河海大学水工建筑物重力坝课件.ppt

1、1.重力坝的工作原理和特性1，工作原理利用坝基面上自重的摩擦力、坝和地基之间的凝聚力，抵抗水平水压，保持自重产生的压力应力稳定，抵消水压引起的拉应力、横向、排水口、排水管、泥浆窗帘、窗帘管工具、溢流坝段、上游水位、2、重力坝的特点，各种坝型中下降率最低，地形最低2-1概述，由于体积大小，材料强度不能充分利用地面正压，对稳定不利。体积大，水化热不好，温度控制要求高，2-1概述，2，根据重力坝特征内部结构，宽缝物理重力坝的空腹重力坝，2-1概述，2-1概述，按作业分类的非溢流重力坝溢流重力坝溢流重力坝，2-1概述，按建筑材料混凝土重力坝的特征内部结构，混凝土重力坝砌石重力坝重力坝结构设计6、地基处

2、理7、溢流坝或出水口设计8、监测设计、2-1概述、2-2重力坝的荷载和组合、1、荷载作用不随时间变化，偶然发生-地震、水位的水压检查等偶然作用，是设计基准期间作用的强度随时间与平均值成正比的不可忽视的作用。1，自重，坝自重是重力坝的主要荷载之一。W=A -大坝上的永久设备沿坝面再次滑动，仅计算大坝重量。沿深滑，滑体应列入岩石体重；用有限元方法计算时，必须考虑地基初始应力的影响。假设：1地基上任意点处的法向应力(y)=h 2水平应力(x)=h 3剪切应力(xy)=0，1上游垂直2上游坡度块坝段溢流坝段3水的净重清水泥浆水(根据实际情况考虑)，2，静水压水头差异引起的渗透压力渗透压力从上游逐渐减少

3、到下游，其变化是抛物线形分布。正压不利于大坝的稳定，必须采取工程措施减少正压。窗帘采用折叠系数，表示岩石结构、性质、窗帘深度、厚度、泥浆质量、排水口直径、间距、深度等因素。排水，3，正压(包括坝基和坝体内正压)，规范规定：河床坝段：=0.20.3河岸坝段：=0.30.4:圆形观测数据表明，正压在泥沙影响下会随着时间的推移而减少，4。动压，溢流坝排水时，溢流面有动压作用，其中坝顶曲线段和下游直线段的动压力较小，可以忽略不计。在逆弧段，应根据水流动力方程解动水压力。半圆弧段的整体水平分力和垂直分力为：根据动量冲击原理，单位时间内物体的动量增加包括物体受到的外力的合力，即5，冰压力，冰压力包括定冰压

4、力和动冰压力定冰压力。在寒冷的地区，水池表面结冰，气温升高，冰膨胀，建筑物的压力。大小：取决于冰层厚度、温度开始上升时的气温和温度上升率。请参阅教材表2-18。(表中的数据是单位面积的静态冰压力，必须乘以总冰厚度。)、说明：1冰压可以忽略在大坝上。一方面，因为水库变宽，容易浮冰，另一方面，在总负荷中所占的比例较小。两对低坝，水闸比较重要，它占总负荷的比重。一些部位，如三闸进水口及无法承受大冰块压力的部位，可以采取打孔措施等。，冻冰压力：冰破裂后，在风和水的作用下漂流，冰撞击坝面或桥墩时，会产生冻冰压力。冰的移动方向垂直或接近垂直坝面时，计算公式为(2- 51) (2-52)，取其中较小的值。6

5、，泥沙压力，原因水库蓄水后，水流流速减少，牙齿为零，带状泥沙流速减少，坝前堆积的过程先沉积大颗粒，然后沉积细颗粒。a，在计算沉积高程水坝之前，堆积的沉积逐年增加，可以根据河流的沉降量进行估算，估算的年限通常为50-100年。B，地表堆积的泥沙逐年固化，容积和内部摩擦角度逐年变化，难以准确计算。设计时可以根据经验定。像黄河这样的多沙河必须由实验决定。c，计算公式，6，泥沙压力，7。波浪压力，原因-气流，引导水形成波浪。波三要素2hl(2hm)波高；2Ll (2Lm)波长；H0 (hz)波中心线和静态水位之间的距离；a，波浪涌高的2hL波运动不受库底部的影响-深波运动受库底部的影响，库深度小于临界

6、深度Hk(Hk=(3-5 )hL，D，平原，海岸区域按Putian公式计算，见识(2-23)，累计频率P的波高，(2-27)，(2-28)，风波压力计算影响波的因素很多，目前大部分使用半径试验公式确定波长、波高，我国混凝土重力坝设计规范推荐管青水池公式。深波压力计算公式：勘误2-12左上角，浅水压力计算公式：深波压力计算公式地震载荷包括地震惯性力地面振动水压(激动力)地震冻土压力(地震正压，通常不考虑对泥沙压力的影响)的计算方法。动力法一般将f=ma除以模拟法，得出坝址的地震加速度地震强度： (地震时某点地面振动的强度，分012度)，地震载荷计算强度还分为基本强度和设计强度两个茄子基本强度，这

7、是指建筑物所在地区未来一定时间内(通常为100年左右)可能发生的地震最大强度。设计强度是指抗震设计中实际采用的强度。(大小强度)一般情况：设计强度=基本强度特殊情况：设计强度=基本强度1(例如，特别重要的大坝，地质条件复杂，事故后的巨大影响)，使用地震惯性力的议政法计算地震效果，水平设计地震加速，根据设计强度选择；地面振动水压，地震时大坝前坝后的水振动，形成作用于大坝表面的激振力。在水平地震作用下，坝面地面频率压力沿高度变化，水深Y的动压强度为总动水压力。其作用点可以确定水面下0.54H水深为Y的剖面以上短幅地震水压力的合力及其作用点深度为现成的图表。(阿尔伯特爱因斯坦，美国电视电视剧)，横坐

8、标为Py/P0，纵坐标为Y/h0，说明：1倾斜英数字，通过以上公式获得的动压力必须乘以减小系数/90。2当有坡度折叠在水面上时，直立部分等于或大于水深的一半，用直立面计算，否则，用直线连接水面和坡脚来计算坡度。3大纵横比B/H5的梯形溪谷或V型溪谷根据上述公式获得的地面振动水压太大，需要乘以打折系数C1。C1=0.75 0.05B/H 4坝上游下游作用的地面振动水压都垂直于坝面，两者作用方向相同。2，负载(作用)组合，1，除基本概念自重外，作用于重力坝的负载还具有以下特性：定义时间、时间、时间、时间、时间、时间、荷载组合：将可作用于建筑的所有荷载按发生时间(概率)分组，然后将每个荷载集单独应用

9、于设计的建筑，牙齿分组方法是荷载组合。荷载(作用)组合分类结构设计需要徐璐组合其他角色。也就是说，基本组合和偶然组合，基本组合：永久作用和可变作用都可能发生的组合。器官组合永久发生(永久状态)正常阻塞水位短期组合等短期发生(短期状态)设计洪水水位偶然组合：基本组合和偶然作用同时出现的组合。上述组合都应根据载荷能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。设计规范正常使用极限状态：器官组合、短期组合、偶然组合、承载能力极限状态：默认组合(器官和短期)、子元素为结构安全级别(r0)、设计状态()、角色(载荷)(RF 1)。结构重要性系数(r0)为结构可靠度、安全级别1、r0=1.1安全级别2、r0=1.

10、0安全级别3、r0=0.9、2。反映设计规范系数()的徐璐不同结构安全级别的不同要求。重力坝(=1.0)、(=0.95)、(=0.85)、34.材料性能子系数(RM)用于反映材料性能相对于标准值fk的不利变化，可以定义为材料性能设计值FD和标准值的倒数。5.结构系数(rd)用于反映效果计算模式的不确定性和阻力计算模式的不确定性，还包括未反映前四个子系数的其他不确定性。Rd1 -承载能力极限状态基本组合的结构系数rd2 -承载能力极限状态偶然组合的结构系数rd3 -正常使用极限状态短期组合的结构系数rd4 -正常使用极限状态器官组合的结构系数，表达式中S(*)起作用R(*)是结构阻力函数；Gk、

11、Qk、永久标准值和可变标准值Ak -意外效果的代表性值；Fk，AK，分别是材料性能标准值、几何参数标准值C结构的功能限制；2-3重力坝的稳定性分析，重力坝主要依赖自重保持稳定性，可能发生的破坏类型：浮起滑动防滑稳定是重力坝设计的重要内容，滑动、倾倒、1、计算假设，1、河床坝段处理为平面问题，岸坡坝段处理为空间问题。2、用单幅测量仪省略横向缝合效果。3.地基上刚性的边截面悬臂梁、横缝、出水口、排水管、灌浆帷幕、溢流坝段、上游水位、2、稳定分析(固定安全方法)(1)沿坝面的滑动稳定性分析假设大坝与大坝的连接具有三种茄子物理模式“接触”牙齿大坝直接放置在基岩上-“接触”-“接触”-“接触”，因此，滑

12、动稳定性计算公式：2，抗剪公式假定大坝和坝基之间涂有砂浆层-“粘合”计算考虑了粘合力的作用，因此抗剪公式为： 3。第一位的三个茄子滑动稳定性计算公式是徐璐其他假设下获得的摩擦公式。简单的形式，明确的概念，计算方便，多年积累了丰富的经验，在公式中粘合力与实际不符。(安全裕量包含在家庭中。k=1.0不表示临界状态。)剪切公式：考虑滑动阻力时，人为地将摩擦力看作摩擦力和剪切能力的总和，发掘了维持稳定的所有潜力。因此，所需的安全系数较大，在美国工作等方面使用较多。防剪公式：物理概念明确、现实，是近年来发展的趋势，规范也鼓励采用，要注意防剪参数的选择。(David aser，Northern Expos

13、ure，美国TV电视剧，)，2参数的决定很重要，F差0.01，V差2万平方。F，C取在野外现场测量的峰值的较小值平均值F，在野外现场测量的屈服限制(塑料破坏)或比率限制(脆性破坏)(见数168)。3滑动面水平时，可以根据上述公式滑动。如果可能的滑动面倾斜，则必须将每个力分解为可能的滑动面。4如果接触面前后徐璐是不同的岩体(分别为f1、C1和F2、C2参数)，则计算时假设大坝底部保持平面，粗略计算基础反作用力(不包括上升压力)，并分别起作用。近似计算：5有限元法可以反映复杂的地基情况，通过各单元的和计算，可以计算滑动面的安全系数，(2)进行深层滑动稳定性分析，地基内通常有弱夹层或平缓的倾斜横截面，除了大坝堵塞水，沿接触面滑动外，还可以沿断层、夹层等弱面滑动。要讨论大坝深层抗滑稳定性问题，目前对深层抗滑还没有成熟的方法。常用方法如下：刚体极限平衡法有限元法地质力学模型试验方法，1，单斜深防滑稳定性计算，A，计算公式B，安全系数要求摩擦公式，弱面C较小，因此安全储量低，K需要相应提高(25-30)。使用抗剪公式时，弱面的fc较低，因此K很难满足规范要求，可以适当地降低，但至少2.0，2，双斜深滑动，A，计算方法使区域处于极限平衡状态。剩余的推力法使区域处于极限平衡状态。-被动阻抗法使其成为K1。如果2R的斜度对