《水利工程概论》第四章-3-支墩坝

1、水利工程概论第四章-3-支墩坝水利工程概论第四章-3-支墩坝重力坝的二个主要缺点： 材料强度不能充分利用； 底部扬压力大.宽缝重力坝在一定程度上克服了这两个缺点。我们设想： 能否最大限度地利用材料强度； 能否最大限度地减小扬压力； 能否充分利用水重来节省砼方量；支墩坝的工作原理 重力坝的二个主要缺点：支墩坝的工作原理 支墩坝的工作原理 工作原理:组成 支墩坝由一系列独立的支墩和挡水面板组成，支墩顺坝轴线排列，上游面设挡水面板，遮断河谷，形成挡水面。传力方式 库水压力由面板支墩地基工作原理 利用水重和自重在坝基面产生的摩擦力来抵抗水平水压力维持稳定。支墩坝的工作原理 工作原理:支墩坝的型式 根据

2、挡水面板的形状可将支墩坝分为三种型式:平板坝 、连拱坝、大头坝 支墩坝的型式 根据挡水面板的形状可将支墩坝分为是支墩坝的最早型式，常用的是简支式平板坝。由支墩和面板组成，平(面)板支承于支墩。它的面板是一个平面，平板与支墩在结构上互不相连。优点:平板的迎水面上不产生拉应力； 对温度变化的敏感性差； 地基变形对坝身应力分布影响不大，对地基要求不十分严格； 平板坝平板坝 平板坝适用条件：地基不均匀变化较大时； 适用于坝高40m以下的坝；这是由于面板受力条件的限制(跨中弯矩大 )基本结构qx1ql/82M图平板坝 平板坝适用条件：地基不均匀变化较大时； 由于平板坝的面板受力条件不好，需将面板的形式加

3、以改进，而砼的抗压性能好，所以可以把平面的面板改为圆弧面板(拱)，即连拱坝。 在河谷较宽时，若采用拱坝，拱作用得不到充分发挥，且砼方量多(中心角越大，弧长越长)。 将面板做成拱型的，其受力条件较好能较好地利用材料强度。 连拱坝连拱坝连拱坝 与其他形式的支墩坝比较，连拱坝有下列特点： 拱形面板为受压构件，承载能力强，可以做得较薄。支墩间距可以增大。混凝土用量最少，但钢筋用量较多。混凝土平均含钢筋量可达3040kg/m3 施工模板也较复杂。混凝土单位体积的造价高。 面板与支墩整体连接，对地基变形和温度变化的反应比较灵敏，要求修建在气候温和地区，且地基比较坚固。 上游拱形面板与溢流面板的连接比较复杂

4、，因此很少用做溢流坝。 连拱坝 与其他形式的支墩坝比较，连拱坝有下列特点： 水利工程概论第四章-3-支墩坝 佛子岭连拱坝高74.4m 1954年建成，水库总库容 496亿立方米，相应洪水位130米，汛期兴利库容12亿立 方米，死库容 125亿立方米，防洪标准为千年一遇。 佛子岭连拱坝高74.4m 1954年建成，水库 梅山连拱坝1956年建成，坝高88.24m,水库总库容22.64亿m3，电站总装机容量40MW 。是同期世界上最高 梅山连拱坝1956年建成，坝高88.24m,水适用场合： 连拱坝是空间超静定结构，对地基变形、温度变化较敏感，故对地基要求相对要高.连拱坝适用场合：连拱坝 是一种较

5、为优越的坝型，它既能充分利用材料的强度，钢筋用量也少。国内：广东新丰江单支墩大头坝，坝高105m 湖南柘溪单支墩大头坝，坝高104m国外：巴西-巴拉圭80年代修建的伊太普 (Itaipa)双支墩大头坝，坝高185m大头坝 是一种较为优越的坝型，它既能充分利用材料的强大头坝 大头坝介于宽缝重力坝和轻型支墩坝(平板坝和连拱坝)之间，属于大体积砼结构，它具有宽缝重力坝和轻型支墩坝两者的优点，表现在：钢筋用量少: (23kg/m3)，平、连拱坝3040kg/m3；砼体积小: 砼体积随坝高变化，H V砼H=40m， 节省30，H=100m，节省40坝顶可以溢流大头坝 大头坝介于宽缝重力坝和轻型支墩坝 大

6、头坝 大头型式 1平头式 施工方便，但应力条件不好，挡水面常有拉应力，现在较少采用；2圆头式 水压力环向辐射，应力情况好，但模板复杂；3折线式(或叫钻石式) 兼有以上两者优点，应力情况接近圆头式，施工也较方便，我国己 建的大头坝都采用这种型式.大头坝 大头型式 1平头式 施工方便，但应力大头坝 支墩型式 开敞式单支墩 优点：结构简单，施工方便，便于观察检修； 缺点：侧向刚度较低，寒冷地区保温条件差；大头坝 支墩型式 开敞式单支墩大头坝 支墩型式 封闭式单支墩 这种型式是将支墩下游面扩大后互相紧贴而成，较为多用。特点：侧向刚度较高，墩间空腔封闭保温条件好，适用于地震地区和寒冷地区，溢流布置方便，

7、 采用最广泛。大头坝 支墩型式 封闭式单支墩 大头坝 支墩型式 开敞式双支墩优点：侧向刚度高，可改变头部应力状态，导流底孔、坝身引水管可以布置在两墩之间的空腔。缺点：施工复杂；大头坝 支墩型式 开敞式双支墩优点：侧向刚度高大头坝 支墩型式 封闭式双支墩侧向刚度最高；施工最复杂，目前采用不多。大头坝 支墩型式 封闭式双支墩支墩坝的特点 1、稳定性特点 抗滑稳定 a、因支墩间有空隙渗水易排，扬压力减小； b、上游边坡加缓(0.40.9)，可利用水重，节省砼；侧向稳定 支墩因本身单薄，又相互分立，侧向刚度比纵向(上下游方向)刚度低，地震时顺坝轴线方向抗震能力明显低于重力坝。弹性稳定 因支墩坝是一块单

8、薄的受压板，当作用力超过临界值时，尽管应力分析所求得的支墩内应力未超过材料的破坏强度，但支墩却因丧失纵向弯曲稳定而失稳。所以对支墩坝还应进行弹性稳定计算。 支墩坝的特点 1、稳定性特点2、应力特点 支墩可以随受力情况调整厚度，以充分利用砼的容许抗压强度，连拱坝把盖板做成压力结构。支墩坝的特点 2、应力特点支墩坝的特点 3、施工特点 地基开挖 支墩坝的基础一般不需全部开挖，只需开挖支墩部分，特别是在新鲜岩面埋藏较深的情况下，可节省大量的开挖工作量。 散热条件及模板用量 因与外界接触面增加，施工散热相对容易，故温度收缩应力较小，温控措施简单，可加快坝块上升速度，但模板用量大且复杂(尤以连拱坝为甚)

9、砼标号较重力坝高，单方造价也高。施工导流 大头坝、平板坝可利用支墩间隔布置导流底孔或采用梳齿法施工，但遇到意外洪水而未完建之坝体被迫过水时，存在坝体震动，基础冲刷，支墩侧向稳定等方面的问题。支墩坝的特点 3、施工特点 地基开挖 支墩坝的基础一般不需全部开挖，4、溢流特点 大头坝接近于宽缝重力坝，单宽流量可以较大，随基岩条件而定 。 连拱坝漫顶: 1969.7.14淮河上游发生大洪水，佛子岭水库溢洪道全部开启，仍不能泄走上游来水，将库水位逼至130.64m，超过坝顶1.08m，时间长达25小时15分钟，测得坝顶最大位移12.1mm。大坝安然无恙。支墩坝的特点 4、溢流特点 大头坝接近于宽缝重力坝，单宽流量可以5、钢筋用量 平板坝、连拱坝钢筋用量较多，达3040kg/m3砼；大头坝不用钢筋，仅在大头局部和洞周边布置23kg/m3砼的钢筋 ，与宽缝重力坝相近。支墩坝的特点 5、钢筋用量支墩坝的特点 6、砼方量节省 与实体重力坝相比，大