《混凝土坝设计》课件.pptVIP

混凝土坝设计探索混凝土坝工程的设计原理、施工技术与创新应用

什么是混凝土坝定义利用混凝土材料修筑的挡水建筑物主要用途拦蓄水流、调节水位、发电、防洪发展现状全球已建成上万座混凝土坝，技术不断创新

混凝土坝的发展历程1早期阶段19世纪末出现第一批现代混凝土坝2成熟期20世纪中叶大型水电工程推动技术突破3创新期我国21世纪实现超高混凝土坝设计与施工

混凝土坝的分类重力坝依靠自重抵抗水平推力拱坝曲线结构将水平力传至两岸支墩坝通过支墩增强结构稳定性

混凝土坝的应用领域水利枢纽调节水资源，防洪抗旱水电站利用水能发电，提供清洁能源城市供水确保城市和农业用水安全灌溉系统支持农业灌溉，促进粮食生产

混凝土坝的主要特点安全可靠性高结构刚性好，抗洪能力强坝体渗漏少整体性好，防渗效果佳使用寿命长百年以上设计使用期施工周期长技术要求高，投资成本大

混凝土坝建设流程前期勘察地质条件评估设计优化结构与水力计算施工建设混凝土浇筑与养护运行管理监测与维护

操作性与经济性原则功能性需求满足防洪、发电等多功能要求成本控制材料优化，结构合理化设计长寿命设计百年运行周期，耐久性考量

坝址选择与地基处理最佳坝址地形狭窄，基岩良好地基加固灌浆处理，帷幕防渗地基要求均匀稳定，承载力强

混凝土材料性能强度要求抗压强度高，满足承载需求耐久性设计抗冻融，抗渗透，耐磨蚀施工性能良好的和易性，易于浇筑

混凝土温控防裂技术60℃最高温度控制值大体积混凝土内部温度上限25℃入仓温度混凝土浇筑时控制温度20℃最大温差表面与内部温差控制值

基本结构形式—重力坝断面原理三角形断面，自重抵抗水推力适用条件宽谷河道，基岩坚硬结构特征断面厚重，稳定性好材料要求混凝土强度适中，用量大

基本结构形式—拱坝力学原理拱形结构将水平推力传至两岸基岩优势特点材料用量少，结构轻盈，适应地形变化限制条件要求窄谷地形，两岸岩体强度高

基本结构形式—支墩坝支墩坝由上游面板和下游支墩组成，节约混凝土用量，适用于基岩条件良好的宽谷河道

坝体结构布置坝顶结构交通通道，观测设施泄水建筑物溢流道，排洪闸门发电系统引水系统，机组安装

水荷载分析

土压力与特殊荷载岸壁土压力坝肩土压力分布与计算方法温度荷载季节温差导致混凝土体胀缩冰压力寒冷地区冰层产生的水平推力地震作用地震加速度引起的附加荷载

抗滑与稳定分析坝型静态抗滑系数动态抗滑系数重力坝≥3.0≥1.5拱坝≥4.0≥2.0支墩坝≥3.5≥1.8

抗倾覆与结构计算抗倾覆条件合力作用点位于断面中间核心区最大压应力不超过材料强度极限不产生或极小的拉应力安全系数通常大于1.5，确保结构稳定

实际工程中的安全系数3.0抗滑系数静态条件下的最小标准1.5抗倾覆系数基本安全保障值4.0应力控制最大工作应力与极限强度比

防渗与排水系统设计帷幕灌浆坝体基础防渗屏障排水孔系统控制渗透水力梯度监测系统渗流量与水压观测

渗流分析与控制渗流建模有限元分析方法压力监测孔隙水压力测量渗控措施防渗墙与排水设施结合

地震荷载与抗震措施动力响应分析地震加速度输入与结构响应评估结构加强措施增大断面尺寸，加强关键部位接缝设计优化地震缝与伸缩缝合理布置

坝体伸缩缝与温控缝横缝设计15-20米间距，贯穿全断面纵缝布置分块浇筑，减小温度应力止水措施橡胶止水带，多道防线灌浆处理缝隙后期灌浆，增强整体性

溢流与泄洪系统设计溢流系统必须满足百年一遇洪水安全泄放，常用溢流道、表孔和底孔泄洪相结合的方式

消能与消浪设施布置拦污栅设计防止大型漂浮物进入泄水系统消能池布置通过水跃消耗动能，防止河床冲刷消浪设施坝前破浪结构，减小波浪冲击

电厂与泄洪兼顾设计1引水系统规划压力管道与发电效率优化2厂房布置地下或坝后式电站厂房位置选择3泄洪能力保障确保在发电条件下仍有足够泄洪容量4控制系统整合发电与泄洪统一调度方案

管理运营与维护常规检查坝体变形观测渗流量监测结构裂缝巡检特殊检查大洪水后检查地震后全面检查定期安全鉴定维修加固裂缝处理混凝土修补防渗系统更新

数字化与智能监测变形监测精密传感器实时观测应力监测埋入式应力计长期记录数据中心信息汇总与智能分析

环保与生态影响鱼道设计确保鱼类洄游通道下游生态流量维持河道最小生态需水量库区生态保护防止水土流失与生物多样性保护泥沙管理减轻水库淤积及下游冲刷4

国内外典型混凝土大坝实例三峡大坝世界最大水电站，重力坝中国，185米高，2335米长伊泰普坝巴西与巴拉圭合建，重力坝196米高，7744米长胡佛大坝美国经典拱坝工程221米高，379米长

三峡大坝设计要点断面优化重力坝结构，局部采用拱形泄洪系统表孔与底孔协同泄洪通航设施五级船闸与升船机配合监测系统12000多个传感器全面监控

胡佛大坝结构亮点胡佛大坝采用拱重力混合结构，拱形设计减少材料用量，同时兼具重力坝稳定性，是工程设计典范

我国拱坝代表—小湾大坝294