第7章水工結(jié)構(gòu)工程ppt課件

1、第7章 水工構(gòu)造工程土 木 工 程 概 論 7.1 水工構(gòu)造工程概述 7.2 防洪工程 7.3 農(nóng)田水利工程 7.4 水力發(fā)電及地下電站工程 7.5 港口航道工程 .土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程7.1 水工構(gòu)造工程概述為更合理、有效的利用和調(diào)配水資源，就需求興建水工構(gòu)造工程優(yōu)點：水資源豐富，可開發(fā)利用的水能資源居世界首位缺陷：水資源在時間和地域上的分布經(jīng)常與對它的需求不一致水工構(gòu)造工程按效力于多目的的通用性，水工構(gòu)造可分為：擋水構(gòu)造、泄水構(gòu)造、取水構(gòu)造、輸水構(gòu)造、整治構(gòu)造按效力于單目的的專門性，水工構(gòu)造通常包括：防洪構(gòu)造、農(nóng)田水利工程、水力發(fā)電及地下電站工程、港口航道工程、

2、海岸任務.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程水工構(gòu)造因受水的影響而有別于其他建筑物或構(gòu)筑物其特點如下：水工構(gòu)造與其相應河流的水利工程是一個系統(tǒng)的綜合體同一流域的水工構(gòu)造和水利工程不能單獨分割出來孤立存在，它們是相輔相成、相互影響和制約的水工構(gòu)造任務條件復雜，施工技術難度大受水文、氣候、地址、地形等復雜條件的影響水的作用使得水工構(gòu)造任務條件特殊，除普通荷載外，還要接受水壓力、浪壓力、冰壓力、浸透力、凍脹力等水工構(gòu)造地質(zhì)條件復雜多變，需對地基進展細致縝密的處置和研討水工構(gòu)造施工受氣候、溫度等影響大大型水工構(gòu)造不僅對社會、經(jīng)濟有很大影響，對自然環(huán)境、生態(tài)環(huán)境也會產(chǎn)生很大的影響經(jīng)過防洪、

3、農(nóng)田水利、水力發(fā)電、港口、航運等為人類造福改動自然容顏，對自然環(huán)境產(chǎn)生影響能夠是積極的也能夠帶來災難.都江堰工程防洪工程分洪工程丹江口水利樞紐.葛洲壩水利樞紐江都水利樞紐三峽大壩高弗瑞丹佛壩.7.2 防洪工程土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程防洪工程是預防、控制洪水或冰凌成災所建筑的工程。主要包括：擋水構(gòu)造工程、河道整治工程、分洪工程和水庫等它的作用可分為：阻撓洪水侵襲、添加泄洪才干、攔儲調(diào)理洪水7.2.1 擋水構(gòu)造擋水構(gòu)造是為阻撓洪水泛濫、海水入侵而建筑的水工建筑，是防洪工程中最常用、最重要的組成部分，如堤、壩攔河閘等.鋼筋混凝土堤石堤土堤堤是沿河、渠、湖、海岸邊緣建筑的擋水構(gòu)

4、造，主要是防御洪水對維護對象的侵襲。按資料分，有土堤，石堤，鋼筋混凝土堤等土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程.壩是建在河流中截斷水流、抬高水文、構(gòu)成水庫的擋水構(gòu)造，也具有泄洪、發(fā)電等效果。按資料分為：土石壩、混凝土壩；按構(gòu)造特點和力學性能分為：重力壩、拱壩、支墩壩等，如圖土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程重力壩支敦壩拱壩.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程土石壩土石壩是一種古老的壩型，目前仍是數(shù)量最多的壩型。土石壩是土壩、堆石壩及土石混合壩的總稱，它是用壩址附近的土料、石料和砂礫堆筑起來的，也稱當?shù)刭Y料壩。土石壩的優(yōu)點：就地取材、節(jié)約建筑資料、對自然條

5、件有廣泛的順應性、抗震性能好、構(gòu)造簡單、壽命較長、施工管理維護等較簡便，設計實際、施工技術、施工機械化程度高土石壩斷面方式簡單，多為梯形或復式梯形主要組成部分有：壩體、防滲體、排水設備和護坡按施工方法分為：碾壓式土石壩、水力充填壩、水墜壩、水中填土壩、土中灌水壩、定向爆破堆石壩等土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程土石壩.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程混凝土重力壩重力壩：主要是依托本身分量在地基上產(chǎn)生摩擦力和壩與地基之間的凝聚力來抵抗壩前的水推力以堅持抗滑穩(wěn)定，其斷面普通呈三角形，直立或向上游面傾斜，利用部分水重添加壩的穩(wěn)定性，它是混凝土壩中最早出現(xiàn)的壩型?；炷?/p>

6、重力壩的優(yōu)點：適用于從壩頂溢流，施工期間也易于經(jīng)過較低的壩塊或底孔泄流，壩體構(gòu)造簡單，易澆筑，便于機械化施工，適宜在各種氣候條件下建筑，設計、建造閱歷豐富，任務可靠，運用年限較長，養(yǎng)護費用較低等混凝土重力壩的缺陷：壩體體積大，資料強度不能充分發(fā)揚，澆筑時水泥水化熱散失困難，由于降溫收縮易產(chǎn)生裂痕，破壞壩體的整體性和強度。.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程分類（按斷面形式）圖例優(yōu)點缺點實體重力壩施工簡單散熱條件差寬縫重力壩將橫縫的中部加寬，節(jié)省混凝土，改善了澆筑的散熱條件施工復雜模板用量多空腹重力壩壩內(nèi)設置大型縱向空腔，可減小壩底揚壓力，節(jié)約混凝土施工困難鋼筋用量多預應力重力壩利

7、用受拉鋼筋或鋼桿對壩體施加預應力以增加壩身穩(wěn)定，有效改善壩身應力分布，節(jié)約混凝土施工困難鋼筋用量多.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程拱壩拱壩是經(jīng)過拱作用將壩體接受的荷載傳送到兩岸基巖上并利用兩端推力維持壩體穩(wěn)定的水工構(gòu)造。它是一種空間殼體構(gòu)造，如下圖當河谷寬高比較大時，懸臂梁體系承當大部分荷載，當河谷寬高比較小時，程度拱那么承當大部分荷載。拱壩充分利用了資料的強度，因此其體積只需重力壩的30-80%。由于拱壩是整體性空間構(gòu)造，壩體輕韌，彈性好，只需基巖穩(wěn)定，其抗震才干較好。拱壩平面和剖面表示圖.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程支墩壩支墩壩是由一系列擋水面板和支撐

8、面板的支墩組成按構(gòu)造方式分為：平板壩：面板簡支與支墩上的鋼筋混凝土壩，普通用于建筑中低壩大頭壩：將支墩上游部分向兩側(cè)擴展構(gòu)成懸臂大頭相互貼緊，起擋水作用，用于建筑高中壩連拱壩：面板是一系列斜倚在支墩上的拱筒，用于建筑高中壩支墩壩的幾種方式.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程四川二灘雙曲拱壩最大壩高240m，拱冠頂部厚度11m，拱冠梁底部厚度55.74m，拱端最大厚度58.51m，拱圈最大中心角91.5。，拱頂弧長774.69m，為中國已建成的最高壩。.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程三峽攔江重力大壩軸線全長2309.47m，壩頂高程185m，最大壩高181m，設有

9、23個泄洪深孔，底高程90m，深孔尺寸為7m9m，其主要作用是泄洪。.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程青海龍羊峽大壩壩高178m，裝機128萬千瓦，水庫庫容247億立方米，為當時中國內(nèi)地最高的大壩。.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程黃河小浪底土石壩壩高154m，總填筑量5185萬立方米，是我過迄今為止最大的土石壩，該工程可控制流域面積69.4萬平方公里，占黃河流域總面積的92.3%，控制黃河輸沙量的100%，為國家開展和經(jīng)濟建立起到了極大的促進作用。.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程7.2.2 河道整治河道整治是為穩(wěn)定河勢、改善水流流態(tài)、河流邊境

10、條件等在河床兩岸建筑的工程河道整治的目的是防洪、航運、引水、城鎮(zhèn)防護及綜合開發(fā)和治理等河道整治工程按資料和運用年限分類：暫時性整治工程：古代的竹筏、沉排等永久性工程：土、石、混凝土等建筑的重型實體建筑物，用于調(diào)整水流方向、固灘護堤按與水流的關系分類：丁壩、順壩、潛壩、鎖壩、環(huán)流、透水、不透水等主要是改動水沙運動方向，控制河床沖淤變化，改善不利河灣，起到穩(wěn)定灘岸、固定河勢流路的作用.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程分洪工程是為保證維護地域平安，將超額洪水分流的工程。水庫是用堰、壩、小閘等圍成的人工水域。7.2.3 分洪工程、水庫為了泄放超越水庫調(diào)蓄才干的洪水，滿足放空水庫和防洪調(diào)

11、理等要求，確保工程平安，普通多設有泄水建筑物。常用的泄水建筑物有：1壩身泄水道：溢流壩、中孔泄水孔、渾式泄水孔、壩下涵管等2河岸泄水量：河岸溢洪道和泄水隧洞河岸溢洪道的特點：地面開敞，具有較大的超泄才干，泄水才干隨水庫水位的升高而迅速添加，可減少泄水翻壩的能夠性，檢查方便、運用平安可靠、減少開挖土石方量河岸溢洪道的方式：正槽式、側(cè)槽式、豎井式、虹吸式.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程1.進水段 .2.控制段 3.泄槽 4.消能防沖段5.出水渠 6.非常溢洪道 7.土壩 1.溢流堰 2.側(cè)槽 1.溢流喇叭口 2.豎井 3.導流隧洞 4.混凝土塞5.程度泄洪隧洞 6.出口段 7.彎

12、道段1.通氣孔 2.頂蓋 3.泄水孔 .土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程7.3 農(nóng)田水利工程農(nóng)田水利是為農(nóng)業(yè)消費效力的水利工程主要義務是灌溉、排澇、改良土壤渠首的主要作用是引進河道或水庫中的水以滿足灌溉、發(fā)電、工業(yè)和生活用水需求，是農(nóng)田水利工程中的重要建筑物之一?？煞譃椋簾o壩渠首：不在河流中建筑攔河壩引水灌溉，適用于河流水位、流量不經(jīng)調(diào)理就能滿足灌區(qū)用水要求的渠首。普通由進水閘、攔沙壩、沉沙池等建筑物組成有壩渠首：是采用攔河壩抬高水位，保證水流量滿足灌溉要求的渠首。優(yōu)點是閘前水位穩(wěn)定、任務可靠、利于將取水口設在灌區(qū)近處組成部分：攔河壩、進水閘及沉沙槽式、人工彎道式、底部沖沙廊道

13、式、底欄柵式等沉沙沖沙建筑物.沉沙槽式渠首：采用正面排沙、側(cè)面引水的布置方式，利用進水閘前沉沙槽使水中粗粒泥沙下沉減少入渠泥沙。優(yōu)點：渠首方式簡單，施工、管理方便缺陷：沉沙槽內(nèi)易出現(xiàn)旋流，易將底沙帶入渠道，沖沙時需停頓取水人工彎道式渠首：在河道內(nèi)或岸邊上建筑人工彎道，利用彎道環(huán)流減少入渠泥沙的取水渠首。底部沖沙廊道式渠首：將沖沙廊道設在進水閘底板下的渠首。優(yōu)點：可以邊引水邊沖沙適用于來水量較豐富、用水保證率較高的情況底欄柵式渠首：在壅水壩內(nèi)設置廊道取水，利用廊道頂部欄柵篩析作用防止大粒徑沙石入渠的有壩取水方式。優(yōu)點：布置簡單、施工方便、造價低適用于河道流量不大、大粒徑泥沙較少的小型工程土 木

14、工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程沉沙槽式渠首 1.進水閘 2.沉沙槽 3.沖沙閘 4.壅水壩5.導流墻 6.渠道 人工彎道式渠首1.人工彎道 2.進水閘 3.沖沙閘4.“形攔沙坎 5.渠道 6.攔河閘底部沖沙廊道式渠首1.沖沙廊道 2.壅水壩 3.渠道 底欄柵式渠首1. 底欄柵壩 2.金屬欄柵 3.取水廊道 4.溢流壩 5.進水閘.水閘是用來控制閘前水位和調(diào)理過閘流量的低水頭水工建筑物，經(jīng)過閘門啟閉具有擋水和泄水或取水的雙重作用，廣泛用于防洪、灌溉、供水、發(fā)電等土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程水閘的分類：按承當?shù)闹饕x務

15、劃分：進水閘：在河流、湖泊、等岸邊建閘引水，通常設在渠道首部，又稱渠首閘攔河閘：普通用于截斷河渠，抬高河渠水位，橫斷河流或渠首建筑。排水閘：常建于江河沿岸，既可以開閘排滯，又可以防止倒灌攔潮閘：常建于入海河口附近，主要作用是攔潮、御咸、排水、蓄淡分洪閘：常建于河道一側(cè)，用于分泄河道多條洪水按閘室構(gòu)造方式劃分：開敞式、胸墻式、封鎖式或涵洞式開敞式和胸墻式水閘上面不填土封鎖，其中不設胸墻的開敞式水閘對用于攔河閘、排水閘設胸墻的開敞式水閘多用于進水閘、排沙閘和攔潮閘封鎖式或涵洞式水閘是閘身上面填土封鎖的水閘.農(nóng)田水利工程主要包括灌溉工程和排澇工程。土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程4%

16、31%28%19%18%我國很多灌溉區(qū)是利用兩種或多種水源進展灌溉的，如井渠結(jié)合，引蓄堤結(jié)合從灌溉水源來分和各自所占比例如以下圖：.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程灌溉工程蓄水工程：各種類型的水庫：按功能分為攔蓄河川徑流的、引蓄渠道余水的、提水后再蓄在庫中的、攔蓄河川潛流的、攔蓄洪水泥沙的等多種方式的小型蓄水工程：如塘堰工程、旱井、澇池、水窖等自流引水灌溉工程：我過最早的灌溉工程方式，如都江堰、鄭國渠、寶雞峽引渭灌溉工程等提水工程：指用各種農(nóng)用排灌機械取水灌溉的工程。排澇工程：從工程方式上劃分明溝排水：普通包括干、支、斗、農(nóng)、毛各級排水溝通及相應排水控制建筑物，具有施工簡單、見

17、效快等優(yōu)點，缺陷是占地多、易淤積、維修任務量大暗管排水：普通包括吸水管、集水管、檢修井、排水控制設備等，優(yōu)點是占地少，不影響農(nóng)田耕作和交通，排水效果穩(wěn)定，缺陷是需求較多管材，基建投資高豎井排水：利用水井抽取地下水，降低和控制地下水位，優(yōu)點是調(diào)控地下水位才干強，缺陷是井點分散、管理不便，需較多機泵和動力.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程7.4 水力發(fā)電及地下電站工程水力發(fā)電是循環(huán)利用水力資源產(chǎn)生電能的過程。水力發(fā)電的優(yōu)點：不用燃料、不污染環(huán)境、能源可以循環(huán)利用、運轉(zhuǎn)本錢低我國水力開發(fā)方針是大、中、小并舉，以大型為骨干。電站的規(guī)模的大、中、小是相對的。我國20世紀七八十年代對已建和

18、在建水電站裝機容量和年發(fā)電量統(tǒng)計時將裝機25萬千瓦的水電站作為大型水電站。世界上水電開發(fā)較多的國家，早期建筑的水電站規(guī)模都相當小，隨著經(jīng)濟、電力工業(yè)的不斷開展，電網(wǎng)規(guī)模的不斷增大，水電站容量和機組容量也相應增大，對水電站裝機容量沒有大、中、小正式規(guī)定。土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程云南石龍壩水電站我國第一座水電站，始建于1912年，規(guī)模較小。.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程葛洲壩水電站電站設計裝機14臺，機組容量12.5萬千瓦。1988年葛洲壩工程全部完成，水電站設計總裝機容量271.5萬千瓦，平均年發(fā)電量1

19、41億千瓦時.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程三峽水電站三峽水電站的機組布置在大壩的后側(cè)，共安裝32臺70萬千瓦水輪發(fā)電機組，其中左岸14臺，右岸12臺，地下6臺，另外還有2臺5萬千瓦的電源機組，總裝機容量2250萬千瓦.7.5 港口航道工程土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程水域部分：包括進港航道、港池和錨地，供船舶航行、運轉(zhuǎn)、?？恐藐懹虿糠郑喊ùa頭、岸上倉庫、堆場等其他輔助設備，供旅客集散、貨物裝卸、轉(zhuǎn)載之用港口分類：按所在地理位置分為：海港、河口港、湖港、水庫港按性質(zhì)和用途分為：商港、漁港、軍港、工業(yè)港、避風港港口是位于江河湖海沿岸，具有一定設備和條件，供

20、船舶靠泊、旅客上下、貨物裝卸、生活物料供應等作業(yè)的地方。包括：水域、陸域兩大部分.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程碼頭：供旅客上下、貨物裝卸、船舶靠泊之用的地方按斷面方式分為：直立式：便于船舶?？?，是運用最廣泛的碼頭用于海港和部分河港斜坡式：用于水位變化較大的港口半直立式：用于高水時間較長而低水時間較短的港口半斜坡式：用于枯水時間較長而高水時間較短的港口按構(gòu)造方式分為：重力式：依托碼頭本身分量和其內(nèi)填料分量堅持穩(wěn)定，在我國普遍采用方塊、沉箱、扶壁三種構(gòu)造方式。方塊構(gòu)造方式：最古老的構(gòu)造方式，施工方便、耐久性好、節(jié)省鋼筋沉箱構(gòu)造方式：沉箱外形主要有方形、矩形、不對稱形等，廣泛運用

21、于碼頭、筏橋墩臺等工程扶壁構(gòu)造方式：多用于華南沿河地域，與沉箱相比屬輕型構(gòu)造，施工方便，但整體性不如沉箱構(gòu)造方式港口工程是興建港口所需的工程，主要包括港口建立的總體規(guī)劃、進港交通、地基根底、碼頭構(gòu)造、防波堤工程等，主要引見碼頭構(gòu)造、防波堤工程.土 木 工 程 概 論 第 7 章 水工構(gòu)造工程板樁式：依托打入土中的板樁堅持穩(wěn)定，板樁較薄且接受土壓力，適用于墻高不超越10m的碼頭高樁式：主要由上部構(gòu)造和樁基兩部分組成，普通適用于軟土地基上部構(gòu)造：普通為現(xiàn)澆承臺和框架構(gòu)造，或者是裝配整體式梁板構(gòu)造，它們構(gòu)成碼頭地面樁基：主要采用預應力混凝土空心方樁。防波堤工程：位于港口水域外圍，主要是抵御風浪，保證港內(nèi)水面平穩(wěn)，按斷面方式主要分為：直立式：普通適用于地基承載力較好的情況，主要有普通方塊、雙排板樁、巨型方塊、沉箱幾種類型，其中以沉箱防波堤為主斜坡式：普通適用于地基承載力較差的情況，在我國運用最為廣泛，對地基沉降不太敏感混合式：由直立式和斜坡式綜合而成的，適用于水深很大