3-4溢流重力坝的剖面设计

帷幕的厚度：帷幕内的渗透坡降不超过允许值；
帷幕能得到的厚度与孔的排数关系：l=(n-1)c1+c2
2、坝基排水
排水孔幕：距帷幕大于2米，可以略向下游倾斜10度～15度；
孔径150～200mm，孔距2～3m，孔深为帷幕深度的0.4～0.6倍，而且高中坝排水孔深应大于10m。
排水孔幕在混凝土坝中的部分预埋钢管，待帷幕灌浆后才能钻孔。
4、估算淹没损失以及枢纽造价，进行综合比较，确定最优方案。
（三）溢流坝的体形设计
1曲线的组成：
2曲线的设计要求：
顶部曲线
堰顶溢流曲线
下游段：WES曲线： n=1.85；
克奥曲线：给定坐标值和施工非常方便。上游段：三圆弧曲线：
给定方程的曲线：
大孔口泄流
设有胸墙
下游段： φ一般取0.96，
定型设计水头Hd=(0.75～0.95HMAX
Ⅰ区——为上、下游最高水位以上坝体表层混凝土。在寒冷地区多采用厚2m～3m的抗冻混凝土，一般用C15、P4、F100~F200。
Ⅱ区——为上、下游水位变化区的坝体表层混凝土，多采用厚3m～5m的抗渗、抗冻并具有抗侵蚀性的混凝土,一般用C15、P8、F150~F300。
Ⅲ区——分别为上、下游最低水位以下 坝体表层混凝土，其抗渗性要求较高，多采用厚2～3m的抗渗混凝土,一般用C20、P10、F100。
四、重力坝的分缝横缝、纵缝、水平施工缝
分缝的目的：防止由于温度变化和地基不均匀沉降导致坝体裂
1、横缝
横缝与坝轴线垂直，将坝体分成若干个坝段，横缝间距一般为15m～20m。
永久性横缝可兼作沉降缝和温度缝，缝面常为平面，可不留缝宽。当不均匀沉降较大时，需留缝宽1cm～2cm，缝间用沥青油毛毡隔开，缝内须设置专门的止水
Ⅳ区——为坝体靠近基础的底部混凝土，主要满足强度要求,一般用C20、P10、F200、DW。
V区——为坝体内部混凝土，多采用低标号低热混凝土,一般用C10~15、P4~2、Dw。
Ⅵ区——抗冲刷部位的混凝土，如溢流面、泄水孔、导墙和闸墩等。抗压强度不低于20MPa～25MPa（90d龄期），严寒地区应满足抗冻要求,一般用C25以上、F200～F300。
1.基础灌浆廊道
2.坝体检修和排水廊道
3.坝内廊道附近的应力状况
3-8重力坝的地基处理
一、地基处理的目的
提高基岩的强度和整体性，防渗
二、对坝基的要求：
1)足够的抗压和抗剪强度；
2)良好的整体性和均匀性
3)足够的抗渗性和耐久性
三、坝基的开挖和清理
1)坝基面开挖高程的确定
70m以上：新鲜、微风化或弱风化基岩下部
五、坝基防渗、排水
坝基防渗处理目的是：减少坝基及绕坝渗漏；防止较大渗流对坝基产生渗透破坏；减小作用在坝基底面上的扬压力，提高坝体的抗滑稳定性。
1、坝基帷幕灌浆
帷幕灌浆目的：降低坝底渗透压力，防止坝基内产生机械或者化学管涌，减少坝基渗流量。
帷幕位置：靠近上游面距坝轴线附近
帷幕深度、孔径、灌浆压力
进入相对隔水层3～5米；
较高的坝还可以采用走排措施。
六、两岸处理
当河岸较陡，又有顺坡剪切裂隙时，要校核岸坡沿裂隙的稳定性，必要时应开挖削坡，若开挖量大，也可采用预应力锚系钢筋固定岸坡。
若岸坡平缓稳定，岸坡坝段可直接建在开挖的岸坡基岩上；若岸坡较陡，但基岩稳定，为使岸坡坝段稳定，可考虑把岸坡开挖成梯级，利用基岩和混凝土的抗剪强度增加坝段的抗滑稳定，但应避免把岸坡挖成大梯级，以防在梯级突变处引起应力集中，产生裂缝
§3-4溢流重力坝的剖面设计
泄水重力坝既时挡水建筑物，又是泄水建筑物
一、溢流重力坝的泄水方式：
1.坝顶溢流
2.坝深泄水孔泄水
溢流重力坝的作用：承担泄水、放水、排砂、放空水库和施工导流等任务
二、设计要求：
1.满足稳定和强度要求外；
2.还需要按实际要求确定：
位置选择、泄水方式的组合、泄量分配、
3.堰顶和泄水孔口高程与位置
三、溢流重力坝
（一）溢流重力坝的工作特点
1、足够尺寸，良好体形、较大m；
2、水流平顺、不产生振动或、负压，不免空蚀、空穴；
3、不产生严重的冲刷；
4、主流在河床部位，不产生折冲水流
5、有控制灵活的下泄设备
（二）孔口设计
1、设计步骤：
2、选定泄水方式，拟定泄水布置方案和若干剖面；
3、初定孔口尺寸，按规定进行洪水标准的调洪演算，确定防洪库容、设计和校核水位以及相应的下泄流量；
预泄水库，增大水库调蓄能力
放空水库以检修
排放泥沙，减少水库淤积
随时向下游放水，满足航运或灌溉要求
施工导流
工作条件：
二、坝身泄水孔的形式及布置
有压泄水孔
无压泄水孔
双层泄水孔
分类：
1按作用：
泄洪孔
发电孔
冲沙孔
放水孔
灌溉孔
导流孔
尽量考虑一孔多用
2按流态
有压泄水孔
无压泄水孔
3按高程
表孔、中孔和底孔
三、有压泄水孔
六、消能防冲设计
1、消能工的设计原则和型式：
2、底流消能：
特点及措施：底流消能工作可靠，但工程量较大，多用于低水头、大流量、地质条件较差的溢流重力坝。
护坦构造与设计：
护坦的稳定计算确定护坦的厚度：
抗滑措施：
稳定措施（锚固后的计算）后的校核：
护坦的分缝以及材料：
3、挑流消能
鼻坎挑流消能设计主要包括：选择合适的鼻坎型式、鼻坎高程和挑射角度、反弧半径、鼻坎构造和尺寸；计算挑射距离和最大冲坑深度；校核挑射水流形成的冲坑是否影响坝体的安全。
上游段同前。
反弧段：
中间直线段
3剖面设计
（四）设计具体步骤：
1. 洪水标准
2.孔口型式：
开敞溢流式：
大孔口溢流式：
3.孔口尺寸：
溢流孔口尺寸与堰型、堰顶高程和单宽流量q等有关，由水力计算确定；初拟时，溢流堰净宽 ，设溢流孔每孔净宽为b，孔数为n个，令闸墩厚度为d,则溢流坝前缘总宽度 。
4.计算公式：
4渐变段
L=(1.5～2.0)D，边壁收缩率控制在1：10～1：5之间。
5竖向连接
有压孔用圆弧连接：R大于5倍孔径
无压孔用抛物线连接：
6平压管和通气孔
平压管设于检修闸门和工作闸门之间；直径由充水时间决定。
平压管作用：静水中启闭检修门
7泄水孔的应力分析(略)
四、无压泄水孔的设计
见大朝山剖面图
布置及组成：平面上布置成直线；过水断面为矩形或城门洞形。
相对隔水层的吸水量要求：
坝高大于70米：ω＜0.01L/M3
坝高30～70米：ω=0.01～0.03L/M3
坝高30米以下：ω=0.03～0.05L/M3
注浆压力：帷幕表层段的注浆压力不宜小于1～1.5倍坝前静水头，孔底段:：注浆压力不宜小于2～3倍坝前静水头。
孔距一般1.5～4m。排距略小于孔距。
设计的主要内容：
挑距计算：
冲刷坑深度计算：
挑流鼻坎体形的设计：
扩上坎
连续坎
差动坎
斜挑坎
扭曲坎
高低坎
窄缝坎
分流墩
4、面流消能与消力戽消能：
其优点是：下游河床可以不设护坦，工程量小；水流表面可以过木、排冰，不会损伤坝面。缺点是：对下游水深有较高要求；波状水跃衰减慢，对电站运行及下游航运不利，且易冲刷两岸。
70～30m：微风化弱分化上部基岩
同一工程中两岸较高的部位，其利用基岩面的标准可以河床部位适当放宽。
2)坝基面清理：
基岩开挖后，在浇筑混凝土前，需进行彻底的清理和冲洗，包括清除松动的岩块、打掉凸出的尖角
3)坝基面开挖形状：
坝段的基础面上下游高差不宜过大，并尽可能开挖成略向上游倾斜，若基岩面高差过大或向下游倾斜，宜开挖成大台阶状
临时性横缝其缝面设置键槽，埋设灌浆系统
2、纵缝
纵缝是平行于坝轴线方向的缝，其作用是为了适应混凝土的浇筑能力、散热和减小施工期的温度应力
3、水平施工缝
水平施工缝是新老混凝土的水平结合面。每层浇筑块的厚度约为1.5m～4.0m，基岩表面约0.75m～1.0m，以利散热
五、坝体的廊道系统
满足帷幕灌浆、排水、观测和检修坝体的需要，须在坝内设置各种廊道或竖井，构成廊道系统
2、混凝土的耐久性要求
抗渗性W2、W4、W6、W8、W10、W12等六级
抗冻性F400、F300、F200、F150、F100、F50等六级
抗磨性以混凝土的最低强度等级作要求
如在什么条件下混凝土强度等级不得低于多少等
抗侵蚀性
以混凝土的最低强度等级作要求
如在什么条件下混凝土强度等级不得低于多少等
3、重力坝的材料分区的意义
由压力短管和明流段组成。
1压力短管
组成：进口曲线段、检修门槽段、压坡段1：4--1：6
2明流段
必须保证稳定无压流，禁止明满流交替，孔顶应预留足够的安全超高。
槽底抛物线方程：
3通气孔面积计算同前
§3-7重力坝的材料和构造
一、混凝土重力坝的材料
1、混凝土的强度指标
设计强度与混凝土的龄期：坝体混凝土抗压设计强度的龄期一般用90d，最多不超过180d。同时还规定28d龄期的抗压强度不得低于7.5Mpa。设计抗拉强度的龄期采用28d，一般不采用后期强度。
见深孔中东风图
1进口曲线
进口曲线应该满足的要求：减少
进水口体形设计局部水头损失，提高泄水能力，控制负压，防止空蚀。
进口曲线：符合流线规律，常采用1/4的椭圆曲线：α取0.30
喇叭进水口
三向圆柱进水口
三向椭圆进水口
推荐垂直轴线椭圆方程：表2-16
小型工程直接才用圆柱和斜圆柱