河海大学水工建筑物重力坝教学重力坝 概述荷.pptx

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1、据统计自自1860年至年至1959年，世界上修建高度在年，世界上修建高度在30m以上的重力坝始终占建坝总以上的重力坝始终占建坝总数的数的50左右。从左右。从60年代开始，由于土石坝设计理论和施工机械的发展年代开始，由于土石坝设计理论和施工机械的发展及地质条件的限制，国外修建重力坝的数量比例减少，但在技术上却继及地质条件的限制，国外修建重力坝的数量比例减少，但在技术上却继续进展。如续进展。如瑞士修建了目前瑞士修建了目前世界上最高的大狄克逊世界上最高的大狄克逊(Grand Dixence)重力坝重力坝，坝高，坝高达达285m，并发展了分期加高的筑坝技术；，并发展了分期加高的筑坝技术；意大利修建了阿

2、尔卑吉拉意大利修建了阿尔卑吉拉(Alpa Gera)坝，应用低热水泥，取消分块浇筑，坝，应用低热水泥，取消分块浇筑，采用自卸卡车入仓卸料，推土机平仓，连续通仓浇筑，振动刀片切成伸采用自卸卡车入仓卸料，推土机平仓，连续通仓浇筑，振动刀片切成伸缩缝等施工新工艺；缩缝等施工新工艺；罗马尼亚建成了罗马尼亚建成了127m高的山泉高的山泉(Izvroul Muntetui)坝，发展一种分层错坝，发展一种分层错接、斜缝不灌浆的混凝土施工方法。接、斜缝不灌浆的混凝土施工方法。70年代以来，由于碾压混凝土筑坝技术的发展，进一步降低了重力坝的年代以来，由于碾压混凝土筑坝技术的发展，进一步降低了重力坝的造价和缩短施

3、工工期，提高了重力坝在坝型选择中的竞争力，促进了重造价和缩短施工工期，提高了重力坝在坝型选择中的竞争力，促进了重力坝的发展。力坝的发展。第1页/共49页中国中国50年代以来，随着水利水电事业蓬勃发展，重力坝也大量兴年代以来，随着水利水电事业蓬勃发展，重力坝也大量兴建。通过建坝实践和研究，在坝体结构型式、建筑材料、枢建。通过建坝实践和研究，在坝体结构型式、建筑材料、枢纽布置、泄洪消能、地基处理、施工技术和设计理论等方面纽布置、泄洪消能、地基处理、施工技术和设计理论等方面都有较大的发展。都有较大的发展。据统计，据统计，19491985年建成坝高年建成坝高30m以上以上的重力坝有的重力坝有58座，占

4、混凝土坝总数的座，占混凝土坝总数的51。已建成的有：坝高为已建成的有：坝高为147m的的刘家峡实体重力坝刘家峡实体重力坝，坝高为，坝高为105m的新安江宽缝重力坝，坝高为的新安江宽缝重力坝，坝高为165m的的乌江渡拱形重力乌江渡拱形重力坝坝，坝高为，坝高为107.5m的潘家口宽缝重力坝以及坝高为的潘家口宽缝重力坝以及坝高为90.5m的的牛路岭空腹重力坝牛路岭空腹重力坝等。目前正在施工中的三峡大坝是混凝土等。目前正在施工中的三峡大坝是混凝土实体重力坝，最大坝高实体重力坝，最大坝高175m，龙滩碾压混凝土重力坝，坝高，龙滩碾压混凝土重力坝，坝高192m。此外，根据实际情况，建造了高度在此外，根据实

5、际情况，建造了高度在15m以上的浆砌石重力以上的浆砌石重力坝达坝达300余座，最大坝高达余座，最大坝高达101.5m。第2页/共49页重力坝研究发展趋势用现代的设计理论和分析方法解决一些专门的问用现代的设计理论和分析方法解决一些专门的问 题。例如：题。例如：用有限单元法分析坝体及坝基的应力状态，用断裂力学研究用有限单元法分析坝体及坝基的应力状态，用断裂力学研究坝体裂缝的发展和稳定，重力坝地震反应的精确分析，复杂坝体裂缝的发展和稳定，重力坝地震反应的精确分析，复杂地基对坝体工作性态的影响，重力坝的可靠度分析，坝基渗地基对坝体工作性态的影响，重力坝的可靠度分析，坝基渗流场与应力场相互作用，重力坝的

6、最优化设计和各种新的泄流场与应力场相互作用，重力坝的最优化设计和各种新的泄洪消能措施的采用，在施工技术上则研究温度控制的新理论洪消能措施的采用，在施工技术上则研究温度控制的新理论和综合措施，更大型施工机械设备的研制与发展，碾压混凝和综合措施，更大型施工机械设备的研制与发展，碾压混凝土筑坝技术以及整个施工过程的计算机调度管理等。土筑坝技术以及整个施工过程的计算机调度管理等。第3页/共49页一、重力坝的工作原理稳定依靠坝体自重在坝基面上产生摩阻力来抵抗水平水压力，以达到稳定的要求。应力利用坝体自重在水平截面上产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力，以满足强度的要求。第4页/共49页二、重力坝的

7、特点(1)筑坝材料抗冲能力强筑坝材料抗冲能力强施工期可以利用较低的坝块或底孔导流施工期可以利用较低的坝块或底孔导流。坝体断面形态适于。坝体断面形态适于在在坝顶布置溢洪道和坝身设置泄水孔坝顶布置溢洪道和坝身设置泄水孔，一般不需要另设河岸，一般不需要另设河岸溢洪道或泄洪隧洞。在坝址河谷狭窄而洪水流量大的情况下，溢洪道或泄洪隧洞。在坝址河谷狭窄而洪水流量大的情况下，可以较好地适应这种自然条件，如：三峡、新安江、三门峡、可以较好地适应这种自然条件，如：三峡、新安江、三门峡、潘家口等。潘家口等。第5页/共49页(2)结构简单，施工容易，有利于机械化施工结构简单，施工容易，有利于机械化施工重力坝重力坝结构

8、简单结构简单，施工技术比较容易掌握，在放样、立模，施工技术比较容易掌握，在放样、立模和混凝土浇捣方面都比较方便，和混凝土浇捣方面都比较方便，有利于机械化施工有利于机械化施工。由于。由于断面尺寸大，材料强度高、耐久性能好，因而对抵抗水的断面尺寸大，材料强度高、耐久性能好，因而对抵抗水的渗透、特大洪水的漫顶、地震和战争破坏能力都比较强，渗透、特大洪水的漫顶、地震和战争破坏能力都比较强，安全性较高安全性较高。第6页/共49页(3)对地形、地质条件适应性好对地形、地质条件适应性好几乎任何形状的河谷都可以修建重力坝。对地基要求几乎任何形状的河谷都可以修建重力坝。对地基要求高于高于土石坝，低于拱坝及支墩坝

9、土石坝，低于拱坝及支墩坝。一般来说，具有足够强度的。一般来说，具有足够强度的岩基均可满足要求，因为重力坝常沿坝轴线分成若干独立岩基均可满足要求，因为重力坝常沿坝轴线分成若干独立的坝段，所以能较好地适应岩石物理力学特性的变化和各的坝段，所以能较好地适应岩石物理力学特性的变化和各种非均质的地质。当然仍应重视地基处理，确保大坝的安种非均质的地质。当然仍应重视地基处理，确保大坝的安全。全。第7页/共49页(4)坝基面积大，扬压力的影响大坝基面积大，扬压力的影响大扬压力的作用会抵消部分坝体重量的有效压力，对坝的稳扬压力的作用会抵消部分坝体重量的有效压力，对坝的稳定和应力情况不利，故需采取各种有效的防渗排

10、水措施，定和应力情况不利，故需采取各种有效的防渗排水措施，以削减扬压力，节省工程量。以削减扬压力，节省工程量。防渗：防渗：帷幕帷幕排水：排水：排水孔幕排水孔幕（一排或多排）（一排或多排）第8页/共49页(5)剖面尺寸大，内部压应力小，材料强度不能充分发挥剖面尺寸大，内部压应力小，材料强度不能充分发挥材料的强度不能充分发挥。以高度材料的强度不能充分发挥。以高度50m的重力坝为例，其坝的重力坝为例，其坝内最大压应力只有内最大压应力只有1.4MPa左右，且仅发生在坝趾局部地区，左右，且仅发生在坝趾局部地区，所以坝体大部分区域可适当采用所以坝体大部分区域可适当采用标号较低的混凝土标号较低的混凝土，以降

11、低，以降低工程造价。工程造价。C10混凝土的抗压强度是混凝土的抗压强度是9.8MPa。第9页/共49页(6)体积大，水泥用量大，水化热高，散热差体积大，水泥用量大，水化热高，散热差水泥用量多，混凝土凝固时水化热高，散热条件差，且各水泥用量多，混凝土凝固时水化热高，散热条件差，且各部浇筑顺序有先有后，因而同一时间内冷热不均，热胀冷部浇筑顺序有先有后，因而同一时间内冷热不均，热胀冷缩，相互制约，往往容易形成裂缝，从而削弱坝体的整体缩，相互制约，往往容易形成裂缝，从而削弱坝体的整体性，所以混凝土重力坝施工期需有性，所以混凝土重力坝施工期需有严格的温度控制和散热严格的温度控制和散热措施措施。第10页/

12、共49页三、重力坝的类型三、重力坝的类型按结构型式：按结构型式：实体重力坝实体重力坝宽缝重力坝宽缝重力坝空腹重力坝空腹重力坝预应力重力坝预应力重力坝装配式重力坝装配式重力坝等等第11页/共49页(1)实体重力坝实体重力坝solid gravity dam 优：设计施工方便，结构简单，应力分布明确优：设计施工方便，结构简单，应力分布明确 缺：内部应力小，材料浪费，坝基扬压力大缺：内部应力小，材料浪费，坝基扬压力大(3)空腹重力坝空腹重力坝laced gravity dam 优：进一步降低扬压力，内部可设厂房优：进一步降低扬压力，内部可设厂房 缺：施工复杂，腹孔附近存在一定的拉应力，需钢筋缺：施工

13、复杂，腹孔附近存在一定的拉应力，需钢筋(2)宽缝重力坝宽缝重力坝slotted gravity dam 优：扬压力小，工程量小，便于坝内检查优：扬压力小，工程量小，便于坝内检查 缺：施工复杂，模板用量大缺：施工复杂，模板用量大第12页/共49页(4)预应力重力坝预应力重力坝 增加上游部分的压应力，提高抗滑稳定性，减小剖面。小型工程或加固增加上游部分的压应力，提高抗滑稳定性，减小剖面。小型工程或加固工程工程(5)装配式重力坝装配式重力坝 预制混凝土块安装。改善施工质量、降低坝体的温升，要求施工精确、预制混凝土块安装。改善施工质量、降低坝体的温升，要求施工精确、获得强度和防水性能。获得强度和防水性

14、能。第13页/共49页重力坝的型式重力坝的型式按泄水条件：按泄水条件：溢流坝溢流坝设有泄水孔设有泄水孔非溢流坝非溢流坝无泄水孔无泄水孔按筑坝材料：按筑坝材料：混凝土重力坝混凝土重力坝重要的、较高的重要的、较高的(含碾压混凝土重力坝含碾压混凝土重力坝)浆砌石重力坝浆砌石重力坝中小型，就地取材，砌石技术易于掌握中小型，就地取材，砌石技术易于掌握第14页/共49页四、重力坝的布置四、重力坝的布置溢流坝段、非溢流溢流坝段、非溢流坝段、连接边墩、坝段、连接边墩、导墙、坝顶建筑物导墙、坝顶建筑物等等例如：一座典型重例如：一座典型重力坝的总体布置平力坝的总体布置平面图和坝段横剖面面图和坝段横剖面图。它包括左

15、、右图。它包括左、右岸非溢流的挡水坝岸非溢流的挡水坝段和河床中部的溢段和河床中部的溢流坝段。左岸挡水流坝段。左岸挡水坝段还布置了坝后坝段还布置了坝后式水电站及坝内输式水电站及坝内输水管道。水管道。第15页/共49页重力坝总体布置重力坝总体布置应根据地形地质条件，结合枢纽其他建筑物综合考虑。坝应根据地形地质条件，结合枢纽其他建筑物综合考虑。坝轴线轴线一般布置成直线一般布置成直线，必要时也可布置成折线（新安江），必要时也可布置成折线（新安江）或稍带拱形的曲线。后者称为或稍带拱形的曲线。后者称为拱形重力坝拱形重力坝。总体布置还应。总体布置还应注意各坝段注意各坝段外形的协调一致外形的协调一致，尤其上游

16、坝面要保持齐平。，尤其上游坝面要保持齐平。但若地形地质及运用条件有明显差别时，也可按照不同情但若地形地质及运用条件有明显差别时，也可按照不同情况，分别采用不同的下游坝坡，使各坝段达到况，分别采用不同的下游坝坡，使各坝段达到既安全又经既安全又经济济的目的。的目的。在河谷较窄而洪水流量较大，且拦河坝前缘宽度不足以并在河谷较窄而洪水流量较大，且拦河坝前缘宽度不足以并列布置溢流坝段和厂房坝段时，常可采用列布置溢流坝段和厂房坝段时，常可采用重迭布置方式重迭布置方式。例如在泄洪坝段上同时设置溢流表孔及泄水中孔（三峡，例如在泄洪坝段上同时设置溢流表孔及泄水中孔（三峡，表、中、深三层孔）表、中、深三层孔）；将

17、电站厂房设在溢流坝内，或采用；将电站厂房设在溢流坝内，或采用坝后厂房顶溢流的布置方式（新安江）坝后厂房顶溢流的布置方式（新安江）。第16页/共49页三峡大坝泄洪坝段三峡大坝泄洪坝段第17页/共49页五、重力坝的设计内容五、重力坝的设计内容总体布置总体布置 选择坝址、坝轴线和坝的结构型式，决定坝选择坝址、坝轴线和坝的结构型式，决定坝体与两岸其它建筑物的联接方式，确定坝体在枢纽中的布体与两岸其它建筑物的联接方式，确定坝体在枢纽中的布置。置。剖面设计剖面设计 根据安全、经济和运用等条件，参照已建成类根据安全、经济和运用等条件，参照已建成类似工程的经验，通过必要分析计算，确定坝的剖面形态和似工程的经验

18、，通过必要分析计算，确定坝的剖面形态和轮廓尺寸。轮廓尺寸。稳定分析稳定分析 验算坝体在荷载作用下沿坝基面或地基中软弱验算坝体在荷载作用下沿坝基面或地基中软弱结构面抗滑稳定的安全度，为剖面设计、地基处理和正常结构面抗滑稳定的安全度，为剖面设计、地基处理和正常运行提供依据。运行提供依据。应力分析应力分析 计算坝体和坝基在荷载作用下的应力和变形，计算坝体和坝基在荷载作用下的应力和变形，判定大坝在施工期及运用期是否满足强度和变形方面的要判定大坝在施工期及运用期是否满足强度和变形方面的要求。为其他设计求。为其他设计(剖面设计、地基处理、结构布置、施工分剖面设计、地基处理、结构布置、施工分缝等缝等)提供依

19、据。提供依据。第18页/共49页重力坝的设计内容（续）重力坝的设计内容（续）构造设计构造设计 根据施工和运用要求确定细部构造，包括坝根据施工和运用要求确定细部构造，包括坝体材料选择及分区，坝内廊道布置及排水、防渗措施以及体材料选择及分区，坝内廊道布置及排水、防渗措施以及坝体分缝等。坝体分缝等。地基处理地基处理 根据坝基的地质条件及受力情况，进行地基开根据坝基的地质条件及受力情况，进行地基开挖、防渗、排水、加固及断层软弱带的处理等。挖、防渗、排水、加固及断层软弱带的处理等。泄水设计泄水设计 包括溢流坝或泄水孔的孔口尺寸、体形、消能包括溢流坝或泄水孔的孔口尺寸、体形、消能防冲及运行控制设计等。防冲

20、及运行控制设计等。监测设计监测设计 研究大坝在各种荷载和环境影响下的工作状态，研究大坝在各种荷载和环境影响下的工作状态，对工程质量和建筑物的对工程质量和建筑物的 安全条件作出判断，以便采取相应安全条件作出判断，以便采取相应的措施，保证运行安全可靠和提高经济效益。包括坝的内的措施，保证运行安全可靠和提高经济效益。包括坝的内部和外部的观测设计。制定大坝的运行、维护和监视等方部和外部的观测设计。制定大坝的运行、维护和监视等方面的要求及规则。面的要求及规则。施工设计施工设计 大坝的施工方法和施工组织设计，由施工课程大坝的施工方法和施工组织设计，由施工课程专门介绍。专门介绍。第19页/共49页2 重力坝

21、的荷载及组合重力坝的荷载及组合一、一、主要荷载主要荷载（1）自重）自重dead load/dead weight（2）水压力）水压力water pressure/hydraulic pressure（3）扬压力）扬压力uplift pressure（4）冰压力）冰压力ice pressure（5）土压力）土压力earth pressure/soil pressure（6）地震荷载）地震荷载earthquake load/seismic load（7）温度荷载）温度荷载load of temperature variation设计重力坝时，应根据具体的应用条件确定各种荷载的大小，设计重力坝时，应

22、根据具体的应用条件确定各种荷载的大小，并选择不同的荷载组合，用以验算坝体的稳定和强度。并选择不同的荷载组合，用以验算坝体的稳定和强度。第20页/共49页重力坝上的荷载重力坝上的荷载第21页/共49页（1）自重）自重dead load建筑物（坝体）及附属永久设备的重量。建筑物（坝体）及附属永久设备的重量。是维持重力坝稳是维持重力坝稳定的主要荷载，由坝的体积和材料容重计算确定。较大孔定的主要荷载，由坝的体积和材料容重计算确定。较大孔洞应扣除，永久固定设备的重量应计入。洞应扣除，永久固定设备的重量应计入。第22页/共49页（2）坝面水压力）坝面水压力water pressure on surface

23、包括静水压力、动水压力、浪压力包括静水压力、动水压力、浪压力静水压力静水压力(static water pressure)按水力学原理计算，按水力学原理计算，沿坝面积分，可分解成水平和垂直两部分。沿坝面积分，可分解成水平和垂直两部分。第23页/共49页动水压力动水压力(dynamic water pressure)溢流坝泄水，专门溢流坝泄水，专门研究确定研究确定溢流坝挑流反弧段根据溢流坝挑流反弧段根据动量方程动量方程计算。计算。假定反弧段起始和假定反弧段起始和末端两断面的流速相等末端两断面的流速相等，可求得总水平分力和垂直分力，可求得总水平分力和垂直分力，（见课本（见课本P18，式（，式（2-

24、1）和（）和（2-2）。）。第24页/共49页浪压力浪压力(wave pressure)波浪遇坝反射，产生波浪遇坝反射，产生立波立波（超过浪高一倍）（超过浪高一倍）首先计算浪高、波长、波浪中心线超出静水面的高度首先计算浪高、波长、波浪中心线超出静水面的高度第25页/共49页深水波和浅水波深水波和浅水波深水波深水波当坝前水深大于半波长时，波浪运动不受库底当坝前水深大于半波长时，波浪运动不受库底的影响的影响浅水波浅水波当坝前水深小于半波长而大于临界水深时，波当坝前水深小于半波长而大于临界水深时，波浪运动受库底的影响，临界水深近似取为浪运动受库底的影响，临界水深近似取为(3-5)倍倍半浪高半浪高第2

25、6页/共49页计算方法计算方法根据风速、水库地形，采用经验公式计算（按规范）根据风速、水库地形，采用经验公式计算（按规范）。首先，波浪要素首先，波浪要素浪高、波长、波浪超过静水面高度浪高、波长、波浪超过静水面高度然后，计算浪压力然后，计算浪压力深水波、浅水波深水波、浅水波深水波深水波：静水面以下半波长处，浪压力很小，简化为零，而静水面处压：静水面以下半波长处，浪压力很小，简化为零，而静水面处压强最大，浪压力见课本式（强最大，浪压力见课本式（2-6）浅水波浅水波：上游坝踵处的波浪压强不能忽略，如图（：上游坝踵处的波浪压强不能忽略，如图（b）所示阴影，浪压）所示阴影，浪压力和剩余压强见课本式（力和

26、剩余压强见课本式（2-7）、（）、（2-8）若坝面倾斜，波若坝面倾斜，波浪的反射作用减浪的反射作用减弱。当坝面与水弱。当坝面与水平面夹角大于平面夹角大于45度时，按铅直面度时，按铅直面考虑；小于考虑；小于45度度时，按斜坡上的时，按斜坡上的波浪考虑。波浪考虑。第27页/共49页（3）扬压力）扬压力坝基扬压力、坝体扬压力坝基扬压力、坝体扬压力作用在坝基面和坝体内部，很重要但难于精确计算。作用在坝基面和坝体内部，很重要但难于精确计算。影响因素很多影响因素很多坝基地质条件、防渗排水措施、坝体结坝基地质条件、防渗排水措施、坝体结构型式等构型式等两部分组成两部分组成：下游水深产生的浮托力（下游水深产生的

27、浮托力（uplift pressure）上下游水头产生的渗透压力（上下游水头产生的渗透压力（seepage pressure）第28页/共49页坝基扬压力（无帷幕）坝基扬压力（无帷幕）扬压力强度：扬压力强度：坝踵：坝踵：坝趾：坝趾：中间用直线连接中间用直线连接事实上，难于确定从坝踵到事实上，难于确定从坝踵到坝趾之间坝底扬压力的分布坝趾之间坝底扬压力的分布规律。因为渗流的沿程水头规律。因为渗流的沿程水头损失与损失与坝基地质条件、坝基坝基地质条件、坝基接触面附近材料、施工质量、接触面附近材料、施工质量、防渗和排水效果防渗和排水效果等因素有关，等因素有关，难于精确计算。难于精确计算。第29页/共49

28、页坝基扬压力（有帷幕）坝基扬压力（有帷幕）扬压力强度：扬压力强度：坝踵：坝踵：排水孔中心线：排水孔中心线：坝趾：坝趾：其间直线连接其间直线连接第30页/共49页坝体扬压力坝体扬压力当坝体未设排水管当坝体未设排水管时，扬压力可按三时，扬压力可按三角形分布考虑。角形分布考虑。第31页/共49页（4）冰压力）冰压力静冰压力、动冰压力静冰压力、动冰压力严寒地区严寒地区静冰压力静冰压力冬季水库表面结成冰盖，当气温升高时，冰层冬季水库表面结成冰盖，当气温升高时，冰层膨胀对坝面产生的挤压力膨胀对坝面产生的挤压力动冰压力动冰压力当冰盖破碎后发生冰块流动时，流冰撞击坝面当冰盖破碎后发生冰块流动时，流冰撞击坝面而

29、产生的冲击力而产生的冲击力冰压力在高坝设计荷载中不起控制作用，特别是当水库操作冰压力在高坝设计荷载中不起控制作用，特别是当水库操作频繁或冬季水位长期较低时，可忽略不计。但冰冻作用会破频繁或冬季水位长期较低时，可忽略不计。但冰冻作用会破坏材料的耐久性。坏材料的耐久性。对低坝、闸墩、胸墙等结构，当冰层较厚或水库吹程不大时，对低坝、闸墩、胸墙等结构，当冰层较厚或水库吹程不大时，是主要荷载，应予以考虑。是主要荷载，应予以考虑。第32页/共49页静冰压力静冰压力影响因素：影响因素：开始升温时冰的温度、气温上升速率、冰层厚度等开始升温时冰的温度、气温上升速率、冰层厚度等缺乏理论分析和实验研究，按下表选取（

30、课本缺乏理论分析和实验研究，按下表选取（课本P26）第33页/共49页动冰压力动冰压力影响因素：影响因素：冰的运动速度、冰块尺寸、建筑物表面积的大小和形状、风冰的运动速度、冰块尺寸、建筑物表面积的大小和形状、风向和风速、流冰的抗破碎强度等向和风速、流冰的抗破碎强度等第34页/共49页（5）土压力）土压力主动土压力、被动土压力、坝前泥沙压力主动土压力、被动土压力、坝前泥沙压力主动土压力和被动土压力仅部分岸坡或挡土坝段出现，坝前泥沙压力仅主动土压力和被动土压力仅部分岸坡或挡土坝段出现，坝前泥沙压力仅在存在淤积的坝段出现。在存在淤积的坝段出现。泥沙淤积高程随时间增加而增加，需要确定淤积年限（取泥沙淤

31、积高程随时间增加而增加，需要确定淤积年限（取50100年）。年）。由于由于逐年淤积，逐年固结，淤沙的容重和强度参数随时间而变，且随层逐年淤积，逐年固结，淤沙的容重和强度参数随时间而变，且随层而异而异，因此，计算困难。一般参照经验公式按土压力计算（，因此，计算困难。一般参照经验公式按土压力计算（P22），斜），斜面上的泥沙压力还应该考虑淤沙重力：面上的泥沙压力还应该考虑淤沙重力：第35页/共49页（6）地震荷载）地震荷载 地震引起的动荷载，包括地震惯性力、地震动水压力和地震引起的动荷载，包括地震惯性力、地震动水压力和地震动土压力。地震动土压力。地震荷载的大小取决于地面运动的强度和建筑物的动力地震

32、荷载的大小取决于地面运动的强度和建筑物的动力特性。抗震设计中常用到特性。抗震设计中常用到基本烈度和设计烈度基本烈度和设计烈度的概念：的概念：基本烈度基本烈度指建筑物所在地区今后一定时期内指建筑物所在地区今后一定时期内(约为约为100年年)可能遭遇的地震最大烈度。可能遭遇的地震最大烈度。设计烈度设计烈度指抗震设计时实际采用的地震烈度。指抗震设计时实际采用的地震烈度。一般情况下一般情况下设计烈度等于基本烈度设计烈度等于基本烈度，但对于一级挡水建，但对于一级挡水建筑物，可根据工程的重要性和受害后果的危害性，在基本烈筑物，可根据工程的重要性和受害后果的危害性，在基本烈度的基础上提高度的基础上提高1度。

33、设计烈度在度。设计烈度在6度以下可不进行抗震设度以下可不进行抗震设计，而在计，而在9度以上则需进行专门研究。度以上则需进行专门研究。第36页/共49页地震惯性力地震惯性力水工建筑物抗震规范水工建筑物抗震规范规定按规定按拟静力法拟静力法计算。在静力法（地震力等于建计算。在静力法（地震力等于建筑物的质量与设计加速度的乘积，加速度沿建筑物高度不变）的基础上，筑物的质量与设计加速度的乘积，加速度沿建筑物高度不变）的基础上，考虑到由于地震时建筑物发生变形，加速度沿其高度分布是不均匀的，考虑到由于地震时建筑物发生变形，加速度沿其高度分布是不均匀的，参参照动力计算结果，将加速度沿建筑物高度的分布用某种简化的

34、图形（梯形照动力计算结果，将加速度沿建筑物高度的分布用某种简化的图形（梯形或折线形）来代替或折线形）来代替，使计算结果更接近实际。，使计算结果更接近实际。第37页/共49页地震惯性力（续）地震惯性力（续）计算竖向地震惯性力时，用计算竖向地震惯性力时，用竖向地震系数竖向地震系数代替水平向地代替水平向地震系数。同时考虑时，竖向震系数。同时考虑时，竖向地震惯性力还需乘以地震惯性力还需乘以遇合系遇合系数数。第38页/共49页地震动水压力（铅直坝面）地震动水压力（铅直坝面）第39页/共49页地震动水压力（倾斜坝面）地震动水压力（倾斜坝面）坝面倾斜时，地震动水压力坝面倾斜时，地震动水压力乘以折减系数乘以折

35、减系数y/y/90，为，为y y坝面与水坝面与水平面的夹角。当坝面有折坡时，按以下处理：平面的夹角。当坝面有折坡时，按以下处理：第40页/共49页地震土压力地震土压力第41页/共49页（7）温度荷载）温度荷载坝体温度变化引起的热胀冷缩受到约束所产生的荷载，包坝体温度变化引起的热胀冷缩受到约束所产生的荷载，包括水温、气温变化等。括水温、气温变化等。第42页/共49页2.荷载组合荷载组合作用在重力坝上的各种荷载，作用在重力坝上的各种荷载，除坝体自重外，都是在一定除坝体自重外，都是在一定范围内随机出现的范围内随机出现的。如：。如：上游水位、下游水位不断变化；上游水位、下游水位不断变化；宣泄最大洪水时

36、，不一定发生强烈地震；宣泄最大洪水时，不一定发生强烈地震；封冻时，存在静冰压力，就不会有风浪压力，等等封冻时，存在静冰压力，就不会有风浪压力，等等设计时应设计时应根据它们出现的概率，把各种荷载合理地组合成根据它们出现的概率，把各种荷载合理地组合成不同的情况不同的情况，用不同的安全系数进行核算，以解决安全和，用不同的安全系数进行核算，以解决安全和经济之间的矛盾。经济之间的矛盾。把荷载分成两类：把荷载分成两类：（1）基本荷载基本荷载：出现概率较大的荷载（：出现概率较大的荷载（base load）（2）特殊荷载特殊荷载：出现概率较小的荷载（：出现概率较小的荷载（special load）第43页/共

37、49页（1）坝体及其永久设备的自重）坝体及其永久设备的自重（2）正常蓄水位或设计洪水位的静水压力）正常蓄水位或设计洪水位的静水压力（3）正常蓄水位或设计洪水位的扬压力）正常蓄水位或设计洪水位的扬压力（4）泥沙压力）泥沙压力（5）正常蓄水位或设计洪水位的浪压力）正常蓄水位或设计洪水位的浪压力（6）冰压力）冰压力（7）土压力）土压力（8）相应于设计洪水位的动水压力）相应于设计洪水位的动水压力（9）其他出现机会较多的荷载）其他出现机会较多的荷载基本荷载：基本荷载：第44页/共49页（10）校核洪水位时的静水压力）校核洪水位时的静水压力（11）校核洪水位时的扬压力）校核洪水位时的扬压力（12）校核洪水

38、位时的浪压力）校核洪水位时的浪压力（13）相应于校核洪水位的动水压力）相应于校核洪水位的动水压力（14）地震荷载）地震荷载（15）其他出现机会很少的荷载）其他出现机会很少的荷载特殊荷载：特殊荷载：第45页/共49页荷载组合有两种：荷载组合有两种：（1）基本组合（设计情况）基本组合（设计情况）水库处于水库处于正常运用情况下可能发生的荷载组合，由基正常运用情况下可能发生的荷载组合，由基本荷载组成本荷载组成（2）特殊组合（校核情况）特殊组合（校核情况）水库处于水库处于非常运用情况下可能发生的荷载组合，由基非常运用情况下可能发生的荷载组合，由基本荷载本荷载+一种或几种特殊荷载组成一种或几种特殊荷载组成

39、根据实际可能性，按表根据实际可能性，按表2-6选用（选用（P27）。）。第46页/共49页混凝土重力坝设计规范混凝土重力坝设计规范DL5108-1999第47页/共49页效应组合：效应组合：按承载能力极限状态设计，考虑两种效应作用组合：按承载能力极限状态设计，考虑两种效应作用组合：基本组合基本组合持久状况或短暂状况下，永久作用与可变作持久状况或短暂状况下，永久作用与可变作用的效应组合。用的效应组合。偶然组合偶然组合偶然状况下，永久作用、可变作用与一种偶偶然状况下，永久作用、可变作用与一种偶然作用的效应组合。然作用的效应组合。按正常使用极限状态设计，考虑两种效应作用组合：按正常使用极限状态设计，考虑两种效应作用组合：短期组合短期组合持久状况或短暂状况下，可变作用的短期效持久状况或短暂状况下，可变作用的短期效应与永久作用效应的组合。应与永久作用效应的组合。长期组合长期组合持久状况下，可变作用的长期效应与永久作持久状况下，可变作用的长期效应与永久作用的效应组合。用的效应组合。第48页/共49页感谢您的观看。感谢您的观看。第49页/共49页