【文章內(nèi)容簡介】 L/2處的浪壓力為零，靜水位處的浪壓力最大，并呈三角形分布。如圖（5）所示。 圖 （5）波浪壓力圖則浪壓力為： 式 （13）式中；—水密度 單位kN/m179。, kN//m179。； L—波長，單位m。六 靜冰壓力在寒冷地區(qū)的冬季，水庫表面結(jié)冰，冰層厚度自數(shù)厘米至1m以上。當(dāng)氣溫升高時，冰層膨脹，對建筑產(chǎn)生的壓力稱為靜冰壓力。靜冰壓力的大小與冰層厚度、開始升溫時的氣溫及溫升率有關(guān)，參照表2確定。靜冰壓力作用點(diǎn)在冰面以下1/3冰厚處。表2 靜冰壓力冰厚（m)靜冰壓力KN/85180215245280七 地震荷載地震引發(fā)地層表面作隨機(jī)運(yùn)動，能使水工建筑物產(chǎn)生嚴(yán)重破壞?？煞譃榈卣饝T性力和地震動水壓力。1 地震慣性力壩體分為如圖（6）三塊計算水平地震慣性力。圖（6）（1） 壩體截面面積的計算 式 （14） （2） 各截面形心坐標(biāo)的計算形心C（x,y）計算公式為 式 （15） 式 （16）計算得到第一塊的形心(,)，(,)，(,）。（3） 水平向地震慣性力計算當(dāng)設(shè)計烈度為8度、9度的Ⅰ級、Ⅱ級重力壩，應(yīng)同時計入水平向地震作用?；炷林亓窝馗叨茸饔糜谫|(zhì)點(diǎn)i的水平向地震慣性力代表值可按下式計算： 式 （17） 式 （18）式中：—作用在質(zhì)點(diǎn)i的水平向地震慣性力代表值，單位kN。 —水平向設(shè)計地震加速度代表值，設(shè)計烈度為7度、8度、9度時，分 ； —地震作用的效應(yīng)折減系數(shù)，,； —集中在質(zhì)點(diǎn)i的重力作用標(biāo)準(zhǔn)值，單位kN。 —質(zhì)點(diǎn)的動態(tài)分布系數(shù)。 —壩體計算質(zhì)點(diǎn)總數(shù)； —壩高，溢流壩應(yīng)算至閘墩頂，單位m； —分別為質(zhì)點(diǎn)i，j的高度，單位m；計算得地震動態(tài)分布系數(shù)值如下表3表3 地震動態(tài)分布系數(shù)值質(zhì)點(diǎn)i123分布系數(shù) 2 地震動水壓力單位寬度上的總地震動水壓力為 式 （19）。當(dāng)迎水面由折坡時，若水面以下直立部分的高度等于或大于水深的一半，則可近似取作鉛直；否則應(yīng)取水面與壩面的交點(diǎn)和坡腳點(diǎn)的連線作為代替坡度。計算地震動水壓力時，應(yīng)乘以折減系數(shù)。計算如下： 則 所以 以上所有荷載在不同設(shè)計水位時，計算公式代入數(shù)值后計算結(jié)果如下表4 表4 計算值總結(jié)表 單位kN荷載作用及其分項系數(shù)水位情況正常水位設(shè)計水位校核水位方向 重力W1 ↓W2 ↓W3 ↓靜水壓力PV1 ↓PV2 ↓PV3 ↓PH1 →PH2 ←揚(yáng)壓力U1 ↑U2 ↑U3 ↑U4 ↑冰壓力Fb1..1 →波浪力PL→泥沙壓力PSH →PSV↓地震慣性力F1→F2→F3→地震動水壓力F01→F02→第五章 壩體穩(wěn)定和應(yīng)力分析一 荷載組合荷載組合分為基本組合和特殊組合兩種。基本組合屬設(shè)計情況和正常情況，由同時出現(xiàn)的基本荷載組成，特殊荷載屬校核情況和非常情況，由同時出現(xiàn)的基本荷載和一種或幾種特殊荷載組成。見表5表5 荷載組合荷載組合主要考慮情況荷載自重?fù)P壓力泥沙壓力浪壓力地震荷載冰壓力基本組合正常蓄水位√√√√√設(shè)計洪水位√√√√√特殊組合校核洪水位√√√√√地震情況√√√√√根據(jù)對應(yīng)的荷載組合，計算出正常，設(shè)計、校核情況，地震情況荷載作用值及相應(yīng)的力矩值見附表1，表2，表3。二 抗滑穩(wěn)定分析1 分析目的核算壩體沿壩基面或地基深層軟弱結(jié)構(gòu)面的抗滑穩(wěn)定的安全度（按平面問題進(jìn)行分析）。2 滑動面的選擇滑動面的選擇是穩(wěn)定分析的重要環(huán)節(jié)。其基本原則是：研究壩基地質(zhì)條件和壩體剖面形式，選擇受力較大、抗剪強(qiáng)度低、最容易產(chǎn)生滑動的截面作為計算截面。一般有以下幾種情況：①壩基面；②壩基內(nèi)軟弱層面；③巖基緩傾角結(jié)構(gòu)面；④不利的地形；⑤碾壓混凝土層面等。本次設(shè)計選取壩基面滑動面，如圖（7）圖 （7）3 抗滑穩(wěn)定計算常用的穩(wěn)定計算方法有：抗剪強(qiáng)度公式、抗剪斷強(qiáng)度公式。 抗剪強(qiáng)度公式它是把壩體與巖基之間看成是一個單純的接觸面，而不是膠結(jié)面。當(dāng)接觸面水平時，其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的計算公式為： 式 （20）式中，—抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，計算值應(yīng)不小于表6中的規(guī)定值； —接觸面間的摩擦系數(shù)； —接觸面以上的總鉛直力，單位kN。 —接觸面以上的總水平力，單位kN。表6 壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)荷載組合壩的級別123基本組合特殊組合（1）（2） 安全系數(shù)，SL 319 2005《混泥土重力壩設(shè)計規(guī)范》，不分工程級別，基本荷載組合時，特殊荷載組合（1），特殊荷載組合（2）。 按抗剪斷強(qiáng)度公式它認(rèn)為壩體混凝土與壩基接觸良好，屬于膠結(jié)面。此時其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) 的計算公式為： 式 （21）式中，—抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計算值； —抗剪斷摩擦系數(shù)，由實驗得到； —抗剪斷凝聚力，單位kPa； —計算截面面積，單位。4 不同情況計算式根據(jù)附表1，表2，表3，表4的計算結(jié)果代入式（20），式（21）計算如下。正常蓄水位 設(shè)計水位 校核水位 地震情況 由以上計算可知在四種情況下抗滑穩(wěn)定滿足要求。三 應(yīng)力分析1 應(yīng)力分析目的檢驗所擬壩體斷面尺寸是否經(jīng)濟(jì)合理，檢驗大壩在施工期和運(yùn)用期是否滿足強(qiáng)度要求，并為確定壩內(nèi)材料分區(qū)、某些部位配筋提供依據(jù)。主要采用材料力學(xué)法。2 邊緣應(yīng)力計算在一般情況下，壩體最大和最小應(yīng)力都出現(xiàn)在壩面，所以，校核壩體邊緣應(yīng)力是否滿足強(qiáng)度要求。計算圖形及應(yīng)力與荷載的正方向見圖（8）圖（8）計算式如下； 式 （22） 式 （23） 式中，—作用于計算截面以上全部荷載的鉛直分力的總和，單位kN。 —作用于計算截面以上全部荷載對截面垂直水流流向形心軸的力矩總和，單位kN。 —為計算截面的長度，單位m。 上、下游邊緣主應(yīng)力（1） 不考慮揚(yáng)壓力時 式 （24） 式 （25） 式 （26） 式 （27）（2） 考慮揚(yáng)壓力時 式 （28） 式 （29） 式 （30） 式 （31） 式中：—上、下游壩坡坡率； —上、下游壩面水壓力強(qiáng)度； —上、下游邊緣揚(yáng)壓力強(qiáng)度。 3 應(yīng)力控制指標(biāo) （1） 在各種荷載組合下（地震荷載除外），壩踵鉛直應(yīng)力不應(yīng)出現(xiàn)拉應(yīng)力，壩址鉛直應(yīng)力小于壩基容許壓應(yīng)力，由資料知本次設(shè)計容許壓應(yīng)力為[70MPa].（2） 壩體最大主應(yīng)力，不應(yīng)大于混凝土的容許壓應(yīng)力，本次設(shè)計取混凝土C10等級，fkc=,則fc=。（3） 在地震荷載作用下，壩踵、壩址的鉛直應(yīng)力應(yīng)符合SL 200379《水工建筑物設(shè)計規(guī)范》的要求。（4） 壩體上游面的最小主應(yīng)力要考慮兩種控制標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)作用力中計入揚(yáng)壓力時，要求最小主應(yīng)力σmin≥0，即為壓應(yīng)力；當(dāng)作用中不計揚(yáng)壓力時，要求最小主應(yīng)力σmin≥==，式中r為水的容重，h4為計算點(diǎn)靜水頭。（5） 考慮地震工況時，砼的容許壓應(yīng)力一般可比正常情況提高30％，并容許出現(xiàn)瞬時拉應(yīng)力，σ≤[σ砼]壓/k=。4 不同情況計算結(jié)果根據(jù)附表1，表2，表3數(shù)值代入上式，計算結(jié)果如下表7； 應(yīng)力正常水位設(shè)計水位校核水位一般滿足要求地震情況地震滿足要求是否滿足規(guī)范 不考慮揚(yáng)壓力正應(yīng)力是是主應(yīng)力是是是是考慮揚(yáng)壓力正應(yīng)力是是主應(yīng)力是0000是是0000是 表7 計算結(jié)果 單位 MPa由上表計算結(jié)果可知，壩體應(yīng)力要求滿足重力壩設(shè)計規(guī)范。 第六章 細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計一 壩體分縫與止水由于地基不均勻沉降、溫度變化、施工時期的溫度應(yīng)力以及施工澆筑能力等原因，一般要對壩體進(jìn)行分縫。重力壩分縫的原因是：在施工期間，水泥在水化凝固時要發(fā)熱，使砼升溫而膨脹，由于受到基巖的約束，壩體內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力。但是由于砼的初期彈模低，后期彈模高，因此后期產(chǎn)生的拉應(yīng)力比初期產(chǎn)生的壓應(yīng)力大，最終在壩體產(chǎn)生的是拉應(yīng)力，這個拉應(yīng)力會導(dǎo)致壩體砼裂縫。為此，應(yīng)在壩體內(nèi)設(shè)置溫度收縮縫，以減少基巖的約束，降低壩體施工的溫度拉應(yīng)力，防止產(chǎn)生裂縫。如相鄰段修建在不同的巖基上，不同巖基承受荷載作用后的沉降量不同，從而將在壩體內(nèi)造成應(yīng)力集中，會導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫。砼重力壩需設(shè)三種縫：橫縫、縱縫和施工縫。（一） 橫縫橫縫垂直于壩軸線，將壩體分為若干壩段。其作用是減小溫度應(yīng)力，適應(yīng)地基不均勻變形和滿足施工要求。橫縫可兼作伸縮縫和沉降縫，橫縫間一般為12～20米，本壩體橫縫間距采用18米，橫縫又可分為永久性和臨時性兩種橫縫。1 永久性橫縫永久性橫縫常做成豎直平面，不設(shè)鍵槽，不進(jìn)行灌漿，使各壩段獨(dú)立工作。根據(jù)地基和溫度變化情況，可不留縫寬。橫縫內(nèi)需設(shè)止水，止水材料有金屬片、橡膠、塑料及瀝青等。本壩體屬于高壩，設(shè)兩道止水片，中間設(shè)瀝青井。，第一道止水至上游面的距離應(yīng)有利于改善壩體頭部應(yīng)力，每側(cè)埋入砼的長度為20cm，瀝青井設(shè)為方形，尺寸為25cm25cm，井內(nèi)所灌注的填料由II號和III號石油瀝青、水泥和石棉粉組成，井內(nèi)設(shè)加熱設(shè)備，防止瀝青老化。止水片及瀝青井需伸入巖基一定深度為40cm，井內(nèi)填滿瀝青砂。止水片后面設(shè)檢查井，井內(nèi)設(shè)爬梯，休息平臺，并與檢查廊道相連通。沿溢流壩面，壩體下游最高尾水位以下和穿越橫縫的廊道及孔洞周邊均需要設(shè)止水。溢流壩段的橫縫，有兩種布置方式：一是設(shè)在閘墩中間，此時各壩段產(chǎn)生不均勻沉陷時不影響閘門啟閉，工作可靠，缺點(diǎn)是閘墩厚度增大。二是設(shè)在溢流孔跨中，此時閘墩可以較薄，但易受地基不均勻沉陷的影響，且水流在橫縫上流過，易造成局部水流不順。適用于基巖較堅硬完整的情況。2