河北工程大學(xué)水利水電工程專業(yè)課(重力壩)部分答案#精選

1、n重力壩部分26、對(duì)不同級(jí)別的水工建筑物在哪些方面有不同的設(shè)計(jì)要求？答：主要表現(xiàn)在四個(gè)方面：抵御洪水的能力、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性、建筑材料和運(yùn)行的可靠性。27、重力壩有哪些工作特點(diǎn)，重力壩樞紐設(shè)計(jì)包括哪些內(nèi)容？1）重力壩的工作特點(diǎn)：失事率低，工作安全可靠；對(duì)地質(zhì)地形條件適應(yīng)性強(qiáng)； 一般不需另設(shè)溢洪道或泄水隧洞，樞紐布置緊湊；結(jié)構(gòu)作用明確；施工方便；材料用量 多，壩內(nèi)應(yīng)力低，材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮；壩體體積大，對(duì)混凝土溫度控制的要求較高。2）重力壩的設(shè)計(jì)內(nèi)容：剖面設(shè)計(jì)；穩(wěn)定分析；應(yīng)力分析；構(gòu)造設(shè)計(jì)；地基 處理。28、作用在重力壩上的地震荷載有哪些，如何確定地震慣性力的大小和不利方向？1）作用在重力壩

2、上的地震荷載包括地震慣性力、地震動(dòng)水壓力和動(dòng)土壓力。2）水平向地震慣性力：Q0 = KHCZFW豎向地震慣性力： Q0 = 2/3KHCZFW3）地震慣性力的不利組合方向。考慮順河流水平方向地震慣性力時(shí)，對(duì)滿庫(kù)情況，取 地震波向上游傳播，壩體受到指向下游的地震慣性力，對(duì)重力壩抗滑及壩踵處應(yīng)力均不利；空 庫(kù)時(shí)，取地震波向下游傳播，壩體受到指向上游的地震慣性力，對(duì)壩趾處應(yīng)力不利。29、地震動(dòng)水壓力的分布和指向與靜水壓力有何不同？作用在壩體上下游的地震動(dòng)水壓力均垂直于壩面，且二者作用方向一致，大小不等。靜水壓力方向垂直作用于被作用面，作用于同一點(diǎn)上各方向的靜水壓力大小相等30、重力壩設(shè)計(jì)需計(jì)算哪些荷

3、載組合，區(qū)分荷載組合的意義是什么？1）重力壩設(shè)計(jì)需計(jì)算基本荷載和特殊荷載。2）區(qū)分荷載組合的意義：主要是在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從兩種組合中選擇幾種最不利的，起控制 作用的工況進(jìn)行計(jì)算，使之滿足規(guī)范中規(guī)定的要求，并按出現(xiàn)幾率的大小，確定采用不同的安 全系數(shù)31、重力壩須對(duì)哪些不利結(jié)構(gòu)面進(jìn)行抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算，為什么？抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算面：（1）沿壩基面的抗滑穩(wěn)定分析（2）地基深層抗滑穩(wěn)定分析（3）岸坡 壩段的抗滑穩(wěn)定分析其目的主要是驗(yàn)算壩體沿壩基面及壩基內(nèi)深層軟弱結(jié)構(gòu)面或岸坡壩段的抗滑穩(wěn)定安全度。32、抗剪強(qiáng)度與抗剪斷強(qiáng)度公式有何不同，說明式中各項(xiàng)參數(shù)的意義與來源？33、提高重力壩抗滑穩(wěn)定的措施有哪些？答：提高重力壩抗

4、滑穩(wěn)定的措施有：利用水重；采用有利的地基開挖輪廓線；設(shè)置齒墻；采取抽排水措施；采取預(yù)應(yīng)力措施。34、重力壩應(yīng)力分析方法有哪些，各有何特點(diǎn)？1）重力壩應(yīng)力分析的方法有理論計(jì)算和模型試驗(yàn)。理論分析方法常用的有材料力學(xué)法 和有限元法。2）對(duì)于中低壩，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較簡(jiǎn)單時(shí)，可只按材料力學(xué)方法計(jì)算壩的應(yīng)力；對(duì)于高壩，尤其當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，還應(yīng)同時(shí)進(jìn)行模型試驗(yàn)或采用有限元法進(jìn)行計(jì)算研究。35、材料力學(xué)法有哪些基本假定，如何應(yīng)用偏心受壓公式計(jì)算壩體應(yīng)力？1）材料力學(xué)法的基本假定： 壩體混凝土為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的彈性體。 將壩體視為固結(jié)于地基上的懸臂梁，各壩段獨(dú)立工作，按平面問題考慮。 不考慮地基變形對(duì)壩體

5、應(yīng)力的影響，假定壩體水平面截面上的鉛直正應(yīng)力按直線分 布，由偏心受壓公式求出，不計(jì)廊道、管孔等對(duì)壩體應(yīng)力的影響。應(yīng)用偏心受壓力公式計(jì)算yu=（水工建筑物書28頁(yè)）36、壩體內(nèi)一點(diǎn)的正應(yīng)力分量b x、c y、t沿水平軸變化有何規(guī)律？正應(yīng)力b y沿上下游向直線分布：b x沿水平軸呈三次曲線分布，但與直線很接近；t 是當(dāng)b y沿水平軸按直線分布時(shí)，t沿水平軸呈拋物線分布。37、如何確定上下游壩面上一點(diǎn)的主應(yīng)力單元體及其面上主應(yīng)力數(shù)值？38、如何確定壩體內(nèi)一點(diǎn)的主應(yīng)力數(shù)值和方向？39、揚(yáng)壓力對(duì)壩體穩(wěn)定和壩體應(yīng)力有何不利影響？答：關(guān)于揚(yáng)壓力對(duì)壩體應(yīng)力的影響，考慮到運(yùn)用初期，壩體與壩基內(nèi)尚未形成穩(wěn)定滲流，

6、或者運(yùn)用期間壩體、壩基防滲排水效果好，都會(huì)使揚(yáng)壓力值較小甚至接近于沒有；反之，壩 體運(yùn)用期已形成穩(wěn)定滲流，或壩與壩基內(nèi)防滲排水設(shè)施質(zhì)量低，則其揚(yáng)壓力值可能會(huì)較大， 據(jù)經(jīng)驗(yàn)，揚(yáng)壓力很大或者沒有揚(yáng)壓力時(shí)，使壩體內(nèi)應(yīng)力情況差別很大。所以，應(yīng)力分析應(yīng)分別討論計(jì)入和不計(jì)入揚(yáng)壓力兩種情況。40、計(jì)入和不計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，壩體內(nèi)一點(diǎn)的應(yīng)力有何不同？41、施工期壩體內(nèi)溫度應(yīng)力是如何產(chǎn)生的，如何防止施工期壩體溫度裂縫產(chǎn)生？混凝土澆筑后，因水泥水化熱作用，先是溫度升高，在3-7天內(nèi)水化熱溫升最高可達(dá) 36C . 以后，隨著熱量的消散，溫度逐漸下降?；炷两禍厥湛s后時(shí)，如受到邊界條件約束而不能 自由收縮，則將在混凝土內(nèi)

7、產(chǎn)生拉應(yīng)力。為防止施工期溫度裂縫產(chǎn)生，混凝土澆筑時(shí)，一是采取綜合措施防止水化熱溫升過高和裂縫產(chǎn)生；二是進(jìn)行嚴(yán)格的溫差控制， 即控制基礎(chǔ)溫差及上、 下層混凝土溫差在容許范圍內(nèi)。42、何謂重力壩的基本剖面和實(shí)用剖面，二者有何不同？1）重力壩基本剖面是指壩體在自重、上游水壓力和揚(yáng)壓力三項(xiàng)主要荷載作用下，滿足 強(qiáng)度和穩(wěn)定條件且工程量較小的剖面。2）重力壩的實(shí)用剖面是考慮到交通、施工和運(yùn)行管理，防止波浪溢壩頂，以及其他荷 載作用等因素，重力壩實(shí)際采用剖面。43、常用的實(shí)用剖面有哪些形式？各有何特點(diǎn)？1）上游面鉛直。鉛直的上游面便于布置其進(jìn)水口控制閘門和攔污設(shè)備，但因重心偏于 上游，庫(kù)空或低水位時(shí)，下游壩

8、面易產(chǎn)生拉力。2）上游面鉛直，下部?jī)A斜，即折坡面形式，既便于布置壩內(nèi)泄水孔、管進(jìn)口控制設(shè)備， 又可利用一部分水重增加壩體穩(wěn)定，便須對(duì)折坡處截面進(jìn)行強(qiáng)度與穩(wěn)定校核。3）上游面略向上游傾斜，超坡點(diǎn)設(shè)于基本剖面三角形頂點(diǎn)，可更多地利用水重增加壩 體穩(wěn)定，便不利于布置泄水孔、管進(jìn)口設(shè)備。44、溢流壩設(shè)計(jì)應(yīng)滿足哪些方面的要求？1）應(yīng)滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求；2）應(yīng)具有足夠的孔口尺寸和較高的流量系數(shù)，以使之具有足夠的溢流能力；3）應(yīng)具有良好的孔口體形，以使水流平順地過壩，不產(chǎn)生有害的負(fù)壓、振動(dòng)和空蝕等；4）保證下游河床不產(chǎn)生危及壩體安全的局部沖刷；5）溢流壩段在樞紐中的位置，應(yīng)使下游水流流態(tài)平順，不產(chǎn)生折沖水流

9、，不影響樞紐 中其他建筑物的正常運(yùn)行；6）有靈活可靠的下泄水流控制設(shè)備，如閘門、啟閉機(jī)等。45、高水頭泄水建筑物為何會(huì)發(fā)生空蝕，對(duì)建筑物有哪些破壞作用？當(dāng)過水表面不平整如有缺陷時(shí)，高速水流經(jīng)過時(shí)會(huì)在這些部位脫離過水表面而形成射 流，并將射流下面的空氣帶走形成負(fù)壓區(qū)。當(dāng)真空度達(dá)到水的汽化壓力時(shí)，水流內(nèi)將生成一些蒸汽空泡，空泡隨水流進(jìn)入鄰近高壓區(qū)又將潰滅，當(dāng)空泡潰滅發(fā)生在壁面時(shí)，會(huì)在表面引起沖擊性法向力。即空蝕空蝕不僅破壞泄水建筑物的過流表面，影響建筑物的性能，降低泄流能力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響泄水建筑物的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。46、溢洪道、泄水隧洞中，常用防空蝕措施有哪些？（1）襯砌（2）過水表面不平整度的控制和處

10、理（3）摻氣減蝕47、溢流壩堰面曲線設(shè)計(jì)中，什么叫定型設(shè)計(jì)水頭，如何確定？定型設(shè)計(jì)水頭，也就是壩剖面設(shè)計(jì)時(shí)采用的堰頂水頭。一般取孔口中心至校核水位水深的75% 95%,并不得出現(xiàn)有害負(fù)壓48、溢流重力壩有哪些消能方式，各適用于什么情況？1）消能方式主要有：底部消能、挑流消能、面流消能和戽流消能。2）適用情況： 底流消能適用于壩體下游基巖軟弱，沒有排冰或過漂浮物要求的中、低水頭壩，多用 于中、小型工程。 挑流消能適用于基巖較完整，抗沖能力較強(qiáng)的高、中水頭溢流壩。 面流消能適用于尾水較深而水位、流量變幅不大，河床與兩岸抗沖能力較強(qiáng)的中、低 水頭壩。 戽流消能適用于尾水較深（大于躍后水深），且變幅較

11、小，無航運(yùn)或排漂要求，下游河床及兩岸能力較強(qiáng)的情況。49、壩身泄水孔有哪些用途，按孔內(nèi)流態(tài)區(qū)分有哪些類型？1）壩身泄水孔的作用：配合溢流壩泄洪，并可減少預(yù)泄庫(kù)水，增大水庫(kù)調(diào)洪能力； 放空水庫(kù)以便檢修大壩或滿足人防要求；排泄泥沙，減少水庫(kù)淤積，以延長(zhǎng)水庫(kù)壽命和保 證其他建筑物正常運(yùn)行；隨時(shí)向下游放水，滿足發(fā)電、灌溉、航運(yùn)和城市供水等要求； 施工導(dǎo)流。2）壩身泄水孔按孔內(nèi)流態(tài)分為有壓的和無壓和兩類。50、有壓孔與無壓孔在閘門布置、孔身布置方面有何不同，為什么？答：有壓泄水孔的工作閘門布置在出口處，孔內(nèi)始終保持滿水有壓狀態(tài)，檢修閘門或 事故閘門布置在有壓泄水孔的進(jìn)口處無壓泄水孔的工作閘門布置在深孔的

12、進(jìn)口，使閘門后泄水道內(nèi)始終保持無壓明流，檢修閘門布置在進(jìn)口壓力短管部分。有壓孔孔身通常采用圓形斷面，過水能力大，無壓孔的工作閘門后的孔身頂部升高。50、壩身泄水孔中，為何要設(shè)平壓管和通氣孔，作用如何？1）檢修閘門開啟時(shí)，往往上游側(cè)承受較大的庫(kù)水壓力而下游側(cè)無水，造成啟門力很大。為了減小其啟門力，通常在壩內(nèi)設(shè)置平壓管。平壓管的作用是將庫(kù)水引至檢修閘門下游側(cè)泄水孔內(nèi)，以平衡門前部分水壓力。2）有壓泄水孔的通氣孔設(shè)于檢修閘門之后，用于檢修期間關(guān)閉檢修閘門開啟工作閘門 放水時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)氣；而當(dāng)檢修完畢，關(guān)閉工作閘門后，向二道閘門間泄水孔充水時(shí)排氣。51、有壓孔與無壓孔中，通氣孔設(shè)置有何不同？答：有壓泄水

13、孔的通氣孔設(shè)于檢修閘門之后；無壓泄水孔的通氣孔設(shè)于檢修閘門、工作 閘門后。52、重力壩對(duì)混凝土耐久性有哪些要求，如何使其滿足要求？答：抗?jié)B性、抗凍性、抗磨蝕性、抗侵蝕性、抗裂性和低熱性。53、重力壩為何要進(jìn)行材料分區(qū)，對(duì)各區(qū)混凝土性能有何要求？1）重力壩各種部位的工作條件不同，對(duì)混凝土的要求也不同，為了節(jié)約和合理地使用 水泥，對(duì)于高、中壩常對(duì)壩體不同部位按其工作條件和主要要求進(jìn)行材料分區(qū)。2）I區(qū)：上下游最高水位以上的壩體表層混凝土，主要應(yīng)提出抗凍要求。在寒冷地區(qū) 多采用23m厚的抗凍混凝土，標(biāo)號(hào)一般為C15 S4 D150。n區(qū)：上下游最高與最低水位之間的壩體表層混凝土，控制因素為抗凍性能，

14、同時(shí)對(duì)強(qiáng) 度、抗?jié)B、抗侵蝕性也用一定要求，多采用35m的抗?jié)B、抗凍及抗侵蝕性的混凝土。川區(qū)：上下游最低水位以下的壩體表層混凝土，對(duì)抗?jié)B、強(qiáng)度要求較高，同時(shí)對(duì)低熱、 抗侵蝕也有一定要求，多采用 23m厚標(biāo)號(hào)為C20 S12 D200的混凝土。W區(qū)：靠近壩基的基礎(chǔ)混凝土，對(duì)強(qiáng)度和低熱要求較高，標(biāo)號(hào)可采用C20 S12 D200 DwV區(qū)：壩體內(nèi)部混凝土，多采用低熱、低強(qiáng)度混凝土，根據(jù)壩面應(yīng)力大小，上部符號(hào)多采用C10 S4 Dw;下部多采用 C15 S4 DwoW區(qū)：的抗沖刷、磨蝕要求部位的混凝土，如溢流壩面、泄水孔、導(dǎo)墻、閘墩等。其對(duì) 抗沖刷、抗磨蝕和抗凍要求較高，一般采用高強(qiáng)度混凝土，90天齡

15、期強(qiáng)度不低于C2OC30嚴(yán)寒地區(qū)其抗凍標(biāo)號(hào)應(yīng)不小于D150D25054、壩體中橫縫有何作用，縫面構(gòu)造如何？1）橫縫的作用是減小溫度應(yīng)力，適應(yīng)地基不均勻變形和滿足施工要求如混凝土澆筑能 力和溫度控制等。2）永久性橫縫縫面為鉛直平面，縫內(nèi)不灌漿，根據(jù)地基及溫變情況可留12cm的縫寬良好時(shí)也可不留）。臨時(shí)性橫縫是在水庫(kù)蓄水前灌漿結(jié)為整體的橫縫，縫面設(shè)鍵槽并灌 漿，根據(jù)所需傳遞剪力的要求，鍵槽槽面可以是水平或鉛直方向的。55、壩體中縱縫有哪些類型，對(duì)縫面處理要求有何不同？1）縱縫按布置型式可分為豎直縫、斜縫和錯(cuò)縫。2）豎直縱縫的縫面設(shè)有三角形鍵槽，鍵槽的兩個(gè)面分別與兩個(gè)主應(yīng)力方向大致正交,縱縫與壩面也

16、應(yīng)正交，澆筑塊不能有尖角，以免應(yīng)力集中?？p面上布設(shè)灌漿系統(tǒng)，待壩塊冷 卻到穩(wěn)定溫度灌漿成整體。 斜縫的縫面可只鑿毛或設(shè)鍵槽，可不作灌漿處理；施工時(shí)斜縫兩側(cè)的澆筑塊宜均勻上升，以避免后澆筑塊產(chǎn)生溫度裂縫。 錯(cuò)縫的縫面不作灌漿處理。56、何謂大頭壩、連拱壩、平板壩，各有何構(gòu)造特點(diǎn)？1）大頭壩是由支墩上游部分向兩側(cè)擴(kuò)展形成面板（上游頭部）的支墩壩。大頭壩特點(diǎn)： 為大體積混凝土結(jié)構(gòu)，不用或只用少量鋼筋； 壩段與壩段之間有伸縮縫，可適應(yīng)地基變形，對(duì)地基條件的要求不是很高，必要時(shí)可 以設(shè)置基礎(chǔ)板，以減輕支墩對(duì)地基的壓應(yīng)力； 壩體厚度大，防寒性能好，壩身溢流條件也好，單寬泄量可適當(dāng)提高。2）連拱壩是具有多個(gè)支撐于支墩的拱形面板組成的支墩壩。連拱壩特點(diǎn)： 拱形面板為受壓構(gòu)件，承載能力強(qiáng)，可以做得較薄。支墩間距可以增大?；炷劣昧孔钌伲摻钣昧枯^多?；炷疗骄摻盍靠蛇_(dá)3040kg/m3。施工模板也較復(fù)雜。混凝土單位體積的造價(jià)高。 面板與支墩整體連接，對(duì)地基變形和溫度變化的反應(yīng)比較靈敏，要求修建在氣候溫和地區(qū)，且地基比較堅(jiān)固。 上游拱形面板與溢