第四節(jié) 重力壩剖面設(shè)計3.23

第四節(jié)重力壩的剖面設(shè)計一、設(shè)計原則1、滿足穩(wěn)定和強度要求；2、盡可能節(jié)省工程量，使剖面尺寸最?。?、外部形狀簡單，便于施工；4、運行管理方便。二、基本剖面定義：基本剖面是指壩體在自重、庫水壓力和揚壓力三個主要荷載作用下，滿足穩(wěn)定和應力要求并使其剖面最小的三角形剖面。1.為什么不考慮溫度荷載？由于水壓力沿高程呈三角形分布，且設(shè)帷幕及排水前的揚壓力也呈三角形分布，為了滿足穩(wěn)定和應力要求，因此基本剖面也應為三角形。為滿足運行期壩基無拉應力要求，即合力作用點應處于壩基中間三分之一區(qū)域內(nèi)，這要求壩體自重作用點盡可能離壩基中性軸盡可能遠（使壩體自重對于壩基中性軸產(chǎn)生的逆時針向彎矩盡可能大，以充分抵消由庫水壓力和揚壓力產(chǎn)生的順時針向彎距），但倒坡三角形（鈍角三角形）施工困難，且施工期壩趾產(chǎn)生過大拉應力。所以一般采用上游面直立的三角形基本剖面。1、按應力條件確定壩底最小寬度假定上游庫滿水位平三角形頂點，荷載只考慮水平水壓力P（假設(shè)下游無水），水重Q和壩體自重G以及揚壓力U。在壩軸線方向取單位長度壩體，其上下游面的水平投影長度分別為λB，和（1-λ）B。設(shè)計工況滿庫和空庫兩種工況強度標準重力壩上下游邊緣不出現(xiàn)拉應力2、按穩(wěn)定條件確定壩底最小寬度加大λ，可以利用上游傾斜壩面上的水重增加壩體穩(wěn)定，減小壩底寬度B；由于應力條件的限制，λ值不能隨意加大。最優(yōu)的λ的值，應通過應力和穩(wěn)定條件聯(lián)合確定。當f較大時，B/H由應力條件控制；當f較小時，B/H由穩(wěn)定條件控制。根據(jù)經(jīng)驗，一般n=0～0.2，m=0.6～0.85，B約為H的0.7～0.9倍。從理論上講，基本剖面雖然經(jīng)濟，但不實用，因為：

1、壩頂不能是一個尖頂，不便于施工、運行管理和交通。

2、壩高不能剛好與水位齊平，必須有一定的超高。

3、廠房壩段需設(shè)閘門和攔污柵，希望上部做成垂直的。三、實用剖面

(1)壩頂寬度①滿足設(shè)備布置、運行、交通及施工的要求，非溢流壩的壩頂寬度一般可取壩高的8%～10%，且不小于3米。②若作交通要道或有移動式啟閉機設(shè)施時，應根據(jù)實際需要確定。③當有較大的冰壓力或漂浮物撞擊力時，壩頂最小寬度還應滿足強度的要求。

(2)壩頂高程

壩頂或防浪墻頂應超出水庫靜水位的高度，由波浪高度、波浪中心線高出靜水位的高度、安全超高組成

分設(shè)計和校核情況，并選用其中的較大值。1.為什么要取大值？而不是直接校核洪水位的高程？

(3)剖面形態(tài)

由基本剖面修改為實用剖面，有三種常用的形態(tài)。鉛直上游壩面適用：壩基f、c較大，剖面由應力條件控制。優(yōu)點：便于布置和操作壩身過水管道進口控制設(shè)備。缺點：經(jīng)濟性不明顯。上游壩面上部鉛直、下部傾斜優(yōu)點：利用部分水重增加壩的穩(wěn)定性，上部仍能便于管道進口布置和操作。缺點：上游折坡點要結(jié)合應力和管道進口布置高程選定，要驗算折坡點截面的強度和穩(wěn)定。一般在壩高的1/3～2/3的范圍內(nèi)。1.折坡點應力是否連續(xù)？上游壩面略呈傾斜優(yōu)點：增加壩體自重，利用部分水重增加壩的穩(wěn)定性，可避免庫空時下游產(chǎn)生過