7重力壩的設(shè)計

1、第七節(jié)第七節(jié) 重力壩的剖面設(shè)計重力壩的剖面設(shè)計 7.1 7.1 剖面設(shè)計原則剖面設(shè)計原則1）滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，保證大壩安全；）滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，保證大壩安全；2）工程量?。唬┕こ塘啃?；3）運(yùn)用方便；）運(yùn)用方便；4）便于施工。）便于施工。 7.2 7.2 重力壩基本剖面重力壩基本剖面 基本剖面是指壩體基本剖面是指壩體在自重、靜水壓力和揚(yáng)在自重、靜水壓力和揚(yáng)壓力壓力3項主要荷載作用下，項主要荷載作用下，滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，并使工程量最小的三角并使工程量最小的三角形剖面。形剖面。 根據(jù)工程經(jīng)驗，一般上游壩坡坡率根據(jù)工程經(jīng)驗，一般上游壩坡坡率n=00.2，常做成鉛直或上部鉛直下

2、部傾向上游；下游壩坡坡常做成鉛直或上部鉛直下部傾向上游；下游壩坡坡率率m=0.60.8，底寬約為壩高的底寬約為壩高的0.70.9倍倍。 2 2）壩頂高程）壩頂高程 壩頂高程應(yīng)高于校核洪水位，壩頂上游防浪壩頂高程應(yīng)高于校核洪水位，壩頂上游防浪墻頂?shù)母叱虘?yīng)高于波浪頂高程。防浪墻頂與正常墻頂?shù)母叱虘?yīng)高于波浪頂高程。防浪墻頂與正常蓄水位或校核洪水位的高差蓄水位或校核洪水位的高差hh按下式計算：按下式計算：7.3 7.3 實用剖面實用剖面 1) 壩頂寬度壩頂寬度 根據(jù)施工、交通、設(shè)備安裝等條件確定。根據(jù)施工、交通、設(shè)備安裝等條件確定。 一一般般b=(810)%h，且不小于，且不小于2m。 或根據(jù)漂浮物，

3、冰壓力等對壩體的沖擊力情或根據(jù)漂浮物，冰壓力等對壩體的沖擊力情況確定。況確定。 h1% 累積頻率為累積頻率為1%時的波高，時的波高，m。 hz 波浪中心線至靜水位的高度，波浪中心線至靜水位的高度，m。 hc安全超高安全超高m，見下表。，見下表。注：在計算注：在計算h1%時，兩種情況應(yīng)采用不同的計算風(fēng)速值。時，兩種情況應(yīng)采用不同的計算風(fēng)速值。相應(yīng)水位相應(yīng)水位壩的安全級別壩的安全級別 (1級級)(2、3級級)(4、5級級)正常蓄水位正常蓄水位0.70.50.4校核洪水位校核洪水位0.50.40.3czhhhh%1 壩頂上游防浪墻頂高程按下式計算后選壩頂上游防浪墻頂高程按下式計算后選用較大值：用較大

4、值： 防浪墻頂高程防浪墻頂高程 = = 正常蓄水位正常蓄水位+ +h h正正 防浪墻頂高程防浪墻頂高程 = = 校核洪水位校核洪水位+ +h h校校 壩頂高程最大值壩頂高程最大值 - 1.2 m- 1.2 m3) 3) 剖面形態(tài)剖面形態(tài) 圖（a）圖（b）圖（c）有基本剖面修改為適用剖面，有三種常用的形態(tài)，如圖3-40n設(shè)計變量。設(shè)計變量。4) 優(yōu)化設(shè)計優(yōu)化設(shè)計上、下游壩面的坡率上、下游壩面的坡率n、m，壩頂距上、下游起坡點的高度，壩頂距上、下游起坡點的高度yn和和ym。n建立目標(biāo)函數(shù)。建立目標(biāo)函數(shù)。v(x)n確定約束條件。確定約束條件。如穩(wěn)定約束、應(yīng)力約束、幾何約束等。如穩(wěn)定約束、應(yīng)力約束、幾

5、何約束等。n選擇求解方法。選擇求解方法。目標(biāo)函數(shù)和約束條件都是設(shè)計參數(shù)的非線性函數(shù)，因此重力目標(biāo)函數(shù)和約束條件都是設(shè)計參數(shù)的非線性函數(shù)，因此重力壩的優(yōu)化設(shè)計是一個非線性規(guī)劃問題。壩的優(yōu)化設(shè)計是一個非線性規(guī)劃問題。下一節(jié)n采用鉛直的上游壩面，適用于壩基摩擦系數(shù)較大，由應(yīng)力條件控制壩體剖面的情況。l優(yōu)點：便于布置和操作壩身過水管道進(jìn)口控制設(shè)備l缺點：由于在上游面為鉛直的基本三角形剖面上增加壩頂重量，空庫時下游壩面可能產(chǎn)生拉應(yīng)力。返回n工程中經(jīng)常采用的剖面形態(tài)l特點：上游壩面上部鉛直而下部呈傾斜，即可利用部分水重來增加穩(wěn)定性，又可保留鉛直的上部便于管道進(jìn)口布置設(shè)備和操作的優(yōu)點。l上游折坡的起坡點位置應(yīng)結(jié)合應(yīng)力控制條件和引水、泄水建筑物的進(jìn)口高程來選定。一般在壩高的1/32/3的范圍內(nèi)。設(shè)計時要驗算起坡點高程水平截面的強(qiáng)度和穩(wěn)定條件。返回n上游面呈傾斜