3 重力坝(1)

第三章重力坝§3-1概述§3-2重力坝的稳定分析§3-3重力坝的剖面设计§3-4泄水重力坝§3-5重力坝的地基处理§3-6重力坝的材料、混凝土分区及坝体构造§3-7碾压混凝土重力坝§3-8其他形式重力坝§3-9支墩坝§3-1概述一．重力坝的工作原理工作原理：依靠坝体自重在坝基上产生的摩擦力和坝体与地基之间的凝聚力来抵抗坝体前的水平水压力以满足抗滑动稳定，以坝体自重在水平截面上产生的压应力来抵抗由于水压力所引起的拉应力以满足强度要求和抗倾覆稳定。二．重力坝的特点：1、可以布置坝顶溢洪道和坝身泄水孔，泄流量大，便于施工阶段后期导流；2、结构和断面形状简单，便于机械化施工，模板用量少，且可大量使用定型模板；3、对地形地质条件的适应性较好，一般具有足够强度的岩基均可满足要求；4、坝体与地基的接触面大，受扬压力的影响大，坝体内的压应力一般不大，不能充分利用混凝土材料抗压强度大的特点；5、坝体体积大，水泥用量多，浇筑时水泥水化热散发困难，易形成裂缝，故施工阶段温度控制要求高。为了克服重力坝固有的缺点，在实体重力坝的基础上发展出了宽缝重力坝、空腹重力坝、预应力重力坝等型式，减少了混凝土工程量，降低了扬压力，较好地利用了混凝土材料的强度。1．剖面设计：拟定重力坝的剖面形状和尺寸；2．稳定分析：验算坝体沿坝基面或地基中软弱结构面的抗滑稳定的安全度；3、应力分析：计算坝体各部位的应力分布状况，在坝体设计满足应力分布的条件下，保证坝体和坝基的强度；4．设计：确定坝体的细部构造；三．重力坝的设计内容三．重力坝的设计内容5．地基处理设计：根据地基条件，提出防渗、排水、软弱破碎带的处理方案；6．溢流重力坝和泄水重力坝的孔口设计：确定堰的型式、高程、孔口尺寸、体形、消能防冲措施；7．监测设计：确定坝体内部和外部观测用仪表和布置方案。§3-2重力坝的稳定分析•一．重力坝失稳的几种可能性–1．由于某一截面抗剪强度不足，导致剪切破坏并产生滑动。–2．由于绕坝趾的倾覆力矩大于抗倾覆力矩而发生倾覆。–3．由于扬压力大于坝体自重导致坝体浮起。二．沿坝基面的抗滑稳定分析•1．摩擦公式一般f=0.5~0.8，–根据规范规定，[K]值：基本组合：1.05~1.10，特殊组合：1.0~1.05–当坝基面为水平面时，公式简化为：KKssPUWf)(KKssWPPUWfsincossincosßUWP二．沿坝基面的抗滑稳定分析•2．抗剪断强度公式考虑坝体与地基间的胶结力，则得到抗剪断强度公式为：–取值可参见天大教材P52表3-6–f’——抗剪断摩擦系数–c’——抗剪断凝聚力–安全系数K’s取值，对于基本荷载组合，取3.0；在考虑校核洪水时的特殊组合，取2.5；在考虑地震出现时的特殊组合，取2.3。KCfKssPAUW''''三．深层抗滑稳定分析•1．单斜面抗滑稳定分析将滑动面以上的坝体和地基视为一体，按抗剪断强度公式计算即可。fB——滑动面上的抗剪断屈服极限强度摩擦系数；CB——滑动面上的抗剪断屈服极限强度凝聚力。当滑动面倾向上游时，选用“+ΣPsinβ”和“-ΣWsinβ”；当滑动面倾向下游时，选用“-ΣPsinβ”和“+ΣWsinβ”。一般地K=1.1~1.3。sincossincosWPAPUWKCfBBUβWΣPRΨβαDBACU2U1W2W1P单斜面抗滑稳定分析图2．双斜面抗滑稳定分析•（1）方法：剩余推力法、被动抗力法、等安全系数法–剩余推力法：令ABD区处于极限平衡状态，求出R对于BCD区，如能满足抗滑稳定，则整体满足抗滑稳定。得cossinsincossincos111111RRPPACUWfWfACUWfWPPR1111111sincossincossincosKRRKWACUWfKsincoscossin2222222•等安全系数法•ABD区和BCD区的抗滑稳定计算式分别为：•令K1=K2，求出R，代回上述两式中，算出K1和K2，若大于等于允许值，则满足稳定要求。sincoscossinsincos1111111WACUWfKPRRPsincoscossin2222222WACUWfKRRK四．提高坝体抗滑稳定性的措施•1．利用水重：上游面倾向上游；•2．坝基开挖成略向上游倾斜的面或成齿状开挖；•3．设置齿墙，增大滑动体重量，从而增加抗滑力；•4．抽水降低扬压力；•5．加固地基，提高地基整体性；•6．横缝灌浆，增加坝体的整体性；•7．采取预应力措施；•8．对宽缝重力坝和空腹重力坝，在空隙中填碴加重。