《水工建筑物》PPT课件

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1、水工建筑物绪论第一章重力坝第二章拱坝第三章土石坝第二节重力坝的荷载及荷载组合一、重力坝的荷载①自重（包括坝体及坝上永久性设备）②静止水压力（上、下游坝面，水平、竖直方向）③动水压力（对溢流坝段）④扬压力⑤淤沙压力⑥浪压力⑦冰压力⑧地震荷载⑨其他荷载重力坝上作用力示意图（1）自重a.坝体自重按坝体结构尺寸和材料容重计算：自重=gV式中：g——坝体材料重度=rg；混凝土：g=23.0～23.5kN/m3浆砌石：g=21.5～23.5kN/m3b.永久性设备自重：闸门、固定启闭机等，车辆、活动启门机不计入。（2）静水压力作用于单位坝长上游坝面静水压力的水平分力：作用于

2、单位坝长上游坝面静水压力的铅直分力：n为坡度系数=tanj（3）动水压力动水压力是指水流流经建筑物表面时，由于流速方向和大小发生改变而对建筑物产生的作用力，垂直于建筑物表面，多发生于溢流坝面。挑流鼻坎反弧段：忽略微分体自重和侧面水压力，仅计离心力。单宽流量式中：g－水的重度，KN/m3；v－反弧段的平均流速,m/s。微分体质量m=g/g×hds微分体离心力水平分力铅直分力（4）扬压力重力坝挡水后，在水位差作用下，上游水将通过坝体的孔隙和坝基裂隙向下游渗透，渗透水对坝体和坝基产生渗透水压力（水力学中称为“渗透动水压力）渗透水压力的特点：①同一点上各向压强相等——各

3、向同性②垂直于作用面——方向③其铅直分力称为扬压力（4）扬压力4.1坝底扬压力包括两部分①下游水深引起的浮托力②由上下游水头差引起的渗透压力渗透水压力的实际分布比较复杂：基岩节理、裂隙分布规律，难于理论计算。通常由经验假定：若坝底面未做任何防渗排水处理，则沿坝底面直线分布，即在坝底面沿程渗流水头损失相等。4.2减小扬压力措施防渗帷幕：为了减少坝底扬压力＋坝基渗流量，在坝底靠上游侧的基岩内钻孔，用高压水泥浆灌入孔内，渗入充填岩石节理、裂隙形成的不透水幕墙。排水：为进一步减小扬压力，在防渗帷幕后的基岩钻孔，排除部分透过帷幕的水流。无防渗排水措施时坝底扬压力分布有防渗

4、排水时坝底扬压力分布扬压力折减系数α参照SL319－2005《混凝土重力坝设计规范》中的建议取值。河床坝段：a=0.2～0.3岸坡坝段：a=0.3～0.4a1=0.20a2=0.50坝基有帷幕和主排水孔幕、2排副排水孔幕，并采取抽排，帷幕后坝基较大范围的渗透压力得到更大释放4.3坝体扬压力渗流不仅发生在坝基，也出现在坝体，只是坝体材料渗透性相对比较小，水流在坝体内运动的速度慢些而已，只要有足够的时间，水流同样从坝体上游坝面经过坝体流到下游坝面。（5）泥沙压力挟带泥沙的水流入库后，泥沙逐渐在坝前淤积，对坝上游面产生泥沙压力。按水库的使用年限和平均年入库泥沙量估算淤

5、积总量，再由库容曲线查得淤积高程，按土力学公式计算。（5）泥沙压力hn－为坝前泥沙淤积厚度；gn－为淤沙的浮容重，通过试验或工程类比得到；－淤沙的内摩擦角，根据坝前淤沙的粒径范围和淤积年限，参考类似工程的实测资料确定。成因:空气流动（风），带动水体，形成波浪，波浪对坝面产生的压力。（6）浪压力波浪的三要素:波高,波长,波浪中心线距静水面距离（6）浪压力由于水的阻力比空气阻力大，因而波峰比较尖锐，波谷比较平坦，这样导致波浪中心线高出静水面波峰—波浪在静水位以上部分；波谷—波浪在静水位以下部分；波高—波峰顶与波谷底之间的高差；波长—两相邻波峰顶或波谷底之间的距离；波

6、浪中心线—平分波高的水平线（为什么波浪中心线高于静水面？）。6.1波浪要素计算对于平原、滨海地区水库，采用莆田（福建地名）试验站公式计算波高和波长对于丘陵、平原地区水库，采用鹤地水库公式计算对于内陆狭长水库，采用官厅水库（位于河北）公式计算公式及其适用条件（考试内容）6.1波浪要素计算官厅水库（位于河北）公式累计频率为p的波高，如h5%20-250累计频率波高与平均波高比值可查教材表1-1得到如h5%/hm=1.95可得hmHm－水域平均水深=(H设计/校核水位－坝底高程)×2/36.1波浪要素计算v0为计算风速，m/s当浪压力参与基本荷载组合时，采用重现期为5

7、0年（频率为2%）的年最大风速；当浪压力参与特殊荷载组合时，采用多年平均最大风速。D为风区长度（有效吹程），m当坝前水域较宽，并且主风向大致迎大坝正面吹来时，吹程为计算点至对岸的直线距离。波浪中心线高出静水位的高度静水深(m)6.2浪压力浪压力—波浪对建筑物迎水面的冲击力；它沿水深逐渐减弱。根据水深按三种波态计算plf深水波浅水波破碎波6.2浪压力深水波（Hcr≤H且H≥Lm/2）坝前有足够水深，波浪不会破碎，静水面Lm/2下的波浪压强可以不计6.2浪压力浪压力—波浪对建筑物迎水面的冲击力；它沿水深逐渐减弱。根据水深按三种波态计算plf深水波浅水波破碎波6.2浪

8、压力波浪破碎临界水深Hc