水工建筑物3課件

第三章巖基上的重力壩

第一節(jié)概述一、重力壩的工作原理及特點重力壩的工作原理:主要依靠壩體自身重量在滑動面上產(chǎn)生的抗滑力來抵消壩前水壓力以滿足穩(wěn)定的要求；同時也依靠壩體自重在水平截面上產(chǎn)生的壓應(yīng)力來抵消由于水壓力所引起的拉應(yīng)力以滿足強度的要求。

重力壩的類型按壩的高度分類為：高壩、中壩、低壩三類。按筑壩材料分類可分為：混凝土重力壩和漿砌石重力壩。按壩體的結(jié)構(gòu)型式分類可分為：實體重力壩、寬縫重力壩、空腹重力壩。重力壩的設(shè)計內(nèi)容

1、剖面設(shè)計2、穩(wěn)定分析3、應(yīng)力分析4、構(gòu)造設(shè)計5、地基處理6、溢流重力壩和泄水孔的孔口設(shè)計7、監(jiān)測設(shè)計

作用（荷載）包括：

壩體自重、水壓力、揚壓力、浪壓力、冰壓力、土壓力、泥沙壓力、地震荷載等。

ho式中2hL—當(dāng)=20∽250時，為累積頻率5%的波高；當(dāng)=250∽1000時，為累計頻率10%的波高。在計算浪壓力時，規(guī)范規(guī)定采用累計頻率為1%時的波高，對應(yīng)于5%的波高，應(yīng)乘以1.24；對應(yīng)于10%的波高，應(yīng)乘以1.41。2LL—平均波長m。—計算風(fēng)速，m/s。設(shè)計情況采用校核50年一遇最大風(fēng)速，校核情況采用多年平均風(fēng)速。D——吹程，m?？扇吻把厮畮斓綄Π端娴淖畲笾本€距離，當(dāng)水庫水面特別狹長時，以5倍平均水面寬為限。波浪中心至靜水位的高差

式中：H1——壩前水庫水深，m;cth——雙曲線余切；當(dāng)H1>Ll時，上式可簡化為：

作用效應(yīng)（荷載）組合荷載按其隨時間的變異性可分為永久作用、可變作用和偶然作用；按其作用狀況又可分為持久狀況、短暫狀況和偶然狀況。

設(shè)計狀況荷載組合持久狀況基本組合短暫狀況基本組合

偶然狀況偶然組合重力壩的穩(wěn)定分析穩(wěn)定分析是重力壩設(shè)計中的一項重要內(nèi)容，其目的是核算壩體沿壩基面或沿地基深層軟弱結(jié)構(gòu)面抗滑穩(wěn)定的安全性能。1.單一安全系數(shù)法K=

阻滑力滑動力

=

f(∑w-u)

∑p

K=阻滑力阻滑力=f(∑w-u)∑p+c′A

2.分項系數(shù)極限狀態(tài)法

作用函數(shù)≤抗力函數(shù)

對基本組合，采用以下極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式：作用函數(shù)抗力函數(shù)

式中：γ0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；ψ——設(shè)計狀況系數(shù)；S（·）——作用效應(yīng)函數(shù)；R（·）——結(jié)構(gòu)及構(gòu)件抗力函數(shù)；γG——永久作用分項系數(shù)；γQ——可變作用分項系數(shù)；Gk——永久作用標(biāo)準(zhǔn)值；Qk——可變作用標(biāo)準(zhǔn)值；αk——幾何參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值；fk——材料性能標(biāo)準(zhǔn)值；γm——材料性能分項系數(shù)；γd——基本組合結(jié)構(gòu)系數(shù)。

對基本組合，采用以下極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式：作用函數(shù)抗力函數(shù)提高壩體抗滑穩(wěn)定性的工程措施

(1)

利用水重(4)抽水措施

(2)將壩基面開挖成(5)加固地基

傾向上游的斜面(6)橫縫灌漿

(3)設(shè)置齒墻(7)預(yù)應(yīng)力錨固措施材料力學(xué)法符號規(guī)定

因為假定按直線分布，所以可按偏心受壓公式計算上、下游邊緣應(yīng)力σyu和σyd。

式中：∑W——作用于計算截面以上全部荷載的鉛直分力的總和，kN（包括壩體自重、水重、淤沙重及計算的揚壓力等），以向下為正，對于實體重力壩，均切取單位寬度壩體為準(zhǔn)（下同）∑M——作用于計算截面以上全部荷載對截面形心的力矩總和，kN·m，以使上游面產(chǎn)生壓應(yīng)力者為正。B——計算截面的長度，m

邊緣應(yīng)力計算

由上游壩面的微分體，根據(jù)平衡條件∑Fy=0

得τu=(Pu-σyu)n式中：Pu——上游面水壓力強度，kPa（如有泥沙壓力和地震動水壓力也應(yīng)記在內(nèi)）；Puu——上游邊緣應(yīng)力的揚壓力強度；σyu——壩體上游邊緣應(yīng)力；n——上游壩坡坡率，

由下游壩面微分體，根據(jù)平衡條件∑Fy=0

得

τd=(σyd-Pd)m

Pd——下游面水壓力強度，kPaPud——下游邊緣應(yīng)力的揚壓力強度σyd——下游壩面邊緣應(yīng)力，kPam——下游壩坡坡率

由上游壩面微分體，根據(jù)∑Fx=0可得：

σxu=Pu-(Pu-σyu)

n2σxu=Pu-τun2同樣，由下游壩面微分體，可得：

σxd=Pd+(σyd-Pd)m2σxd=Pd+τdm2邊緣主應(yīng)力計算

σ1u=(1+n2)σyu-Pun2

σ1d=(1+m2)σyd-Pd

m2

σ2u=Pu

σ2d=Pd

根據(jù)平衡條件∑Fy=0計入揚壓力邊緣應(yīng)力計算極限狀態(tài)法采用概率極限狀態(tài)設(shè)計時，對重力