《出水堰的设计》课件.pptVIP

出水堰的设计出水堰是水利工程中重要的结构物，用于控制水流流量和水位。它在灌溉、水力发电、防洪等方面发挥着重要作用。

课程目标了解出水堰的定义和作用掌握出水堰的设计原理和计算方法熟悉各种类型的出水堰例如重力式、浮力式、钢质出水堰等掌握出水堰的设计步骤并能够进行相关计算和分析了解出水堰的施工要点以及维护和管理方面的知识

出水堰的定义和作用控制水位出水堰是一种水利工程结构，通常用于控制水库或渠道的水位。排泄洪水当水库或渠道水位超过设计水位时，出水堰可以将多余的水量排泄掉，防止水位过高。调节流量出水堰可以调节水库或渠道的流量，保证下游用水需求。

出水堰的分类1重力式出水堰利用自身重量抵抗水压力，结构简单，造价低廉。2浮力式出水堰依靠浮力抵抗水压力，适用于水位变化较大的场合。3钢质出水堰采用钢结构，强度高，重量轻，易于拆装。4组合式出水堰将不同类型的出水堰组合使用，以满足不同工况的需求。

重力式出水堰重力式出水堰是利用自身的重量来抵抗水压力的一种出水堰类型。结构简单，施工方便，是常用的出水堰形式。重力式出水堰的主要结构包括堰顶、堰身、基础等。堰顶通常采用混凝土或钢筋混凝土结构，堰身可以采用浆砌石或混凝土结构，基础通常采用钢筋混凝土结构。

重力式出水堰的水力计算重力式出水堰水力计算非常重要，这确保了结构安全性和运行效率。1流量计算设计流量，包括最大流量和正常流量。2水头确定堰顶水头，影响水流速度和流量。3堰顶长度根据设计流量和水头计算堰顶长度，保证水流顺利通过。4水流流速计算水流流速，防止过快导致冲刷或水头损失过大。此外，还需要考虑水流方向、水流能量损失、水流分布等因素。

重力式出水堰的管涌计算管涌是指水流通过出水堰基础下渗，造成基础冲刷，甚至破坏出水堰的现象。管涌计算是设计出水堰的重要环节，确保出水堰的稳定性和安全性。

重力式出水堰的抗冲计算抗冲计算目的水流冲击保证堰体安全水流速度设计依据水流流量设计依据堰体结构设计依据

重力式出水堰的抗滑计算重力式出水堰的抗滑计算是确保其稳定性的重要环节。抗滑计算主要考虑堰体与基础之间的摩擦力，以及堰体自身重量对滑动的抵抗力。计算方法安全系数法极限平衡法计算步骤确定安全系数，计算滑动力和抗滑力。建立滑移面，计算滑移力，并与抗滑力比较。计算结果安全系数大于1.5，满足抗滑要求。滑移力小于抗滑力，满足抗滑要求。

重力式出水堰的抗倾覆计算抗倾覆计算是出水堰设计中至关重要的环节，确保结构在水流和自身重量的共同作用下不会发生倾覆。计算过程需要考虑水流压力、自身重量、土壤压力等因素，并根据相关规范进行计算分析。

浮力式出水堰浮力式出水堰是一种主要依靠浮力支撑的出水结构，其特点是整体或部分漂浮在水面上。浮力式出水堰通常用于河道治理、水库泄洪和灌溉工程，具有较好的水力特性和适应性。

浮力式出水堰的水力计算浮力式出水堰水力计算主要包括流量计算、堰顶水深计算和堰下水深计算。流量计算采用堰流公式，根据堰顶水深和堰宽计算流量。堰顶水深计算采用水力学原理，根据上游水位和堰顶高度计算。堰下水深计算则根据流量和堰下水流状态计算。1流量流量计算采用堰流公式2堰顶水深采用水力学原理计算3堰下水深根据流量和堰下水流状态计算

浮力式出水堰的荷载计算浮力式出水堰荷载计算需要考虑多种因素，包括自重、水压力、冰压力、风荷载和地震荷载。

浮力式出水堰的抗浮计算抗浮计算是保障浮力式出水堰安全的重要环节，确保其在水流冲击下不发生浮起或移动。1.2安全系数抗浮计算中，安全系数通常取1.2以上，确保堰体稳定。1.5水位设计水位和洪水位都应考虑在内，确保堰体在不同水位条件下安全。0.8重量堰体重量是抵抗浮力的关键，可通过增加混凝土重量或采用沉重材料来实现。

钢质出水堰钢质出水堰具有强度高、重量轻、易于安装等优点，适用于跨度大、水深深或地质条件复杂的水利工程。钢质出水堰可采用型钢、钢板或钢管等材料制成，根据不同的设计要求，可采用不同的结构形式，如桁架式、拱式、悬臂式等。

钢质出水堰的受力计算钢质出水堰承受着水压、自重、风荷载等复杂载荷。受力分析需要考虑不同工况下载荷的分布，并根据材料的特性计算应力、应变和变形。载荷类型计算方法注意事项水压静水压公式考虑水位变化、水流速度、水流方向自重材料密度和体积考虑钢结构的几何形状和尺寸风荷载风压公式考虑风速、风向、结构形状

钢质出水堰的变形计算钢质出水堰在荷载作用下会产生变形，变形的大小和形状会影响出水堰的稳定性和功能。变形计算是钢质出水堰设计的重要环节，需要考虑材料的弹性模量、截面形状、荷载大小和方向等因素。垂直变形水平变形变形计算方法可以采用有限元分析等数值方法，也可以根据简化模型进行理论计算。变形计算结果要与规范要求进行比较，确保变形在允许范围内。

钢质出水堰的焊缝设计钢质出水堰的焊缝设计是保证其结构安全和使用寿命