《水工建筑物》第二讲-2003
水工建筑物——精选推荐
⽔⼯建筑物第⼀章绪论第⼀节我国的⽔利⼯程建设⼀、我国的⽔资源及开发⽔资源定义可供利⽤或可能被利⽤，有⼀定数量和可⽤质量，并在某⼀地区能够长期满⾜某种⽤途的⽔源。
主要指由⼤⽓降⽔补给的河流、湖泊、⼟壤⽔和地下⽔等淡⽔资源。
1.我国的⽔资源及其特征(1)河流众多，径流量⼤，⽔资源总量丰富河流流域超过1000Km2的⼤河流约有1600条多年平均径流总量约为2.71×104亿m3，居世界第六。
(2)⼈⼝众多，⼈均⽔资源少，是贫⽔国家⼈均⽔资源占有量为2163m3,为世界⽔资源占有量的1/4。
(3)⽔资源时空分布不均空间上，东南⾬⽔充沛，⽔资源丰富；西北⼲旱少⾬，⽔资源严重匮乏。
时间上，70%～80%降⽔集中在汛期。
(4)⽔资源分布与耕地、⼈⼝分布失调长江流域和长江以南：⽔资源总量为全国的82% ；耕地为全国耕地的36%；⼈⼝为全国⼈⼝的54%。
长江以北地区：降⽔量为全国降⽔量的18% ；耕地为全国耕地的64% ；⼈⼝为全国⼈⼝的46%。
2.我国⽔资源的开发利⽤⽔利：防洪兴利都江堰引⽔⼯程⽔能我国的⽔能资源理论蕴藏量6.878亿千⽡。
我国经济可开发⽔能资源2.9亿千⽡。
2003年底，装机容量达9300万kw。
2001年我国电⼒构成中的⽕电、⽔电、核电、其他发电量之⽐，分别为68.9%、24.5%、0.6%、6%。
⽔电能源是可再⽣、清洁、绿⾊资源。
⽔电每万kWh相当3.5t标煤。
以2000年年发电量2万亿kwh计算，每年⾄少可抵7亿吨标准煤。
⼆、我国的⽔利⼯程建设情况1.新技术、新理论发展迅速。
2.⼯程规模⼤，数量多。
3.理论推进了实际⼯程建设。
第三节本课程的性质、任务和学习⽅法⼀、本课程的性质。
⽔利⽔电专业的主要专业课。
理论性、实践性相结合⼆、课程内容各种主要⽔⼯建筑物的特点、荷载计算、剖⾯设计、结构设计、⼯程布置、泄流能⼒计算、渗流分析、应⼒和稳定分析的主要⽅法等。
预备课程：⽔⼒学、⼟⼒学、材料⼒学、结构⼒学、建筑材料、钢筋混凝⼟结构学、⽔⽂学等。
《水工建筑物介绍》PPT课件
来承受外力，这些力不能准确得知；
以满足我们对公众安全职责的要求。
——改编自一位不知名作者 ]
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1.4.2 解决水工问题的方法
常用的解决水工问题的方法： （1）理论分析 （2）数值分析（有限元数值方法等） （3）实验研究 （4）原型观测与监测 （5）工程经验
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பைடு நூலகம்20
1.3.3 我国水利水电建设应走可持续发展之路 （我国水利水电建设的原则）
自行阅读、仅供参考和思考。
1.全面规划，统筹兼顾，标本兼治，综合治理 2.节流优先，治污为本，开源节流并重，开发保护并举，建设
节水型社会 3.建设水资源“南水北调”和“西电东送”工程 4.加强生态环境建设，合理安排生态环境用水 5.加强水资源统一管理，形成水资源合理配置的格局
9.处理软弱夹层和加固大坝、边坡，广泛采用了预应力锚索加 固技术。
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19
10.大坝抗震分析与设计。采用计算机和有限元法，已经从拟 静力法分析进入动力分析阶段，并能考虑结构、地基、库水 之间的相互作用。模型试验和原型观测也有相应的发展。
11.计算机在水利水电工程建设中得到广泛应用。
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（6）专门建筑物。水电站压力前池、调压室、电站厂房；灌
渠沉沙池、冲沙闸；过坝用船闸、
升船机、鱼整理道ppt、过木道等。
9
本课程将学习重力坝、拱坝、土石坝、水闸、岸边溢洪 道、水工隧洞、过坝建筑物、渠首及渠系建筑物、河道整治 建筑物等10种左右的建筑物。（这些是主要和常见的水工建 筑物。）
本课程学习这些建筑物的特点和设计方法。
5.建设了若干大规模调水工程。跨流域的南水北调工程已开工。
6.制定和完善了水利水电建设的法律、法规、规程、规范和建 设计划。
水工建筑物第二章(1)
(3)抗冲耐磨性是指抗高速水流或挟沙水流 的冲刷、磨损的性能。目前对于抗冲耐磨性尚 未制定出明确的技术标准。根据经验，使用高 等级硅酸盐水泥或硅酸盐大坝水泥拌制成的高 等级混凝土，其抗磨性较强，且要求骨料坚硬、 振捣密实。 (4)抗侵蚀性是指混凝土抵抗环境侵蚀的性 能。当环境水有侵蚀的情况，应选择抗侵蚀性 能较好的水泥，外部水位变化区及水下混凝土 的水灰比，可比常态混凝土的水灰比减少 0．05。为了降低水泥用量并提高混凝土的性 能，坝体混凝土内可适量掺加粉煤灰掺合料及 引气剂、塑化剂等外加剂。
万家寨水电站鸟瞰图
五强溪重力坝
朱庄水库砌石重力坝
葛洲坝闸坝
磨子潭 支墩坝
梅山 连拱坝
伊太普重力坝
大狄克逊重力坝
三、重力坝的设计内容
重力坝的设计包括以下几方面的内容： (1)总体布置。首先选择坝址、坝轴线和 坝的结构型式，确定坝体与两岸及交叉建筑物 连接方式，最终确定坝体在枢纽中的布置。 (2)剖面设计。可参照已建的类似工程， 初拟剖面尺寸。
(2)抗冻性是表示混凝土在饱和状态下能经 受多次冻融循环而不破坏，同时也不严重降低 强度的性能。混凝土抗冻性用抗冻等级表示。 抗冻等级系按28d龄期的试件采用快冻试验测 定的，分为F50、F100、F150、F200、F300五 级。在具体施工时，应根据建筑物所在地区的 气候分区、冻融循环次数、表面局部小气候条 件、水分饱和程度、结构构件重要性和检修的 难易程度等因素选用抗冻等级。 抗冻性好的混凝土，其抗温度变化和干湿 变化的能力也较强。因此，在温暖地区为了使 混凝土具有抗风化能力，也应提出一定的抗冻 性要求。
2.2 重力坝上的作用及作用效应组合
2.2.1 作用 作用是指外界环境对水工建筑物(水工结构) 作用是指外界环境对水工建筑物(水工结构) 的影响。按其随时间的变异分为： 的影响。按其随时间的变异分为： 永久作用： 自重、 土压力、 淤沙压力、 永久作用 ： 自重 、 土压力 、 淤沙压力 、 预 应力、地应力、围岩压力等。 应力、地应力、围岩压力等。 可变作用： 静水压力、 扬压力、 可变作用 ： 静水压力 、 扬压力 、 动水压力 及外水压力、 冰压力、 风荷载、 雪荷载、 及外水压力 、 冰压力 、 风荷载 、 雪荷载 、 冻涨 浪压力、温度作用、灌浆压力等。 力、浪压力、温度作用、灌浆压力等。 偶然作用： 地震力、 偶然作用 ： 地震力 、 校核洪水位时的静水 压力等。 压力等。
水工建筑物课件
重力坝的建设情况( 重力坝的建设情况(续3)
• 我国的发展 从1949～1985年，在已建成的坝高 ～ 年 在已建成的坝高30m以 以 上的113座混凝土坝中，重力坝达 座，占总 座混凝土坝中， 上的 座混凝土坝中 重力坝达58座 数的51％ 数的 ％ 50年代 新安江 、古田一级 年代: 年代 60年代 丹江口、 刘家峡、三门峡 年代: 年代 丹江口、 刘家峡、 70年代 黄龙滩、龚嘴重力坝 年代: 年代 黄龙滩、 80年代 乌江渡、潘家口 年代: 年代 乌江渡、 90年代 万家寨、三峡 年代: 年代 万家寨、
坝体及其上永久设备的自重
(Self-weight) Self混凝土的容重， 混凝土的容重，在初设可采用 2.35～2.4 T/m3（23.5～24 KN/m3）。 ～ ～ 施工详图阶段应由混凝土试验 施工详图阶段应由混凝土试验 决定。 决定。
back
水压力-水压力--静水压力 --静水压力
(Hydrostatic Pressure) Pressure)
α 3＝0.15ediment pressure)
重力坝的特点—优点（续） 优点（
施工方便。大体积混凝土， 施工方便。大体积混凝土，可采用机械化施 放样、立模、浇筑都比较方便，补强、 工，放样、立模、浇筑都比较方便，补强、维 护和扩建也比较方便。 护和扩建也比较方便。 结构作用明确。 结构作用明确。重力坝沿坝沿坝轴线用横缝 分成若干坝段，各坝段独立工作， 分成若干坝段，各坝段独立工作，结构作用明 稳定和应力计算都比较简单。 确，稳定和应力计算都比较简单。 可采用块石筑坝。用浆砌石本身做材料筑坝， 可采用块石筑坝。用浆砌石本身做材料筑坝， 也可在混凝土加入块石，以节省水泥。 也可在混凝土加入块石，以节省水泥。
水工建筑物2
一、枢纽基本资料1.工程简况该河流自西向东汇入东海，干流全长153公里，流域面积4860平方公里。
罢职以上流域面积2761平方公里，流于境内为山区，平均海拔高度662M，最高峰达1921M，流域境内气候湿润，雨量充沛，属热带气候。
径流主要来自降雨，小部分由地下水补给，每年4-9月份为汛期，其中5、6份为梅雨季节，河道坡道上上游陡下游缓，平均坡降6.32-0.97%，因河道陡，蓄水能力低，汇流快，有暴雨产生的洪水迅速涨落，一次洪水过程线尖瘦，属典型的山区性河流。
流于境内，一以农林为主，森林繁茂，植被良好，水土流失不严重枢纽下游为谋省的主要农副业生产基地某平原。
坝址下游约50公里有县级城市两座，在河流入海处有省辖市一座。
水库枢纽由主坝、电站及泄水底孔等组成，水库主要任务是防洪、发电、灌溉、渔业养殖。
根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用，枢纽定为三等工程，主坝为3级建筑物，其它建筑物按4级建筑物考虑。
2.水文条件1.年径流：根据资料分析，坝址处的多年平均流量100m3/s，多年平均总量为31.5m3/s，年内分配很不均匀，主要集中在汛期4-9月份。
丰水年时占全年80%，枯水年占20%。
2.洪水：根据统计资料推算1000年一遇的浑水流量为11700m3/s，5000年一遇的洪水14900m3/s。
施工期间各设计洪水频率流量见下表。
水库淤积高程115m。
淤沙浮容重为8.5kn/m3，内摩擦角100。
4．其他。
本坝址地震烈度为7o3. 气象条件1．气温：坝址处的多年气温为17.3℃，月平均气温5℃（一月份）、最高29℃（七月份)。
实测极端气温-8.2℃（一月份）、最高气温40.6℃（七月份）。
2．湿度：年平均相对湿度为79%左右，其中六月份87%为最大，一月份72%最小，日变化较大。
3．降雨量：坝址以上流域的年平均降雨量1860毫M，实测最大降雨量为2574毫M，最少降雨量1242毫M。
雨量在年内分配不均，其中4-9月份占全年雨量的80%，5-6月份站全年雨量的1/3，往往形成起伏多峰的洪水。
水工建筑物讲义
重力坝一、重力坝的工作原理及其特点1、工作原理①利用自重在坝基面产生的摩擦力以及坝与地基间的凝聚力来抵抗水平水压力而维持稳定②利用自重引起的压应力来抵消由水压力产生的拉应力2、工作特点①断面尺寸大，抵抗渗漏、漫顶破坏的能力强，在各种坝型中失事率最低②对地形地质条件适应性强③泄流问题容易解决④施工导流容易解决⑤体积大便于机械化施工⑥结构作用明确⑦由于体积大，材料强度不能充分利用⑧底部扬压力大，对稳定不利⑨由于体积大，水化热不易散发，温控要求高二、重力坝的型式按作用分非溢流重力坝溢流重力坝按建筑材料分混凝土重力坝碾压混凝土重力坝浆砌石重力坝按内部结构分实体重力坝宽缝重力坝空腹重力坝三、重力坝设计的主要内容1、总体布置: 坝轴线组成建筑物的位置2、剖面设计3、稳定分析4、应力分析5、构造设计6、地基处理7、溢流坝或泄水孔设计8、监测设计扬压力(含坝基和坝体内扬压力)*坝基扬压力:坝基扬压力包括两部分①下游水深引起的浮托力；②由水头差引起的渗透压力.渗透压力从上游向下游逐渐消减，其变化呈抛物线分布。
扬压力对坝体稳定不利. 见图2.4为减小扬压力需采取工程措施：设帷幕. 设排水.地震荷载地震荷载包括:地震惯性力地震动水压力(激荡力)地震动土压力( 地震对扬压力、泥沙压力的影响一般不考虑)计算方法：动力法一般用拟静力法计算:F=ma, a为坝址处的地震加速度.地震烈度：(表示地震时在一定地点的地面震动的强烈程度，分0～12度)地震荷载的大小与建筑物所在地区的烈度有关，烈度又分基本烈度和设计烈度两种.基本烈度系指建筑物所在地区今后一定时期(一般指100年左右)内可能遭遇的地震最大烈度。
设计烈度二、荷载(作用)组合1、基本概念除自重外，作用在重力坝上的荷载和如下特点：时大时小、时有时无、此出彼没。
2、荷载组合定义：将可能作用在建筑物上的所有荷载按出现的时间(机率)是否相同进行分组，然后将各组荷载分别作用在所设计的建筑物上，研究建筑物的稳定和强度，并给以不同的安全系数。
水工建筑物第2章
第2章
拱 坝
一.拱坝的工作原理及其特点 二.拱坝的类型
三.拱坝对地形地质条件的要求 四.拱坝的荷载 五.拱坝的布置 六.拱坝的稳定分析
拱坝是一种在平面上向上游弯曲、呈曲线 形、能把一部分水平荷载传给两岸的挡水 建筑物，是一个空间壳体结构。
一、拱坝的工作原理及特点
意大利瓦依昂拱坝
3.
抗震性能好
拱坝是一个整体的空间壳体结构，坝 体轻韧而富有弹性。当基础及坝肩岩体稳 定时，其抗震能力较强。
4.
荷载特点——坝体自重和扬压力对拱坝 应力影响较小，但温度荷载和地基变形 的影响很大 。
对于拱坝，温度荷载是主要荷载之一。 拱坝周边固接于基岩上，温度变化及地基 变形等对坝体应力有显著影响。 据实测资料分析表明，由温度变化引 起的径向位移，约占总位移的1/3～2/3。
pL T 2 sin 0
pR
常见的拱圈形式有：
2.常见的拱冠梁剖面:
在U形河谷中，可采用上游面铅直的单曲 中厚或厚拱坝，在V形和接近V形的河谷中， 多采用具有竖向曲率的双曲薄拱坝。
六. 拱坝的稳定分析
坝体应力分析 拱坝的稳定分析 坝肩稳定分析
由于温降对坝体应力不利，温升将使拱端推力加 大，对坝肩岩体稳定不利。
1. 拱圈的布置
拱坝的拱圈一般为 圆弧形或接近圆弧的曲 线，对于拱结构而言， 拱圈截面上的应力随拱 圈半径的减小和中心角 的增大而减小，相应的 拱圈厚度就薄些；反之， 拱的厚度就大些。
合理的拱圈形式应当是压力线接近拱轴线，使 拱截面内的压应力分布趋于均匀。根据经验，拱坝 水平拱圈最大中心角一般在75°～110°范围内。
水工建筑物课件 第二章、水工建筑物上的荷载 及荷载效应组合 2-2
3.波浪压力计算 3.波浪压力计算 求出h 求出hm、hp、Lm等，并根据坝闸前水深，计算作用 并根据坝闸前水深， 在坝闸上的波浪压力。 在坝闸上的波浪压力。 当水深H ≥Lm/2时 浪压力为： 1）当水深H ≥Hcr H ≥Lm/2时,浪压力为： 1 PWK = γ W Lm (h1% + hz ) 4 πh12% 2πH 其中： 其中： cth hz = Lm Lm
（3）地震动土压力
当重力坝或水闸一侧有填土时， 当重力坝或水闸一侧有填土时，则应考虑地震 引起的土体对结构产生的动态压力， 引起的土体对结构产生的动态压力，即地震动 土压力。 土压力。
地震主动动土压力代表值可按式（ 35）计算， 地震主动动土压力代表值可按式（2-35）计算，并 取其“ 号计算结果中的大值。 取其“+”、“－”号计算结果中的大值。
cosψ 1 1 2 FE = qo H + γH (1 ± ςα v / g )C e 2 cos(ψ 1 − ψ 2 )
七、山体围岩压力及弹性抗力 1.围堰压力 1.围堰压力 在山体中开挖后，岩体原有平衡被破坏， 在山体中开挖后，岩体原有平衡被破坏，洞周围 岩变形，应力重新分布。当岩体较破碎时， 岩变形，应力重新分布。当岩体较破碎时，其可 能产生塌落、滑移，而施加在隧洞衬砌上压力， 能产生塌落、滑移，而施加在隧洞衬砌上压力， 称为围岩压力。 对于薄层状及碎裂、散体结构的围岩，垂直均布 对于薄层状及碎裂、散体结构的围岩， 和水平均布山岩压力标准值可按下式确定， 和水平均布山岩压力标准值可按下式确定，并据 实进行修正： 实进行修正：
2．波浪要素计算
1）对滨海地区、平原水闸等用莆田公式
2 gh m gH m 0 .7 0 . 0018 ( gD / v o ) 0 .45 = 0 . 13 th 0 . 7 ( 2 ) th 2 2 0 .7 vo vo 0 . 13 th 0 . 7 ( gH m / v o )
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坝体及其上永久设备的自重
(Self-weight)
混凝土的容重，在初设可采用 2.35～2.4 T/m3（23.5～24 KN/m3）。 施工详图阶段应由混凝土试验 决定。
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水压力--静水压力
(Hydrostatic Pressure)
按水力学原理计算，如图：
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水压力—泄水动水压力
工作特点：依靠坝 体自重来维持坝体 稳定
世界上最高的重力坝
世界上最高的重力坝是1962年瑞士的大狄 克桑斯(The Grande Dixence)重力坝，高285m。
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二、重力坝的特点--优点
对地形(topography)、地质(Geology) 条件的适应性较强。任何形状的河谷都
可以修建重力坝，中低坝的地应力不高， 对地质条件要求较拱坝低，甚至沙砾石地 基上也能够修建高度不大的重力坝。
重力坝的特点—缺点
剖面尺寸大，材料用量多。因为稳定靠 重力。
中低型重力坝的应力较低，混凝土材料 的强度不能充分发挥。 坝体与地基的接触面大，扬压力大，对 稳定不利。 坝体体积大，温度应力严重，需采取温 控措施。
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三、重力坝的类型
混凝土重力坝
按筑坝材料分
浆砌石重力坝 实腹重力坝 宽缝重力坝 空腹重力坝
波浪水压力计算(续)
当坝面与水平面的交角大于45o时，波 浪的性质与坝面为铅直时的情况相近； 而当交角小于45o 时，则应按斜坡上的 波浪计算。
对于中高坝，浪压力在全部荷载中所 占的比重较小，可以忽略不计。美国垦 务局（Bureau of Reclaimation ）规定 的重力坝设计准则中就没有风浪荷载。
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六、重力坝的建设情况
历史上最早的重力坝—公元前 2900年古埃及在尼罗河上建造的 一座高15m、顶长240m的挡水坝 19世纪以前建造的重力坝，基本 上都采用浆砌毛石，19世纪后期 才逐渐采用混凝土
重力坝的建设情况(续1)
坝工设计理论是在筑坝实践中不断发 展起来的:
1853年到1890年
构造设计——细部构造：坝顶、廊道、排水、 分缝等。
重力坝的设计内容(续)
地基(foundation)处理——地基的防渗： 排水、断层软弱带处理等。
溢流(overfolw)重力坝和泄水孔的设计— —堰顶高程、孔口尺寸、体形及消能、防 护设计。
监测(monitoring)设计——坝体内部和外 部的观测设计。
本节完
§1.2 荷载及其组合
重力坝的荷载(Loads)
荷载组合(Load Combination)
22
重力坝的荷载
（挡水坝段的主要荷载）
重力坝的荷载
坝体及其上永久设备的自重 上下游面上的静水压力 溢流坝反弧段上的动水压力 扬压力 泥沙压力 浪压力 冰压力 地震荷载 温度荷载
（两个三角形面积差 ）
波浪水压力计算(续)
浅水波情况，如图所示，H0<H<Ll 。
坝基面的浪压力剩余强度pl为 ：
pl hl sec h 2H1 Ll
则总压力为（两个三角形面积差）：
( H1 hl h0 ) ( H1 pl ) H1 Pl 2 2
2
破碎波——水闸适用，到时再讲。
法国工程师提出了坝体应力分析的材料 力学方法和弹性理论方法。
19世纪末期
认为作用于坝体的扬压力对坝体有不利 影响，便在靠近上游面的坝体内设置排水管幕 ，以消减扬压力 。
重力坝的建设情况(续2)
20世纪的发展:
进入20世纪后，筑坝材料由浆砌毛石、块石发 展到混凝土 1962年瑞士建成了世界上最高的大狄克桑斯重力 坝，坝高达285m 从20世纪60年代开始，由于土石坝建设的迅速发 展，使重力坝在坝工建设中所占的比重有所下降。 进入20世纪80年代，碾压混凝土技术开始运用于 重力坝建设，使重力坝所占比重又有所回升。
重力坝设计规范(Design Criteria)
1、中华人民共和国水利电力部，《混凝土重力坝 设计规范》（SDJ21-78), 1978年； 2、中华人民共和国水利电力部，《混凝土重力坝 设计规范SDJ21-78的补充规定》, （84）水 电水规字第131号，1984年； 3、中华人民共和国国家经济贸易委员会，电力行 业标准《混凝土重力坝设计规范》（ DL5108-1999), 1999年。 4、混凝土重力坝设计规范(SL319-2005替代 SDJ21-78)/中华人民共和国水利行业标准
• 重力坝枢纽通常由非溢流坝段（挡水坝段）、溢流坝段、泄水孔坝段 等组成。根据工程任务要求，还可在重力坝上布置水电站、船闸（或 升船机）以及过木建筑物等
五、重力坝的设计内容
剖面(profile)设计—— 先设后计、确定断面。
稳定(sliding stability)分析——坝、基面、地基 中软弱面抗滑稳定。 应力分析(stress analysis)——应力满足坝体与坝 基的强度要求。
矩形ABCD部分 是下游水深H2形成 的上举力，称为浮 托力；三角形CDE 部分是由上下游水 位差形成的渗透水 流产生的上举力， 称为渗透压力。坝 底的扬压力则是两 者之和。
当下游无水时， 扬压力＝渗透压力。
有防渗排水情况
1 0.45 ~ 0.6 2 0.2 ~ 0.4
其中大值适用于岸坡坝段 （因绕流）。修订规范建 议只采用:
p n n hn tg (45
2 o
n
2
)
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浪压力
(hydrodynamic wave pressure)
水库水面在 风吹下生成波浪， 并对坝面产生浪压 力。
波浪三要素
波高hl —从波峰到波谷的高差
波长Ll —从波峰到波峰的距离
波浪中心线高度h0—波浪中心线距静水面的高度
水面波的分类
根据坝前水深与波长的关系可以分为以下三类：
深水波——坝前水深大于半波长，H>1/2Ll，波
长运动不受库底约束。
浅水波——坝前水深小于半波长而大于临界水
深H0，即Ll/2>H>H0，这时波浪运动受库底影响。
Ll Ll 2 h l H0 ln[ ] 4 Ll 2 hl
破碎波——坝前水深小于临界水深，
(hydrodynamic pressure)
如图，溢流 堰ab段，一般 有很小正或者 负水压力，bc 段水压力也很 小，都可以忽 略不计，只计 算反弧段cd上 的动水压力。
q v 根据动量方程，其压力强度为： p g r
q 总水平力为： PH g vcos 2 cos 1
§1.1 概述
重力坝的工作原理 重力坝的特点 重力坝的设计内容
重力坝的建设概况
一、重力坝的工作原理
重 力 坝 是 用 浆 砌 石 (grouted rubble)或者混凝土(concrete)材料建 筑而成的挡水建筑物，其剖面一般 做成上游面近于垂直的三角形断面， 主要依靠坝体的重量，在坝体和地 基的接触面产生抗剪强度或者摩擦 力，来抵抗水库的水平推力，以达 到稳定的要求；同时，也依靠坝体 的自重产生的压应力，来抵消由于 水压力所引起的坝体上游侧的拉应 力，以满足坝身强度的要求。
波浪要素的计算(续)
关于风速：
对于 正常蓄水位和设计洪水 时，采取相应 洪水期多年平均最大风速的 1.5～2.0倍 ；对于 校 核水位，采用相应洪水期多年平均最大风速。
h0
hl2
Ll
×（与水深有关的函数）
波浪水压力计算
深水波情况
如图所示，H>Ll/2，分布见图，用下 式计算
( Ll / 2 h0 hl ) L2 Pi l 2 2
2 0.2 ~ 0.4
不考虑 1 ，以直线代替 即可。
坝体扬压力
上游为
h
下游为零（无 下游水头时），
3＝0.15～0.3
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泥沙压力(sediment pressure)
淤沙的容重和内摩擦角随时间而变化， 且各层不同，准确计算泥沙压力比较困难， 只能参照经验数据，按土压力公式计算。
重力坝的建设情况(续3)
• 我国的发展 从1949～1985年，在已建成的坝高30m以 上的113座混凝土坝中，重力坝达58座，占总 数的51％ 50年代: 新安江 、古田一级 60年代: 丹江口、 刘家峡、三门峡 70年代: 黄龙滩、龚嘴重力坝 80年代: 乌江渡、潘家口 90年代: 万家寨、三峡
坝基扬压力(foundation seepage uplift)
无防渗排水(no relief)情况 有防渗排水情况
坝体扬压力(internal seepage uplift)
坝基扬压力-无防渗排水情况
库水经坝基向下渗透时，渗透水流 沿程受到阻力，造成水头损失。如下图 所示，上游坝踵处的扬压力强度为γH1， 下游坝趾处的扬压力强度为γH2，由于 岩基节理裂隙很不规则，难以求出坝体 扬压力的准确分布，故通常假定扬压力 从坝踵到坝趾呈直线变化。
重力坝的特点—优点（续）
施工方便。大体积混凝土，可采用机械化施 工，放样、立模、浇筑都比较方便，补强、维 护和扩建也比较方便。 结构作用明确。重力坝沿坝沿坝轴线用横缝 分成若干坝段，各坝段独立工作，结构作用明 确，稳定和应力计算都比较简单。 可采用块石筑坝。用浆砌石本身做材料筑坝， 也可在混凝土加入块石，以节省水泥。（现已 较少采用浆砌石，需用人工较多）
静冰压力表
比如，-25oC开始以2.5oC/h升温时，静冰 压力为（20～28）×104Pa
冰压力对于重力坝并不重要，而对于低坝、 闸墩、胸墙等结构物，往往成为比较重要的荷 载。
为避免过大的冰压力，可采用防冰、破冰 措施。
第一篇 蓄水枢纽的水工建筑物
水力仿真 挡水建筑物 重力坝 拱坝 土石坝 溢洪道 隧洞、涵管 隧洞、涵管 船闸、鱼道、筏道