重力坝

岩基上的重力坝一、对坝的认识1231-非溢流重力坝；2-溢流重力坝；3-横缝；4-导墙；5-闸门；6-坝内排水管；7-检修、排水廊道；8-基础灌浆廊道；9-防渗帷幕；10-坝基排水孔坝的剖面详图坝的平面布置坝的剖面位置用混凝土或浆砌石筑成，坝轴线一般为直线，并有垂直于坝轴线方向的横缝将坝体分成若干段重力坝定义：依靠自身的重量产生的抗滑力维持其稳定性的坝。重力坝的基本剖面：呈三角形，上游面通常是垂直的或稍倾向上游的三角形断面。受力特点：主要依靠坝体的重量，在坝体和地基的接触面上产生抗滑力来抵抗库水的推力，以达到稳定的要求。受力简图：可以视作倒置的悬臂梁二、重力坝的工作原理优点：1、安全可靠。但剖面尺寸较大，能抵抗水的渗漏，洪水漫顶，地震或战争破坏的能力都比较强，因而失事率较低。2、对地形、地质条件适应性强，坝体作用于地基面上的压应力不高，所以对地质条件的要求也较低，低坝甚至可修建在土基上。3、枢纽泄洪容易解决，便于枢纽布置；施工导流方便，便于机械化施工。4、结构作用明确，应力计算和稳定计算比较简单。三、重力坝的优点及缺点（特点）缺点：1、剖面尺寸大，水泥石料等用量多。2、坝体应力较低，材料强能充分发挥。3、扬压力影响大，对稳定不利。4、砼体积大，温控要求较高。易产生温度裂缝三、重力坝的优点及缺点（特点）四、重力坝的荷载作用于得力坝的主要荷载有：①自重；②静水压力；③扬压力；④动水压力；⑤冰压力；⑥泥沙压力；⑦浪压力；⑧地震力；⑨温度及其他荷载。五、溢流重力坝的消能防冲设施底流消能（一）水流条件及消能措施。在坝趾下游设消力池，消力坎等。底流消能工作可靠，但是工程量大。护坦结构护坦的作用：保护河床不受高速水流的冲刷。长度：底流式消能延伸致水跃末端，其他型式，也需在坝趾下游设置护坦。厚度：满足稳定要求。上游厚，下游薄（流速小，压力大）。为防止护坦受基岩约束产生温度裂缝、在护坦内设置温度伸缩缝，顺河向的缝与闸墩中心线对应，横向的缝间距10~15m，护坦底下设排水系统（降低扬压力），护坦末端做成齿墙以防水流淘刷。材料：采用抗蚀耐磨砼。挑流消能（适用于基岩比较坚固的高、中坝）消能特点：将下游高速水流抛向空中，使水流扩散、掺气，然后跌入下游河床水垫中，发生旋滚和摩擦，以消耗能量；优点：简单、经济、工期短；缺点：尾水活动比较大，雾化大，影响电站工作。设计内容：鼻坎型式、反弧半径、鼻坎高程、挑射角度。面流式消能适用于中小型工程，水头低，下游水深大且变幅小。消能特点:利用鼻坎将主流挑至水面，在鼻坎附近表面主流与河床之间形成逆向旋滚。使高速水流与河床隔开，避免对坝趾附近河床的冲刷，主流在水面逐渐扩散消能，反向旋滚也可消除一部分能量。优点:面流消能不需设护坦和其他加固措施。缺点:高速水流在表面、伴有强烈的波浪、绵延数里，影响电站运行及下游通航，易冲刷两岸。消力戽适用：尾水深、变幅小、无航运要求，下游河岸有一定抗冲能力。特点：消力戽是以模型试验为基础研究成功的一种消能方式。它是利用一个较大的反弧半径和挑角形成的戽斗、在一定尾水深度的作用下，使从溢流坝下游的高速水流在戽斗内产生激烈的表面旋滚，并使出戽的高速水股在底部及尾水中均产生旋滚。优点：工程量较消力池小，冲刷坑比挑流式浅，不存在雾化问题；缺点：下游水面波动大，易冲刷岸坡，不利航运，戽面磨损率高，增大了维修费用。六、重力坝深式泄水孔重力坝泄水孔的进口淹没在水位以下较深处，故又称深式泄水孔。作用：①预泄库水，增大水库的调蓄能能力；②放空水库，以便检修；③排放淤泥，减少淤积；④随时放水，以满足航运和灌溉的要求；⑤施工导流。工作条件：①孔内水流流速高，易产生负压，空蚀和振动；②闸门在水下，承受的压力大，检修困难。型式及布置按水流条件分：有压的、无压的；按高程分：中孔、底孔；按布置层数分：单层、多层。六、重力坝深式泄水孔1、有压泄水孔工作闸门布置在出口，可以部分开启，出口低，利用的水头大，断面尺寸较小。缺点：闸门关闭时，孔内承受较大的内水压力对坝体应力和防渗都不利，常需钢板衬砌。进口处设置事故检修闸门、平常用来挡水。2、无压泄水孔工作闸门布置在进口，为形成无压水流，需在闸门后将断面顶部升高。（工作闸门前仍为有压段）优点：闸门可以部分开启，明流段不用钢板衬砌，施工简便，干扰少，有利于加快速度进度。缺点：断面尺寸较大，削弱坝体。国内重力坝多采用无压泄水孔。六、重力坝深式泄水孔3、双层泄水孔受闸门结构及启闭机的限制，深式泄水孔的断面面积不能太大，为了增大泄流量，可将泄水孔做成双层的（或将泄水孔布置在溢流坝段）。注意的问题：①双层泄水时对下层泄水孔泄流能力的影响；②在尾部上、下层水流交汇处可能产生空蚀。深式泄水孔：水流流速高，边界条件复杂，应十分重视体形设计，如进口曲线，闸门槽的型式，渐变段、竖向连接等，并注意施工质量。七、坝体排水为减小渗水对坝体的不利影响，在靠近上游面处布设排水管。距上游面要求小于坝前水深的1/10—1/12，使渗透坡降在允许范围内。管距2—3m。管径15—25cm，太小易堵塞。排水管与廊道连接多采用直通式，且多在上游侧（使廊道干燥）。八、廊道系统为满足施工和适用要求（如灌浆、排水、观测、检查、交通的需要），须在坝体内设置各种廊道。这些廊道相互连通，构成廊道系统。九、碾压混凝土坝碾压混凝土坝：利用高效振动碾分层碾压干贫性混凝土而筑成的大坝碾压混凝土最早用于水利工程是1961年我国台湾省石门坝的围堰心墙。到20世纪80年代进入正式筑坝阶段，1980年日本建成世界上第一座坝高89米的岛地川碾压混凝土坝。自1986年建成第一座56.8m高的坑口碾压混凝土坝以后，我国碾压混凝土坝建设进入高潮。到2002年为止，在短短的十几年中，建设碾压混凝土坝40多座，高度超过100m的9座，碾压混凝土拱坝8座。其中200米级高的龙滩重力坝和132米高的沙牌拱坝在高度上、技术上均处于国际领先水平一、碾压混凝土坝的特点1．施工工艺简单，施工速度快通仓薄层浇筑，施工工作面大，可交错薄层连续上升，无需间歇养护；最大日上升高度1.2m；巴基斯坦的塔贝拉水电站采用碾压混凝土坝，浇筑强度达18000m3/d2．大量节约水泥，降低工程造价普通混凝土坝中的单方水泥用量约为180—280kg/m3，如新安江大坝为180kg/m3，丹江口大坝高达270kg/m3。碾压混凝土坝中单方水泥用量仅为90—50kg/m33．简化温控措施，减少坝体纵缝水泥用量较少，坝体采用薄层交替浇筑，表面散热条件良好，使坝体内部混凝土温度升幅大大降低。日本岛地川坝的实测资料表明，坝内最大温升仅8~10℃。可以不采取专门的降温散热措施4．简化施工导流设施，节约临时工程费用施工强度高、速度快；省略了施工围堰等设施。我国岩滩工程中的碾压混凝土围堰，曾多次通过洪水，堰顶最大过水深达2.2米。但仍能正常运用，对施工基本无不利影响。二、碾压混凝土坝的构筑型式1．外包常态混凝土碾压混凝土坝（金包银）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厚的常态混凝土，形成一种包裹剖面型式，俗称金包银。坝体按常规分横缝，采用切缝技术成缝，缝内止水和排水系统与常态混凝土坝相同，并放在常态混凝土层内十、浆砌石重力坝是用胶结材料和块石砌筑而成的。其特点如下：①就地取材；②水泥用量少（比混凝土重力坝可节省50%左右），因而发热量低，可不采取温控措施，不设纵缝，可增加坝段宽度；③不需立模，施工干扰少；④施工技术易为群众掌握，便于组织人工进行施工。⑤人工砌筑，施工质量难于控制；⑥砌体孔隙率较大，需另设防渗设备。十一、宽缝重力坝（1）宽缝重力坝的特点①扬压力减小，抗滑稳定性相好②工程量节省约10%～20%；③坝体混凝土的散热快；④宽缝部位的模板用量大和宽缝倒坡部位的立模复杂；⑤分期导流不便。（2）宽缝尺寸布置坝体上游坡通常取n=0.15～0.35，下游坡取m=0.5～0.7，在强度容许条件下，可适当加大缝宽比，放缓上游坡。十二、空腹重力坝在坝内沿坝轴线方向开设连续的大尺寸空腔时称空腹重力坝；较实体重力坝可节省20%～30%空腔部位不用清基，可减少坝基开挖量；空腔有利于坝体混凝土散热；腔内可布置水电站厂房，这时空腔底部需设置底板。空腹重力坝的主要缺点是：腹拱（腹孔顶部的拱）设计及腹拱施工复杂，有倒悬模板，钢筋用量较多。十三、支墩坝概述支墩坝是由一系列顺水流方向的支墩和支承在墩子上1、支墩坝的类型按挡水面板的型式，支墩坝可分为平板坝、连拱坝和大头坝万家寨水电站鸟瞰图朱庄水库砌石重力坝