1、水利水電工程大樓，講座教師：孫明權(quán)課外交史：七枝江聯(lián)絡(luò)電話e-mail 3360，第一章，本章重點內(nèi)容：1，水利樞紐組成；2、水工結(jié)構(gòu)分類、功能和特點；3、水資源管理樞紐分類和液壓結(jié)構(gòu)分類。一、水利樞紐的概念，一、整修水利工程(1)概念：水利工程是為了控制和調(diào)配自然界的地表水和地下水，實現(xiàn)海興利益而建造的工程。(2)基本任務(wù)：水災(zāi)和興修流(3)分類：2，水工結(jié)構(gòu)：為了實現(xiàn)防洪、發(fā)電、灌溉、供水等目的，要建設(shè)各種類型的建筑物，控制和支配水流，這種建筑物統(tǒng)稱為水工建筑物。3.水利樞紐：中央建設(shè)的幾種水工建筑物共同使用，形成有機(jī)綜合體。二是水工結(jié)構(gòu)分類、功能和特點，1 .水

2、工建筑物根據(jù)在樞紐中的作用分類。1、防水建筑2、排水建筑3、送毛巾4、毛巾5、維修建筑6、專業(yè)建筑2、水工建筑特征：(1)工作條件的復(fù)雜性(2)設(shè)計選型的獨特性(3)施工建設(shè)的難點(4)工程利益的重要性(4)分類標(biāo)準(zhǔn)：首先根據(jù)水利樞紐工程的規(guī)模、利益及在國民經(jīng)濟(jì)中的作用進(jìn)行分級，然后根據(jù)所屬樞紐的等級、建筑物在樞紐中的作用和重要性進(jìn)行分級。掌握佐原健二、堵水建筑物、重、難1、重力壩的工作原理、詳細(xì)結(jié)構(gòu)及地基處理特點。2.重點把握重力壩的作用類型和組合、安全分析的內(nèi)容和方法、3、拱壩的結(jié)構(gòu)特性、力特性、荷載特性、拱壩的布置原則。4.重點把握土堆石壩的特點、土堆石壩的組成和作用、土堆石壩的滲透、穩(wěn)

3、定分析方法。1，巖氣的重力壩、重力壩的工作原理：水壓和其他荷載的作用，主要依靠滑動面發(fā)生的自重抗滑性，抵消壩前水壓，滿足穩(wěn)定要求，依靠壩自重水平剖面發(fā)生的壓力應(yīng)力，抵消水壓引起的抗拉應(yīng)力。重力壩的類型：可以根據(jù)壩的高度，根據(jù)高壩、中壩、低壩等壩材料分類?；炷林亓魏推鍪亓?。根據(jù)壩的結(jié)構(gòu)型分類，可以分為實心重力壩、寬縫重力壩、空腹重力壩。根據(jù)大壩是否過河，可以分為溢流壩和溢流壩?？梢愿鶕?jù)構(gòu)造方法對其進(jìn)行分類。注入式混凝土重力壩和碾壓式混凝土重力壩。重力壩的設(shè)計內(nèi)容，1，整體布局首先選擇壩址、壩軸線和壩的結(jié)構(gòu)形式。確定大壩與兩岸及交叉建筑物的連接方式。最終確定大壩放置在樞紐上。2、剖面設(shè)計可

4、以參考已經(jīng)建立的類似工程，可以建立初始剖面標(biāo)注。3.用穩(wěn)定分析的單一安全方法和可靠性理論方法計算大壩沿壩面或沿基礎(chǔ)深芯藥結(jié)構(gòu)面滑動穩(wěn)定的安全能力。(莎士比亞，穩(wěn)，穩(wěn)，穩(wěn)，穩(wěn)，穩(wěn)，穩(wěn))4。應(yīng)力分析的材料力學(xué)方法和可靠性理論方法對大壩材料的強(qiáng)度比較強(qiáng)。5.結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)施工和運行要求確定大壩詳細(xì)結(jié)構(gòu)。(走廊、排水、大壩劈裂、止水等)6、地基處理基礎(chǔ)的防滲(帷幕灌漿)、排水、斷層、破損處理等。7、溢流重力壩和排水孔設(shè)計。8、監(jiān)測設(shè)計包括大壩內(nèi)外的觀測設(shè)計，制定了大壩的運行、裴珉姬維修和監(jiān)測規(guī)定。重力壩的穩(wěn)定性分析，單安全系數(shù)方法：剪切強(qiáng)度公式(摩擦公式)，該方法將滑動面視為接觸面，而不是粘合面，只計算

5、滑動面的摩擦力，不考慮凝聚力。剪切強(qiáng)度公式2。子系數(shù)極限狀態(tài)法反映了在大壩中作用(載荷)的不確定性和可變性，載荷都是隨機(jī)變量。設(shè)計狀態(tài)是根據(jù)承載能力極限狀態(tài)計算的。重力壩的應(yīng)力分析是為了確保大壩在施工期間和應(yīng)用期間滿足強(qiáng)度要求。根據(jù)應(yīng)力分布進(jìn)行大壩混凝土標(biāo)簽分割。為研究大壩部分部位的應(yīng)力集中和鋼筋等提供了依據(jù)。方法： 1，模型試驗方法；2、材料力學(xué)方法；3、彈性理論分析方法；4.彈性理論的有限元法材料力學(xué)方法的基本假設(shè)有三種：(1)大壩混凝土均勻、連續(xù)、各向同性彈性材料。(2)將壩段視為牢牢連接在地基上的懸臂，不考慮地基變形對壩應(yīng)力的影響，認(rèn)為各個壩段獨立工作，橫桿不傳遞力。(3)假設(shè)無論廊道

6、等對大壩應(yīng)力的影響如何，大壩水平剖面的正應(yīng)力都是直線分布的。采用概率極限狀態(tài)設(shè)計時，重力壩必須分別根據(jù)載荷能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)度校核。重力壩的結(jié)構(gòu)、大壩混凝土古瀨車站：混凝土重力壩各個部位的工作條件和受力條件不同，對上述混凝土材料性能指標(biāo)的要求也不同。為了滿足大壩各部位的徐璐不同要求，節(jié)約水泥用量和工程費用，統(tǒng)一安全和經(jīng)濟(jì)，一般徐璐根據(jù)不同的工作條件劃分大壩混凝土，選擇強(qiáng)度等級和性能指標(biāo)。壩段：由于地基不均勻的沉降和溫度變化、施工中的溫度應(yīng)力、施工澆筑能力等原因，一般需要分封大壩。1、橫搖：具有降低溫度應(yīng)力，適應(yīng)地基不均勻變形的作用，滿足施工要求。2、為了適應(yīng)縱向縫：混凝土澆筑

7、能力，減少施工中的溫度應(yīng)力，在平行壩軸線方向設(shè)置縱向縫，將壩段分成多個壩塊，等待大壩降到穩(wěn)定溫度，進(jìn)行接縫灌漿。3.水平工作縫：暫時作為分層施工的神谷明混凝土之間的接縫。重力壩的地基處理，地基處理主要包括兩方面的工作。一個是不滲透。二是提高基巖的強(qiáng)度。固結(jié)灌漿：在重力壩工程中，采用淺孔低壓灌注泥漿加固地基。目標(biāo)是提高基巖的完整性和強(qiáng)度，降低地基的透水性。帷幕灌漿：目的是降低壩底滲透壓力。防止機(jī)械或化學(xué)管道在壩基內(nèi)部流入。減少壩基和大壩周圍的滲透流量。拱壩，重點內(nèi)容：1，拱壩的工作原理，2，拱壩的類型，3，溫度荷載對大壩應(yīng)力及壩肩巖石穩(wěn)定性的影響，4，拱梁分散法及拱冠梁法的基本原理。拱壩的工作原

8、理和特點，原理：拱壩是連接基巖的空間殼體結(jié)構(gòu)，平面上為上游凸拱，拱冠截面為垂直或上游突出的曲線型，壩結(jié)構(gòu)既有拱作用，又有梁作用，接收的水平荷載大部分通過拱作用傳遞給兩岸巖體，小部分通過梁作用傳遞給壩底基巖，大壩的穩(wěn)定主要依賴于兩岸拱。特征：1，以拱結(jié)構(gòu)為特征，充分利用材料強(qiáng)度。2.利用兩岸巖體保持穩(wěn)定，3、超載能力強(qiáng)(511倍)，安全度高。4、良好的抗震性能。5、荷載特性6、壩體排放布置復(fù)雜。拱壩的布置原則、壩身的布置原則是在滿足穩(wěn)定性和使用要求的條件下，確保大壩輪廓簡單、基巖面、壩面變化平穩(wěn)、不發(fā)生突變，充分發(fā)揮大壩材料，最大限度地節(jié)約總工程量。壩端的布置原則：拱端應(yīng)嵌入開挖的堅硬基巖，拱端

9、和基巖的接觸面原則上應(yīng)是徑向的，拱端推力幾乎垂直于拱面。也就是說，拱端的下游面和可用巖面線的角度為30。溫度載荷對拱壩設(shè)計的主要載荷之一拱壩應(yīng)力穩(wěn)定性的影響溫度載荷的大小與拱溫度有關(guān)，拱溫度的高低對溫度載荷的影響很大。溫度升高，拱圈增加，向上游位移移動，因此彎矩、剪切力的方向與庫水位的方向相反，但軸向力的方向相同。溫度降低，拱門收縮，向下游移動，因此彎矩、剪切力的方向與庫水位相同，但軸向力的方向相反。一般來說，溫度下降不利于大壩應(yīng)力，有利于壩肩穩(wěn)定。溫度上升對大壩應(yīng)力有利，對大壩肩膀穩(wěn)定不利。拱壩應(yīng)力分析。常用方法包括圓柱法、純拱法、拱梁分割法(包括拱梁法和拱冠梁法)、有限元法和模型試驗法。圓

10、柱法：僅適用于承受均勻外部水壓的等截面弧形拱，只有徑向截面的均勻應(yīng)力純拱法可以近似得出。假設(shè)拱壩與一系列水平拱重疊，不徐璐獨立徐璐影響。各拱簡化為兩端剛性的平面拱，采用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法解決拱的應(yīng)力拱梁分擔(dān)法：將拱壩識別為一系列水平拱和鉛的當(dāng)前拱壩應(yīng)力分析中使用的基本方法。分配載荷后，梁根據(jù)靜態(tài)結(jié)構(gòu)計算應(yīng)力，拱根據(jù)純拱方法計算應(yīng)力。在拱梁方差法中，將拱壩和地基的整體結(jié)構(gòu)分為有限單元構(gòu)件，徐璐連接，建立節(jié)點位移和節(jié)點力之間的平衡方程，求出節(jié)點位移。因此，得出單位應(yīng)力。(莎士比亞、拱、拱、拱、拱、拱、拱、拱、拱、拱、拱、拱)結(jié)構(gòu)模型試驗方法，用石膏和硅藻土制作脆材料，制成拱壩整體模型，用變形器進(jìn)行荷載后

11、，測量模型各點變形值的變化，分析大壩的應(yīng)力、壩肩穩(wěn)定性這包括剛體極限平衡法(例如剛性塊法、塊法、赤平投影法等)和有限元法。另一種包括線性彈性結(jié)構(gòu)應(yīng)力模型實驗和地質(zhì)力學(xué)模型實驗的模型試驗方法。提高拱穩(wěn)定性的措施：1、加強(qiáng)地基處理、對不利關(guān)節(jié)等進(jìn)行有效清洗和固結(jié)灌漿，必要時采用預(yù)應(yīng)力固定措施，提高剪切強(qiáng)度。2.加強(qiáng)壩肩巖體的灌溉和排水措施，減少巖體的滲透壓力。3.將拱端深深地挖到內(nèi)壁，可以擴(kuò)大下游防滑巖石，避免不利的滑動面。此方法對提高拱門的穩(wěn)定性更有效。4、改進(jìn)拱圈設(shè)計。例如，采用三芯圓拱、拋物線拱等形式，確保拱端推力盡可能垂直于海岸坡度。5、拱端基巖承載能力下降時，可以部分延伸拱端或設(shè)置推力橋

12、墩等。土石壩、重點內(nèi)容1、土石壩的類型和結(jié)構(gòu)特點、2、土石壩的滲透目的、滲透變形形式、壩坡的滑動穩(wěn)定性分析方法3、壩基處理措施、碎石地基處理措施要注意。土石壩的特點，優(yōu)勢壩材料的來源直接、方便，可以就地取材，節(jié)省大量鋼材、水泥、木材等建筑材料。適應(yīng)基礎(chǔ)變形的能力很強(qiáng)。土石壩是由土材或石材填充的顆粒結(jié)構(gòu)，能更好地適應(yīng)地基的變形，對地基的要求在各種壩型中最低。結(jié)構(gòu)簡單，施工技術(shù)容易掌握，適合大型機(jī)械化施工。運用管理方便，工作可靠，壽命長，維修加強(qiáng)和擴(kuò)充都比較容易。缺點壩頂不能溢出。根據(jù)土石強(qiáng)度，土石壩體通常不允許過流，必須單獨設(shè)置排水建筑物。誘導(dǎo)施工不如混凝土壩方便。大壩施工量大，土料施工深受氣候

13、條件的影響。土石壩的類型可以根據(jù)壩的高度分為高壩、中壩、低壩。其中，低壩的高度為30米以下，中壩的高度為3070米，高壩的高度為70米以上。根據(jù)施工方法，可分為軋制式土石壩、拋丸式土石壩、水力沖沖沖沖鎮(zhèn)壩、定向爆破石壩等。其中最廣泛使用的是軋制式土石壩。土材在大壩上的布置和滲透體使用的材料可以分為均質(zhì)壩、分區(qū)壩、人工防沖材料壩。，土石壩的組成和作用，大壩主體：土石壩的主體，壩坡的穩(wěn)定主要由壩體維持，起到保護(hù)防滲體的作用。滲透體是土石壩的重要組成部分，其作用是滲透，必須降低大壩滲透線，減少滲透坡度下降，滿足控制滲透流量的要求，還必須滿足結(jié)構(gòu)和施工上的要求。常見的滲透體型有深壁、斜墻等。排水設(shè)備：

14、目的：減少大壩滲透線和孔間隙壓力，改變滲透方向，提高大壩穩(wěn)定性。防止泄漏漏處的滲透變形，保護(hù)大壩坡度和大壩。下游波浪防止壩坡沖刷及凍脹，起到保護(hù)下游壩坡的作用。典型的排水樣式包括棱鏡排水、邊坡排水、床墊排水和統(tǒng)一排水。邊坡保護(hù)：為了保護(hù)土石壩坡，使其免受波浪開采、冰、懸浮物的破壞、降雨沖刷、壩土的董潔、膨脹、收縮、打撈破壞等的影響，必須設(shè)置邊坡保護(hù)結(jié)構(gòu)。上游邊坡保護(hù)經(jīng)常采用堆積的石頭、干石或長石、混凝土或鋼筋混凝土、瀝青混凝土等形式。下游邊坡保護(hù)要求略低，可以采用草、干石、石堆等。土石壩滲透分析：確定大壩滲透線和下游逃生點位置，繪制大壩和地基內(nèi)等電位線分布或流網(wǎng)圖，給出大壩穩(wěn)定核算，應(yīng)力應(yīng)變分

15、析和排水設(shè)備選擇標(biāo)準(zhǔn)，估算大壩滲流損失，計算大壩和壩基滲透流，確定大壩排水設(shè)備的大小。確定壩坡逃生段和下游地基表面的逃生率下降和徐璐其他土層之間的滲透比下降，以確定該處的滲透穩(wěn)定性。(莎士比亞、壩、壩、壩、壩、壩、壩、壩、壩、壩、壩)水庫水位降落時，確定上游壩殼內(nèi)自由水面的位置，估算由此產(chǎn)生的孔縫壓力，用于上游壩坡穩(wěn)定分析。分析方法：流體力學(xué)、水力學(xué)、希望法、試驗法和數(shù)值解法。土石壩滲透穩(wěn)定性分析、滲透變形：滲透水流的物理或化學(xué)作用導(dǎo)致土石壩壩體及地基土體顆粒流失，土壤局部破壞。類型包括管涌、填挖方、接觸優(yōu)化、接觸損失等。在工程中最常見的是寬容和有償使用。與土材性質(zhì)、土的等級、水流條件、防滲、排水措施等有關(guān)的工程措施包括：1)為了最大限度地延長滲透途徑，采取水平或垂直滲