重力壩習(xí)題講解(黃嘉秋)

1、水工建筑物重力壩習(xí)題講解黃嘉秋2016年4月6日 作業(yè)1（1）基本資料：壩體剖面尺寸如圖1，該壩為2級(jí)建筑物，地震烈度7度，只考慮水平向地震慣性力。帷幕處揚(yáng)壓力折減系數(shù)0.25?；炷寥葜豩2.4104N/m3，f=0.8，f1.2，c1MPa。各種荷載的計(jì)算成果表01沿壩基面抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果及結(jié)論02不考慮揚(yáng)壓力時(shí)壩基面的邊緣應(yīng)力成果03作業(yè)1（2）提交成果1荷載計(jì)算PART ONE（以單位壩段為研究對(duì)象）1、自重3、揚(yáng)壓力重力壩荷載計(jì)算Always believe that something wonderful is about to happen.2、靜水壓力4、地震慣性力作用于重力壩

2、上的荷載主要有：（1）壩體及壩上永久設(shè)備的自重；（2）上、下游壩面上的凈水壓力及溢流壩面上的動(dòng)水壓力；（3）揚(yáng)壓力；（4）淤積于壩前的淤沙壓力；（5）浪壓力；（6）冰壓力；（7）土壓力；（8）地震作用所產(chǎn)生的地震慣性力、地震動(dòng)水壓力和地震動(dòng)土壓力；（9）其他荷載。重力壩荷載計(jì)算Always believe that something wonderful is about to happen.（1）壩體自重：設(shè)壩踵處坐標(biāo)為（0,0）矩形部分自重：W1= hV1=249851=18360（kN），作用點(diǎn)（4.5,42.5），方向：三角形部分自重： W2= hV2=24（1/251681）=416

3、16（kN），作用點(diǎn)（26,22.67），方向：壩體總自重：W= W1+ W2=59976（kN），作用點(diǎn)（19.42,28.74），方向：重力壩荷載計(jì)算Always believe that something wonderful is about to happen.（2）水壓力：1）上游面：水平水壓力 P上H = 1/2WH12 = 1/29.8802 1 =31360= 3.14104 KN (方向：）2）下游面：水平水壓力 P下H = 1/2WH22 = 1/29.8152 1 =1102.5= 1.10103KN （方向：）鉛直水壓力 P下V = 傾斜面上水重 = VWW = 9.

4、8 （1/21511.251）= 826.875=0.83103KN （方向：）重力壩荷載計(jì)算Always believe that something wonderful is about to happen.（3）壩底揚(yáng)壓力：壩踵處揚(yáng)壓力強(qiáng)度：WH1=9.880=784 kPa壩趾處揚(yáng)壓力強(qiáng)度:WH2=9.815=147 kPa排水孔幕處揚(yáng)壓力強(qiáng)度:WH2+W（H1-H2）=147+9.8（80-15）=306.25kPa壩底揚(yáng)壓力 = 浮托力1+長(zhǎng)方形滲透壓力2+三角形滲透壓力3+三角形滲透壓力4784306.25147浮托力U1=147601=8.82103KN （）長(zhǎng)方形滲透壓力U2

5、=（306.25-147）51=796.25=0.80103KN（）三角形3滲透壓力U3=1/255 （306.25-147） 1=4379.375=4.38103KN（） 三角形4滲透壓力U4=1/25(784-306.25)=1194.375=1.19103KN（） 壩底揚(yáng)壓力U U = U1+U2+U3+U4 = 15190=1.52104KN （）重力壩荷載計(jì)算Always believe that something wonderful is about to happen.（4）水平向地震慣性力：Fi=hGEii/g 其中，水平向設(shè)計(jì)地震加速度h=0.1g 地震作用折減系數(shù)=0.2

6、5 集中在質(zhì)點(diǎn)i的重力GEi 質(zhì)點(diǎn)i的動(dòng)態(tài)分布系數(shù)重力壩質(zhì)點(diǎn)i的動(dòng)態(tài)分布系數(shù)i：njjEEjiiHhGGHh144)/(41)/(414.1其中，hi、 hj為質(zhì)點(diǎn)i、j的高度； GEi 、GEj分別為集中在質(zhì)點(diǎn)i、j的重力；H為壩高；GE為產(chǎn)生地震慣性力的建筑物總重力分區(qū)：分為長(zhǎng)方體和三角體2塊。重力： GEa=W1= 1.84104 KN 質(zhì)點(diǎn)a的高度：ha=85/2=42.5m GEb=W2=4.16104 KN 質(zhì)心b的高度：hb=68/3=22.67m動(dòng)態(tài)分布系數(shù): 同理，b=1.31結(jié)果：Fa=0.19.80.251.841041.61/9.8=7.41102KN (） Fb=0.

7、19.80.254.161041.31/9.8=1.36103KN (） F=Fa+Fb=2.10103KN (）61. 109. 175. 1)8567.22(1061016. 4)855 .42(1061084. 141)855 .42(414 . 14444444a重力壩荷載計(jì)算Always believe that something wonderful is about to happen.各種荷載計(jì)算成果表：2.101032沿壩基抗滑穩(wěn)定計(jì)算PART TWO.沿壩基抗滑穩(wěn)定計(jì)算Always believe that something wonderful is about to h

8、appen.0205032.10103抗剪強(qiáng)度公式：抗剪斷強(qiáng)度公式：PUWfK)(PAcUWK)(f沿壩基抗滑穩(wěn)定計(jì)算Always believe that something wonderful is about to happen.(1)基本組合情況（不考慮地震）(2)特殊組合情況（考慮地震）K=1.131.00K=3.542.3抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K=1.201.05K=3.793.0結(jié)論：基本荷載組合下重力壩滿足沿壩基面的抗滑穩(wěn)定。結(jié)論：特殊荷載組合下重力壩滿足沿壩基面的抗滑穩(wěn)定。綜上可知，壩基滿足抗滑穩(wěn)定。3壩基面邊緣應(yīng)力PART THREE（不考慮揚(yáng)壓力）壩基面邊緣應(yīng)力（不考慮揚(yáng)壓力）

9、Always believe that something wonderful is about to happen.Lorem Ipsum Dolor SitLorem Ipsum Dolor Sit Er Elit Lamet, Consectetaur Cillium Adipisicing Pecu.Lorem Ipsum Dolor SitLorem Ipsum Dolor Sit Er Elit Lamet, Consectetaur Cillium Adipisicing Pecu.Lorem Ipsum Dolor SitLorem Ipsum Dolor Sit Er Eli

10、t Lamet, Consectetaur Cillium Adipisicing Pecu.l鉛直向力：W=6.0104+0.83103=6.08104KN (）l上下游水壓力強(qiáng)度：pu=9.880=784kPa（上游）；pd=9.815=147kPa(下游)l上下游壩面坡度：m1=0，m2=51/68=0.75l求合力矩M： 以壩踵為圓心，向右向上為正，求壩體截面形心坐標(biāo)：則壩體截面形心坐標(biāo)為（19.42 , 28.74）74.282516885925168368)859(5.4242.192516885925168)179()859(5.4yx壩基面邊緣應(yīng)力（不考慮揚(yáng)壓力）Always

11、believe that something wonderful is about to happen.Lorem Ipsum Dolor SitLorem Ipsum Dolor Sit Er Elit Lamet, Consectetaur Cillium Adipisicing Pecu.Lorem Ipsum Dolor SitLorem Ipsum Dolor Sit Er Elit Lamet, Consectetaur Cillium Adipisicing Pecu.Lorem Ipsum Dolor SitLorem Ipsum Dolor Sit Er Elit Lamet

12、, Consectetaur Cillium Adipisicing Pecu.荷載對(duì)壩踵/壩趾所在水平截面形心（30,0）的力矩： 壩體自重對(duì)水平截面形心的力矩：M1=6104(30-19.47)=6.32105KNm（逆時(shí)針） 上游面靜水壓力對(duì)水平截面形心的力矩：M2=-3.14104851/3=-8.37105 KNm（順時(shí)針） 下游水平水壓力對(duì)水平截面形心的力矩：M3=1.10103151/3=5.5103 KNm（逆時(shí)針） 下游鉛直水壓力對(duì)水平截面形心的力矩：M4=-0.83103（30-11.25/3)=-2.18104 KNm（順時(shí)針） 水平慣性力對(duì)截面形心的力矩：M5=-2.0910328.74=-6.02104 KNm（順時(shí)針） 即得：M=M1+M2+M3+M4+M5=-28.15104 KNm（逆時(shí)針）壩基面邊緣應(yīng)力（不考慮揚(yáng)壓力）Always believe that something wonder