[工学]水工建筑物课件

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1、水工建筑物第三讲主讲教授：李庆斌2003年春重力坝的荷载（挡水坝段的主要荷载）Seismicload荷载的分类(Categoryofloads)作用在坝上的荷载，分为：二、荷载组合(Loadcombinations)基本荷载(essentialloads)——经常地、长期地起作用的荷载特殊荷载(exceptionalloads)——偶然起作用的荷载（1）坝体及其上永久设备的自重；（2）正常蓄水位(normalmaximumlevel,maximumretentionlevel)或设计洪水位(designfloodlev

2、el)时的静水压力；（3）相应于正常蓄水位或设计洪水位时的扬压力；（4）泥沙压力；基本荷载（5）相应于正常蓄水位或设计洪水位时的浪压力；（6）冰压力；（7）土压力；（8）相应于设计洪水位时的动水压力；（9）其它出现机会较多的荷载。（10）校核洪水位(spillwaydesignfloodlevel)时的静水压力；（11）相应于校核洪水位时的扬压力；（12）相应于校核洪水位时浪压力；（13）相应于校核洪水位时的动水压力；（14）地震荷载；（15）其它出现机会很少的荷载。特殊荷载(exceptionalloads)荷载组合

3、可分为基本组合(usualloadcombination)和特殊组合(unusualorextremeloadcombination)两类。荷载组合(loadcombination)基本组合属正常情况，由同时出现的几种基本荷载所组成。特殊组合属校核情况，由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载所组成。设计时，应从这两类组合中选择几种最不利的、起控制作用的组合情况进行计算。荷载组合表应根据各种荷载同时作用的实际可能性，选择计算中最不利的荷载组合。分期施工的坝应按相应的荷载组合分期进行计算。施工期的情况应作必要的核算，作为

4、特殊组合。根据地质和其它条件，如考虑运用时排水设备易于堵塞，须经常维修时，应考虑排水失效的情况作为特殊组合。查表注意事项对于荷载组合,各国的习惯做法日本:在坝体稳定计算中，一般不计冰压力,只考虑波浪的影响.冬季波浪和冰压力不会同时产生，在坝体上部，冰压力和浪压力两者的影响的差别较小，而在坝的下部对只考虑波浪作用的计算一般偏于安全.不考虑温度荷载。美国垦务局规定重力坝荷载组合汇总没有浪压力而有冰压力等。规定对于横向灌浆的收缩缝，由温度升高体积膨胀引起水平推力，将在两岸坝肩上产生扭转作用和附加荷载；由于温差作用，会造成坝内

5、孔洞附近的应力恶化，对这两种情况应考虑温度荷载。其他各国习惯做法(续)美国:本节完§2.3重力坝的断面设计(cross-sectionalprofile)断面设计的基本经验断面设计的主要原则基本断面的确定重力坝的实用断面设计重力坝时，要先进行粗略估算，并参照已建重力坝的实例，初步定出一个断面，进行结构分析，再修改断面。即所谓“先设后计”。断面设计的基本经验返回①满足稳定和强度要求----以保证大坝安全②力求断面较小----以节省坝体工程量；③断面外形轮廓简单----以利于施工返回断面设计的主要原则基本剖面(origin

6、alprofile)的确定基本剖面的定义：所谓基本剖面是指坝体在自重、库水压力和扬压力三项主要荷载作用下，满足强度和稳定要求的、最小的三角形断面。按强度(strength)控制条件确定基本断面：混凝土材料的抗压强度比较高，而抗拉能力较低，仅为（1/8~1/12）抗压强度，重力坝除高度超过200m的外，其他坝内压应力均较低，不控制。通用的设计准则是应避免坝体上游面产生拉应力，这同时也能保证坝体内部也不出现拉应力。基本剖面的确定(续)△在库满时，按材力偏心受压公式计算坝底水平截面的边缘正应力：（压为正）式中：垂直力合力对坝

7、底断面的合力矩基本剖面的确定(续)代入后求得上游坝面:下游坝面:令上游坝面应力=0,得（*）基本剖面的确定(续)为使B为最小，可令上式的微分为零，简化整理得：（**）取得：＝－0.2，即上游面成为倒悬(adversegradient,overhang)，这对施工是很不利的。基本剖面的确定(续)△在库空时，0=g，则)1(lgs-=hhyu，lgshhyd=由第二式可知，必须满足，否则下游面会有拉应力产生。△实际上，多取0=l，即上游面垂直，agg-=hhB1基本剖面的确定(续)λ≧0这时按稳定(slidingstabi

8、lity)条件确定基本断面：（作为粗估断面，可用抗剪公式）基本剖面的确定(续)按摩擦概念计算的抗滑稳定安全系数公式为:抗滑稳定安全系数(safetyfactor)表（摩擦公式）荷载组合123基本组合1.101.051.05特殊组合11.051.001.0021.001.001.00基本剖面的确定(续)返回基本剖面的确定(续)重力坝