小型重力壩設(shè)計-認識重力壩

重力壩認知——重力壩的概念與特點目錄12重力壩的概念重力壩的工作原理3重力壩的特點重力壩的概念01壩：攔截江河渠道水流以抬高水位或調(diào)節(jié)流量的擋水建筑物。大壩類型：混凝土壩砌石壩土石壩橡膠壩鋼壩草壩按筑壩材料分類

定義：依靠自身的重量產(chǎn)生的抗滑力維持其穩(wěn)定性的壩?；酒拭妫撼嗜切危嫌蚊嫱ǔＪ谴怪钡幕蛏詢A向上游的三角形斷面。

重力壩是世界上最古老的，也是采用最多的壩形之一。世界上第一座重力壩建于尼羅河上，壩高15m，頂長240m，距今有5000多年的歷史。19世紀以前，重力壩筑壩材料基本都是漿砌毛石，19世紀后逐漸采用混凝土，20世紀80年代，碾壓混凝土技術(shù)開始用于重力壩建設(shè)。重力壩的工作原理02穩(wěn)定要求依靠自重在壩基面產(chǎn)生的摩擦力以及壩與地基間的凝聚力來抵抗水平水壓力而維持穩(wěn)定。依靠自重引起的壓應(yīng)力來抵消由水壓力產(chǎn)生的拉應(yīng)力滿足強度要求。強度要求重力壩的特點03對地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強

重力壩段類似于固結(jié)在地基的短懸臂梁，所以任何形狀的河谷（V型、U型、W復(fù)合型）除了難以解決的軟弱層、斷層地基都可以修。對地基的要求比拱壩低，但比土石壩高。泄流、導(dǎo)流問題容易解決筑壩材料抗沖刷，所以在壩頂溢流、壩身可以泄水。在施工期間，可以利用導(dǎo)流，一般不需要另設(shè)導(dǎo)流隧洞?；炷林亓涡枰獪乜厣岽胧?/p>

體積大，水泥用量大，水泥水化熱引起的溫度、收縮應(yīng)力也很大，可能導(dǎo)致壩體產(chǎn)生裂縫。受揚壓力的影響較大

重力壩的壩體和壩基有一定的透水性，在較大的水頭差作用下，產(chǎn)生滲透壓力。滲透壓力和浮托力合稱揚壓力（方向向上），它會減輕壩體的有效重量，對壩體穩(wěn)定不利。材料的強度不能夠充分發(fā)揮

混凝土重力壩的材料主要是為了增加自重和穩(wěn)定性，而壩體內(nèi)部和上部等材料強度就沒有完全發(fā)揮出來，因此壩體不同區(qū)域應(yīng)采用不同強度等級和耐久性要求的材料。重力壩認知——重力壩的類型低壩：壩高在30m以下；中壩：壩高在30m～70m（含30m和70m）；高壩：壩高在70m以上為高壩。

壩高---壩基最低面（不含局部深槽或井、洞部位）至壩頂路面的高度。

重力壩根據(jù)壩的最大高度進行分類，可分為，按壩高分類常態(tài)混凝土重力壩：目前世界建設(shè)的重力壩，此種占絕大多數(shù)（重點介紹）；碾壓混凝土重力壩：從技術(shù)、發(fā)展等趨勢看，此種壩有較大的發(fā)展空間；漿砌石重力壩：中低壩可用。按筑壩材料分類按壩頂是否泄水可分為溢流重力壩：既可擋水，又可泄水的部分。非溢流重力壩：完全不能泄水。1-非溢流重力壩；2-溢流重力壩；3-橫縫；4-導(dǎo)墻5-閘門；6-壩內(nèi)排水管；7-檢修、排水廊道；8-基礎(chǔ)灌漿廊道；9-防滲帷幕；10-壩基排水孔按泄水條件分類按壩體是否泄水可分泄水壩段：壩體內(nèi)設(shè)泄水孔的壩段和溢流壩段統(tǒng)稱。擋水壩段(非溢流重力壩)：完全不能泄水。分為實體重力壩、寬縫重力壩、空腹重力壩、預(yù)應(yīng)力重力壩、裝配式重力壩。實體重力壩

重力壩壩體是實心的，對地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強，剖面大、自重大使其穩(wěn)重，分段結(jié)構(gòu)使其有較強的抗地震、抗破壞能力。缺點就是揚壓力大、工程量大。按結(jié)構(gòu)分類

我國最大水電站，三峽水電站擋水大壩就是混凝土實體重力壩。全長2309.47m，壩頂高程185m，正常蓄水位175m。寬縫重力壩將實體重力壩的橫縫的中間加寬，則成為寬縫重力壩。寬縫的設(shè)置使揚壓力降低，可節(jié)省混凝土，同時改善了散熱條件。缺點是施工較為復(fù)雜，模板用料多。

潘家口水利樞紐工程，主壩最大壩高107.5m，采用混凝土寬縫重力壩，縫寬18m，縫內(nèi)設(shè)有排水水泵裝置?？崭怪亓?/p>

空腹的設(shè)置可以減小壩底揚壓力，節(jié)約混凝土量，還可在空腹布置水電站廠房。但空腹重力壩施工較困難，鋼筋用量較多。

廣東楓樹壩，最大壩高93,3m，長418m，采用空腹寬縫重力壩，空腹高31.25m，寬25.5m，空腹內(nèi)設(shè)水電站廠房。預(yù)應(yīng)力重力壩

利用受拉鋼筋或鋼桿對重力壩施加預(yù)應(yīng)力，以增加壩體上游部分的壓應(yīng)力，提高壩身穩(wěn)定性，從而減小壩體混凝土用量，達到消減壩體剖面的目的。但施工復(fù)雜，鋼筋用量多。裝配式重力壩

采用預(yù)制塊安裝筑成的壩?？梢越档蛪蔚臏囟?，但要求施工工藝精確，有足夠的強度和防水性能。

湖北陸水水利樞紐的主壩，最大壩高49m，長234.3m，采用混凝土預(yù)制塊安裝。重力壩認知——重力壩整體布置

重力壩通常是由溢流壩段、非溢流壩段和二者之間連接的邊墩、導(dǎo)墻等組成。布置時須根據(jù)地形、地質(zhì)條件結(jié)合樞紐其他建筑物綜合考慮。溢流壩段通常布置在河道主流位置，兩端非溢流壩段與岸坡連接；1.溢流壩段+邊墩和導(dǎo)墻+非溢流壩段溢流壩與非溢流壩段之間的邊墩起到分隔的作用，邊墩向下延伸成為導(dǎo)墻。如果有航運需要，壩段與航運設(shè)備之間同樣要設(shè)邊墩和導(dǎo)墻。壩內(nèi)常設(shè)有各種泄水或取水管道、檢查和維修等廊道。

不設(shè)閘門，靠壅高庫內(nèi)水位下泄，不僅可以泄洪，還可以排泄其他漂浮物，結(jié)構(gòu)簡單、自動泄洪、管理方便，適用于泄水流量較小的中、小型水庫；設(shè)閘門，可利用閘門不同開啟度調(diào)節(jié)庫內(nèi)水位和下泄流量，適用于大、中型水庫工程。2.溢流壩壩頂可設(shè)、也可不設(shè)閘門

若溢流壩壩頂設(shè)閘門，則需設(shè)閘墩、工作橋和交通橋。閘墩作用是承受閘門傳來的水壓力，也是支承閘門、胸墻等上部結(jié)構(gòu)；工作橋為啟閉閘門設(shè)置的，設(shè)置在閘墩上；交通橋連接兩岸交通。3.壩頂有閘墩、工作橋和交通橋4.壩軸線可以是直線、也可以是折線或曲線

壩軸線一般采用直線布置，與河流流向垂直，避免不良的受力條件。

為了防止不均勻沉降、溫度應(yīng)力控制要求，沿垂直于壩軸線設(shè)永久性橫縫；各個壩段的外形應(yīng)盡量協(xié)調(diào)一致，上游壩面保持平整；當?shù)匦?、地質(zhì)及運用條件又顯著差別時，可按不同情況分別采用不同的下游壩坡，使各壩段均達到安全和經(jīng)濟的目的。5.設(shè)永久性橫縫橫縫重力壩壩址一般選在狹窄河谷（節(jié)省工程量）。為了布置河床式溢洪道、壩后式水電站廠房和通航船閘，有時也選擇在比較寬的河谷建壩（葛洲壩工程＋三峽工程）；因壩體重量大，水平水壓力大，一般修建巖石地基上（地質(zhì)條件好）；在合適位置布置電站、船閘等其它建筑物，根據(jù)地形、地質(zhì)、水力、施工等運行條件，使各建筑物有機而協(xié)調(diào)工作。重力壩認知——重力壩的設(shè)計內(nèi)容剖面設(shè)計；穩(wěn)定分析；應(yīng)力分析溢流重力壩和泄水孔的孔口設(shè)計；構(gòu)造設(shè)計；地基處理。重力壩的設(shè)計包括以下主要內(nèi)容：等級的確定：根據(jù)工程規(guī)模、效益，在國民經(jīng)濟中的重要性進行對水利水電工程等別的劃分；然后根據(jù)工程等別和建筑物的重要性，對水利水電工程的永久性水工建筑物級別確定；對臨時性擋水和泄水建筑物的級別，應(yīng)根據(jù)保護對象的重要性、失事后果、使用年限等確定。

確定工程的等別和建筑物的級別，然后查相應(yīng)的防洪標準。剖面設(shè)計（非溢流重力壩壩段）：b1﹕m1﹕n設(shè)計時參照已有的工程經(jīng)驗，根據(jù)地形、地質(zhì)、筑壩材料、施工條件等綜合考慮確定方案，然后進行方案并優(yōu)化設(shè)計。穩(wěn)定計算、應(yīng)力計算：擬定的剖面尺寸是否合適，需經(jīng)過反復(fù)的驗算。重力壩主要依靠自重維持穩(wěn)定，其可能出現(xiàn)的破壞形式有滑動和傾倒。對重力壩，傾倒失穩(wěn)很少見，一般進行抗滑穩(wěn)定分析，分析地基面和地基面內(nèi)軟弱面的抗滑穩(wěn)定性；

應(yīng)力分析的目的是檢驗大壩在施工期和運用期是否滿足材料強度的要求，同時為研究、解決設(shè)計和施工中的某些問題等提供依據(jù)。

溢流重力壩和泄水孔的孔口尺寸的設(shè)計（穩(wěn)定、強度、泄水）溢流重力壩既是擋水建筑物，又是泄水建筑物，主要承擔(dān)泄洪保壩、輸水供水、排沙等任務(wù)。除具有非溢流壩相同的工作條件外，還有滿足泄洪能力，因此對