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1、2013/2/28 1 水 工 建 筑 物 水利水电学院 管光华 2013年3月 第二节重力坝的荷载及荷载组合 本节重点：扬压力计算及荷载组合 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载 1 自重（包括坝体及坝上永久性设备） 静止水压力（上、下游坝面，水平、竖直方向） 动水压力（对溢流坝段） 扬压力 淤沙压力 浪压力 冰压力 地震荷载 其他荷载 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载 1 2013/2/28 2 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载1 荷载计算自重 坝体：尺寸、 容重 永久设备：闸 门、启闭机 非固定设备不 计 混凝土： =23.023.5 kN/m3， 浆砌石： =
2、 21.523.5 kN/m3； 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载1 荷载计算静水压力 xx hp 水 2 1 2 1 HPH 水 ctgHPV 2 1 2 1 水 坝体表面某点的静水压强 单位坝长静水压力的水平分力 单位坝长静水压力的铅直分力 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载 1 荷载计算动水压力 水平分力 竖向分力 )cos(cos 12 g qV 水 )sin(sin 21 g qV 水 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载 1 荷载计算扬压力 渗透水压力 同一点上各方向压 强相等 方向总是垂直于作 用面 压强大小等于起点 压强减水头损失 重点 第二节重力坝的荷
3、载及荷载组合 重力坝的荷载 1 荷载计算扬压力 问题： 什么时候扬压力=渗透压力？ 什么时候扬压力=浮托力？ 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载 1 荷载计算扬压力 浮托力的计算 渗透压力的计算 扬压力的计算（铅直投影） 2013/2/28 3 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载1 荷载计算扬压力 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载1 荷载计算扬压力 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载 1 荷载计算扬压力 坝体扬压力 折减系数见规范 一般会在坝体上游面3 5m范围内，提高筑坝材料 的抗渗性能。 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载 1 荷载计算淤沙压力 2
4、2 1 (45) 22 s nsn phtg s 淤沙的容重。 s 淤沙内摩擦角 上式为无粘性土主动土压力计 算公式。（参见土力学教材） 大中型水库：模型试验 小型水库：来沙量与库容曲线 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载 1 荷载计算浪压力 山区：官厅（河北）公式 平原、滨海：莆田（福建）公式 丘陵、平原：鹤地（湛江）公式 混凝土重力坝设计规范 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载 1 荷载计算浪压力 官厅公式 3 1 2 0 12 1 0 2 0 )(0076. 0 v Dg v v hg 75. 3 1 2 0 15. 2 1 0 2 0 )(331. 0 v Dg v v
5、 Lg m mm z L H cth L h h 2 2 %1 在计算时，当25020 2 0 v Dg 时， %5 .h h ； 当1000250 2 0 v Dg 时， %10 hh ； Attention 1. 风速频率：基本组合2%，特殊组 合多年平均最大； 2. 波高计算：试算。假设hm，通 过Hm求hm，而后验证，迭代求解。 Cth(x) 双曲余切函数 xx xx ee ee xsh xch xcth )( )( )( 影响因素：风速、吹程、水域形状 2013/2/28 4 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载1 荷载计算浪压力 hm/HmP(%) 0.11234510132
6、050 02.972.422.232.112.021.951.711.611.430.94 0.12.702.262.092.001.921.871.651.561.410.96 0.22.462.091.961.881.811.761.591.511.370.98 0.32.231.931.821.761.701.661.521.451.341.00 0.42.011.781.681.641.601.561.441.391.301.01 0.51.801.631.561.521.491.461.371.331.251.01 hp%/hm 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载1 荷载计算
7、浪压力 风区长度计算 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载 1 荷载计算浪压力 深水波浅水波破碎波 )( 4 1 %1zmwk hhLP 水 )( 2 1 0%1lflfzwk pHpHhhP HhpPwk7.05.05.1 2 1 %10 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载 1 荷载计算冰压力 冰层厚度冰层厚度0.40.60.81.01.2 静冰压力标准值（KN/m）85180215245280 静冰压力 icbbbbd fAdvp07.0 动冰压力 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载 1 荷载计算地震荷载 震级 表示地震本身大小的等级 与地球内部释放的能量有关 烈度
8、地面上建筑物破坏程度 与震级、震源深度、震中距离有关 分为基本烈度与设计烈度 特殊情况下设计烈度应高于基本烈度 六度以下不考虑、九度以上要专门研究 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载 1 荷载计算地震荷载 计算方法 静力法 动力法 拟静力法 我国“水工建筑物抗震设计规范”规定： 建筑物设计中对地震6度以下地区，不考 虑地震影响； 一般只考虑危害最大的水平方向地震作 用，对于8、9度的I、II级挡水建筑物，需 同时计入竖直向地震惯性力，但竖向动 水压力不考虑。 加速度沿建筑物高度分布 2013/2/28 5 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载1 荷载计算地震荷载 地震作用力 地震
9、惯性力 水平垂直 地震土压力地震水压力 水平垂直（略） 最不利工况：满库时指向 上游；空库时指向下游 加速度 gGF iEihi 0)( )(HhP whhw 第二节重力坝的荷载及荷载组合 重力坝的荷载1 荷载计算其它荷载 风荷 载 雪荷 载 活动 荷载 第二节重力坝的荷载及荷载组合 荷载组合 2 所有荷载同时加载么？ 第二节重力坝的荷载及荷载组合 荷载组合 2 永久作用 自重 土压力 可变作用 水压力 扬压力 温度荷载 偶然作用 地震 校核水位 下的水压 力 荷载 - 作用荷载 - 作用荷载分类 第二节重力坝的荷载及荷载组合 荷载组合 2 荷载 组合 主要考虑的情况荷载附注 （略） 荷载 组合 主要考虑的情况荷载附注 （略） 自 重 静 水 压 力 扬 压 力 泥 沙 压 力 浪 压 力 冰 压 力 地 震 作 用 动 水 压 力 土 压 力 其 它 荷 载 基本 组合 正常蓄水情况1234579 设计洪水情况12345879 冰冻情况1234679水位 特殊 组合 校核洪水情况1101141213715 地震情况1234514715 参见课本 中的定义 第二节重力坝的荷载及荷载组合 荷载组合 2 不同建筑物、同一建筑物不同时期组合不同 “最不利”组合选取，发生的可能性 组合很多，一般选取：竣工期、运行期、检修期
