《拱坝设计准则》PPT课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,混凝土拱坝设计准则,2013,年,4,月,15,日,第一节,混凝土拱坝设计规范,总则,第二节,主要术语,第三节,拱坝布置,第四节,水力设计,第五节,荷载,第六节,拱坝的应力分析,内容简介,第一节,混凝土,拱坝,设计规范,简介,1.0.1,根据水利部,1997,年下达的技术标准制定、修订计划，水利水电规划设计管理局的水规局,（,1997,）,7,号文关于印发水利水电勘测设计技术标准工作会议有关文件的通知以及,SL01-97,水利水电技术标准编写规定，对,SD145-85,混凝土拱坝设计规范进行修订。,1.0.2,为适应混凝土拱坝建设发展的需要,，,规范混凝土拱坝设计要求,，,对,SD14585,混凝土拱坝设计规范进行修订使工程设计做到安全适用,、,经济合理,、,技术先进,、,质量保证,，,特制定本规范,。,1.0.3,混凝土拱坝的级别,，,应符合,SL2522000,水利水电工程等级划分及洪水标准的规定,。,1.0.4,本规范适用于水利水电枢纽中,1,、,2,、,3,级混凝土拱坝的设计,。,4,、,5,级混凝土拱坝设计可参照使用,。,坝高大于,200m,或有特殊情况的拱坝工程,，,应进行专门研究,。,1.0.5,混凝土拱坝按其坝高分为低坝,、,中坝和高坝,。,低坝高度为,30m,以下,，,中坝高度为,30-70m,，,高坝为,70m,以上,。,1.0.6,混凝土拱坝按其厚高比分为薄拱坝,、,中厚拱坝和厚拱坝,(,或称重力拱坝,),。,薄拱坝厚高比小于,0.2,，,中厚拱坝厚高比为,，,厚拱坝厚高比大于,0.35,。,1.0.7,混凝土拱坝的设计应重视下列问题,1,充分掌握建坝地区的气象,、,水文,、,泥沙,、,地形,、,地质,、,地震,、,建筑材料,、,生态,、,环保,、,工业卫生,、,河流规划,、,施工及运用条件等基本资料,，,特别是坝址拱座的工程地质和水文地质条件,。,2,认真分析拱坝的稳定和应力,，,合理选择拱坝体形,。,3,做好坝体防洪安全设计和泄洪消能防冲设计,，,并应研究薄拱坝的坝身泄洪产生的结构问题,。,4,宜研究降低或放空库水的设施,，,以及地震区拱坝的抗震设计,。,5,研究施工导流和度汛,、,浇筑设施及交通运输等施工条件,，,提出对坝体混凝土质量和温度控制的要求,，,并应研究坝体浇筑和接缝灌浆顺序,、,施工蓄水过程中坝体自身的稳定和应力及其度汛问题,。,6,合理布置安全监测系统,，,认真做好安全监测设计,。,2.0.1,拱坝,在平面上拱向上游,，,将荷载主要传递给两岸的曲线形坝,。,2.0.2,厚高比,拱坝最大坝高处的坝底厚度与坝高之比,。,2.0.3,拱坝体形,拱坝所采用的型式、形状和尺寸。它包括两方面的含义，一是竖向拱冠梁截面形状，二是水平拱圈截面形状，即分别被称为“梁型”和“拱型”,。,2.0.4,单曲拱坝,水平截面呈曲线形,，,而竖向悬臂梁截面不弯曲的拱坝,。,2.0.5,双曲拱坝,水平截面和竖向截面均呈曲线形的拱坝,。,第二节,主要术语,2.0.6,拱梁分载法,将整个拱坝分为水平拱和悬臂梁两个系统,，,根据拱系和梁,系在其交点处变位相等的条件来确定拱梁荷载分配的分析方法,。,2.0.7,刚体极限平衡法,将可能滑动的岩体作为刚体,，,采用极限平衡原理,，,计算沿滑动面的抗滑稳定安全系数的分析方法,。,2.0.8,拱座,拱坝所座落的两岸岩体部分,，,包括两岸坝体直接浇置的部位和上,、,下游一定范围内的岩体,。,2.0.9,拱座稳定,包括拱座的抗滑稳定,、,拱座的变形稳定和拱座的渗透稳定,。,2.0.10,推力墩,设置在坝体与基岩之间,，,将拱端推力传至基岩的结构物,，,在地形突然开阔或地质上有缺陷时采用,。,2.0.11,拱坝垫座,设置于拱坝坝体与基岩之间,、,宽度大于该处坝体厚度的人工地基,。,2.0.12,拱坝周边缝,设置于拱坝与河床及岸边混凝土垫座之间的接触缝,。,2.0.13,拱圈中心角,拱坝中心线与拱轴线在拱座交点处半径之间的角度为拱圈半中心，角其左右半中心角之和即为拱圈中心角。,2.0.14,断面平均温度,沿水平拱厚度方向的平均温度。,2.0.15,等效线性温差,沿水平拱厚度方向，将实际温度分布按分布图形面积矩相等的原则，换算成直线温度分布时的上下游温差。,2.0.16,设计正常温降（温升）,保证率为,50%,的年最低最高月平均气温与多年月平均气,温的差值，也可采用多年平均气温年变幅。,2.0.17,有限元法,用有限多个、有限大小、在有限多个连结点处相连接的单元组合而成的离散化模型去逼近由无限多个微小单元组成的连续介质，建立平衡方程式，基于计算机的一种数值分析方法。,3.1,拱坝体型选择,3.1.1,拱坝体形应根据坝址河谷形状,、,地质条件,、,拱座稳定,、,坝体应力,、,泄洪布置以及施工条件等因素进行选择,。,3.1.2,根据坝址河谷形状选择拱坝体形时,，,应符合下列规定,：,1 V,形河谷,，,可选用双曲拱坝,。,2 U,形河谷,，,可选用单曲拱坝,。,3,介于,V,形与,U,形之间的梯形河谷,，,可选用单曲拱坝或者,双曲拱坝,。,4,当坝址河谷的对称性较差时,，,坝体的水平拱可设计成不对称的拱,，,或采用其他措施,。,第三节,拱坝的布置,5,当坝址河谷形状不规则或河床有局部深槽时宜设计成有垫座的拱坝,3.1.3,当地质,、,地形条件不利时,，,选择拱坝体形应符合下列要求,：,1,可采用两端拱圈呈扁平状,、,拱端推力偏向山体深部的变曲率拱坝,；,2,可采用拱端逐渐加厚的变厚度拱或设垫座的拱坝,；,3,当坝址两岸上部基岩较差或地形较开阔时,，,可设置重力墩或推力墩与拱坝连接,。,3.2,拱坝泄洪布置,3.2.1,拱坝泄洪布置,，,应根据体形,、,坝高,、,泄洪量大小,、,电站厂房位置,、,泄洪方式,（,如溢洪道,、,泄洪洞等,）、,坝址地形,、,地质,、,施工条件,、,施工期导流及度汛的要求等,，,经综合比较选定,。,常用的拱坝泄流方式有坝顶泄流,、,坝身孔口泄流,、,坝面泄流,、,坝肩滑雪道泄流,、,坝后厂顶溢流,（,厂前挑流,）,等,。,3.2.2,拱坝坝身泄洪,，,其溢流段的长度,、,孔数,、,泄流孔尺寸,、,位置等,，,应根据泄洪量和水头大小,、,对坝体应力及下游冲刷的影响与后果,、,枢纽运行要求,，,以及对相邻建筑物的影响等方面研究确定,。,3.2.3,当采用拱坝坝身泄洪时,应符合下列要求,:,1,下泄水流与坝脚应保持足够的安全距离,，,下游宜保持足够的水垫深度,。,2,应重视泄洪水流挑入河床对两岸山体稳定和其他建筑物运行安全的影响,。,3,泄洪量较大时,，,宜研究落水点纵向拉开,、,横向扩散或采用对冲消能,。,4,应重视泄洪雾化对下游两岸山体,、,电气设备以及交通等的不利影响,，,必要时应采取相应的防护措施,。,3.2.4,坝身设置的中部偏上的中孔,、,中部偏下的深孔或底部附近的底孔应符合下列要求,：,1,孔口的位置宜避开高应力区和基础约束区,。,2,孔口尺寸应根据坝体厚度,、,应力集中程度,、,水头大小,、,闸门允许尺寸等确定,。,3,孔口数目应根据所承担的泄洪量大小坝体应力影响程度等确定,。,4,孔口断面宜采用高宽比为的矩形,。,3.2.5,当采用坝身孔口泄洪时，宜设置拦（清）、导（泄）等防污排污措施，并参照,SL2852003,水利水电工程进水口设计规范,的规定执行。,4.1,一般原则,4.1.1,拱坝泄洪,、,消能,、,防冲的水力设计应包括下列内,容：,1,泄水建筑物的泄流能力设计,；,2,泄水建筑物的进水口和流道体形设计,3,泄水建筑物下游水流衔接和消能防冲建筑物设计,4,与高速水流相关的抗空蚀防雾化设计,5,其他有关的水力设计,第四节,水力设计,4.1.2,泄水建筑物和消能防冲建筑物的洪水标准,，,应按,GB50201-94,防洪标准和,SL252-2000,的规定执行,。,4.1.3,拱坝的水力设计除必须满足泄洪要求外,，,还应满足汛前预泄,、,放空库水,、,施工渡汛,、,排漂,、,排沙,、,排冰及下游供水等要求,。,4.1.4,水力条件复杂的泄水建筑物和消能防冲建筑物,，,应经水工模型试验论证,，,必要时还应进行减压模型试验,。,水力条件简单的中型工程,，,其水力设计可参照类似工程经验,，,经计算分析确定,。,4.2,泄水建筑物水力设计,4.2.1,泄水建筑物可分为坝身式,、,岸边式和隧洞式三类,。,坝身式泄水建筑物按其进口所处部位和水力学特性等因素,可分为表孔,、,浅孔,、,中孔,、,深孔和底孔等型式,。,岸边式和隧洞式泄水建筑物的水力设计,，,应符合,SL253-2000,溢洪道设计规范和,SL279-2002,水工隧洞设计规范的规定,。,4.2.2,坝身表孔和浅孔可设计为坝顶挑流或跌流,，,也可设计为沿坝面或滑雪道泄流,。,表孔设置胸墙且胸墙起挡水作用时,，,应按浅孔设计,。,表孔的堰面曲线宜采用幂曲线,，,浅孔的堰面曲线宜采用抛物线,，,经过数值计算或模型试验论证,，,也可采用其他堰面曲线,。,浅孔出口采用压板时其体形曲线宜由水工模型试验确定,。,4.2.3,深式泄水孔,（,包括中孔,、,深孔和底孔,）,宜设计成有压孔,。,对于厚拱坝也可设计成短有压孔接无压孔,，,但应避免无压孔内出现明,、,满流交替现象,。,无压孔在平面上宜作直线布置,，,其出口宜高出下游水位,，,并应防止在孔内出现水跃,。,有压孔应进行压力坡线计算,，,不得出现负压,。,有压孔出口处断面应逐渐收缩,，,有压孔进,、,出口面积之比可根据有压段长度及压力分布经综合分析后确定,。,4.2.4,深式泄水孔应在进口处设置事故检修门,，,事故检修门及通气孔设计应符合,DLT5039-95,水利水电工程钢闸门设计规范的规定,。,闸门槽负压过大,，,可能引起空蚀破坏时,，,应改进门槽型式,，,或改用无门槽闸门,。,4.3,消能防冲水力计算,4.3.1,泄水建筑物的下游应设置相应的消能防冲设施,。,长期淹没于水下的消能防冲设施（如消力池,、,水垫塘,、,消力戽,、,短护坦,、,二道坝等,）,应提供检查及维修的方便条件,。,4.3.2,拱坝泄洪宜采用多种泄水建筑物相结合的布置型式,。,坝身式泄水建筑物,，,宜采用挑流,，,跌流消能方式,。,深式泄水孔也可采用底流,、,戽流消能方式,。,多种坝身泄水孔联合运行时,，,宜采用同高程孔口泄流左右对冲消能,，,或不同高程孔口泄流上下对冲消能,，,或高孔跌流配合低孔的底流面流消能等组合消能方式,。,4.3.3,挑流消能方式适用于坚硬基岩上的高,、,中坝,，,其设计应符合下列规定,：,1,冲坑深度较大或坝基存在下倾软弱构造,，,并可能被冲坑切断而危及坝基稳定时,，,或岸坡可能被冲塌而危及拱座稳定时,，,应采取有效防冲措施,。,2,挑流鼻坎的体形及挑角的大小,，,宜通过比较确定,。,采用差动式鼻坎时,，,应合理选择反弧半径,、,高低坎宽度比,、,高程差及挑角差,。,亦可视需要在鼻坎与反弧段之间接入直线过渡段,，,或在适当部位采取通气措施,。,3,鼻坎的设置高程应能保证自由挑流,。,4.3.4,跌流消能设计应对各级流量进行水力计算,，,估算水舌抛射距离,、,范围