第二章 重力坝——§5非溢流坝剖面设计

第二章 重力坝

◎.

§1 概述

§2重力坝荷载及其组合 §3重力坝抗滑稳定分析 §4重力坝应力分析 §5非溢流坝剖面设计 §6溢流坝设计 §7重力坝坝身泄水孔 §8重力坝材料与构造 §9重力坝地基处理

§10其他型式重力坝

§5 非溢流坝的剖面设计

◎一、设计原则、步骤 设计原则：

满足稳定、强度要求、,并工程量最少 、运用方便、外形简单、便于施工。

设计要求：承受所有荷载条件下，满足上述要求 设计步骤：

先按重力坝承受主要荷载、满足基本原则设计一理论 剖面——基本剖面 再根据全部荷载和设计原则，对基本剖面修改调整， 得到工程中采用的实用剖面。

◎二、基本剖面

基本剖面——坝体在自重、上游水压力、扬压力三 项主要荷载作用下，满足强度、稳定、工程量最小 的剖面。 形状：三角形剖面，顶点与水库最高水位齐平 完全确定其形状尺寸，须知道n、m 为方便，转化为确定λ、T

问题归为：在P、W、U下求

满足强度、稳定、工程量最小的 λ、T值

◎二、基本剖面

1)强度条件—拉、压比较，拉为控制条件，故： 满库时坝踵不出现拉应力即：σyu ≥0 空库时坝踵、坝趾均不出现拉应力即：

σyu ≥0 ,σyd ≥0

2)稳定条件——挡水时满足：K ≥[K]

◎二、基本剖面 P、W、U代入上式解出：

可见若σyd 若要σyu

≥0,须λ≥0,上游面垂直or正坡，非倒坡

≥0,必须λ=0~1。实践中，若λ过大坝踵会 出现拉应力，坝踵不出拉应力的λmax使n=λT/H=0.2

◎二、基本剖面 联立式(2-53、54)可得λ、T理论值。

结合工程实践：坝基f=0.55-0.7,α=0.3-0.4,可得基 本剖面形状参数：n=0-0.2;m=0.6-0.8,T=(0.7-0.9)T

但软基上，除满足上述外，还应控制最大最小压应 力之比σmax/σmin≤[η],T可达(1-1.7)H。空库时： yd h H ......(2 56)满库时：T

yu h H (1 ).....(2 55)

H

h (1 ) f(

挡水期：T

h

[ K ]H

◎三、实用剖面 考虑到施工、交通、运行管理、承担其他荷载要求

,重力坝实用剖面：坝顶应有足够宽度，坝顶高程 在库静水位以上应有一定波浪超高

1、坝顶宽度 一般取b为坝高的8%-10%,即b=(8-10)%H,且

b≥2m 当有交通要求or布置启闭机轨道时，应满足之。

◎三、实用剖面

2、坝顶高程 坝顶or放浪墙顶高程按下列二情况计算取大者：

▽坝顶1=▽设计洪水+Δh设计 ▽坝顶2=▽校核洪水+Δh校核 超高：Δh=h+h0+hc

h——波浪超高，h0——波浪中心线在水面以上超高

hc——安全超高，根据坝级别差表1-11. 设墙时，

坝顶不得低于最高洪水位，强顶不得低于

波浪顶高程(1、2级坝)

◎三、实用剖面

3、实用剖面形式 1)上游面铅直，n=0

适于基面f、c值较大or坝内布置泄水孔情况，垂直面 易于布置孔口进口设备 但重心偏于上游，空库or低水位时下游坝面易产生拉 应力。

◎三、实用剖面 2)上游为折坡面——上部铅直(便于布置孔口进口

设备),下部倾斜(利用水重增加坝体稳定性)

是工程中常用形式 上游起坡点高度一般在距坝底1/3-2/3坝高处。

◎三、实用剖面 3)上游面倾斜，起坡点设在基本剖面顶点

可更多利用水重增加坝体稳定，但不利于布置泄水管 孔进口设备适用于基岩面f、c值较低情况。

◎四、坝顶构造

1、一般坝顶构造 坝顶上游设置与坝体连为一体的钢筋砼放浪墙，墙

高约1.2m,厚0.4-0.6m,与坝体有相同横缝，内设 止水。坝顶下游侧边石or栏杆。 放浪墙和边石内侧设人行道，高出路面0.2m,宽

0.75-1m。坝顶做成向两侧的横坡，坡端设排水沟 ，并与坝内排水管连通，将坝顶雨水排入库内。 坝顶设路面or活动式启闭机轨道。

◎四、坝顶构造

2)其他形式 因布置要求，也可把上游坝顶部分伸出坝外 当坝面较宽时，也可做成桥式结构

◎五、设计步骤

1)据设计、校核洪水位、风速、吹程等坝顶高程

2)确定坝顶宽度 3)上下游坝面折坡起点高程、坡率n、m值，并 使坝底宽度约为坝高的0.7-0.9倍 4)设计坝顶构造