水工建筑物知识点总结Word文件下载.docx
《水工建筑物知识点总结Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水工建筑物知识点总结Word文件下载.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
正常使用极限状态：
结构或构件影响正常使用或达耐久性的极限值。
影响结构正常使用或外观变形、对人员或设备仪表有不良影响的振动等。
6.基本烈度、设计烈度
基本烈度：
指该地区在今后50年内可能遭遇的较大地震，其超越概率在10％。
抗震设计时，一般取基本烈度作为设计烈度
抗震设计内容：
抗震计算和工程抗震措施
7.地震作用效应的分析方法
地震作用效应是一种典型的动态作用，其分析方法需根据工程的抗震设防等级来选定。
8.结构可靠度、可靠度指标
可靠度：
结构在给定的条件下，在基准期内完成预定功能的概率，或称可靠概率。
可靠度指标：
见书P21
9.在水工设计中，对不同级别的建筑物有不同要求：
○1设计基准期○2抗击灾害能力○3安全性○4运行可靠性○5建筑材料
10.水工建筑物抗震设计的基本要求
能抗御设计烈度的地震，如有轻微损坏，经一般处理仍可正常使用。
11.地震作用效果
地震作用是典型的动态作用，在地基随机性运动的影响下，可能使岩基断层活化发生错动、砂土地层液化、库水对坝体产生动水压力、建筑物振动开裂或倾倒、填土对挡土建筑物产生动土压力、水库库岸崩塌、土石坝坝坡滑动或沉降裂缝等反应，及地震作用效果
第三章岩基上的重力坝
15
1.重力坝的工作原理与特点
○1依靠坝体自重，满足稳定和强度要求。
（重力坝在水压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求；
同时依靠坝体自重产生的压力来抵消水压力所引起的拉应力，以满足强度要求）
○2横缝：
为适应地基变形、温度变化和混凝土的浇筑能力，沿坝轴线方向用横缝将坝体分成若干个独立工作的坝
段。
○3坝内设排水管：
在靠近坝体上游面
○4坝基设防渗帷幕及排水孔：
靠近坝踵的地基内设防渗帷幕，帷幕后设排水孔缺点：
（1）坝体剖面尺寸大，材料用量多
（2）坝体应力低，材料强度得不到充分发挥（3）坝体与地基接触面积大，相应坝底扬压力大，对稳定不利（4）坝体体积大，由于施工期混凝土的水化热和硬化收缩，将产生不利的温度应力和收缩应力，因此在浇注混凝土时，需要有较严格的温度控制措施
优点：
（1）结构作用明确，设计方法简便，安全可靠
（2）对地形、地质条件适应性强（3）枢纽泄洪问题易解决（4）便于施工导流（5）施工方便
2.重力坝的荷载及其组合
自重、静水压力扬压力动水压力、波浪压力、泥沙压力、土压力、冰压力、温度作用、地震作用等。
扬压力：
包括上浮力及渗流压力。
上浮力是坝体下游水深产生的浮托力；
渗流压力是在上、下游水位差作用下，
水流通过基岩节理、裂隙而产生的向上的静水压力。
动水压力：
当水流流经曲面，由于流向改变，在该处产生动水压力。
波浪作用使重力坝承受波浪压力，而波浪压力与波浪要素和坝前水深等有关系。
冰压力分静冰压力和动冰压力。
当温度升高时，冰层膨胀，对建筑物产生的压力称为静冰压力。
结构由于温度变化而产生的压力、变形、位移等称为温度作用效应。
荷载按性质分：
基本荷载和特殊荷载
荷载组合可分为基本荷载组合与特殊荷载组合。
基本荷载组合属设计或正常情况，由同时出现的基本荷载组成。
特殊荷载组合属于校核情况或非常情况，由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。
3.重力坝抗滑稳定分析的内容
沿坝基面的抗滑稳定分析：
采用抗强度公式：
将坝体与基岩看成是一个接触面，而不是胶结面。
采用抗剪断公式：
认为坝体混凝土与岩基接触良好。
深层抗滑稳定分析：
单斜面深层抗滑稳定计算：
地基内只有一个软弱面，计算中将软弱面以上的坝体和地基视作刚体。
双斜面深层抗滑稳定计算:
在作深层抗滑稳定分析时，应验算几个可能的滑动通道，从中找出最不利的滑动面组合，进而计算其抗滑稳定安全系数
常用的计算方法：
4.抗滑稳定分析方法
刚体极限平衡法（常用）、采用有限元法和地质力学模型试验加以复核
5.双斜面深层抗滑稳定分析方法
剩余推力法、被动抗力法、等安全系数法
6.提高抗滑稳定性的工程措施
（1）利用水重：
当坝底基面与基岩间的抗剪强度参数较小时，常将坝的上游面略向上游倾斜。
（2）采用有利的开挖轮廓线：
最好利用岩面的自然坡度使坝基面倾向上游；
有意将坝踵高程降低，使坝基面倾向上游。
（3）设置齿墙：
当基岩内有倾向下游的软弱面时，可在坝踵部位设置齿墙，切断较浅的软弱面。
（4）抽水措施：
当下游水位较高，坝体承受浮托力较大时，可考虑在坝基面设排水系统，定时抽水以减小坝底浮托力。
（5）加固地基：
帷幕灌浆、固结灌浆以及软弱夹层的处理。
（6）横缝灌浆：
将部分坝段或整个坝体的横缝进行局部或全部灌浆，以增强坝的整体性和稳定性。
（7）预加应力措施：
在靠近坝体上游面，采用深孔锚固高强度钢索，并施加预应力。
7.重力坝应力分析的材料力学法的基本假定
○1坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性材料。
②视坝段为固接于地基上的悬臂梁，不考虑地基变形对坝体应力的影响，并认为各坝段独立工作，横缝不传力。
③假定坝体水平截面上的正应力δy按直线分布，不考虑廊道等对坝体应力的影响。
8.重力坝的上游坝面坡度为什么不能太大？
剪应力τu=（pu-δyu）n
9.重力坝应力控制标准（强度指标）
采用材料力学法分析时，规范规定的强度指标：
（a）正常使用极限状态：
①短期及长期组合，坝踵（计入扬压力）不出现拉应力；
②长期组合，坝体上游面（计入扬压力）垂直应力不出现拉应力；
③短期组合，下游坝面垂直拉应力不大于0.1MPa。
（b）承载能力极限状态：
基本组合和偶然组合，坝趾及选定截面下游端点的抗压强度承载能力极限状态
10.影响坝体应力的各种因素。
（1）地基变形模量
（2）坝体混凝土分区（3）纵缝（4）分期施工（5）温度变化及施工过程
11.纵缝对坝体应力的影响。
（1）上游面铅直时，纵缝对应力分布没有影响
（2）上游面为正坡时，坝踵合成铅直正应力减小，甚至产生拉应力（3）上游为倒坡时，坝踵铅直压力增大，对坝体强度有利
12.重力坝的温度裂缝的类型及防止措施
施工期的温度应力包括：
地基约束引起的应力和内外温差引起的应力。
裂缝多是由温度应力引起的，裂缝可分为：
贯穿性裂缝和表面裂缝
防止措施：
合理分缝、分块、提高混凝土质量、温度控制
温控措施：
（1）降低混凝土的浇注温度：
骨料预冷、加冰屑拌和、埋石、减少水泥用量
（2）减少水泥水化热温升：
冷却水管、减少浇注层厚度利用仓面散热（3）加强对混凝土表面养护和保护
13.重力坝的应力分析。
重点掌握材料力学方法。
应力分析的过程：
首先进行荷载计算及荷载组合，然后选择合适的方法进行应力计算最后检验大坝各部位的应力是否满足强度要求分析方法：
理论计算（材料力学法、悬臂梁与水平梁的分载法、有限元计算）、模型试验
14.重力坝的基本剖面与实用（设计）剖面
基本剖面：
在自重、静水压力、扬压力三项主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，并使工程量最小的三角形剖面。
实用剖面：
（1）上游坝面铅直，适合用于混凝土与岩基接触面的f、c值较大或坝体内有泄水洞或引水管道、进口控制设备的情况
（2）上游坝面上部垂直，下部倾斜，既便于布置进口设备，又可利用一部分水重帮助坝体维持稳定（3）上游坝面略向上游倾斜，适用于混凝土与基岩接触面间的f、c值较低的情况
15.溢流重力坝的孔口形式及其特点
孔口形式：
开敞溢流式和大孔口溢流式两种
17.溢流重力坝的孔口设计
孔口尺寸：
下泄流量Q、单宽流量q、孔口宽度b、孔口数n、溢流长度L、堰顶高程考虑的因素：
泄洪要求、闸门和启闭机械、枢纽布置、下游水流条件
18.泄水重力坝设计中有关高速水流的几个问题
（1）空化与空蚀：
水流在曲面上进行，由于离心作用，或水流受不平整表面的影响，在贴近边界处可能产生负压，当水体中的压强减小至饱和蒸汽压强时，便产生空化。
当空化水流运动到压力较高处，由于气泡的溃灭，伴随有
声响和巨大的冲击作用。
当这种作用力超过结构表面材料颗粒的内聚力时，便产生剥离状的破坏，这种破坏现象称为空蚀
（2）掺气：
由溢流坝下泄的水流，当流速超过7-8m/s时，空气从自由表面进入水体，产生掺气。
（3）水流脉动：
泄水建筑物中的水流属于高度紊动的水流，其基本特征是流速和压力随时间不断变化。
水流对泄水建筑物主要是动水压力。
（4）冲击波：
在高速水流边界变化处，如断面扩大、收缩、转弯处，将产生冲击波。
19.溢流面体形设计、设计定型水头
溢流面组成：
顶部曲线段、中间直线段和反弧段顶部曲线段：
关键部位：
克－奥曲线、WES曲线。
反弧段：
目的：
使从堰面下泄的水流能够平顺转向。
反弧半径R应结合下游效能设施来确定。
中间直线段：
与坝顶曲线和下部反弧段相切、坡度与非溢流坝段相同。
剖面设计：
要求与非溢流坝基本剖面适应。
20.基本消能形式有哪几种？
底流消能和挑流消能各有何特点？
设计的关键是什么？
常用消能工型式：
挑流消能、底流消能、面流消能、消力戽消能
（1）挑流消能：
利用泄水建筑物出口处的挑流鼻坎，将下泄急流抛向空中，然后落入离建筑物较远的河床与下游水
相衔接的消能方式。
适用于：
基岩比较坚固的高、中水头泄水建筑物。
（2）底流消能：
通过水跃将急流转变为缓流。
底流消能的关键：
设计时，要注意能产生一定淹没度的水跃。
适用于中、低坝，且下游水位稳定，尾水较深。
21.有压泄水孔与无压泄水孔设计上有何不同？
有压泄水孔：
工作闸门布置在出口，门后为大气，可以部分开启；
出口高程低，利用的水头大，断面尺少较小。
缺点足闸门关闭时，孔内承受较大的内水压力，对坝体应力和防渗都不利，常需钢板衬砌。
为此，常在进口处设置事故检修闸门，平时用来挡水。
无压泄水孔：
工作闸门布置在进口。
为了形成无压水流，需在闸门后将断面项部升高。
闸门可以部分开用，闸门关闭后孔道内无水，明流段可不用钢饭衬砌，加工简便，干扰少，有利于加快施工进度；
缺点是断四尺寸较大，对坝体削弱大。
平压管：
设在检修闸门和工作闸门之间。
减小检修闸门的启门力。
通气孔设在：
工作闸门之后。
起补气和排气作用。
22.坝对地基有何要求？
处理后的地基应达到的要求：
○1具有足够的强度，以承受坝体的压力。
○2具有足够的整体性和均匀性，以满足坝基抗滑稳定和减少不均匀沉陷。
○3具有足够的抗渗性，以满足渗透稳定，控制渗流量。
○4具有足够的耐久性，以防止岩体性质在水的长期作用下发生恶化。
23.基础处理的任务是什么？
○1防渗
○2提高基岩的强度和整体性。
24.灌浆的目的是什么？
范围？
提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。
25.帷幕灌浆的目的是什么？
帷幕深度、厚度、灌浆压力如何确定？
降低坝底渗透压力，防止坝基内产生机械或化学管涌；
减少坝基和绕坝渗漏量，使其在允许范围内。
帷幕位置：
帷幕中心线离上游面距离约0.1倍底宽
帷幕灌浆范围：
河床至两岸，帷幕应连续
帷幕深度：
应根据作用水头和基岩的地质情况确定，地基内透水层厚度不大时，帷幕可伸入相对隔水层3~5m；
河床至两岸，帷幕应连续。
当透水层埋藏较深或分布无规律时，通常取（0.3~0.7）倍水头。
26.排水的目的是什么？
如何布置？
坝基排水目的：
充分降低坝基渗透压力并排除渗水。
布置：
主排水幕（帷幕后）
主排水幕＋纵横向廊道组成的副排水系统
27.为什么要对断层、破碎带进行处理？
应如何处理？
断层破碎带强度低，压缩变形大，易于使坝基产生不均匀沉降，引起不利的应力分布，导致坝体开裂；
软弱夹层的厚度较薄，遇水易软化或泥化，使抗剪强度降低，不利于坝体的抗滑稳定，特别是连续、倾角小于30度的软弱夹层，更为不利。
断层破碎带：
○1规模大，影响范围广，且对基础强度和压缩变形有较大影响时——进行专门的处理设计
○2规模不大，但对基础强度和压缩变形有一定影响时——混凝土塞加固缓倾角软弱结构面：
根据埋深不同，分别采用：
○1混凝土置换、混凝土深齿墙、混凝土塞——提高抗剪能力
○2抗滑桩、预应力锚索、化学灌浆等——保证抗滑稳定、断层破碎带（倾角较陡）
28.横缝纵缝的作用、分类及处理方法。
横缝垂直于坝轴线，将坝体分成若干独立的坝段，横缝的划分主要取决于地基特征、河谷地形、温度变化、结构布置和浇注能力等。
起作用是：
减小温度应力，适应地基不均匀变形和施工要求
类型：
永久性横缝：
伸缩缝或沉降缝，大小1~2cm。
临时性横缝：
坝段与基岩面的连接
处理方法：
缝面设键槽和灌浆系统灌浆永久性横缝：
缝面为竖直平面，不灌浆。
29.纵缝
为了适应混凝土的浇注能力和减小施工期的温度应力，常在平行坝轴线方向设纵缝，将一个坝段分成几个坝块，
待其温度接近稳定后再进行接缝灌浆。
纵缝按其布置型式可分为：
铅直纵缝、斜缝、错缝。
30.重力坝哪些部位需设置止水设施？
止水位置：
横缝上游面、溢流面、下游面最高尾水位以下、坝内廊道和孔洞穿过分缝处的四周等部位
31.碾压混凝土重力坝与常态重力坝相比，设计上有什么不同？
碾压重力坝：
材料：
无坍落度的干硬性混凝土
混凝土分区：
“金包银”（RCD）－观音阁；
全碾压式（RCC）坝体防渗：
常态混凝土防渗；
沥青砂浆防渗层
坝体分缝：
不设纵缝，横缝可减少温度控制：
适当减少
32.宽缝重力坝的特点。
工作特点：
坝基渗水通过宽缝排出，渗透压力明显降低；
作用面积小，扬压力小。
33.空腹重力坝的特点。
特点：
空腔下部不设底板，减少了坝底面上的扬压力。
34.支墩坝
支墩坝是由一系列支墩和挡水面板组成，支墩沿坝轴线排列，前面设挡面板。
支墩按照结构分：
大头坝、连拱坝、平板坝。
35.当今世界的碾压混凝土重力坝日本宫濑坝。
第四章拱坝
1.拱坝的工作特点
（1）稳定特点：
主要依靠两岸拱端的反力作用。
（2）结构特点：
拱坝属于高次超静定结构，超载能力强，安全度高，当外荷载增大或坝的某一部位发生局部开裂时，坝体的拱和梁作用将会自行调整。
（3）荷载特点：
拱坝坝身不设永久伸缩缝，温度变化和基岩变形对坝体应力的影响比较显著。
2.拱坝的结构受力特点
拱坝是一种推力结构——拱坝结构上的根本特点
坝体承受的荷载○1一部分通过拱作用——两岸岩体，○2一部分通过梁作用——坝底基岩坝体稳定，主要依靠两岸拱端的反作用，而不只是靠坝体重量来维持
坝体内力分布以压应力为主，压力分布较均匀，有利于发挥材料强度。
3.拱坝坝址对地形地质的要求有哪些？
地形要求：
左右两岸对称，岸坡平顺无突变，在平面上是向下游收缩的狭窄河谷段。
（理想的）地质要求：
两岸的基岩必须能承受由拱端传来的推力，要在任何情况下保持稳定。
河谷的形状特征用坝顶高程处的河谷宽度L与最大坝高H的比值，即宽高比L/H表示——作为修建拱坝的一项指标。
L/H小拱作用大，坝体可薄。
拱坝的厚薄程度常以坝底最大厚度T和最大坝高H的比值，即厚高比T/H来区分。
4.拱坝类型
（1）按建筑材料和施工方法分：
常规混凝土拱坝、碾压混凝土拱坝、砌石拱坝
（2）按拱圈线形分类：
单心圆、双心圆、三心圆、抛物线、对数螺旋线、椭圆拱坝等
（3）按坝面曲率分：
只有水平向曲率，单曲拱坝；
水平竖直都有，双曲拱坝
5.拱坝中心角对坝体应力影响
对于一定宽度的河谷，拱中心角越大，拱圈厚度越小，材料强度越能充分得到利用，因而适当加大中心角是有利的。
然而加大中心角会使拱圈的弧长增加，在一定程度上抵消了减薄拱圈厚度所节省的工程量，使拱圈体积最小的中心角133.57度。
由于拱坝的最大应力常在坝高1/3~1/2处，所以有的工程在坝的中下部采用较大的中心角，由此而向上向下中心角都减小。
6.拱圈中心角对坝肩稳定有何影响？
中心角2δA较大时会直接影响到坝肩的稳定，2δA较大时对坝肩稳定不利
7.拱坝封拱、温降对坝体应力及稳定的影响
拱坝封拱：
横缝（径向）、纵缝，蓄水前需灌浆封填（封拱），使坝连成整体。
封拱温度：
坝体处于温升状态时：
坝体受力（M、Q）与水压力作用刚好相反，有利于降低坝内应力，轴力N方向相同，对坝端的推力加大，不利稳定。
故封拱温度通常选得较低。
一般选在年平均气温或略低时，进行封拱。
8.拱坝布置的原则
原则：
在满足稳定和建筑物运用要求下，通过调整拱坝外形尺寸，使坝体材料强度得到充分发挥，控制拉应力在允许范围内，而坝体工程量最省。
9.合理的拱圈形式应当是什么样的？
最合理的拱圈形式应当是：
变曲率、变厚度、扁平的
○1其压力线接近拱轴线，使截面压应力分布趋于均匀；
○2传到两岸岩体上的合力方向与岩体的交角较大，以利坝肩稳定。
抛物线拱的优点：
曲率变化连续、压应力分布均匀、利于坝肩岩体稳定
10.拱坝主要作用荷载有哪些？
自重、静水压力、扬压力、动水压力、泥沙压力、冰压力、浪压力、温度荷载及地震荷载
11.温度荷载对拱坝的影响
当坝体温度低于封拱温度时，坝轴线收缩，使坝体向下游变位，由此产生的弯矩和剪力的方向与水压力产生的相同，但轴力方向相反；
当坝体温度高于封拱温度时，坝轴线伸长，使坝体向上游变位，由此产生的弯矩和剪力方向与水压力产生的相反，但与轴力方向相同。
因此，温降对坝体应力不利；
温升使拱端推力加大，对坝肩稳定不利。
在拱坝分析中，温度荷载分为：
均匀温差（主要部分），等效线性温差，非线性温差
12.应力分析方法、应力指标
（1）纯拱法：
假定坝体由若干层独立的水平拱圈叠合而成，每层拱圈可作为弹性固端拱进行计算。
由于纯拱法没有反应拱圈之间的相互作用，假定荷载全部由水平拱承担，不符合拱坝的实际受力状况，因而求出的应力一般偏大。
（2）拱梁分载法：
将拱坝视为由若干水平拱圈和竖直悬臂梁组成的空间结构，坝体承受的荷载一部分由拱系承担，一部分由梁系承担，拱和梁的荷载分配由拱系和梁系在各交点处变位一致的条件来确定。
（3）有限元法：
将拱坝视为空间壳体或三维连续体，根据坝体体形，选择不同的单元模型。
（4）壳体理论计算方法（5）结构模型试验
（6）拱冠梁法：
是按中央悬臂梁与若干层水平拱在其相交点变位一致的原则分配荷载的拱坝应力分析方法。
是一种简化了的拱梁分载法
应力指标：
容许压应力、容许拉应力
13.坝肩岩体稳定的分析方法有哪几种？
刚体极限平衡法的基本假定是什么？
拱坝失稳形式：
坝肩岩体（拱座）失稳；
沿建基面及附近软弱面的上滑失稳，最常见的失稳方式是坝肩岩体在拱端推力作用下发生的滑动失稳。
稳定分析方法计算分析法:
刚体极限平衡法○2有限元法：
地质力学模型试验
刚体极限平衡法基本假定：
○1.将滑移体视为刚体,不考虑期间的相对位移○2.只考虑滑移体上力的平衡，不考虑力矩平衡○3.忽略拱坝的内力重分布作用○4.达极限平衡状态时，滑裂面上的剪力达极限
14.拱坝的坝身泄水方式及消能方式
坝身泄水方式：
（1）自由跌流式
（2）鼻坎挑流式（3）滑雪道式—拱坝特有的一种泄洪方式（4）坝身泄水孔式消能方式：
（1）跌流消能
（2）底流消能（深式泄水孔）（3）挑流消能
15.拱坝的横缝为永久缝吗？
如何处理？
在一定条件下，可将横缝的一部分保持为永久性的明缝。
16.垫座、重力墩与周边缝
对于地形不规则的河谷或局部有深槽时，可在基岩与坝体之间设置垫座，在垫座与坝体间形成周边缝。
周边缝一般可做成二次曲线或卵形曲线，使垫座以上坝体尽量对称。
重力墩是拱坝坝端的人工支座。
17.在拱坝建基面原则
在拱坝建设中，确定建基面时多以岩体风化标准为依据，一般是：
高坝应开挖至新鲜或微风化的基岩；
中坝应尽量开挖至微风化或弱风化中下部的岩体。
18.拱坝结构形式有哪两种？
分别适合什么样的河谷形状？
V形河谷，可选双曲拱坝（在水平面及铅直面上均有曲率，各层拱圈的中心角和半径是变化的）
U形河谷，可选单曲拱坝（其上游面铅直，下游面是斜线或折线，仅在水平面上呈曲线形）
第五章土石坝
1、土石坝
指由土石料等当地散粒体材料填筑而成的坝。
（1）就地取材，节省三材；
（2）适应各种地形、地质和气候条件；
（3）适应机械化施工；
（4）各种理论、试验、技术的发展对土石坝的建设和推广有促进作用。
2、土石坝设计基本要求
（1）具有足够的断面以保持坝的稳定；
（2）设置良好的防渗和排水设施以控制渗流；
（3）因地制宜选择坝体筑坝材料和坝体的结构形式；
（4）坝基足够稳定；
（5）有足够的泄洪能力和安全超高；
（6）采用适当的构造措施，使坝运用可靠耐久。
3、土石坝类型
按施工方法：
碾压式土石坝、填填式土石坝、水中填土坝、定向爆破土石坝
碾压式土石坝按材料种类和在坝身内的配置：
均质坝、土质防渗体分区坝（又分：
心墙坝、斜心墙坝、斜墙坝）、非土质防渗体坝。
4、坝坡坡率的选择遵循规律
（1）上游坝坡应比下游坡为缓
（2）斜墙坝的上游坝坡一般较心墙坝为缓。
而厚心墙坝的下游坝坡，一般较斜墙坝为缓（3）粘性土料做成的坝坡，常沿高度分成数段，每段10~30m砂石和堆石的稳定坝坡为一平面，可采用均一坡率。
（4）由粉土、砂、轻壤土修建的均质坝，适当放缓下游坝坡。
（5）当坝基或坝体土料沿坝轴线分布不一致时，应分段采用不同坡率。
5、渗流分析的内容
（1）确定坝体内侵润线及其下游逸出点位置，绘制坝体及坝基内的等势线
升级会员 