重力坝习题讲解(黄嘉秋).ppt

水工建筑物重力坝习题讲解,黄嘉秋2016年4月6日,作业1,（1）基本资料：坝体剖面尺寸如图1，该坝为2级建筑物，地震烈度7度，只考虑水平向地震惯性力。帷幕处扬压力折减系数0.25。混凝土容重h2.4104N/m3，f=0.8，f1.2，c1MPa。,各种荷载的计算成果表,01,沿坝基面抗滑稳定计算成果及结论,02,不考虑扬压力时坝基面的边缘应力成果,03,作业1,（2）提交成果,1,荷载计算,PARTONE,（以单位坝段为研究对象）,1、自重,3、扬压力,重力坝荷载计算,Alwaysbelievethatsomethingwonderfulisabouttohappen.,2、静水压力,4、地震惯性力,作用于重力坝上的荷载主要有：（1）坝体及坝上永久设备的自重；（2）上、下游坝面上的净水压力及溢流坝面上的动水压力；（3）扬压力；（4）淤积于坝前的淤沙压力；（5）浪压力；（6）冰压力；（7）土压力；（8）地震作用所产生的地震惯性力、地震动水压力和地震动土压力；（9）其他荷载。,重力坝荷载计算,Alwaysbelievethatsomethingwonderfulisabouttohappen.,（1）坝体自重：设坝踵处坐标为（0,0）矩形部分自重：W1=hV1=249851=18360（kN），作用点（4.5,42.5），方向：三角形部分自重：W2=hV2=24（1/251681）=41616（kN），作用点（26,22.67），方向：坝体总自重：W=W1+W2=59976（kN），作用点（19.42,28.74），方向：,重力坝荷载计算,Alwaysbelievethatsomethingwonderfulisabouttohappen.,（2）水压力：1）上游面：水平水压力P上H=1/2WH12=1/29.88021=31360=3.14104KN(方向：）2）下游面：水平水压力P下H=1/2WH22=1/29.81521=1102.5=1.10103KN（方向：）铅直水压力P下V=倾斜面上水重=VWW=9.8（1/21511.251）=826.875=0.83103KN（方向：）,重力坝荷载计算,Alwaysbelievethatsomethingwonderfulisabouttohappen.,（3）坝底扬压力：,坝踵处扬压力强度：WH1=9.880=784kPa坝趾处扬压力强度:WH2=9.815=147kPa排水孔幕处扬压力强度:WH2+W（H1-H2）=147+9.8（80-15）=306.25kPa坝底扬压力=浮托力1+长方形渗透压力2+三角形渗透压力3+三角形渗透压力4,784,306.25,147,浮托力U1=147601=8.82103KN（）长方形渗透压力U2=（306.25-147）51=796.25=0.80103KN（）三角形3渗透压力U3=1/255（306.25-147）1=4379.375=4.38103KN（）三角形4渗透压力U4=1/25(784-306.25)=1194.375=1.19103KN（）,坝底扬压力U=U1+U2+U3+U4=15190=1.52104KN（）,重力坝荷载计算,Alwaysbelievethatsomethingwonderfulisabouttohappen.,（4）水平向地震惯性力：Fi=hGEii/g其中，水平向设计地震加速度h=0.1g地震作用折减系数=0.25集中在质点i的重力GEi质点i的动态分布系数重力坝质点i的动态分布系数i：,其中，hi、hj为质点i、j的高度；GEi、GEj分别为集中在质点i、j的重力；H为坝高；GE为产生地震惯性力的建筑物总重力,分区：分为长方体和三角体2块。重力：GEa=W1=1.84104KN质点a的高度：ha=85/2=42.5mGEb=W2=4.16104KN质心b的高度：hb=68/3=22.67m动态分布系数:同理，b=1.31结果：Fa=0.19.80.251.841041.61/9.8=7.41102KN(）Fb=0.19.80.254.161041.31/9.8=1.36103KN(）F=Fa+Fb=2.10103KN(）,重力坝荷载计算,Alwaysbelievethatsomethingwonderfulisabouttohappen.,各种荷载计算成果表：,2.10103,2,沿坝基抗滑稳定计算,PARTTWO,.,沿坝基抗滑稳定计算,Alwaysbelievethatsomethingwonderfulisabouttohappen.,02,05,03,2.10103,抗剪强度公式：抗剪断强度公式：,沿坝基抗滑稳定计算,Alwaysbelievethatsomethingwonderfulisabouttohappen.,(1)基本组合情况（不考虑地震）,(2)特殊组合情况（考虑地震）,K=1.131.00K=3.542.3,抗滑稳定安全系数,K=1.201.05K=3.793.0,结论：基本荷载组合下重力坝满足沿坝基面的抗滑稳定。,结论：特殊荷载组合下重力坝满足沿坝基面的抗滑稳定。,综上可知，坝基满足抗滑稳定。,3,坝基面边缘应力,PARTTHREE,（不考虑扬压力）,坝基面边缘应力（不考虑扬压力）,Alwaysbelievethatsomethingwonderfulisabouttohappen.,LoremIpsumDolorSit,LoremIpsumDolorSitErElitLamet,ConsectetaurCilliumAdipisicingPecu.,LoremIpsumDolorSit,LoremIpsumDolorSitErElitLamet,ConsectetaurCilliumAdipisicingPecu.,LoremIpsumDolorSit,LoremIpsumDolorSitErElitLamet,ConsectetaurCilliumAdipisicingPecu.,铅直向力：W=6.0104+0.83103=6.08104KN(）上下游水压力强度：pu=9.880=784kPa（上游）；pd=9.815=147kPa(下游)上下游坝面坡度：m1=0，m2=51/68=0.75求合力矩M：以坝踵为圆心，向右向上为正，求坝体截面形心坐标：则坝体截面形心坐标为（19.42,28.74）,坝基面边缘应力（不考虑扬压力）,Alwaysbelievethatsomethingwonderfulisabouttohappen.,LoremIpsumDolorSit,LoremIpsumDolorSitErElitLamet,ConsectetaurCilliumAdipisicingPecu.,LoremIpsumDolorSit,LoremIpsumDolorSitErElitLamet,ConsectetaurCilliumAdipisicingPecu.,LoremIpsumDolorSit,LoremIpsumDolorSitErElitLamet,ConsectetaurCilliumAdipisicingPecu.,荷载对坝踵/坝趾所在水平截面形心（30,0）的力矩：坝体自重对水平截面形心的力矩：M1=6104(30-19.47)=6.32105KNm（逆时针）上游面静水压力对水平截面形心的力矩：M2=-3.14104851/3=-8.37105KNm（顺时针）下游水平水压力对水平截面形心的力矩：M3=1.10103151/3=5.5103KNm（逆时针）下游铅直水压力对水平截面形心的力矩：M4=-0.83103（30-11.25/3)=-2.18104KNm（顺时针）水平惯性力对截面形心的力矩：M5=-2.0910328.74=-