水工建筑物重力坝课程设计-不计扬压力(szc)(4)

按不考虑扬压力的情况计算： y按直线分布，不考虑廊道等对坝体应力的影响。

4.1 上、下游边缘应力σyu和σyd 计算公式 y W6 M 2 BB

其中：

ΣW——作用于计算截面以上全部荷载的铅直分力的总和，kN；

ΣM——作用于计算截面以上全部荷载对坝基截面垂直水流流向形心轴的力矩总和，kN·m； B——计算截面的长度，m。

ΣW=112516.8＋9215.36-27922.55=93809.61 kN

ΣM=1177075.52＋318209.01－1346484.71－351066.3－13075－36288=－251629.48 kN·

m

=93809.61/94.6＋6×（－251629.48）/94.62=991.6-168.7=822.9 kPa

=991.6+168.7=1160.3 kPa

σyu和σyd均大于0,坝踵、坝址处均没有出现拉应力，满足工程规范要求。

h上=9.81×（224.7-124）=987.87kPa 上游水面压强：pu ·

h下=9.81×14.4=141.26kPa 下游水面压强：pd ·

4.2 主应力计算

1u (1 n2) yu (pu ps puu)n2

(1 0.22) 822.9 (987.87 239.5 1015.3) 0.22 864.3kPa

1d (1 m2) yd pdm2

(1 0.82) 1160.3 141.26 0.82 1812.5 kPa

坝体混凝土材料C20拉压强度为20Mpa。

计算结果表明，重力坝在正常蓄水位情况下应力满足规范要求。

第五章 细部构造设计

5.1 坝顶构造

坝顶路面应具有2～3％的横向坡度，并设置砼排水沟(30×30cm)以排出坝顶雨水，坝顶上游的防浪墙（宽0.5m，高1.2m）要承受波浪和漂浮物的作用，因此墙身应有足够的刚度、强度和稳定性，宜采用与坝体连成整体的钢筋砼结构，而下游侧则可设防护栏，为满足运用要求和交通要求，在坝顶上布置照明设施，即在上游侧每隔25m 设一对照明灯，一只朝向坝顶路面方向，一只朝向水库方向。根据大坝正常运行需要，在坝顶还要设置通向坝体内部各层廊道、电站的电梯井，便于观测和维修人员快速进出。

5.2 分缝止水

5.2.1 坝体分缝

1、横缝：减小温度应力，适应地基不均匀变形和满足施工要求；

2、纵缝：适应砼的浇筑能力和减小施工期的温度应力，在平行坝轴线方向设置。

一般情况下横缝为永久缝，也有临时缝，垂直坝轴线，用于将坝体分成为若干独立的坝段；纵缝为临时缝，可分为铅直纵缝、斜缝和错缝三种，纵缝缝面应设水平向键槽，键槽呈斜三角形，槽面大致沿主应力方向，在缝面上布置灌浆系统进行接缝灌浆，为了灌浆时不使浆液从缝内流出，必须在缝的四周设止浆片。

3、水平施工缝：是上、下层浇筑块之间的接合面。浇筑块厚度一般为1.5～4.0m；在靠近基岩面附近用0.75～1.0m 的薄层浇筑，以利于散热，减少温升，防止开裂。

5.2.2 止水设计

横缝内需设止水，止水材料有金属片、橡胶、塑料及沥青等，对于高坝应采用两道止水片，中间设沥青井，金属片止水一般采用1.0～1.6mm 后的紫铜片，第一道止水治上游面的距离应有利于改善坝体头部应力，一般为0.5～2.0m（本设计采用1.0m），每侧埋入砼的长度约为20～25cm（本设计采用25cm），在止水片的安装时要注意保证施工质量，沥青井为方形或圆形（本设计采用方形），其一侧可用预制砼块，预制块长1.0～1.5m，厚5～10cm（本设计采用1m×10cm），沥青井尺寸大致为15cm～15cm 至25cm～25cm（本设计采用20cm×20cm），井内灌注的填料由二号或三号是由沥青，水泥和石棉粒组成，井内设加热设备（通常采用电加热的方法），将钢筋埋入井中，并以绝缘体固定，从底部一直通到坝顶，在井底设置沥青排出管，以便排除老化的沥青，重填新料，管径可为15～20cm。

止水片及沥青井需伸入岩基一定深度，约30～50cm，井内填满沥青砂，止水片必须延伸到最高水位以上，沥青井需延伸到坝顶。

5.3 混凝土标号分区

砼重力坝坝体各部分的工作条件及受力条件不同,对砼材料性能指标的要求也不同,为了满足坝体各部分的不同要求,节省水泥用量及工程费用,把安全与经济统一起来，通常将坝体砼

按不同工作条件进行分区,选用不同的强度等级和性能指标,一般分为6 个区,见下图。

Ⅰ区—上、下游水位以上坝体表层砼，其特点是受大气影响；

Ⅱ区—上、下游水位变化区坝体表层砼，既受水位的作用也受大气影响；

Ⅲ区—上、下游最低水位以下坝体表层砼；

Ⅳ区—坝体基础砼；

Ⅴ区—把体内部砼；

Ⅵ区—抗冲刷部分的砼。

为了便于施工，选定各区域砼等级时，各类别应尽量少,相邻区的强度等级不得超过两级，分区的厚度一般不得小于2～5m，以便浇筑施工，分区对混凝土性能的要求见下表，表中“++”表示选择各区同等级的主要控制因素，有“+” 的表示需要提出要求；有“-”的为不需要提出要求。

5.4 坝体排水

坝体排水为了减小渗水对坝体的不利影响，在靠近坝体上游面需要设置排水管幕，排水管应通至纵向排水管道，其上部应通至上层廊道或坝顶（溢流面以下），以便于检修管距可采用采用3m，排水管幕距上游坝面的距离，一段要求不小于坝前水深的1/10～1/12，且不少于2m，（1/10～1/12）（104.14～107.1）=（8.68～10.71）m，故根据规定排水管设置在距上游面9m 处，以使渗透坡降控制在允许范围内。排水管采用预制多孔混凝土管，内径可为15cm～25cm（取20cm），随着坝体混凝土的浇筑而加高。渗入排水管的水可汇集到下层纵向廊道，沿积水沟或集水管经横向廊道的排水沟汇入集水井，再用水泵或自流排水排向下游，排水沟断面常用30cm×30cm，低坡3%，排水管施工时必须防止被混凝土的杂物等堵塞。排水管与廊道的连通采用直通式。

5.5 廊道系统

为了满足施工运用要求，如灌浆，排水，观测，检查和交通的需要，在坝体内设置各种廊道，这些廊道互相连通，构成廊道系统。

5.5.1 坝基灌浆廊道

帷幕灌浆需要在坝体浇灌到一定高度后进行，以便利用混凝土压重提高灌浆压力，保证灌浆质量。本次设计基础灌浆廊道断面取3.0×4.5m，形状采用城门水洞型。廊道的上游壁离上游侧面的距离应满足防渗要求，在坝踵附近距上游坝面0.05～0.1 倍作用水头、且不小于4～5m 处设置，本次设计取10m，为满足压力灌浆，基础灌浆廊道距基岩面不宜小于1.5 倍廊道宽度，取5m。

灌浆廊道兼有排水作用，并在其上游侧设排水沟，下游侧设坝基排水孔幕，在靠近廊道最低处设置集水井，汇集从坝基和坝体的渗水，然后经由水泵抽水排至下游坝外。

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