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文檔簡介

1、水資源是重要的自然資源之一,是人類賴依生存和社會生產(chǎn)不可缺少而又無法替代的物質(zhì)資源。地球上的水總景很大,約為15*108Km3,其中人類可以利用的淡水總景為0.38*108Km3,僅占全球總水景的2.5%。我國水資源總最豐富,人均占有景較少,人均占有景為2300M3,相當(dāng)于世界人均占有景有1/4。水利工程是指對自然界的地表水和地下水進(jìn)行控制和調(diào)配,以到達(dá)除害興利目的而修建的工程。水利工程的根本任務(wù)是:除水害興水利。資源水利就是從水資源開發(fā)、利用、治理、配置、節(jié)約、保護(hù)等六個方面系統(tǒng)分析,綜合考慮,實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。水工建筑物:為了到達(dá)防洪、灌溉、發(fā)電、供水等目的,需要修建各種不同類型的水

2、工建筑物,用來控制和支配水流。這些建筑物統(tǒng)稱為水工建筑物。水利樞紐是指集中建造的幾種水工建筑物配合使用,形成一個有機的綜合體,稱為水利樞紐。水利樞紐分為蓄水樞紐水庫和取水樞紐。其中水庫樞紐包括擋水、泄水、輸水或引水三類建筑物,稱為水庫三大件。水工建筑物的分類按其在樞紐中的作用分為:擋水建筑物:用以攔截江河,形成水庫或壅高水位。如攔河壩、攔河閘泄水建筑物:用以宣泄多余水景,排放泥沙和冰凌,或為人防、檢修而放空水庫等,以保證壩和其他建筑物的安全。如溢流壩、溢洪道、隧洞。輸水建筑物:為灌溉、發(fā)電和供水的需要,從上游向下游輸水用的建筑物。如:引水隧洞、渠道、渡槽、倒虹吸等。取進(jìn)水建筑物:是輸水建筑物的

3、首部建筑物,如引水隧洞的進(jìn)口段、進(jìn)水閘等。整治建筑物、專門建筑物。水工建筑物的特點:1工作條件的復(fù)雜性;2設(shè)計選型的獨特性;3施工建造的艱巨性;4工程效益的顯著性;5環(huán)境影響的多面性;6失事后果的嚴(yán)重性;水利樞紐按其規(guī)模、效益和在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性分為五等。水工建筑物按其所屬樞紐工程的等別及其在工程中的作用和重要性分為五級。第二章重力壩重力壩的工作原理是在水壓力及其他荷載的作用下,主要依靠壩體自身重景產(chǎn)生的抗滑力來滿足穩(wěn)定的要求;同是也依靠壩體自重在水平截面上產(chǎn)生的壓應(yīng)力來抵消由于水壓力所引起的拉應(yīng)力,以滿足強度的要求。其基本剖面為上游面近于垂直的三角形剖面。重力壩的類型按其結(jié)構(gòu)形式為:實體重

4、力壩、空腹重力壩、寬縫重力壩。揚壓力是由上、下游水位差產(chǎn)生的滲透水壓力和下游水深產(chǎn)生的浮托力兩部分組成。泥沙壓力根據(jù)壩前淤積高程一一淤積計算年限可取50-100年。波浪要素:波浪高度、波浪長度、波浪中心線超出靜水面的高度。基本烈度:是指該地區(qū)今后50年期限內(nèi),可能遭遇超越概率P為的地震烈度。重力壩抗滑穩(wěn)定分析:目的是核算壩體沿壩基面或沿地基深層軟弱結(jié)構(gòu)面抗滑穩(wěn)定的安全性能。失穩(wěn)形式有兩種:一種是沿壩體抗剪能力不足的軟弱結(jié)構(gòu)薄弱層面產(chǎn)生滑動,這種軟弱結(jié)構(gòu)薄弱層包括壩體與壩基的接觸面和壩基巖體內(nèi)連續(xù)的斷層破碎帶。另一種是在各種荷載作用下,上游壩踵出現(xiàn)拉應(yīng)力,使之裂縫,或下游壩趾壓應(yīng)力過大,超過壩基

5、巖體或壩體給的允許強度而壓碎,從而產(chǎn)生破壞。提高壩體抗滑穩(wěn)定性的工程措施1、利用水重。2、將壩基面開挖成傾向上游的斜面,借以增加抗滑力,提高穩(wěn)定性。3、設(shè)置齒增。4、抽水措施。5、加固地基。6、橫縫溉漿。7、預(yù)應(yīng)力錨固措施。應(yīng)力分析的目的是檢驗大壩在施工期間和運用期是否滿足強度要求;根據(jù)應(yīng)力分布情況進(jìn)行壩體磚:標(biāo)號分區(qū);為研究壩體某些部位應(yīng)力集中和配筋等提供依據(jù)。分析方法:理論計算和模型試驗兩大類。材料力學(xué)法基本假定:壩體給為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的彈性材料。視壩段為固接于地基上的懸臂梁,不考慮地基變形對壩體應(yīng)力影響,并認(rèn)為各壩段之間獨立工作,橫縫不傳力。假定壩體水平截面上的正應(yīng)力按直線分布。重

6、力壩剖面設(shè)計原則保證大壩安全運用,滿足穩(wěn)定和強度要求;盡可能節(jié)省工程,力求獲得最小剖面尺寸,造價最低。壩體外形輪廓簡單,便于施工。運行方便。重力壩消能形式及適用條件挑流消能適用于基巖比較堅固的高壩或中壩。底流消能適用于中、低壩或基巖較軟弱的河道。面流消能適用于水頭較小的中、低壩,要求下游水位穩(wěn)定,尾水較深,河道順直,河床和河岸在一定范圍內(nèi)有較局抗沖能力,可排漂和排冰。消力廓適用于尾水較深,變幅較小,無航運要求且下游河床和兩岸有一定抗沖能力的情況。聯(lián)合消能適用于泄洪景大,河床相對狹窄、下游地質(zhì)條件差的高、中壩或單一消能形式經(jīng)濟(jì)合理性差的情況。壩體分縫按其作用可把縫分為沉降縫、伸縮縫、工作縫;按其

7、位置分為橫縫、縱縫及水平縫。為了適應(yīng)破的澆筑能力和減少施工期的溫度應(yīng)力,常在平行壩軸線方向設(shè)縱縫,將一個壩段分為幾個壩塊,待壩體降到穩(wěn)定溫度后再進(jìn)行接縫灌漿。縱絳是平行于壩軸線設(shè)置的溫度縫和施工縫。重力壩地基處理主要包含:防滲、提高基巖強度。壩基固結(jié)灌漿的目的是提高基巖的整體性和強度,降低地基的透水性。帷幕灌漿的目的是降低壩底滲透壓力,防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機械或化學(xué)管涌,減少壩基和繞壩滲透流景。寬縫重力壩是將相鄰壩段間的橫縫部分地拓寬的重力壩。在實體重力壩壩底沿壩軸線方向設(shè)置大尺寸的空腔,即為空腹重力壩。支墩壩按其過水面板的形式分為:平板壩、連拱壩和大頭壩。碾壓給重力壩是用水泥含最比較低的超干硬性給

8、經(jīng)碾壓而成的給壩。第三章拱壩拱壩是平面上向上游三向固定的空間殼體擋水建筑物,是由一根根懸臂梁和一層層水平拱構(gòu)成的,它能把上游壩面水壓力等荷載的大部分通過拱的作用傳給兩岸巖體,而將小部分水壓力通過懸臂梁的作用傳至壩底基巖。它不像重力壩那樣利用自重維持穩(wěn)定,而是利用筑壩材料的抗壓強度和兩岸拱端巖體來支承拱端推力。拱壩的工作原理與重力壩的不同:1、拱壩是一種推力結(jié)構(gòu),在外荷載作用下,只要設(shè)計得當(dāng),拱圈截面上主要承受軸向壓應(yīng)力,彎矩較小,有利于充分發(fā)揮壩體磚:或漿砌石材料抗壓強度。拱作用發(fā)揮得愈大,材料的抗壓強度愈充分利用,壩體的厚度也愈可減薄。而重力壩受彎曲為主,無法充分發(fā)揮材料的抗壓強度。2、與重

9、力壩利用自重維持穩(wěn)定的特點不同,拱壩將外荷載大部分通過拱作用傳至兩岸巖體,主要依靠兩岸巖體維持穩(wěn)定,壩體自重對拱壩的穩(wěn)定性影響不大。3、自重與揚壓力等荷載降為次要荷載,而溫度和地基變形將對拱應(yīng)力產(chǎn)生較大影響。拱壩中心角對應(yīng)力、穩(wěn)定的影響:中心角愈大,拱圈厚度愈小,材料強度可得到充分利用,對應(yīng)力有利。但對拱壩壩肩穩(wěn)定不利。拱壩的類型:薄拱壩、一般拱壩、厚拱壩重力拱壩、單曲拱壩、雙曲拱壩。拱壩的布置原則:根據(jù)壩趾處地形、地質(zhì)等自然條件以及樞紐綜合利用要求統(tǒng)籌布置。在滿足穩(wěn)定和建筑物運用要求條件下,通過調(diào)整拱壩的外形尺寸,使壩體材料的強度得到充分發(fā)揮,將拉應(yīng)力控制在允許范圍內(nèi),使壩體的總工程景最省。

10、溫度荷載是指拱壩在運行過程中,壩體溫度相對于封拱溫度的變化值。封拱溫度的高低對溫度荷載的影響很大。封拱溫度越低,建成后愈有利于降低壩體拉應(yīng)力。一般情況下,溫降對壩體應(yīng)力不利,溫升對壩肩穩(wěn)定不利。溫度荷載包括:均勻溫度變化tm、沿壩厚溫度梯度變化td、非線性溫度變化tn;拱壩應(yīng)力分析方法有:圓筒法、純拱法、拱梁分載法包括拱梁法和拱冠梁法、有限單元法和模型試驗法等。圓筒法是將拱壩當(dāng)作鉛直圓筒的一部分。純拱法假定拱壩由一系列各自獨立互不影響的水平拱圈疊全而成,每層拱圈簡化為兩端固結(jié)的平面拱,用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求解拱的應(yīng)力。拱冠梁法基本原理拱冠梁法是拱梁分載法最基本的一種,1它按照拱冠部位的中央懸臂梁和假

11、設(shè)干水平拱在交點處徑向變位一致的原則進(jìn)行拱梁荷載分配。2求得各層拱圈的拱冠梁各自承擔(dān)的荷載后,拱圈各截面的應(yīng)力,拱冠梁按懸臂梁結(jié)構(gòu)計算應(yīng)力。拱壩壩身泄水方式:自由跌落式、鼻坎挑流式、滑雪道式、壩身泄水孔式。1適用于基巖良好,泄景不大,壩體較薄的雙曲拱壩或小型拱壩。2適用于基巖良好,泄最大,壩體較薄的雙曲拱壩或大中型拱壩。3適用于泄景大,壩體較薄拱壩。第四章土石壩土石壩的工作特點:穩(wěn)定方面:由于壩體斷面形狀為梯形,斷面比較大,在水平水壓力的作用下,不可能產(chǎn)生沿壩基面的整體滑動。其失穩(wěn)主要形式是壩坡滑動或壩坡連同部分壩基一起滑動。滲流方面:大壩建成擋水后,水庫里的水將通過壩身、壩基及兩岸向下游滲透

12、,在壩身和壩基的結(jié)合面及壩和其他建筑的結(jié)合面更是滲流易于通過而產(chǎn)生集中滲流的地方。為了消除減輕滲流的上述不利影響,土壩必須采用可靠的防滲排水設(shè)施,以減少滲漏損失并保證壩體和壩基土的滲透穩(wěn)定性。滲流在壩體內(nèi)的自由水面稱為浸潤面。浸潤線沖刷方面:由于土體顆粒間的粘結(jié)力很小,抗沖能力低。水庫內(nèi)風(fēng)浪對壩面將產(chǎn)生強烈的沖擊淘刷作用,和雨水的沖刷壩面。為此,上下游壩坡均需采取有效的防沖保護(hù)及壩面排水措施,以免受風(fēng)浪、雨水甚至動物作空等有害影響。沉降方面:由于土粒間存在空隙,且很容易產(chǎn)生相對移動,因此在壩體自重和水壓力的作用下,壩體和壩基都會由于壓縮而產(chǎn)生沉降。沉降過大會造成壩頂高程不足而影響土壩的正常工作

13、,不均勻沉降會引起壩體開裂,造成大壩漏水。土石壩的類型:按其施工方法分碾壓式土石壩、拋填式堆石壩、定向爆破堆石壩、水力沖填壩和水中填土壩。其中碾壓式土石壩分為均質(zhì)壩、分區(qū)壩心墻壩、斜墻壩和斜心墻壩、人工防滲材料壩。由于上游壩坡長期浸泡于水中,土的抗剪強度下降,會降低壩體的穩(wěn)定性。所以,當(dāng)材料相同時,上游坡常比下游坡緩,對在同一水位側(cè)壩坡,水下部分也常比水上部分緩。防滲體的作用是防滲,降低壩體浸潤線、降低滲透坡降和控制滲流JL排水體的作用是1降低壩體浸潤線及孔隙壓力、改變滲流方向,增加壩體穩(wěn)定2防止?jié)B流逸出處的滲透變形、保護(hù)壩坡和壩基;3防止下游波浪對壩坡的沖刷及凍脹破壞,起到保護(hù)下游壩坡的作用

14、。排水體類型:棱體排水、貼坡排水、褥墊排水和組合式排水。第2/6頁滲流計算的目的1確定壩體浸潤線及下游出逸點的位置。為壩體穩(wěn)定計算提供依據(jù)。2計算壩體和壩基滲流景,以便估算水庫的滲漏損失。3求出壩體和壩基局部地區(qū)的滲透坡降,驗算該處是否會發(fā)生滲透破壞。分析方法有流體力學(xué)法、水力學(xué)法、流網(wǎng)法、試驗法和數(shù)值解法。水力學(xué)法基本假定:壩體為均質(zhì),壩內(nèi)各點在各方向的滲透系數(shù)相同;滲透水流為二元穩(wěn)定層流狀態(tài),符合達(dá)西定律;滲透水流是漸變的,任一鉛直過水?dāng)嗝鎯?nèi)各點的滲透坡降和流速相等。滲透變形的類型:管涌、流土、接觸沖刷、接觸流土等類型。防滲透變形的工程措施:1采取水平或垂直防滲措施,以便盡可能地延長滲徑,

15、以到達(dá)降低滲透坡降的目的。2采取排水減壓措施,以降低壩體浸潤線和下游滲流出口處的滲透壓力。對可能發(fā)生管涌的部位,設(shè)置反濾層;可能發(fā)生流土,可設(shè)置蓋重以增加土體抵抗?jié)B透變形的能力。反濾層的作用:排水濾土。反濾層面的設(shè)置大體與滲流方向正交,且順滲流方向粒徑應(yīng)由小到大。土壩穩(wěn)定分析土壩壩坡較緩,在外荷載作用下,不會產(chǎn)生整體水平滑動。如果剖面尺寸不當(dāng)或壩體、壩基材料的抗剪強度不足,在一些不利荷載組合下,有可能發(fā)生壩體或壩體連同部分壩基一起局部滑動失穩(wěn);另外,當(dāng)壩基內(nèi)有軟弱來層時,也可能發(fā)生塑性流動,影響壩的穩(wěn)定。穩(wěn)定計算目的:保證壩體在自重、各種情況下的孔隙壓力和外荷載作用下,具有足夠的穩(wěn)定性,不致發(fā)

16、生通過壩體或壩體連同地基的剪切破壞。滑動破壞形式:圓弧滑動面、折線滑動面和復(fù)合滑動面。砂卵石地基的處理主要是解決防滲問題,通過采取上堵”、下排相結(jié)合的措施,到達(dá)控制地基滲流的目的?;痉绞接写怪狈罎B、水平防滲和排水減壓等。前者有粘土截水墻、校截水墻、磚:防滲墻、水泥粘土灌漿帷幕。水平有防滲鋪蓋。第五章水閘水閘是一種低水頭建筑物,既能擋水、又能泄水,用以調(diào)節(jié)水位,控制泄流景。水閘按其承擔(dān)的任務(wù)分為進(jìn)水閘、節(jié)制閘、排水閘、分洪閘、擋潮閘、沖沙閘。按其結(jié)構(gòu)型式分為:開敞式和封閉式水閘。水閘的組成由閘室、上游連接段、下游連接段三部分組成。閘室的主要作用是調(diào)節(jié)水位,控制流景。其包括閘門、閘墩、底板、胸墻

17、、工作橋、交通橋等幾部分。閘孔設(shè)計的影響因素有閘孔型式、閘底板高程;防滲設(shè)計任務(wù)在于經(jīng)濟(jì)合理地擬定閘的地下輪廓線的形式和尺寸,以消除和減少滲流對水閘所產(chǎn)生的不利影響,保證閘基及兩岸不產(chǎn)生滲透變形破壞。地下輪廓線:不透水的鋪蓋、板樁及底板與地基的接觸線,即是閘基的滲流的第一條流線,其長度為閘基的防滲長度。LCH閘基滲流計算目的在于求解滲透壓力、滲透坡降,并驗證初擬定地下輪廓線和排水布置是否滿足要求。計算方法有流網(wǎng)法、直線法、改良陰力系數(shù)法、有限元法和電擬試驗法。直線法假定滲流沿地基輪廓的坡降相同,即水頭損失按直線變化。防滲設(shè)施包括;水平防滲鋪蓋、垂直防滲板樁、齒墻兩種,排水設(shè)施則是指鋪設(shè)在護(hù)坦護(hù)

18、坦的作用是消減水流的動能、漿砌石海漫底部或閘底板下游起導(dǎo)滲作用的砂礫石層。海漫的作用是進(jìn)一步消減水流剩余能景,保護(hù)護(hù)坦安全,并調(diào)整流速分布,保護(hù)河床,防止沖刷。海漫要求具有一定的粗糙性、透水性、柔性。閘室穩(wěn)定性是指閘室各種荷載作用下,不致沿地基面或深層滑動;不發(fā)生明顯的傾斜;平均基底壓力不大于地基的容許承載力。提高閘室抗滑穩(wěn)定的工程措施:1增加鋪蓋長度,或在不影響抗?jié)B穩(wěn)定的前提下,將排水設(shè)施向水閘底板靠近,以減少作用在底板上的滲透壓力。2利用上游鋼筋給鋪蓋作為阻滑板,但閘室本身的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)仍應(yīng)大于1。3將閘門位置向下游一側(cè)移動,或?qū)⑺l底板向上海一側(cè)加長,以便多利用水重。4增加閘室底板的

19、齒墻深度。底板按其與閘墩連接方式的不同,底板可分整體式及別離式兩種;按其結(jié)構(gòu)形式分為平底板、低堰式及反拱式。閘墩的作用:分隔閘門,支承上部結(jié)構(gòu)。閘室底板結(jié)構(gòu)計算方法1倒置梁法假定地基反力順?biāo)鞣较虺手本€分布,垂直水流方向為均勻分布。2彈性地基梁法假定地基反力呈直線分布。在垂直水流方向截取單寬板條及墩條,按彈性地基梁計算地基反力和底板內(nèi)力。第六章河岸溢洪道溢洪道的作用是用來宣泄規(guī)劃所規(guī)定庫容所不能容納的多余水景,防止洪水漫溢壩頂,保證大壩安全。溢洪道的類型按其位置不同分為河床式和岸邊式兩種類型。河床溢洪道:在磚:和漿砌石壩樞紐中,利用建在原河床內(nèi)溢流壩段泄洪,該溢流壩即為河床式溢洪道。河岸溢洪道

20、:當(dāng)壩型不宜從壩體溢流或溢流壩的溢流長度不能滿足泄洪要求時,需在壩體外的河谷兩岸適當(dāng)位置單獨設(shè)溢洪道。河岸溢洪道分為正槽溢洪道和側(cè)槽溢洪道。第3/6頁河岸溢洪道的布置及形式選擇:受地形條件、地質(zhì)條件、水力條件、樞紐布置要求等因素。正槽溢洪道:當(dāng)溢洪道的泄槽軸線與溢流堰軸線垂直,即過堰水流與泄槽軸線方向一致。正槽溢洪道的組成:由進(jìn)水渠、控制段、泄槽、消能防沖設(shè)施和出水渠五部分組成。其中控制段、泄槽、消能防沖設(shè)施三部分是溢洪道的主體。控制段的作用:調(diào)節(jié)水位,控制流景。泄槽的作用:使過堰水流順暢地送往下游,保證工程安全。消能防沖設(shè)施的作用:消除能景,平穩(wěn)下泄。出水渠的作用:是將消能后的水流平穩(wěn)順暢地

21、與下游河道水流良好銜接。側(cè)槽溢洪道:溢洪道的泄槽軸線與溢流堰軸線接近平行,即過堰水流與泄槽軸線方向接近正交。由溢洪堰、側(cè)槽、泄槽、消能設(shè)施和出水渠等部分組成。非常溢洪道一般分為漫流式、自潰式和爆破引潰式。第七章水工隧洞與壩下涵管隧洞按其功用分為引水隧洞和泄水隧洞兩大類。根據(jù)隧洞的工作條件,又可將其分為有壓隧洞和無壓隧洞。有壓隧洞洞身從受力條件好、水力特性佳考慮,斷面形式應(yīng)為圓形。常用的無壓隧洞斷面形式有:圓拱直墻式、馬蹄形。無壓隧洞襯砌上的主要荷載是山巖壓力。其斷面尺寸根據(jù)運用、泄流能力和洞內(nèi)水面線的要求確定。有壓隧洞的斷面尺寸根據(jù)水力計算確定一一核算泄流能力及沿程壓坡線。隧洞的線路選擇一般原

22、則和要求:1地質(zhì)條件是洞線選擇的決定性因素,要盡景避開破碎帶,選在堅硬、完整、穩(wěn)定和地質(zhì)構(gòu)造。2洞頂以上和隧洞岸邊一側(cè)的巖體應(yīng)有足夠的厚度,以保證圍巖的穩(wěn)定。3進(jìn)出口位置應(yīng)有利于上、下游水流的銜接,使進(jìn)出水流平穩(wěn)流暢。4洞線在平面上應(yīng)盡可能成直線,以減少工程費用和水頭損失,并取得良好的水流條件。應(yīng)防止設(shè)置彎曲段。6渠道上的無壓輸水隧洞,其洞選擇是整個渠道線路布置的一個組成部分。水工隧洞的工作特點和設(shè)計時應(yīng)考慮的有關(guān)問題。1洞身位于深水下,工作閘門是高壓閘門,開啟時洞內(nèi)流速很高。故要求過水輪廓應(yīng)合理,形式及尺寸采用必要措施,如通氣孔等,以免引起空蝕振動。2隧洞洞身在巖層開鑿而成的,開鑿后隧洞周圍

23、巖體應(yīng)力平衡受到破壞,巖體可能變形或崩坍,須設(shè)支護(hù)或永久性襯砌,承受圍巖壓力,保持圍巖穩(wěn)定,襯砌應(yīng)有足夠的強度與抗?jié)B性。3地下工程與地面工程不同,運用出現(xiàn)問題或過水?dāng)嗝娌蛔悖M(jìn)行加固或擴大斷面是困難的。因此,必須保證質(zhì)景,安全可靠,并富有余地。水工隧洞中的閘門按其工作性質(zhì)分為工作閘門、檢修及事故閘門。工作閘門主要用于調(diào)節(jié)流景和控制孔口,應(yīng)在動水啟閉;檢修閘門是地檢修主閘門或洞身時擋水時采用的,一般在靜水中啟閉;事故閘門是在工作閘門、隧洞及設(shè)備發(fā)生事故時使用,能地動水關(guān)閉的閘門,又稱快速閘門;隧洞組成由進(jìn)口段、洞身段、出口段三部分。隧洞進(jìn)口建筑物一般包括:攔污設(shè)施、入口段、閘門段、漸變段、通氣

24、孔、平壓管和上部結(jié)構(gòu)。深式取水式進(jìn)口建筑物的形式有豎井式、塔式、岸塔式和斜坡式四種形式。在泄水隧洞閘門之后應(yīng)設(shè)通氣孔,其作用是補氣和排氣。隧洞的消能設(shè)施:泄水隧洞大多采用挑流消能和底流消能。另外還有洞內(nèi)消能。隧洞灌漿按其目的不同分為回填灌漿和固結(jié)灌漿?;靥罟酀{的作用是為了將襯砌與巖石之間的空隙充填密實,使襯砌與巖石緊密結(jié)合,改善襯砌的傳力條件,以便襯砌與圍巖共同承受荷載。固結(jié)灌漿的作用是提高圍巖的強度和整體性,并得到可靠的彈性抗力,以改善襯砌結(jié)構(gòu)的受力條件,并減少滲漏。隧洞設(shè)置排水的目的是為了降低作用在襯砌上的外水壓力。襯砌的作用1承受圍巖壓力及其他各種荷載;2加固圍巖,充分利用圍巖的承載能力

25、;3防止水流、空氣和溫度變化及干濕變化對圍巖的破壞作用;4防止?jié)B漏和減小洞身外表糙率;襯砌的類型按其設(shè)置的目的可分為平整襯砌和受力襯砌兩類。按其所用材料分為:給和鋼筋於襯砌、磚石襯砌。另外還有噴錨支護(hù)襯砌、預(yù)應(yīng)力襯砌、裝配式襯砌。作用在襯砌上的荷載:自重內(nèi)水壓力外水壓力山巖壓力彈性抗力和地基反力灌漿壓力溫度荷載施工荷載及地震力;圍巖壓力:是由于隧洞開挖后引起原始應(yīng)力場的應(yīng)力重分布,使圍巖產(chǎn)生變形、松動和破壞而作用地襯砌上壓力。山巖壓力的大小與巖體的質(zhì)最有關(guān)。其影響因素很多,如巖體的強度、巖層的產(chǎn)狀、裂縫的組合、風(fēng)化程度、地下水狀況、斷面尺寸形狀等等。彈性抗力:是襯砌在主動荷載作用下向外變形時受

26、到圍巖約束而施加于襯砌壁的反作用力。方向為法向,其大小可近似認(rèn)為與襯砌外壁的法向位移成正比。它對襯砌結(jié)構(gòu)是有利的。產(chǎn)生彈性抗力的條件:1襯砌與圍巖必須緊密結(jié)合;2圍巖堅硬、完整,在內(nèi)水壓力作用下必須是穩(wěn)定的;3圍巖厚度應(yīng)大于3倍洞徑。受均勻內(nèi)水壓力作用下的圓形有壓隧洞襯砌所產(chǎn)生的彈性抗力是均勻分布。圍巖壓力與彈性抗力的不同:在荷載作用下,襯砌向外變形時受到圍巖的抵抗,這種圍巖抵抗襯砌變形的作用力,稱為圍巖的彈性抗力。圍巖壓力是作用在襯砌上的主動力,而彈性抗力則是被動力,并且是有條件的。圍巖考慮彈性抗力的重要條件是巖石與襯砌的接觸程度。彈性抗的作用說明圍巖與襯砌共同承受荷載,從而使襯砌的內(nèi)力得以

27、以減少,所以對襯砌的工作狀態(tài)是有利的。而山巖壓力對襯砌工作是不利的荷載。圓形有壓隧洞在均勻內(nèi)水壓力作用下,彈性抗力是均勻分布的,并與襯砌向外變形大小成正比。第4/6頁第八章過壩建筑物及渠系建筑物過壩建筑物包括通航、過木、過魚建筑物。通航建筑物分為船閘和升船機船閘的作用是利用水力條件將船浮送過壩,其運輸景大,運費低,安全可靠,但耗水景大。升船機的作用利用機械力景將船只送過壩,其耗水景極小,運送速度快,適用范圍大,但機械設(shè)備復(fù)雜,技術(shù)要求高,運輸能力低。船閘組成:上下游引航道、上、下游閘首、閘室。船閘基本尺寸:包括閘室有效長度、有效寬度及閘檻上的有效水深。船閘的布置,一般布置在靠近河道深泓線一側(cè)。

28、船閘的類型:單級、多級船閘。前者適用于水頭不大于20M的情況;后者適用于高水頭的水利樞紐;雙線和單線船閘。升船機分為垂直、斜坡升船機。過木建筑物包括:筏道、漂木道及過木機。過魚建筑物有魚道、魚閘、升魚機等。渠系建筑物分有:交叉輸水建筑物、落差建筑物、銜接建筑物交叉輸水建筑物是渠道為了跨越礙,在渠系中修建的水工建筑物。如:渡槽、倒虹吸、涵洞、隧洞等。渡槽:是輸送渠道水流跨越河流、渠道、道路、山谷等礙的架空輸水建筑物,是灌區(qū)水工建筑物中應(yīng)用最廣的交叉建筑物之一。渡槽的作用:用于輸送渠道水流外,還可以供排洪和導(dǎo)流之用。組成:由輸水的槽身、支承結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)及進(jìn)出口建筑物等部分組成。類型:1按施工方法分,

29、渡槽可分為現(xiàn)澆整體式、預(yù)制裝配式及預(yù)應(yīng)力等;2按建筑材料分類,則有木渡槽、砌石、給及鋼筋給等;3按槽身結(jié)構(gòu)形式分有矩形、U形、梯形、橢圓形及圓管形槽等;4按支承結(jié)構(gòu)的形式分為梁式、拱式、桁架式、組合式、懸吊式或斜拉式。目前常用的渡槽形式,按支承結(jié)構(gòu)分有梁式和拱式,按槽身斷面形式分為矩形和U形。渡槽總體布置工作包括:槽址位置的選擇,槽身支承結(jié)構(gòu)的選擇,基礎(chǔ)及進(jìn)出口的布置。渡槽水力計算任務(wù)是合理確定槽底縱坡、槽身斷面尺寸、計算水頭損失,根據(jù)水面銜接計算確定渡槽進(jìn)出口高程。一般先按通過最大流景Q擬定適宜的槽身縱坡和槽身凈寬B、凈高h(yuǎn),后根據(jù)通過設(shè)計流景計算水流通過渡槽的總水頭損失值,如Z等于規(guī)劃規(guī)定的允許水頭損失,則可確定最后縱坡、B、h值,進(jìn)而定出有關(guān)局程和漸變段長等??v坡i加大,則有利于縮小槽身斷面,減少工程景,但過大的縱坡,會加大沿程水頭損失,降低渠水位的控制高程,還可能使上、下游渠道受到?jīng)_刷。梁式渡槽由槽身、槽墩排架及基礎(chǔ)等三部分組成。槽身既起輸水作用、又起縱向梁作用。分類:簡支梁式、雙懸臂梁式和單懸梁式三種主要形式。簡支梁式優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,施工吊裝方便,槽身伸縮縫的止水結(jié)構(gòu)簡單可靠。缺點是跨中彎矩值較大,底板受拉,對抗裂防滲不利。梁式渡槽槽身結(jié)構(gòu)計算要點:按滿槽水情況進(jìn)行,彎矩及剪力求出后,對于矩形渡槽,可將側(cè)墻作為縱梁考慮,按受彎

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