关知识和信息

多媒体

课件

60

隧洞衬砌结构计算的目的，是验算在设计规定的荷载组合条件下，衬砌设计强度能否满足隧洞承载能力的要求。计算之前可先按1/8～1/12的洞径或用工程类比法初拟衬砌厚度，经过计算再行修正。

一、荷载的种类及其计算

（一）荷载种类

作用在衬砌上的荷载，按其作用的情况（根据洞室的工作条件和地质条件具体分析确定）分为基本荷载和特殊荷载两类。

1）基本荷载

基本荷载为长期或经常作用在衬砌上的荷载。包括：

（1）山岩压力（围岩压力）；

（2）衬砌自重（包括超挖回填混凝土重）；

（3）设计水位下洞内的静水压力（包括引水隧洞正常水位时以及调压井（引水发电隧洞进电站厂房后接钢管时设调压井，为减小水轮机突然关闭产生的水击压力）中产生最高涌浪时的静水压力或泄洪隧洞设计洪水位时的静水压力）；

（4）稳定渗流情况下的地下水压力（外水压力）等。

设计洪水期一般时间短，形不成稳定渗流。正常蓄水位一般时间长，可以形成稳定渗流。

2）特殊荷载

特殊荷载为出现机会少的不经常作用在衬砌上的荷载。包括：

（1）校核洪水位时的内水压力（包括动水压力）；

（2）校核洪水位时的外水压力（包括动水压力）；

（3）温度荷载；

（4）施工荷载；

（5）灌浆压力；

（6）地震荷载。

（二）荷载计算

水工地下洞室承受的各种荷载中（山岩压力、内水压力、外水压力、衬砌自重、灌浆压力、温度荷载、地震力等），其中衬砌自重是十分明确的。内水压力对有压隧洞来说可根据压坡线计算，对于无压隧洞来说可根据水面线计算，所以内水压力也易于确定（外水压力、弹性抗力