重力坝的剖面设计ppt课件.ppt

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1、重力坝的剖面设计一、非溢流坝（一）剖面设计原则1）满足稳定和强度要求，保证大坝安全；2）工程量小；3）结构合理、运用方便；4）便于施工、方便维修。（二）基本剖面基本剖面是指坝体在自重、静水压力和扬压力3项主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，并使工程量最小的三角形剖面。根据工程经验，一般上游坝坡坡率n=0～0.2，常做成铅直或上部铅直下部倾向上游；下游坝坡坡率m=0.6～0.8，底宽约为坝高的0.7～0.9倍。2）坝顶高程坝顶或坝顶上游防浪墙高于最高水位的超高Δh按下式计算：（三）实用剖面1)坝顶宽度根据施工、交通、设备安装等条件确定。一般B=(8～10)%H，常态混凝土坝不

2、小于3m，碾压不小于5m。h1%—累积频率为1%时的波高，m。hZ—波浪中心线至静水位的高度，m。hc—安全超高m。安全超高hc值注：在计算h1%、hz时，两种情况应采用不同的计算风速值。相应水位坝的安全级别Ⅰ(1级)Ⅱ(2、3级)Ⅲ(4、5级)正常蓄水位0.70.50.4校核洪水位0.50.40.3坝顶上游防浪墙顶高程按下式计算后选用较大值：防浪墙顶高程=正常蓄水位+△h正防浪墙顶高程=校核洪水位+△h校3)剖面形态图（a）图（b）图（c）有基本剖面修改为适用剖面，有三种常用的形态，如图采用铅直的上游坝面，适用于坝基摩擦系数较大，由应力条件控制坝体剖面的情况。优点：便于布

3、置和操作坝身过水管道进口控制设备缺点：由于在上游面为铅直的基本三角形剖面上增加坝顶重量，空库时下游坝面可能产生拉应力。返回工程中经常采用的剖面形态特点：上游坝面上部铅直而下部呈倾斜，即可利用部分水重来增加稳定性，又可保留铅直的上部便于管道进口布置设备和操作的优点。上游折坡的起坡点位置应结合应力控制条件和引水、泄水建筑物的进口高程来选定。一般在坝高的1/3~2/3的范围内。设计时要验算起坡点高程水平截面的强度和稳定条件。返回上游面呈倾斜的基本三角形加坝顶，适用于坝基础摩擦系数较小的情况倾斜的上游坝面可以增加坝体自重和利用一部分水重，以满足抗滑稳定的要求。修建在地震区的重力坝，

4、可采用此种剖面。返回二、溢流重力坝溢流重力坝既是挡水建筑物，又是泄水建筑物。其泄水方式有坝顶溢流和坝身泄水孔泄流。有足够的孔口尺寸和较高的流量系数，以满足泄洪要求使水流平顺地流过坝体，控制不利的负压和振动，避免产生空蚀现象。3)保证下游河床不产生危及坝体安全的局部冲刷；4)溢流坝段在枢纽中的布置，应使下游流态平顺，不产生折冲水流，不影响枢纽中其他建筑物的正常运行；5)有灵活控制水流下泄的机械设备，如闸门、启闭机等。（一）溢流重力坝的工作特点1.孔口形式的选择(1)开敞溢流式(2)大孔口溢流式（二）孔口设计(1)单宽流量的确定先定q→L→▼(堰顶高程)(2)孔口尺寸溢流段净宽

5、（不包括闸墩的宽度）B为2.溢流孔口尺寸的确定装有闸门的溢流坝，用闸墩将溢流段分割成若干个等宽的孔，设孔口总数为n，则孔口宽度为若闸墩厚度为d，则溢流前缘总宽度应为：（三）溢流坝的剖面溢流面由顶部曲线段、中间直线段和下部反弧段三部分组成。1.顶部曲线段视堰顶是否允许出现真空，有真空堰和非真空堰两种堰型，工程中常用的非真空堰有克奥曲线和幂曲线(WES)。上游oa曲线一般采用椭圆或三心园曲线。下游ob曲线一般采用WES曲线。堰面曲线方程如下：式中：Hd—定型设计水头，按堰顶最大作用水头Hmax的75%～95%计算；K、n为与上游堰面倾斜坡度有关的系数。XY对于设有胸墙溢流堰的堰

6、面曲线：Hd——定型设计水头，一般取孔口中心至校核洪水位的75%～95%；φ——孔口收缩断面上的流速系数，一般取φ=0.96。中间的直线段与坝顶曲线和下部反弧段相切，坡度一般与非溢流坝段的下游坡相同。具体应由稳定和强度分析及剖面设计确定。2.直线段反弧段的半径R=（4～10）hh：校核水位闸门全开时，反弧段最低点水深，可按能量方程求解。溢流坝下游反弧段的作用是使溢流坝面下泄的水流平顺地与下游消能设施相衔接。3.反弧段1.消能设计原则尽量增加水流的内部紊动限制水流对河床的冲刷不影响其他建筑物的正常运行结构简单、造价低（五）消能防冲设计挑流消能利用挑流鼻坎将急流抛向空中，然后落

7、入离建筑物较远的河床，与下游水流相衔接。设计内容：鼻坎型式、反弧半径R、鼻坎高程、挑射角度θ；计算挑距及冲坑深度。2、消能工的型式底流消能在坝趾下游设消力池、消力坎等，促使水流在限定范围内产生水跃，靠水跃产生的表面旋滚与底部主流间的剧烈紊动、剪切和掺混，将急流转变为缓流。4.面流消能利用鼻坎将主流挑至水面，在鼻坎附近表面主流与河床之间形成逆向旋滚。使高速水流与河床隔开，避免对坝趾附近河床的冲刷，主流在水面逐渐扩散消能，反向旋滚也可消除一部分能量。面流消能示意消力戽消能消力戽是以模型试验为基础研究成功的一种消能方式。