水工建筑物期末复习

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-1-第一章绪论1.我国水利水电工程建设的历史之最;三峡:最大水利水电工程;锦屏一级:最高双曲拱坝;水布垭:最高碾压混凝土坝;糯扎渡:最高面板堆石坝;2.各种水工建筑物的作用;1)挡水建筑物。用以拦截江河,形成水库或雍高水位;以及为抵御洪水或挡潮,沿江河海岸的堤防、海塘等。2)泄水建筑物。用以宣泄多余水量、排放泥沙和冰凌,或为人防、检修而放空水库、渠道等,以保证坝和其他建筑物的安全。3)输水建筑物。为满足灌溉、发电和供水的需要,从上游向下游输水用的建筑物。4)取(进)水建筑物。输水建筑物的首部建筑。5)整治建筑物。用以改善河流的水流条件,调整水流对河床及河岸的作用,以及防护水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡的冲刷。6)专门建筑物。为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物;专为灌溉用的沉沙池、冲沙闸;专为过坝用的船闸、升船机、鱼道、过木道等。3.水工建筑物、水利枢纽的定义;水工建筑物的定义:为了满足防洪要求,获得灌溉、发电、供水等方面的效益,需要在河流的适宜地段修建不同类型的建筑物,用来控制和分配水流,这些建筑物统称为水工建筑物。水利枢纽的定义:不同类型水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。4.我国水资源的特点、防洪工程的措施,水利工程的优缺点(结合十一章内容)。我国水资源的特点:总量多,人均少;地区分布不均,水土资源分布不平衡;年内、年际变化大;水污染问题严重;河流含沙量大;水资源利用效率低,浪费严重;地下水开采过量;防洪工程的措施:上拦:治本,拦蓄洪水控制泄量;下排:治标,疏通河道,提高行洪能力。两岸分滞:设蓄滞洪区分洪减流。应着重关注水土保持。同时建立洪水预报、预警系统和洪水保险制度。水利工程的优缺点:(论述题)优点::实现水资源在时间、地区上的重新分配,做到蓄洪补枯、以丰补缺、消除水旱灾、发展灌溉、发电供水、航运、养殖、旅游和维护生态环境等事业。缺点::1、工作条件复杂,2、受自然条件制约,3、施工难度大4、对环境的影响:对库区①淹没:水位在坝前形成回水,在回水范围内,耕地、矿藏、古迹等被淹没;工厂、铁路、公路拆迁;居民迁移,城镇迁建。②滑坡、坍岸:岸坡浸水后,岩体的抗剪强度降低,水位降落时,可能因丧失稳定而坍滑。③水库淤积:淤积不仅使库容减小,缩短水库寿命,加大淹没损失,还将影响电站和航运的正常运行。④生态变化:影响库区和下游陆地生态系统,河流水生生态系统直至河口生态系统。⑤水温的变化:库水温度变幅随水深增加而减小。⑥水质变化:如清库不彻底,会产生硫化氢,加之流入水库的P、N等盐类含量过高会造成水质恶化。⑦气象变化:水库形成一定的水域,大的水域能改变附近地区的小气候,使生态平衡发生变化。⑧诱发地震。⑨卫生条件:耕地盐碱化,形成沼泽地带,孽生蚊虫和其他有害的微生物。5、对水库下游①河道冲刷:河水位下降,岸边地下水位也相应降低。②河道水量变化:当电站担负峰荷,泄防流量不均时,使航运不便。③影响河道水温:④河道水质:对作物生长和鱼类生存不利。6、失事后果严重:一旦失事或决口,会给下游人民的生命财产和国家建设带来重大损失。-2-第二章水工建筑物设计综述1.不同级别的水工建筑物在设计上的具体区别:设计基准期,抗御灾害能力,安全性,运行可靠性,建筑材料。第三章岩基上的重力坝1重力坝的结构类型:1、按坝体的结构形式:可分为实体重力坝,宽缝重力坝,空腹重力坝和预应力重力坝、装配式重力坝等。(2、按坝体的高度:高坝:H70m中坝:30m≤H≤70m低坝:H﹤30m3、按筑坝材料:分砼和浆砌石重力坝。4、按施工方法:分浇筑砼和碾压砼重力坝。5、按是否溢流:分为溢流重力坝和非溢流重力坝。)2、重力坝的地基处理的基本思想及工序安排:①思想:为了保证大坝的稳定、强度以及防渗性,要对地基的各种地质构造要进行处理。重力坝对地基的要求:具有足够的抗渗性、强度、整体性和均匀性、耐久性。②处理工序安排:坝基的开挖与清理;基础的固结灌浆;帷幕灌浆;坝基排水设施;坝基软弱破碎带的处理3、重力坝设计基本流程:总体布置、剖面设计、稳定分析、应力分析、构造设计、地基处理、溢流坝段或泄水孔设计、监测设计。4、重力坝的工作原理、特点、基本剖面的概念;⑴工作原理:①稳定:利用自重在坝基面产生的摩擦力来抵抗水平水压力而满足稳定要求。②强度:利用坝体自重在水平截面上引起的压应力来抵消由坝底水扬压力产生的拉应力以满足强度的要求。⑵特点:①优点:结构作用明确,设计方法简便,安全可靠。对地形、地质条件适应性强。枢纽泄洪问题容易解决。便于施工导流。施工方便。②缺点:坝体剖面尺寸大,材料用量多。坝体应力较低,材料强度不能充分发挥。坝体与地基接触面积大,相应坝底扬压力大,对稳定不利。坝体体积大,由于施工期混凝土的水化热和硬化收缩,将产生不利的温度应力和收缩应力,因此,在浇筑混凝土时,需要有较严格的温度控制措施。⑶基本剖面:是指坝体在自重、静水压力(水位与坝顶齐平)和扬压力3项主要荷载作用下,满足稳定和强度要求,并使工程量最小的三角形剖面。5、扬压力的基本概念及降低措施;1、基本概念:扬压力包括上浮力及渗流压力。上浮力是由坝体下游水深产生的浮托力;渗流压力是在上、下游水位差作用下,水流通过基岩节理、裂缝而产生的向上的静水压力。2、降低措施:帷幕灌浆和坝基排水:为了减小坝体内的扬压力,通常将坝体上游坝面3~5m范围内的材料的防渗性能提高,以形成防渗层,在防渗层后面设置排水管。6、溢流重力坝段横缝布置:1.缝设在闸墩的中间,当各坝段间产生不均匀沉降时,不致影响闸门启闭,工作可靠,缺点是闸墩厚度较大;2.缝设在溢流孔跨中,闸墩成为整体墩可使大跨度弧形闸门支铰结构得到加强,但易受地基不均匀沉降的影响7、水利工程中工作闸门与检修闸门的相关知识点:8、过水建筑物消能的原理、途径及方法;A.原理:将急流变成缓流,把水流的动能转化成热能。B.途径:水流内部的紊动、掺气、剪切及漩滚。水股的扩散及水股之间的碰撞。水流与固体边界的剧烈摩擦和撞击。水流与周围气体的摩擦和掺混等。C.方法:挑流消能、面流消能、底流消能、消力戾气消能。-3-9、减免空蚀的措施;1、精心施工,施工后发现不平整度不符合要求,则应进行磨削处理。2、设计合理的过流面体型。3、设置掺气减蚀装置。4、采用抗空蚀性能好的材料。5、合理的运行方式。10、气孔及平压管的位置和作用;通气孔:①检修闸门与工作闸门之间。作用为排气。②工作门后。作用为排气和补气。平压管:①检修门和工作门之间,与水库连通,作用使检修闸门在静水中开启,减小启门力。②有压引水系统设在工作闸门之后与水库连通,作用为向有压引水系统充水,在静水中开启闸门,减小起门力。11、重力坝横缝、纵缝、水平缝的定义、性质;横缝:(永久性,临时性)定义:垂直坝轴线的竖向缝,用于将坝分成若干个独立坝段。性质:减小温度应力,适应地基不均匀变形和满足施工要求。纵缝:(铅直纵缝、斜缝、错缝)定义:平行于坝轴线方向,为适应砼土的浇筑能力和减小施工期的温度应力而设置的临时缝。水平缝:定义:是上下新老层混凝土浇筑块之间的施工接缝,为临时缝。12、重力坝温度裂缝产生的原因;砼温度发生变化,其体积也随着胀缩,由于砼坝体不能自由伸缩,从而产生温度应力。当拉应力>砼的抗拉能力时,出现裂缝。13、从设计的角度降低重力坝造价的基本方法及提高重力坝抗滑稳定性的工程措施;降低造价的措施:1、坝上游面倾斜,减小下游面体积。2、坝内部混凝土标号可以减小(或用大石块替换)。3、地基向上游面倾斜。4、空腹重力坝。5、宽缝重力坝。6、支墩坝。提高重力坝抗滑稳定性的工程措施:①利用水重:将坝上游面做成倾斜或折坡形,利用水重增加阻滑力,但倾斜坡度不宜过大,以防上游坝面出现拉应力。②将坝基开挖成倾向上游的斜面或齿形:增加抗滑力,但也会增加开挖量及浇筑量,少用。开挖成齿形的坝基应注意尖角不要过于突出,以免引起应力集中。③设置齿墙或抗滑桩:当节理面倾向下游时,在坝踵或坝趾下设置深入基岩的齿墙,增加抗滑力及抗剪强度;为了阻止坝体连同坝基沿软弱夹层滑动,有的工程则采用大型钢筋混凝土抗滑桩。④采用有效的防渗排水或抽水设施:减小扬压力。⑤加固地基:如进行固结灌浆、帷幕灌浆及断层、软弱夹层的处理等,以提高坝基的强度参数。⑥横缝灌浆:将部分坝段或整个坝体的横缝进行局部或全部灌浆,以增强坝的整体性和稳定性。⑦预加应力措施:利用预加应力提高抗滑稳定性。在靠近坝体上游面,采用深孔锚固高强度钢索,并施加预应力,即可增加坝体的抗滑稳定,又可消除坝踵处的拉应力。⑧为改善岸坡坝段的稳定,可将岸坡开挖成若干高差不大且有足够宽度的平台。碾压混凝土坝的分区方法:支墩坝的类型:大头坝、连拱坝、平板坝碾压混凝土坝的防渗措施及相关金包银涵义;防渗措施:①在坝上游面采用常态砼作防渗层T≈H/30-H/15&≮1m。②在坝上游面3m范围内,采用高胶凝碾压混凝土形成防渗层,起加强防渗作用。③上游面用6cm厚的沥青砂浆作防渗层,再在其外表面用6cm厚的钢筋砼预制板保护,预制板与坝体之间以钢筋连接,兼做沥青砂浆灌注的模板。④上游面采用预制砼板,板背面加设防水土工织物。⑤在坝的上游面喷涂2mm合成橡胶防渗薄膜。金包银的定义:坝体内部用干贫性碾压混凝土填筑,上、下游和坝基面用2~3m厚的常态砼,形成一种包裹剖面型式,俗称金包银。(金为常态混凝土,银为碾压混凝土)第四章拱坝1、拱坝对地形的要求:狭窄、左右两岸对称,岸坡平顺无突变,上游较为宽阔,向下游收-4-缩的“V”形、“U”形或梯形河谷,要避免河道的出口和转弯处。2、拱坝横缝的分缝方法:横缝一般沿径向或近于径向布置。①在各分层高程处,横缝指向水平拱厚中心线的曲率中心。对于变厚度拱坝,也可用上游坝面弧线代替拱厚中心线。采用较多。②横缝以某一高程的径向为准,其他高程均与其一致,此时全部横缝均为竖向平面。可用于中小型或坝面曲率变化较小的拱坝。③横缝在不同高程分别采用上述两种方式,缝面将为分层连续的扭曲面和竖向平面。结合坝内泄水管道和溢流坝布置需要而采用。④横缝间距一般为15-20m。横缝内应设铅直向的键槽,且上游应设止水片,可与止浆片结合。底部与地基面的夹角:不得<60°。3、拱坝的定义、工作原理、特点;定义:固接于基岩的空间壳体结构,在平面上呈凸向上游的拱形,其拱冠剖面呈竖直的或向上游凸出的曲线形。工作原理:坝体结构既有拱作用又有梁作用,其所承受的水平荷载:一部分通过拱的作用压向两岸;另一部分通过竖起梁的作用传到坝底基岩。特点:⑴稳定特点。稳定性主要依靠两岸拱端的反力作用,对地形、地质条件及坝基处理的要求较高。⑵结构特点。①拱与梁的共同作用,属于高次超静定结构,超载能力强,安全度高。②拱是推力结构,承受轴向压力,拱内M小,σ均匀,有利于发挥砼及浆砌石材料的抗压强度。③拱坝坝体厚度减薄,节省工程量。(3)荷载特点:坝体不设永久性伸缩缝,设计时考虑基岩变形,将温度作用列为一项主要荷载。(4)泄水特点:拱坝坝身可以泄水,设置单层或多层大孔口泄水。(5)筑坝难点。①施工:施工难度大,施工质量、筑坝材料强度及防渗要求等较重力坝严格。②泄流及冲刷方面:坝身溢流使材料疲劳;易造成对河床及河岸冲刷;坝身开设泄水孔会破坏拱坝。4、河谷的宽高比与拱坝厚高比的关系;宽高比:河谷宽度L与坝高H的比值。厚高比:坝厚T与坝高H的比值。①L/H1.5,薄拱坝,T/H0.2;②L/H=1.5-3.0,中厚拱坝,T/H=0.2-0.35;③L/H=3.0-4.5,重力拱坝,T/H=0.35-0.60;④L/H4.5,可修重力坝或拱形重力坝。5、拱坝封拱温度及封拱时机的选择,温升及温降对拱坝坝身及两岸山体的影响;封拱温度选取:一般为年平均气温或略低,可通过适当安排工期或对坝体进行降温处理实现。拱坝接缝灌浆时机的选择:拱坝分块浇筑并充分冷却后,坝体温度趋于相对稳定,满足封拱温度条件,缝张开度≮0.5mm,缝两侧砼龄期≮4个月,在水库蓄水之前进行。温升:外界温度高于封拱温度。温升对坝肩稳定不利,对应力有利;温降:外界温度低于封拱温度。温降对坝肩稳定有利,

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