第二节-重力坝的荷载及其组合.pdf

精品文档

第二节重力坝的荷载及其组合

一、荷载

荷载→作用

不随时间变化的永久作用如自重、土压力等

随时间变化的可变作用如水压力、扬压力、温度、孔隙水压力等；

偶然发生的偶然作用如地震、校核水位下的水压力等.

可变作用是指在设计基准期内作用的量值随时间变化与平均值之比不可忽略的作用。

作用在重力坝上的主要荷载有:坝体自重、上下游坝面上的水压力、扬压力、浪压力、泥沙压力、地震荷载

及冰压力等(图2.3).

图2.3重力坝上作用力示意图

自重

坝体自重是重力坝的主要荷载之一。

W=γ×A+ω

ω--坝上永久设备重

①沿坝基面滑动，仅计坝体重量；

②沿深层滑动，需计入滑体内岩体重；

③用有限单元法计算时，应计入地基初始应力的影响；

假定：

1°地基中任一点的垂直应力σ(y)=γh

2°水平应力σ(x)=λγh

3°剪应力τ(xy)=0

1。

欢迎下载

精品文档

静水压力

1°上游面垂直

2°上游面倾斜①挡水坝段

②溢流坝段

3°水的容重①清水γ

②浑水γ(按实际情况考虑)

扬压力(含坝基和坝体内扬压力)

*坝基扬压力:

坝基扬压力包括两部分①下游水深引起的浮托力；②由水头差引起的渗透压力.

渗透压力从上游向下游逐渐消减，其变化呈抛物线分布。扬压力对坝体稳定不利.见图2.4

为减小扬压力需采取工程措施：

设帷幕.

用折减系数α表示岩体构造、性质、帷幕的深度、厚度、灌浆质量、排水孔直径、间距、深度等因素。.

设排水.见图2.5.

图2.4无防渗排水措施时坝底扬压力分布图2.5有防渗排水时坝底扬压力分布

规范规定：

河床坝段：α=0.2～0.3

2。

欢迎下载

精品文档

岸坡坝段：α=0.3～0.4

需要指出：原型观测资料表明：扬压力因受泥沙淤积的影响随时间延长而减小，对稳定有利。

坝体内扬压力:坝体混凝土也具有一定的渗透性,在水头作用下,库水仍然会从上游坝面渗入坝体,并产生扬

压力,见图2.6.

图2.6坝体水平截面上扬压力分布

4、动水压力

溢流坝泄水时，溢流面上作用有动水压力，其中坝顶曲线段和下游直线段上的动水压力较小，可忽略不计。

在反弧段上需根据水流动力方程求解动水压力。

计算假定：

水流为均匀流，动水压力分布亦均匀；

水重、侧向水压力F、F不计；

12

根据动量冲量原理：单位时间内物体动量的增量等于该物体所受外力的合力。即

反弧段上总水平分力和垂直分力为：

冰压力

冰压力包括静冰压力和动冰压力

3。

欢迎下载

精品文档

静冰压力：寒冷地区，水库表面将结冰，当气温升高时，冰层膨胀，对建筑物产生的压力。

大小：取决于冰层厚度、开始升温时的气温及温升率。

动冰压力：当冰破碎后，受风和水流的作用而漂流，当冰块撞击在坝面或闸墩上时将产生动冰压力。

说明:

1°冰压力对高坝可以忽略，因为一方面水库开阔，冰易凸起破碎，另一方面在总荷载中所占比例较小；

2°对低坝、闸较为重要，它占总荷载的比重大；

3°某些部位如闸门进水口处及不宜承受大冰压力的部位，可采取冲气措施等。

泥沙压力

①成因:水库蓄水后，入库水流流速降低并趋于零，挟带的泥沙随流速减小而沉积于坝前，其过程是先沉

积大颗粒，而后沉积细颗粒。

②计算

a、淤积高程

坝前