第二章 重力坝教案(2)

顶宽度要满足安装门机轨道的要求。

2.坝顶高程

为了交通和运用管理的安全，非溢流重力坝的坝顶应高于校核洪水位，坝顶上游的防浪墙顶的高程应高于波浪高程，其与正常蓄水位或校核洪水位的高差△h：

△h=h1%+hz+hc

式中 △h——防浪墙顶至正常蓄水位或校核洪水位的高差。（m）； h1%——超值累积频率为1%时波浪高度（m）；

hz——波浪中心线高出正常蓄水位或校核洪水位的高度（m）； hc——安全超高（m）。

图示讲解：波浪的几何要素（波高hl为波峰到波谷的高度；波长L为波峰到波峰的距离；波浪中心线高出静水面一定高度hz。）

波浪几何要素及风区长度 （a）波浪要素；（b）、（c）风区长度

官厅水库公式（适用于峡谷水库）

ghlV02?0.0076V0?112(gDV02)13（m）

gLV0

2?0.331V0?12.15(gDV02)13.75（m）

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式中 V0 —计算风速（m），是指水面以上10m处10min的多年风速平均值，水库为正常蓄水位和设计洪水位时，宜采用相应洪水期多年平均最大风速的1.5~2.0倍，校核洪水位时，宜采用相应洪水期最大风速的多年平均值；

D—风区长度(有效吹程)（m），是指风作用于水域的长度，为自坝前沿风向到对岸的距离；当风区长度内水面由局部缩窄，且缩窄处的宽度B小于12倍计算波长时，用风区长度D=5B（也不小于坝前到缩窄处的距离）；水域不规则时，按规范要求计算。

hz??hl2Lcth2?HL

式中H——坝前水深，（m）。

坝顶高程或坝顶上游防浪墙墙顶高程按下式计算，并选用较大值： 坝顶或防浪墙顶高程=设计洪水位+△h设 坝顶或防浪墙顶高程=设计洪水位+△h校

当坝顶设防浪墙时，坝顶高程不得低于相应的静水位，防浪墙顶高程不得低于波浪顶高程。

3.坝顶布置

● 坝顶结构布置的原则：安全、经济、合理、实用。

●坝顶结构型式：坝顶部分伸向上游；坝顶部分伸向下游，并做成拱桥或桥梁结构型式；坝顶建成矩形实体结构，必要时为移动式闸门启闭机铺设隐型轨道。

● 坝顶排水：一般都排向上游。

● 坝顶防浪墙：高度一般为1.2m，厚度应能抵抗波浪及漂浮物的冲击，与坝体牢固地连在一起，防浪墙在坝体分缝处也留伸缩缝，缝内设止水。

4.实用剖面形式

图示讲解：坝体实用剖面的上游坝面型式

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非溢流坝剖面形状

● 铅直坝面，上游坝面为铅直面，便于施工，利于布置进水口、闸门和拦污设备，但是可能会使下游坝面产生拉应力，此时可修改下游坝坡系数m值；

● 斜坡坝面，当坝基条件较差时，可利用斜面上的水重，提高坝体的稳定性；

● 折坡坝面，是最常用的实用剖面。既可利用上游坝面的水重增加稳定，又可利用折坡点以上的铅直面布置进水口，还可以避免空库时下游坝面产生拉应力，折坡点（1/3~2/3坝前水深）处应进行强度和稳定演算。

坝底一般应按规定置于坚硬新鲜岩基上，100m以下重力坝坝基灌浆廊道距岩基和上游坝面应不小于5m。

实用剖面应该以剖面的基本参数为依据，以强度和稳定为约束条件，建立坝体工程量最小的目标函数，进行优化设计，确定最终的设计方案和相关尺寸。

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第三节 重力坝的荷载及组合

引言

荷载是重力坝设计的主要依据之一，荷载可按作用随时间的变异分为三类：永久作用；可变作用；偶然作用。设计时应正确选用其代表值、分项系数、有关参数和计算方法。首先应按规范选用；其次参考设计手册；若有些荷载的代表值不易确定，常采用工程类比法，借助已建工程的观测资料，模型实验，经验公式，取最不利的情况综合分析确定。

本节主要介绍：. 坝体自重、静水压力、动水压力、淤沙压力、浪压力、扬压力、冰压力、地震作用、其它荷载的作用、计算及其组合

一．重力坝的荷载

图示讲解：

重力坝的荷载主要：①自重；②静水压力；③动水压力；④淤沙压力；⑤浪压力；⑥扬压力；⑦冰压力；⑧地震荷载；⑨土压力；⑩其它荷载。

取单位坝长（1m）计算

坝体自重和坝面水压力计算图

1.自重（包括永久设备自重）

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坝体自重W标准值计算公式：

W=V ?c （kN/m）

式中：V——坝体体积（m3），常将坝体断面分解成矩形、三角形计算。

?c——坝体混凝土的重度（kN/m3）。根据选定的配合比通过实验确定，一般采用23.5~24.0 kN/m3。

计算自重时，坝上永久性的固定设备，如闸门、固定式启闭机的重量也应计算在内，坝内较大的孔洞应该扣除。坝体自重的作用分项系数为1.0。永久设备自重的作用分项系数，当其作用效应对结构不利时采用1.05，有利时采用0.95。

2.静水压力

静水压力是作用在上下游坝面的主要荷载。分解为水平水压力（PH）和垂直水压力（PV）。溢流堰前水平水压力以（PH1）表示

PV=Vw?w （kN/m）

1?w2PH=H2 （kN/m） 1?wPH1=2（H2-h2） （kN/m）

式中 Vw——斜坡面上水体体积（m3）； H——计算点处的作用水头（m）； h——堰顶溢流水深（m）；

?w——水的重度（kN/m3）。

静水压力分项系数采用1.0。合力作用点在压力图剖面形心处。 3.动水压力

溢流坝下游反弧段，在高速水流作用下的时均压力和脉动压力叫动水压力。动水压力的水平分力代表值Pxr和垂直分力代表值Pyr为

Pxr=qρwv（cosθ2-cosθ1） （N/m）

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