7重力坝的设计

1、第七节第七节 重力坝的剖面设计重力坝的剖面设计 7.1 7.1 剖面设计原则剖面设计原则1）满足稳定和强度要求，保证大坝安全；）满足稳定和强度要求，保证大坝安全；2）工程量小；）工程量小；3）运用方便；）运用方便；4）便于施工。）便于施工。 7.2 7.2 重力坝基本剖面重力坝基本剖面 基本剖面是指坝体基本剖面是指坝体在自重、静水压力和扬在自重、静水压力和扬压力压力3项主要荷载作用下，项主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，满足稳定和强度要求，并使工程量最小的三角并使工程量最小的三角形剖面。形剖面。 根据工程经验，一般上游坝坡坡率根据工程经验，一般上游坝坡坡率n=00.2，常做成铅直或上部铅直下

2、部倾向上游；下游坝坡坡常做成铅直或上部铅直下部倾向上游；下游坝坡坡率率m=0.60.8，底宽约为坝高的底宽约为坝高的0.70.9倍倍。 2 2）坝顶高程）坝顶高程 坝顶高程应高于校核洪水位，坝顶上游防浪坝顶高程应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶的高程应高于波浪顶高程。防浪墙顶与正常墙顶的高程应高于波浪顶高程。防浪墙顶与正常蓄水位或校核洪水位的高差蓄水位或校核洪水位的高差hh按下式计算：按下式计算：7.3 7.3 实用剖面实用剖面 1) 坝顶宽度坝顶宽度 根据施工、交通、设备安装等条件确定。根据施工、交通、设备安装等条件确定。 一一般般b=(810)%h，且不小于，且不小于2m。 或根据漂浮物，

3、冰压力等对坝体的冲击力情或根据漂浮物，冰压力等对坝体的冲击力情况确定。况确定。 h1% 累积频率为累积频率为1%时的波高，时的波高，m。 hz 波浪中心线至静水位的高度，波浪中心线至静水位的高度，m。 hc安全超高安全超高m，见下表。，见下表。注：在计算注：在计算h1%时，两种情况应采用不同的计算风速值。时，两种情况应采用不同的计算风速值。相应水位相应水位坝的安全级别坝的安全级别 (1级级)(2、3级级)(4、5级级)正常蓄水位正常蓄水位0.70.50.4校核洪水位校核洪水位0.50.40.3czhhhh%1 坝顶上游防浪墙顶高程按下式计算后选坝顶上游防浪墙顶高程按下式计算后选用较大值：用较大

4、值： 防浪墙顶高程防浪墙顶高程 = = 正常蓄水位正常蓄水位+ +h h正正 防浪墙顶高程防浪墙顶高程 = = 校核洪水位校核洪水位+ +h h校校 坝顶高程最大值坝顶高程最大值 - 1.2 m- 1.2 m3) 3) 剖面形态剖面形态 图（a）图（b）图（c）有基本剖面修改为适用剖面，有三种常用的形态，如图3-40n设计变量。设计变量。4) 优化设计优化设计上、下游坝面的坡率上、下游坝面的坡率n、m，坝顶距上、下游起坡点的高度，坝顶距上、下游起坡点的高度yn和和ym。n建立目标函数。建立目标函数。v(x)n确定约束条件。确定约束条件。如稳定约束、应力约束、几何约束等。如稳定约束、应力约束、几

5、何约束等。n选择求解方法。选择求解方法。目标函数和约束条件都是设计参数的非线性函数，因此重力目标函数和约束条件都是设计参数的非线性函数，因此重力坝的优化设计是一个非线性规划问题。坝的优化设计是一个非线性规划问题。下一节n采用铅直的上游坝面，适用于坝基摩擦系数较大，由应力条件控制坝体剖面的情况。l优点：便于布置和操作坝身过水管道进口控制设备l缺点：由于在上游面为铅直的基本三角形剖面上增加坝顶重量，空库时下游坝面可能产生拉应力。返回n工程中经常采用的剖面形态l特点：上游坝面上部铅直而下部呈倾斜，即可利用部分水重来增加稳定性，又可保留铅直的上部便于管道进口布置设备和操作的优点。l上游折坡的起坡点位置应结合应力控制条件和引水、泄水建筑物的进口高程来选定。一般在坝高的1/32/3的范围内。设计时要验算起坡点高程水平截面的强度和稳定条件。返回n上游面呈倾斜