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第二章 重力坝——§5非溢流坝剖面设计


第二章 重力坝

◎.

? §1 概述

? §2重力坝荷载及其组合
? §3重力坝抗滑稳定分析 ? §4重力坝应力分析 ? §5非溢流坝剖面设计 ? §6溢流坝设计 ? §7重力坝坝身泄水孔 ? §8重力坝材料与构造 ? §9重力坝地基处理

? §10其他型式重力坝

§5 非溢流坝的剖面设计

◎一、设计原则、步骤
?设计原则:

满足稳定、强度要求、,并工程量最少 、运用方便、外形简单、便于施工。

?设计要求:承受所有荷载条件下,满足上述要求 ?设计步骤:
?

先按重力坝承受主要荷载、满足基本原则设计一理论 剖面——基本剖面 再根据全部荷载和设计原则,对基本剖面修改调整, 得到工程中采用的实用剖面。

?

◎二、基本剖面

? 基本剖面——坝体在自重、上游水压力、扬压力三 项主要荷载作用下,满足强度、稳定、工程量最小 的剖面。
?形状:三角形剖面,顶点与水库最高水位齐平 ?完全确定其形状尺寸,须知道n、m ?为方便,转化为确定λ、T

?问题归为:在P、W、U下求

满足强度、稳定、工程量最小的 λ、T值

◎二、基本剖面

? 1)强度条件—拉、压比较,拉为控制条件,故:
?满库时坝踵不出现拉应力即:σyu ≥0
?空库时坝踵、坝趾均不出现拉应力即:

σyu ≥0 ,σyd ≥0

? 2)稳定条件——挡水时满足:K ≥[K]

◎二、基本剖面
?P、W、U代入上式解出:

?可见若σyd ?若要σyu

≥0,须λ≥0,上游面垂直or正坡,非倒坡

≥0,必须λ=0~1。实践中,若λ过大坝踵会 出现拉应力,坝踵不出拉应力的λmax使n=λT/H=0.2

◎二、基本剖面
?联立式(2-53、54)可得λ、T理论值。

? 结合工程实践:坝基f=0.55-0.7,α=0.3-0.4,可得基 本剖面形状参数:
n=0-0.2;m=0.6-0.8,T=(0.7-0.9)T

? 但软基上,除满足上述外,还应控制最大最小压应 力之比σmax/σmin≤[η],T可达(1-1.7)H。空库时:
? yd ? ? h H?......(2 ? 56)
满库时:T ?

? yu ? ? h H (1 ? ? ).....(2 ? 55)

H

?h (1 ? ? ) ? ?
f(

挡水期:T ?

?h ? ? ?? ?

[ K ]H

◎三、实用剖面
?考虑到施工、交通、运行管理、承担其他荷载要求

,重力坝实用剖面:坝顶应有足够宽度,坝顶高程 在库静水位以上应有一定波浪超高

? 1、坝顶宽度
?一般取b为坝高的8%-10%,即b=(8-10)%H,且

b≥2m
?当有交通要求or布置启闭机轨道时,应满足之。

◎三、实用剖面

? 2、坝顶高程
?坝顶or放浪墙顶高程按下列二情况计算取大者:

▽坝顶1=▽设计洪水+Δh设计 ▽坝顶2=▽校核洪水+Δh校核
?超高:Δh=h+h0+hc

h——波浪超高,h0——波浪中心线在水面以上超高

hc——安全超高,根据坝级别差表1-11.
?设墙时,坝顶不得低于最高洪水位,强顶不得低于

波浪顶高程(1、2级坝)

◎三、实用剖面

? 3、实用剖面形式
?1)上游面铅直,n=0
?

适于基面f、c值较大or坝内布置泄水孔情况,垂直面 易于布置孔口进口设备 但重心偏于上游,空库or低水位时下游坝面易产生拉 应力。

?

◎三、实用剖面
?2)上游为折坡面——上部铅直(便于布置孔口进口

设备),下部倾斜(利用水重增加坝体稳定性)
?

是工程中常用形式 上游起坡点高度一般在距坝底1/3-2/3坝高处。

?

◎三、实用剖面
?3)上游面倾斜,起坡点设在基本剖面顶点
?

可更多利用水重增加坝体稳定,但不利于布置泄水管 孔进口设备
适用于基岩面f、c值较低情况。

?

◎四、坝顶构造

? 1、一般坝顶构造
?坝顶上游设置与坝体连为一体的钢筋砼放浪墙,墙

高约1.2m,厚0.4-0.6m,与坝体有相同横缝,内设 止水。坝顶下游侧边石or栏杆。
?放浪墙和边石内侧设人行道,高出路面0.2m,宽

0.75-1m。坝顶做成向两侧的横坡,坡端设排水沟 ,并与坝内排水管连通,将坝顶雨水排入库内。
?坝顶设路面or活动式启闭机轨道。

◎四、坝顶构造

? 2)其他形式
?因布置要求,也可把上游坝顶部分伸出坝外
?当坝面较宽时,也可做成桥式结构

◎五、设计步骤

? 1)据设计、校核洪水位、风速、吹程等坝顶高程

? 2)确定坝顶宽度
? 3)上下游坝面折坡起点高程、坡率n、m值,并 使坝底宽度约为坝高的0.7-0.9倍 ? 4)设计坝顶构造

? 本节思考题:第二章重力坝思考题17、18


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