水工建筑物设计与施工.docx

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绪论
水利工程：对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利目的而兴建的各项工程，总称为水利工程。
水利枢纽：在水域的适当地点，为了一种或多种目的而集中布置若干个不同类型的水工建筑物，各自发挥不同作用并协调工作，构成一有机综合体，称为水利枢纽。
水工建筑物按用途及其功能分类：水工建筑物按用途可分为多种用途的通用性建筑物和专门用途的专门性建筑物两大类
通用性建筑物按作用分类有：
①挡水建筑物：用于拦截河流，形成水库或壅高水位。如各种坝、堤和海塘、水闸等。
②泄水建筑物：用以宣泄水库（或渠道）在洪水期间或其他情况下的多余水量，以保证坝（或渠道）的安全。如各种溢流坝、溢洪道、泄水隧洞、分洪闸、泄水涵管等。
③取水建筑物：用以从水库或河流放水、引水、提水的各种水工建筑物。是输水建筑物的首部，如进水闸、抽水站、各类深式取水口等。
④输水建筑物：将水流输送到用水地点的各种水工建筑物。如河渠中的隧洞、涵洞、渡槽、倒虹吸管、管道等；
⑤整治建筑物，为改善水流状态，防止水道冲淤破坏的各种水工建筑物。如丁坝、顺坝、导流堤、护岸、护底等。
4.水利枢纽和水工建筑物规范标准:

1雪野水利枢纽工程,以防洪为主，兼有城市供水、灌溉、养殖和旅游开发等综合利用功能，。总库容2.21亿m3，兴利库容11400万立方米，死库容280万立方米。该枢纽的水工建筑物包括大坝（30.3m）、溢洪闸、输水洞、电站等组成。
2泰安胜利水库枢纽工程，库容4600万立方米，该枢纽的水工建筑物包括大坝（27.1m）、溢洪道、放水洞、电站等组成。
试确定该枢纽等别和各水工建筑物级别。
重力坝
工作原理：①满足稳定——利用自重在坝基面产生的摩擦力以及坝与地基间的凝聚力来抵抗水平水压力而维持稳定。
②满足强度——利用自重引起的压应力来抵消由水压力产生的拉应力。
工作特点
优点：
(1)安全可靠。重力坝剖面尺寸大，应力较低，筑坝材料强度高，耐久性好，因而抵抗水的渗漏、洪水漫顶、地震和战争破坏的能力都比较强。据统计，重力坝在各种坝型中失事率是较低的。
(2)对地形、地质条件适应性强。重力坝段类似于固结在地基的短悬臂梁，所以在任何形状的河谷都可以修建。因为坝基承担的压应力不高，所以对地基的要求也较低，当坝的高度不大时甚至可以修建在土基上。
(3)枢纽泄洪问题容易解决。重力坝可以做成溢流的，还可以设置坝身泄水孔辅助泄洪，一般不用另设河岸式泄水道，枢纽布置紧凑。
(4)便于施工导流。在施工期间可以利用坝体导流，不需另设导流洞。
(5)施工方便。大体积混凝土，可以采用现代机械化施工，在放样、立模和混凝土浇筑方面都比较简便。
(6)结构作用明确。重力坝沿坝轴线用横缝分成若干坝段，各坝段独立工作，结构作用明确，应力分析和稳定计算都比较简单。
缺点：
断面较大，带来一系列问题
(1)坝体剖面尺寸大，水泥用量多，坝体应力普遍较低，材料强度不能充分发挥
(2)施工期大体积混凝土的温度应力和收缩应力较大，对温度控制的要求较高；
(3)坝体与地基接触面积大，因而坝底的扬压力较大，对稳定不利；
3.重力坝的类型
（1）坝体高度
高（>70m）、中（30-70m）、低坝（<30m）
（2）坝体筑坝材料
混凝土重力坝和浆砌石重力坝
（3）泄水条件
有溢流重力坝和非溢流重力坝
（4）坝体结构型式分类

4.作用在重力坝上的重要荷载：8个
自重、上下游坝面静水压力、溢流坝反弧段动水压力、扬压力、浪压力、泥沙压力、冰压力、地震荷载
扬压力：重力坝挡水后，在水位差作用下，上游水将通过坝体的孔隙和坝基裂隙向下游渗透，渗透水对坝体和坝基产生渗透水压力（水力学中称为“渗透动水压力）
扬压力：含坝基和坝体内扬压力
渗透水压力的特点：
①同一点上各向压强相等——各向同性
②垂直于作用面——方向
③其铅直分力称为扬压力
8.坝基扬压力包括两部分
①下游水深引起的浮托力；
②由上下游水位差引起的渗透压力；
即：坝基扬压力＝浮托力＋渗透压力
一般情况下：设计烈度=基本烈度
特殊情况下：设计烈度=基本烈度+1°（抗震设防类别为甲类）
10.对于设计烈度6度以下时，地震荷载相对较小，设计中不考虑。
对于7～9度时，应进行抗震设计，而大于9度时，应专门研究。
重力坝的稳定分析
（1）抗剪强度公式:坝体与坝基间看成是一个摩擦接触面，而不是胶结面。
(a)当接触面呈水平时，其抗滑稳定安全系数为：

b)当接触面倾向上游时，并有β的夹角时，其抗滑稳定安全系数为：

（2）抗剪断公式
认为坝体与基岩胶结良好，直接采用接触面上的抗剪断参数f′、c′计算抗滑稳定安全系数，即：

f′——抗剪断摩擦系数
c′——抗剪断凝聚力

抗剪强度公式和抗剪断公式选用
抗剪公式形式简单，f选择经验