重力坝

水利工程学第三章重力坝思维导图

重力坝

• Def.依靠自身重量产生的抗滑力维持其稳定性的坝
• 分类
  • 按水流条件：
    • 溢流
    • 非溢流
  • 按结构型式：
    • 实体重力坝
    • 宽缝重力坝
    • 空腹重力坝
  • 按筑坝条件：
    • 混凝土重力坝
    • 浆砌重力坝
• 其荷载及荷载作用
  • 永久荷载：自重
  • 可变荷载：水压力、扬压力、泥沙压力等
  • 偶然荷载：地震荷载、冰压力等
• 荷载计算
  • 自重W=γV
  • 静水压力
    • 水平P=1/2γH
    • 垂直：水重
  • 扬压力
    • 有排水
    • 无排水
  • 动水压力
  • 波浪压力
  • 土压力及泥沙压力
  • 冰压力和冰冻压力
  • 温度作用
  • 地震荷载（重力坝一般只考虑顺河流方向的水平地震作用）
• 重力坝基本剖面
  • 是指坝体在自重，静水压力和扬压力三项主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，并使工程量最小的三角形剖面
  • 坝顶宽度、坝顶高程、坝顶布置
  • 实用剖面式
    • 上游坝面铅直
    • 上游坝面上部铅直而下部呈倾斜
    • 倾斜的上游坝面
• 其他类型重力坝
  • 碾压混凝土坝（水泥用量少，可简化温控措施）
  • 浆砌石重力坝
  • 宽缝重力坝
  • 空腹重力坝
  • 支墩坝（节省混凝土量，能充分利用材料强度）
    • 大头坝
    • 连拱坝
    • 平板坝
  • 拱坝
  • 土石坝
• 重力坝的地基处理
  • 坝基的开挖与清理（使坝体坐落在稳定坚固的地基上）
  • 坝基的固结灌浆（提高基岩的强度和整体性，降低地基的透水性）
  • 帷幕灌浆（降低渗水压力，防止坝基内产生机械或化学管涌，减小坝基渗水量）
  • 坝基排水设施（进一步降低坝底面扬压力）
  • 坝基软弱破碎带的处理
• 重力坝材料及构造
  • 混凝土材料
    • 强度（抗压强度标准值）
    • 抗渗性
    • 抗冻性
    • 抗冲刷性
    • 抗裂性
    • 抗侵蚀性
  • 坝体混凝土分区
  • 重力坝的分缝和止水
    • 横缝：垂直坝轴线，将坝体分为若干坝段
    • 纵缝：平行坝轴线方向，将一个坝段分成几个坝块
    • 水平施工缝
  • 坝体防渗与排水
  • 廊道系统
• 溢流重力坝（挡水&泄水）
  • 孔口布置和尺寸选择
    • 孔口高度越大q越大，为对称开启闸门孔口数目最好采用奇数
  • 高速水流问题
    • 空化和空蚀
    • 掺气
  • 剖面设计
    • 设计要求①有较高的流量系数泄流能力大②水流平顺，不产生不利于的负压和空蚀破坏③体形简单、造价低、便于施工
    • 顶部曲线段
    • 中间直线段
    • 下部反弧段
  • 下游消能
    • 底流消能
    • 挑流消能
    • 面流消能
    • 消力戽消能
• 抗滑稳定
  • 目的：检验在各种可能荷载组合情况下，坝体沿坝基面或沿地基深层软弱结构面抗滑稳定的安全度
  • 破坏形式
    • 滑动
    • 倾倒
  • 计算截面选取选取
    • 计算截面：坝基面或者坝体薄弱面
    • 抗滑稳定分析方法：单一的安全系数法or分项系数法
    • 破坏机理：分析时，以一个坝体或取单宽计算
  • 沿坝基面的抗滑稳定计算
    • 抗剪强度公式
      • 接触面水平
        • f的选定直接关系到大坝的造价与安全，f俞小要求坝体剖面俞大
    • 抗剪断公式
      • 接触面向上倾斜（对坝体抗滑稳定有利）
    • 提高坝体抗滑稳定的工程措施
      • 利用水重
      • 设置齿墙or抗滑桩
      • 采取防渗排水或抽水措施减少扬压力等