第二章重力壩第二章重力壩1第一節概述對壩的認識第一節概述對壩的認識2重力壩的剖面詳圖課件3重力壩的剖面詳圖1-非溢流重力壩；2-溢流重力壩；3-橫縫；4-導墻；5-閘門；6-壩內排水管；7-檢修、排水廊道；8-基礎灌漿廊道；9-防滲帷幕；10-壩基排水孔重力壩的剖面詳圖1-非溢流重力壩；4基本概念定義：是用混凝土或漿砌石筑的大體積擋水建筑物.工作原理:在水壓力及其他荷載作用下,依靠壩體自重在壩面產生的抗滑力來抵抗水平水壓力產生的滑動力以達到穩定要求;利用壩體自重在水平截面上產生的壓應力來抵消由于水壓力所引起的拉應力以滿足強度要求. 1、重力壩的基本剖面：做成上游面接近鉛直的呈三角形斷面，或稍傾向上游的三角形斷面。 2、受力簡圖可以視作倒置的懸臂梁基本概念5重力壩的工作特點安全可靠對地形、地質條件適應性強樞紐泄洪問題容易解決便于施工導流施工方便結構作用明確優點重力壩的工作特點安全可靠優6重力壩的工作特點壩體應力較低，材料強度不能充分發揮作用壩體與地基接觸面積大，對壩體穩定不利的揚壓力也相應大壩體體積大，由于施工期混凝土的水化熱和硬化收縮，將產生不利的溫度應力和收縮應力缺點重力壩的工作特點壩體應力較低，材料強度不能充分發揮作用缺點7類型按高度分：30m70m按泄水條件分：溢流非溢流按筑壩材料分：混凝土漿砌石按壩體的結構形式分：實體寬縫空腹 預應力錨固類型按高度分：30m70m8重力壩的布置和設計內容布置：軸線溢流壩段非溢流壩段導墻邊墩。。設計內容：剖面設計穩定分析應力分析構造設計地基處理溢流重力壩和泄水孔的孔口設計檢測設計重力壩的布置和設計內容布置：軸線溢流壩段非溢流壩段9非溢流重力壩剖面設計一、設計原則1、滿足穩定和強度要求2、工程量少3、便于施工4、運用方便重力壩的基本斷面一般是指在水壓力(水位與壩頂齊平)、自重和揚壓力等主要荷載作用下，滿足穩定、強度要求的最小三角形斷面。非溢流重力壩剖面設計一、設計原則重力壩的基本斷面一般是指在水10基本剖面

因為作用于上游面的水壓力呈三角形分布,所以重力壩面是三角形。當a>90時，即上游面為倒坡。庫空時，三角形重心可能超過底邊三分點在下游面產生拉應力，而且倒坡不便施工。當a<90時，利用水重幫助穩定。但角度太小時，庫滿時合力可能超過底邊三分點（偏下游）在上游面產生拉應力。上游面坡度越緩，第一主應力越易成為拉應力，故a角不宜太小。基本剖面 因為作用于上游面的水壓力呈三角形分布,所以重力壩11規律：1）施工運用方便多做成a=902）f較低時，為滿足穩定，減小a角，利用水重3）工程經驗 m=0.6—0.8（下游坡）n=0—0.2（上游坡）

一般情況,壩體與壩基接觸面之間摩擦系數及粘結強度越大、滲壓折減系數越大，基本剖面底寬就越小，主要由強度條件控制。反之，摩擦系數和粘結強度越小，滲壓折減系數越小，壩底寬度就越大，且主要由抗滑穩定條件控制。規律：一般情況,壩體與壩基接觸面之間摩擦系數及粘結強度越大、12實用剖面根據運用和交通要求，壩頂應有足夠的寬度，無特殊要求，壩頂寬=8-10%壩高，但不得小于3米，如有運用和交通要求，應滿足這些要求。壩頂高于水庫水位的高度△h計算：壩頂高度=設計洪水位+△h壩頂高程或防浪墻頂高程，按設計洪水位、校核洪水位兩種情況分別計算，并選用較大值。實用剖面根據運用和交通要求，壩頂應有足夠的寬度，無特殊要求，13官廳水庫公式（適用于峽谷水庫）官廳水庫公式（適用于峽谷水庫）14壩頂高程或壩頂上游防浪墻墻頂高程按下式計算，并選用較大值：壩頂或防浪墻頂高程=設計洪水位+△h設

壩頂或防浪墻頂高程=校核洪水位+△h校

當壩頂設防浪墻時，壩頂高程不得低于相應的靜水位，防浪墻頂高程不得低于波浪頂高程。壩頂高程或壩頂上游防浪墻墻頂高程按下式計算，并選用較大值：15壩頂布置●壩頂結構布置的原則：安全、經濟、合理、實用。●壩頂結構型式：壩頂部分伸向上游；壩頂部分伸向下游，并做成拱橋或橋梁結構型式；壩頂建成矩形實體結構，必要時為移動式閘門啟閉機鋪設隱型軌道。●壩頂排水：一般都排向上游。●壩頂防浪墻：高度一般為1.2m，厚度應能抵抗波浪及漂浮物的沖擊，與壩體牢固地連在一起，防浪墻在壩體分縫處也留伸縮縫，縫內設止水。壩頂布置16剖面選擇：對中、低重力壩可以采用工程類比法，參照類似的已建工程，擬定壩體剖面尺寸，然后對壩體控制截面進行強度和穩定驗算，并根據計算結果進行調整，直到滿足設計要求為止剖面選擇：對中、低重力壩可以采用工程類比法，參照類似的已建工17第三節重力壩的荷載及組合重力壩的荷載作用于重力壩的主要荷載有：①自重；②靜水壓力；③揚壓力；④動水壓力；⑤冰壓力；⑥泥沙壓力；⑦浪壓力；⑧地震力；⑨溫度及其他荷載第三節重力壩的荷載及組合重力壩的荷載18自重初步設計時可取混凝土的重度24kN/m3；施工詳圖階段由現場混凝土試驗決定；當計算深層滑動時，還應考慮巖體的自重。（計算自重時，壩上永久性的固定設備，如閘門、固定式啟閉機的重量也應計算在內，壩內較大的孔洞應該扣除。

）

自重初步設計時可取混凝土的重度24kN/m3；19重力壩的剖面詳圖課件20溢流壩壩面水壓力計算溢流壩壩面水壓力計算21靜水壓力靜水壓力是作用在上下游壩面的主要荷載。分解為水平水壓力（PH）和垂直水壓力（PV）。溢流堰前水平水壓力以（PH1）表示PV=Vwγw（kN/m）PH=?γwH2（kN/m）PH1=?γw（H2-h2）（kN/m）式中Vw——斜坡面上水體體積（m3）；H——計算點處的作用水頭（m）；h——堰頂溢流水深（m）；w——水的重度（kN/m3）。靜水壓力靜水壓力是作用在上下游壩面的主要荷載。分解為水平水壓22動水壓力在溢流面上作用有動水壓力，壩頂曲線和下游面直線段上的動水壓力很小，可忽略不計。只計算反弧段上的動水壓力。計算時假定水流為勻速流，流速為V，如果忽略水重W，側面水壓力p1和p2，則可以直接由動量方程求出作用于整個反弧上的水壓力水平分量和垂直分量。動水壓力在溢流面上作用有動水壓力，壩頂曲線和下游面直線段上的23淤沙壓力Psk=淤沙壓力Psk=24揚壓力揚壓力25 1、壩底揚壓力形成原因：①上下游水位差；②砼、巖石都是透水材料。由于基巖節理裂隙很不規則，難以求出壩底揚壓力的準確分布，故通常加定揚壓力從壩踵到壩趾成直線變化。α為揚壓力折減系數與巖體的性質和構造，帷幕深度和厚度，灌漿的質量，排水孔的直徑、間距、深度等有關。規范規定：河床壩段α=0.2～0.3;岸坡壩段α=0.3～0.4 1、壩底揚壓力形成原因：262、壩身揚壓力壩身排水管折減系數α3=0.15～0.3見p21，表2-42、壩身揚壓力27地震作用冰壓力其他荷載地震作用28重力壩的荷載（作用）組合永久荷載（是指在設計基準期內，其量值不隨時間變化或其變化與平均值相比可忽略不計的作用。）壩體自重和永久設備自重淤沙壓力土壓力可變荷載（指在設計基準期內量值隨時間變化，且變化與平均值相比不可忽略的作用）靜水壓力揚壓力動水壓力浪壓力冰壓力風雪荷載機動荷載偶然荷載（指在設計基準期內出現概率很小，一旦出現量值很大且持續時間很短的作用）地震作用校核洪水位時的靜水壓力重力壩的荷載（作用）組合永久荷載（是指在設計基準期內，其量值29基本組合（1）壩體及設備自重（2）正常蓄水位或設計洪水位時的靜水壓力（3）對應于（2）的揚壓力（4）泥沙壓力（5）相應的浪壓力（6）冰壓力（7）土壓力（8）相應于設計洪水位時的動水壓力（9）其他出現機會較多的荷載基本組合（1）壩體及設備自重3