2022年水工建筑物重点知识总结2.docx
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1、精品word学习资料可编辑资料- - - - - - - - - - - - - - - -水利专业水工建筑物复习资料第一章 绪论1. 水利工程的分类方法及其分类 重点 (1) 按工程承担的任务分类: 防洪工程、农田水利工程、水力发电工程、供排水工程、港航工程、环境水利工程、综合利用水利工程(2) 按工程对水的作用分类: 蓄水工程、排水工程、取水工程、输水工程、提水工程、水质净化及污水处理工程2. 水利枢纽的概念由不同类型的水工建筑物组成的综合体;3. 水工建筑物的类别有哪些? 按其作用分为以下几类:(1) 挡水建筑物:坝、闸和堤防等(2) 泄水建筑物:坝身泄水孔、溢洪道、泄洪洞等(3) 输水
2、建筑物:输水洞、引水涵管、渠道、渡槽(4) 取水建筑物:输水建筑物的首部建筑物:进水闸、泵站(5) 特地建筑物:电厂、船闸、升船机、鱼道、筏道(6) 整治建筑物:用来整治河道、改善河道的水流条件,如丁坝、顺坝、导流堤、护岸等;* 留意:有时分类不特别严格,闸可取水也可挡水;渠道可取水也可输水;溢流坝可挡水也可泄水4. 水利工程的特点(明白)(1)工作条件复杂,考虑因素多;( 2)受自然条件制约,施工难度大;( 3)效益大,对环境的影响也大; ( 4)失事后后果严峻; ( 5)工程量大,投资庞大,工期长其次章 水工建筑物设计综述1. 水电工程和水工建筑物如何分等分级?依据是什么? 重点 (1)
3、水利工程 水利枢纽 的分等水利工程分等工程失常影响效益,工程失事造成灾难工程规模有大小,安全程度有高低 分等依据:工程规模、效益、重要性级别:五等(2) 水工建筑物的分级永久性主要建筑物:大坝、厂房、泄洪闸 水工建筑物永久性次要建筑物:挡墙、导墙、护岸暂时建筑物:施工围堰、导流建筑物 分级依据:工程等别、作用、重要性级别:五级2. 永久性建筑物、暂时性建筑物 重点 永久性建筑物是指工程运行期间使用的建筑物;暂时性建筑物是指工程施工期间使用的建筑物;3. 表达水工建筑物安全储备的方法 重点 (1)单一安全系数法( 2)分项系数极限状态设计法4. 极限状态的类型 重点 (1) 承载才能极限状态当显
4、现以下状态之一时,即认为超过了承载才能极限状态:刚体失去平稳; 材料强度不足而破坏;结构失稳;结构转变为机动体系;结构体产生渗透失稳等现象;(2) 正常使用极限状态定义:当结构或构件影响正常使用或达到耐久性的极限值时,认为达到了正常使用极限状态;- - -细心整理 - - - 欢迎下载 - - -第 14 页,共 14 页影响结构正常使用或外观变形对运行人员、设备、外表等有不良影响的振动对结构外形、耐久性以及防渗结构抗渗才能有不良影响的局部损坏等5. 结构功能函数的含义 重点 当 Z=0 时,结构处于极限状态6. 安全系数法、分项系数极限状态设计法的含义(1) 单一安全系数法(水工规范) 表达
5、式:安全系数 K 考虑的因素: 结构的安全等级; 工作状况和作用效应组合;结构和地基的受力特点和运算方法 : 模拟精确度;材料抗力、作用的试验、勘测方法和取值规章;SR或RK不足之处: 是K定性的标S 准,没有定量的意义;不同建筑物不行比较;同一结构的不同破坏状况之间不行比较;(2) 分项系数极限状态设计法理论基础:基于概率原理的结构牢靠度分析理论失效概率:不能完成预定功能的概率,pf =Pg. 2m , b 满意交通、运行治理、设备安全等要求;13. 重力坝极限状态设计的方法(看教材)14. 溢流重力坝孔口尺寸设计方法溢流重力坝泄洪要求足够的孔口尺寸 , 良好的孔形 , 较高的流量系数;水流
6、平顺 ,不产生负压和振动,防止发生空蚀;保证下游河床不产生危及大坝安全的局部冲刷;下泄水流不产生折冲水流等, 不影响其他建筑正常运行;有敏捷掌握下泄水流的设备;孔口设计的步骤: ( 1)选定泄水方式( 2)拟定泄水布置方案(3) 初步确定孔口尺寸(4)按规定洪水设计标准进行调洪演算(5) 求出各方案的防洪库容、设计和校核洪水位和下泄流量(6) 估算埋没缺失和枢纽造价(7)综合比较,选出正确方案15. 空化、空蚀、掺气的概念 重点 (1) 空化:当高速水流在某点的压强低于饱和蒸汽压强时,水体中固有的小气核快速膨胀而成小空泡,这种现象称为空化;(2) 空蚀:当空气泡进入高压区受压而溃灭, 因溃灭时
7、间短暂 , 产生很高的局部冲击力,当坝面冲击力大于材料凝结力时,坝面遭到破坏;(3) 掺气:当下泄水流流速超过7 8m/s 后,空气经水面被卷入水体,发生掺气现象;1 )自掺气:边界层水流进展到表面而掺气、水流射入空中扩散而掺气、水流射入水垫卷吸空气而掺气;2 )强迫掺气:因结构物的扰动、振动而掺气;16. 溢流重力坝消能工的型式、原理及其适用性 重点 消能原理:通过水跃等局部水力现象,将水流淌能转换为热能;消能工形式 :底流消能 , 挑流消能 , 面流消能 , 消力戽消能(1) 底流消能的原理:通过水跃将急流转变为缓流而消能,主要靠水跃产生的表面旋滚与底流间的剧烈紊动、剪切和掺混消能;底流消
8、能的应用:多用于中、小型工程,高坝应用较少(2) 挑流消能:利用泄流建筑物出口处设置的挑流鼻坎,将急流挑向空中,再落入离建筑物较远的下游河道,这种消能方式就叫挑流消能;挑流消能能量耗散的组成:急流沿固体边界摩擦而耗能;射流在空中与空气摩擦、 掺气和扩散等耗能;射流落入尾水中埋没, 紊动扩散耗能;挑流消能适用于基岩比较坚固的中高水头各类泄水建筑物,应用广泛;(3) 面流消能的原理:利用鼻坎将急流挑至水面,在主流下面形成旋滚而消能;适用条件:尾水深且变幅小, 有排冰、漂木等要求(4) 消力戽消能的原理:消力戽的挑流鼻坎潜没在水下,形成不自由水舌,水流在戽内产生漩滚,经鼻坎将高速的主流挑至表面;适用
9、条件:尾水深且变幅小, 邻近水域无航运要求 , 河床河岸抗冲才能强17. 坝身泄水孔的型式按水流条件分坝身泄水孔按高程位置分按布置层数分主要型式:有压泄水孔,无压泄水孔,双层泄水孔18. 平压管、通气管的作用有压泄水孔无压泄水孔中孔底孔单层泄水孔多层泄水孔平压管布置在检修闸门和工作闸门之间,用以在检修闸门提起前冲水平压,减小启门力; 进口工作闸门提起后,后面的空气被水流带走而形成负压,需于工作闸门后设通气管充气;19. 固结灌浆、帷幕灌浆的作用 重点 固结灌浆的目的:增强基岩的整体性和强度,降低地基的透水性;帷幕灌浆的目的:降低坝底渗透压力, 防止坝基产生管涌,削减坝基渗流量;20. 断层破裂
10、带、脆弱夹层对重力坝的影响断层的影响: ( 1)易产生不匀称沉降,引起坝体应力不均而开裂( 2)连通坝体、增大渗流压力,甚至产生管涌危及大坝安全脆弱夹层的影响:脆弱夹层较薄 , 遇水易泥化、软化,使坝基抗剪强度降低,影响坝体抗滑稳固性;21. 为什么要对重力坝进行材料分区 重点分区的目的:坝体各部位的工作条件不同, 对砼各种性能要求各不同,为了节约和合理利用水泥 , 常将坝体砼分区 , 各区可采纳不同标号的砼;22. 重力坝坝体分缝的缘由、类型 重点 (一) 横缝横缝的作用:将坝体分成如干独立工作的坝段, 可削减温度应力、适应地基不匀称变形和满意施工要求;横缝的分类:永久性横缝,暂时性横缝(二
11、) 纵缝布设纵缝的目的:适应砼的浇筑才能,削减施工期的温度应力纵缝的分类:铅直纵缝,斜缝,错缝(三) 水平施工缝水平施工缝的目的:适应砼的浇筑才能,削减施工期的温度应力23. 懂得碾压混凝土、碾压混凝土重力坝的特点碾压混凝土坝的优点工程程序简洁 , 施工速度快 ; 胶凝材料用量少; 水热化温升大大降低, 简化了温控程序 ;不设纵缝,节约了模板和接缝灌浆的费用;可使用大型通用机械设备,提高砼的运输和浇筑工效; 降低工程造价;24. 懂得浆砌石、宽缝、空腹重力坝、支墩坝的概念浆砌石重力坝:用块石或粗料石和胶结材料砌成的重力坝;宽缝重力坝:为了充分利用砼的抗压强度,将实体重力坝横缝下部扩宽成为空腔的
12、重力坝,称为宽缝重力坝;空腹重力坝:坝体内沿坝轴线方向设有较大空腔的重力坝;支墩坝:由一系列支墩和挡水面板组成的重力坝;第四章 拱坝1. 拱坝的工作特点 重点 (1) 稳固特点:稳固性主要依靠两岸拱端的反力作用,因而对地基的要求很高;(2) 结构特点:拱是一种推力结构,承担轴向压力,有利于发挥砼及浆砌石材料的抗压强度;高次超静定结构,拱梁所承担的荷载可相互调整,因此可承担超载;(3) 荷载特点:不设永久性伸缩缝;抗震性能好;几何外形复杂,施工难度大;2. 地势、地质条件对拱坝的影响 重点 (1) 对地势的要求抱负地势:两岸对称 , 岸坡平顺无突变;逐步收缩的峡谷段;坝体两侧具有足够的岩体支撑宽
13、高比 L/H 和厚高比 T/H 的影响: L/H 1.5 ,相宜修薄拱坝 ,T/H 4.5 , 相宜修建重力坝;断面外形的影响V 形河谷:最易发挥拱作用;U形河谷:拱作用降低 , 拱较厚;梯形河谷:介于二者之间;(2) 对地质的要求:要求最高,坝肩必需能承担拱端传来的推力,且能保持稳固;抱负地质条件:基岩比较匀称、坚固完整、强度足够;基岩能抗击水的腐蚀、耐风化,透水性小;岸坡稳固、整体性好,没有大断裂、脆弱夹层, 压缩变形小;上述条件不能满意时,需进行固结灌浆以增加地基的整体性和坚固程度;3. 拱坝的类型按材料和施工方法分类:常规混凝土拱坝,碾压混凝土拱坝,砌石拱坝按坝高分类:高坝( 70m)
14、 , 中坝( 30 70m) , 低坝( 30m) 按拱圈线形分类:单心圆、双心圆、三心圆、抛物线等按坝面曲率分类:单曲拱坝,双曲拱坝 按结构构造分类:周边缝拱坝、空腹拱坝4. 确定双曲拱坝拱冠梁几何尺寸的参数见右图:凸点与坝顶高差Z0:= 1H; 凸度 2: =DA/H ;倒悬度: AB水平距离与高差之比5. 拱坝体形评估的参数(1) 厚高比 T/H(2) 柔度系数法2柔度系数:(水平向柔韧程度)CASm(3) 应力水平系V数HTmD A2/V(单位平均厚度对应的上游面承载面积)D一般掌握在 3500 以内6. 拱坝自重荷载的如何安排,与重力坝有什么不同? 重点 拱坝自重:封拱前浇筑的全部由
15、悬臂梁承担;7. 温度作用对拱坝的应力和稳固有什么影响? 重点(1) 坝体温度变化:匀称温度变化tm:温差均值 , 对拱圈轴向力及力矩、悬臂梁力矩影响很大;等效线性温差td :上下游坝面的温度差值, 对拱圈力矩影响大,其余影响小;非线性温度变化 tn :只产生局部应力 , 可忽视不计;(2) 温升温降的影响差异温降 : 温度低于封拱温度;对坝肩稳固有利,对应力不利温升 : 温度高于封拱温度;对坝肩稳固不利,对应力有利8. 拱坝的应力分析方法有哪些? 重点 纯拱法,拱梁分载法,有限元法,壳体理论运算方法,结构模型试验9. 拱梁分载法、拱冠梁法、纯拱法的原理,有什么不同?纯拱法: 假定拱坝由很多互
16、不影响的独立水平拱圈组成,不考虑梁的作用, 荷载全部由拱圈承担拱梁分载法: 将拱坝视为由如干水平拱圈和竖直悬臂梁组成的空间结构,荷载由梁系和拱系分担,荷载安排由变位一样来确定;拱冠梁法:拱梁分载法的简化方法,即仅对拱冠梁与如干水平拱圈进行应力运算, 对其它截面的悬臂梁不运算 , 对于对称的、狭窄的拱坝可作初步应力运算;10. 懂得拱坝的失稳形式:坝肩岩体失稳,上滑失稳坝肩岩体滑动的缘由 :1 )岩体内存在脆弱结构面;2)荷载作用(拱端推力、渗流压力) 影响上滑稳固的因素:1)河谷的几何外形:河谷越宽,岸坡越平缓,对稳固不利2) 坝体几何外形:坝薄、扁,曲率小,合力倾角小3) 渗流力越大,越不稳
17、固4)摩擦角越小,越不稳固;11. 稳固分析方法 重点刚体极限平稳法、有限元法、地质力学模型试验12. 拱坝坝身泄水的方式有哪些?各自的特点? 重点 (1) 自由跌流式特点: 1 适用于较薄的双曲或小型拱坝, 基岩良好、单宽流量小;2 )由于落水距坝较近,需设防护措施;(2) 鼻坎挑流式特点:溢流堰顶曲线末端设反弧挑流鼻坎,以使落水点距坝较远;(3) 滑雪道式特点: 1)挑坎处落差大,挑距远;2)底板下可布置发电厂房;3 )溢流面参数要求高以防止空蚀;(4) 坝身泄水孔式特点: 1)工作闸门多用弧形闸门,且布置在出口;2)出口收缩以保证泄水孔有压流;3)孔身多用矩形 , 进口常做成曲线形;13
18、. 拱坝的消能方式、防冲设施有哪些? 重点 拱坝消能形式:跌流消能、挑流消能、底流消能 防冲措施:护坦、护坡、二道坝14. 拱坝分缝与接缝处理 重点 分缝目的:散热,防止收缩开裂,分段浇筑,平均气温左右时封拱;接缝灌浆: 1)目的是保证拱坝的整体性;灌浆缝仍是拱坝的薄弱部位,尽量削减伸缩缝数量; 2)灌浆工艺同重力坝;上游面设止水;永久横缝的特例:坝肩上弱下强时, 上部可做成永久缝, 推力由下部承担;15. 垫座、周边缝、重力墩的作用 重点(1) 垫座和周边缝的作用:1) 周边缝使梁的刚度和作用减弱,拱的作用加强;2) 周边缝减小坝体传至垫座的弯矩, 可减小上游坝面的拉应力;3) 垫座加大了与
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