文档介绍：第二章岩基上的重力坝
第一节概述
一、重力坝的工作原理及特点
岩基上重力坝的基本剖面呈三角形,上游面通常是垂直的或稍倾向上游的三角形断面。
主要依靠坝体的重量,在坝体和地基的接触面上产生抗滑力来抵抗库水的推力,以达到稳定的要求。
重力坝典型布置参见三门峡水电站鸟瞰图、万家寨水电站鸟瞰图、朱庄水库砌石重力坝。
重力坝的优点及缺点:
优点:
1、安全可靠。但剖面尺寸较大,抵抗水的渗漏,洪水漫顶,地震或战争破坏的能力都比较强,因而失事率较低。
2、对地形、地质条件适应性强,坝体作用于地基面上的压应力不高,所以对地质条件的要求也较低,低坝甚至可修建在土基上。
3、枢纽泄洪容易解决,便于枢纽布置。
4、施工方便,便于机械化施工。
5、结构作用明确,应力计算和稳定计算比较简单。
缺点:
1、剖面尺寸大,水泥石料等用量多。
2、坝体应力较低,材料强能充分发挥。
3、扬压力大,对稳定不利。
4、砼体积大,温控要求较高。
第二节重力坝的荷载及组合
作用于得力坝的主要荷载有:①自重;②静水压力;③扬压力;④动水压力;⑤冰压力;⑥泥沙压力;⑦浪压力;⑧地震力;⑨温度及其他荷载。
一、自重
坝体自重由坝体体积和材料的容重算出。初步设计时可取砼γc=24KN/m3,施工详图阶段由现场砼试验决定,当计算深层滑动时,还应考虑岩体的自重。
二、静水压力
作用在坝面上的静水压力可按静水力学原理计算,分为水平及垂直力分别进行计算。
水平力:P1=(1/2)rH12 P4=(1/2)rH22
垂直力:P2=(1/2)rnH12 P3=(1/2)rmH22
三、扬压力
1、坝底扬压力,形成原因:①上下游水位差;②砼、岩石都是透水材料。
由于基岩节理裂隙很不规则,难以求出坝底扬压力的准确分布,故通常加定扬压力从坝踵到坝趾成直线变化。
α为扬压力折减系数与岩体的性质和构造,帷幕深度和厚度,灌浆的质量,排水孔的直径、间距、深度等有关。
规范规定:河床坝段α=-
岸坡坝段α=-
2、坝身扬压力(见下右图)。
坝身排水管折减系数α3=-
四、动水压力
在溢流面上作用有动水压力,坝顶曲线和下游面直线段上的动水压力很小,可忽略不计。只计算反弧段上的动水压力。
计算时假定水流为匀速流,流速为V,如果忽略水重W,侧面水压力F1和F2,则可以直接由动量议程求出作用于整个反弧上的水压力水平分量。
PH=rqV(Cosa2-Cosa1)/g
垂直分量:取V1≈V2
Pv= rqV(Sinф1+ Sinф2)/g
五、冰压力
1、静冰压力
2、动冰压力
六、泥沙压力
水库蓄水后,入库水流挟带泥沙,逐年淤积在坝前,对坝面产生泥沙压力。
淤积高程,根据河流的挟沙量和规定的淤积年限进行估算,年限可取50-100年。
按土力学公式计算,参照一般经验取数据
Pn=γnhntg2(45°-Φx/2)
Pn—--泥沙对上游坝面压力强度
hn—--计算点以上淤沙厚度