第六节溢流重力坝
第六节溢流重力坝（一）引言：溢流重力坝简称溢流坝，既是挡水建筑物，又是泄水建筑物。
因此，坝体剖面设计除要满足稳定和强度要求外，还要满足泄水的要求，同时要考虑下游的消能问题。
当溢流坝段在河床上的位置确定后，先选择合适的泄水方式，并根据洪水标准和运用要求确定孔口尺寸及溢流堰顶高程。
本节主要介绍：溢流坝的设计要求、溢流坝的泄水方式和溢流坝的剖面设计一．溢流坝的设计要求溢流坝是枢纽中最重要的泄水建筑物之一，将规划库容所不能容纳的大部分洪水经坝顶泄向下游，以便保证大坝安全。
溢流坝应满足泄洪的设计要求：●有足够的孔口尺寸、良好的孔口体形和泄水时具有较大的流量系数。
●使水流平顺地通过坝体，不允许产生不利的负压和振动，避免发生空蚀现象。
●保证下游河床不产生危及坝体安全的冲坑和冲刷。
●溢流坝段在枢纽中的位置，应使下游流态平顺，不产生折冲水流，不影响枢纽中其他建筑物的正常运行。
●有灵活控制水流下泄的设备，如闸门、启闭机等。
二．溢流坝的泄水方式图示讲解：1．坝顶开敞溢流式溢流坝泄水方式（单位：m）（a）坝顶溢流式 1一350T门机；2一工作闸门（b）大孔口溢流式 1一175/40T门机；2一12×10m定轮闸门；3一检修门（c）具有活动胸墙的大孔口 1-活动胸墙；2一弧形闸门；3一检修门槽；4一预制混凝土块安装区不设闸门时，堰顶高程等于水库的正常蓄水位，泄水时，靠壅高库内水位增加下泄量，这种情况增加了库内的淹没损失和非溢流坝的坝顶高程和坝体工程量。
坝顶溢流不仅可以用于排泄洪水，还可以用于排泄其它漂浮物。
它结构简单，可自动泄洪，管理方便。
适用于洪水流量较小，淹没损失不大的中、小型水库。
当堰顶设有闸门时，闸门顶高程虽高于水库正常蓄水位，但堰顶高程较低，可利用闸门不同开启度调节库内水位和下泄流量，减少上游淹没损失和非溢流坝的高度及坝体的工程量。
与深孔闸门比较，堰顶闸门承受的水头较小，其孔口尺寸较大，由于闸门安装在堰顶，操作、检修均比深孔闸门方便。
当闸门全开时，下泄流量与堰上水头H0的3/2次方成正比。
随着库水位的升高，下泄流量增加较快，具有较大的超泄能力。
在大、中型水库工程中得到广泛的应用。
2．孔口溢流式在闸墩上部设置胸墙，有固定胸墙和活动胸墙两种，既可利用胸墙挡水，又可减少闸门的高度和降低堰顶高程。
它可以根据洪水预报提前放水，腾出较大的防洪库容，提高水库的调洪能力。
当库水位低于胸墙下缘时,下泄水流流态与堰顶开敞溢流式相同；当库水位高于孔口一定高度时,呈大孔口出流。
胸墙多为钢筋混凝土结构,常固接在闸墩上,也有做成活动式的。
遇特大洪水时可将胸墙吊起,以加大泄洪能力，利于排放漂浮物。
三．溢流坝的剖面设计图示讲解：图2-23 溢流坝剖面1-顶部溢流段；2-直线段；3-反弧段；4-基本剖面；5-薄壁堰；6-薄壁堰溢流水舌溢流坝的基本剖面呈三角形。
上游坝面可以做成铅直面，也可以做成折坡面。
溢流面组成：顶部曲线段、中间直线段和底部反弧段三部分。
设计要求：有较高的流量系数，泄流能力大；水流平顺，不产生不利的负压和空蚀破坏；形体简单、造价低、便于施工等。
1.溢流坝的堰面曲线●顶部曲线段溢流堰面曲线常采用非真空剖面曲线。
采用较广泛的非真空剖面曲线有克-奥曲线和幂曲线(或称WES曲线)两种。
克-奥曲线与幂曲线在堰顶以下(2/5～1/2)Hs(Hs为定型设计水头)范围内基本重合，在此范围以外，克—奥曲线定出的剖面较肥大，常超出稳定和强度的需要，如图2-24所示。
克-奥曲线不给出曲线方程，只给定曲线坐标值，插值计算和施工放样均不方便。
而幂曲线给定曲线方程，如式（2-57），便于计算和放样。
克-奥曲线流量系数约为0.48~0.49，小于幂曲线流量系数（最大可达0.502），故近年来堰面曲线多采用幂曲线。
◆开敞式溢流堰面曲线◆设有胸墙的堰面曲线●中间直线段中间直线段的上端与堰顶曲线相切，下端与反弧段相切，坡度与非溢流坝段的下游坡相同。
●底部反弧段溢流坝面反弧段是使沿溢流面下泄水流平顺转向的工程设施，通常采用圆弧曲线，R=（4~10）h，h为校核洪水闸门全开时反弧最低点的水深。
反弧最低点的流速愈大，要求反弧半径愈大。
当流速小于16m/s时，取下限；流速大时，宜采用较大值。
当采用底流消能，反弧段与护坦相连时，宜采用上限值。
挑流圆弧曲线结构简单，施工方便，但工程实践表明容易发生空蚀破坏，为此，许多人开展了可探求合理新型反弧曲线的研究，如球面，变宽度曲面，差动曲面等。
2. 溢流坝剖面设计溢流坝的实用剖面：在三角形基本剖面基础上结合堰面曲线修改而成。
●溢流坝堰面曲线超出基本三角形剖面图示讲解：溢流坝剖面绘制（a）反弧与护坦连接；（b）反弧与挑流鼻坎连接在坚固完好的岩基上，会出现这种情况，设计时需对基本剖面进行修正，先绘出非溢流坝三角形基本剖面△102,根据溢流坝的定型设计水头Hs和选定的堰面曲线型式,点绘出堰面曲线ABCD,将基本三角形△012平移至今△0＇1＇2＇位置,使下游边0＇2＇与溢流坝面的切线重合,坝上游阴影部分可以省去。
为了不影响堰顶泄流，保留高度d的悬臂实体,且要求d≥0.5Hzmax（Hzmax为堰顶最大作用水头）。
●溢流堰面曲线落在三角形基本剖面以内。
当坝基摩擦系数较大时,会出现这种情况。
为了满足与基本剖面协调的要求,可将失去的部分坝体体积补上,通常是在溢流坝顶加一斜直线AA＇，使之与溢流曲线相切于A点，增加上游阴影部分坝体体积，同时也满足坝体稳定和强度要求。
●具有挑流鼻坎的溢流坝。
当鼻坎超出基本三角形剖面以外时，若l/h>0.5时，须核算B-B＇截面处的应力；若拉应力较大,可考虑在B-B＇截面处设置结构缝,把鼻坎与坝体分开；若拉应力不大,也可采用局部加强措施，不设结构缝。
溢流坝和非溢流坝的上游坝面要求应尽量一致,并且对齐,以免产生坝段之间的侧向水压力，否则将使坝段的稳定、强度计算复杂化。
溢流坝的下游坝面，则不强求与非溢流坝面完全一致对齐，只要两者各自保持一致对齐即可。
第六节溢流重力坝（二）本节主要介绍：溢流坝的孔口布置和溢流坝的消能防冲四．溢流坝的孔口布置溢流坝的孔口设计涉及很多因素,如:洪水设计标准、下游防洪要求、库水位壅高的限制、泄水方式、堰面曲线以及枢纽所在地段的地形、地质条件等。
设计时,先选定泄水方式,拟定若干个泄水布置方案(除堰面溢流外,还可配合坝身泄水孔或泄洪隧洞泄流),初步确定孔口尺寸,按规定的洪水设计标准进行调洪演算,求出各方案的防洪库容、设计和校核洪水位及相应的下泄流量,然后估算淹没损失和枢纽造价,进行综合比较,选出最优方案。
挑流鼻坎的结构缝1．洪水标准2．单宽流量的确定单宽流量的大小是溢流重力坝设计中一个很重要的控制性指标。
单宽流量一经选定,就可以初步确定溢流坝段的净宽和堰顶高程。
单宽流量愈大,下泄水流的动能愈集中,消能问题就愈突出,下游局部冲刷会愈严重,但溢流前缘短，对枢纽布置有利。
因此,一个经济而又安全的单宽流量，必须综合地质条件、下游河道水深、枢纽布置和消能工设计多种因素,通过技术经济比较后选定。
工程实证明对于软弱岩石常取q=20~50m3/(s·m)；中等坚硬的岩石取q=50~100 m3/(s·m)；特别坚硬的岩石q=100~150 m3/(s·m)；地质条件好、堰面铺铸石防冲、下游尾水较深和消能效果好的工程,可以选取更大的单宽流量。
近年来，随着消能技术的进步,选用的单宽流量也不断增大。
在我国已建成的大坝中，龚嘴的单宽流量达254.2m3/(s·m),目前正在建设中的安康水电站单宽流量达282.7m3/(s·m)。
而委内瑞拉的古里坝其单宽流量已突破了300m3/(s ·m)的界限。
3．孔口尺寸的确定溢流孔口尺寸主要取决于通过溢流孔口的下泄洪水流量Q 溢，根据设计和校核情况下的洪水来量,经调洪演算确定下泄洪水流量Q 总，再减去泄水孔和其它建筑物下泄流量之和Q0,即得Q 溢:Q 溢=Q 总一αQ0 （m3/s ）式中 Q0一一经由电站、船闸及其它泄水孔下泄的流量；α一一系数,考虑电站部分运行,或由于闸门障碍等因素对下泄流量的影响.正常运用时取0.75~0.90；校核情况下取1.0。
单宽流量q 确定以后,溢流孔净宽B (不包括闸墩厚度)为: B=q Q 溢（m ）装有闸门的溢流坝,用闸墩将溢流段分隔为若干个等宽的孔。
设孔口总数为n ，孔口宽度b=B/n ，d 为闸墩厚度，则溢流前缘总宽度B1为:Bl=nb+（n-1）d （m ）当采用开敞式溢流坝泄流时, 下泄流量Q 溢Q 溢=mz εσmB 232z H g 式中 B 一一溢流孔净宽（m ）；mz-一一流量系数,可从有关水力计算手册中查得；ε一一侧收缩系数,根据闸墩厚度及闸墩头部形状而定。
初设时可取 =0.90~0.95；σm ——淹没系数,视淹没程度而定；g 一一重力加速度9.81（m/s2）。
用设计洪水位减去堰顶水头Hz(此时堰顶水头应扣除流速水头)即得堰顶高程。
当采用孔口泄流时, 下泄流量Q 溢Q 溢=μAk z gH 2式中 Ak 一一出口处的面积(m2)；Hz 一一自由出流时为孔口中心处的作用水头(m)；淹没出流时为上下游水位差；μ——孔口或管道的流量系数,初设时对有胸墙的堰顶孔口,当D H z=2.0~2.4时（D 为孔口高,（m ））,取μ=0.74~0.82；对深孔取μ=0.83~0.93；当为有压流时, μ值必须通过计算沿程及局部水头损失来确定。
确定孔口尺寸时应考虑以下因素：● 泄洪要求● 闸门和启闭机械● 枢纽布置● 下游水流条件图示讲解：溢流坝段的横缝◆ 缝设在闸墩中间，当各坝段间产生不均匀沉降时，不致影响闸门启闭，工作可靠，缺点是闸墩厚度较大；◆ 缝设在溢流孔跨中，闸墩厚度较薄，但易受地基不均匀沉降的影响，且高速水流在横缝上通过，易造成局部冲刷，气蚀和水流不畅。
溢流坝段横缝的布置五．溢流坝的消能防冲引言：溢流坝下泄的水流具有很大的动能,常高达几百万甚至几千万kW ，潘家口和丹江口坝的最大泄洪功率均接近3000万kW ，如此巨大的能量,若不妥善进行处理,势必导致下游河床被严重冲刷,甚至造成岸坡坍塌和大坝失事。
● 下泄水流主要消耗：一是水流内部的互相撞击和摩擦；二是下泄水体与空气之间的掺气摩阻；三是下泄水流与固体边界（如坝面、护坦、岸坡、河床）之间的摩擦和撞击。
●消能工消能：通过局部水力现象,把一部分水流的动能转换成热能,随水流散逸。
●能量转换途径：水流内部的紊动、掺混、剪切及旋滚；水股的扩散及水股之间的碰撞；水流与固体边界的剧烈摩擦和撞击；水流与周围空气的摩擦和掺混等消能形式的选择，要根据枢纽布置、地形、地质、水文、施工和运用等条件确定。
讲座-3-6重力坝的构造及坝体材料学习文档
• 5区：坝体内部混凝土。
• 6区：有抗冲刷要求部位的混凝土（例如溢流 面，泄水孔，导墙和闸墩等），以抗冲刷性能 控制。
温度作用的计算方法
• (3)大体积混凝土结构。 应根据其边值条件，按连续介质的热传导理论 计算结构在任意时刻的温度场，两个不同计算 时刻的温度场的差值（变化）即为该结构的温 度作用。
• T(x,y,z,t)为结构在任意时刻非稳定温度场，根 据热力学有关定理，可推导出其控制方程是：
• 初始条件是： 时，
• 横缝缝面通常需要采用可靠的止水设备，为适 应缝的变形，缝中需要填充沥青油毡，沥青麻 片或其它柔性填料。
• （2）纵缝： • 纵缝的设置为平行于坝轴线方向，将坝段分成
若干坝块。
• 纵缝的作用主要是适应砼的浇筑能力，满足散 热要求。
• 纵缝的形式有： • ①错缝：用于浇筑块尺寸小的情况，适用于低
坝。
• 边界条件有： • 定温度边界：如与库水接触的坝面，岩石地基
面上。 • 放热边界：比如与空气接触的坝面上。
• （1）横缝
• 横缝是垂直于坝轴线方向设置，将坝体分成若 干坝段。
• 横缝主要用于减少坝体的纵向约束，以适应运 用期地基的不均匀沉降及温度变化。
• 横缝一般为永久性缝。间距一般为12m~20m。
重力坝的构造及坝体材料
• 6.1 重力坝的构造 • 6.1.1 重力坝的分缝 • 6.1.2 坝体排水 • 6.1.3 廊道系统 • 6.2 溢流坝坝顶的结构布置 • 6.3 重力坝的材料
6.1 重力坝的构造
• 6.1.1 重力坝的分缝 • 为适应施工期和运行期的温度变化、地基不均
匀沉降、施工时混凝土的浇筑能力及散热要求， 常常需要在水工建筑物中设置接缝构造。
水工建筑物必考知识点精华版
1、溢流重力坝：既要满足稳定和强度要求，又要满足水利条件要求。
孔口尺寸，溢流堰形态，以及效能方式溢流坝的溢流面组成部分，各部分的形态的确定为满足泄水的要求，其实用剖面是将坝体下游斜面修改成溢流面溢流坝面由顶部曲线段、中间直线段、下游反弧段组成顶部曲线段的形状对泄流能力和流态有很大的影响。
对于坝顶溢流式孔口，工程中常采用WES 曲线下部反射弧要求沿程压力分布均匀，不产生负压和不致引起有害的脉动，通常采用圆弧曲线，反射半径R=（6~10）h ，h 为校核洪水位闸门全开时反弧处的水深。
中间直线段与顶部曲线段和下部反弧段相切，其坡度由重力坝基本剖面决定溢流坝实用剖面是将溢流面曲线与坝体基本剖面拟合修改而成。
2、重力坝抗滑稳定分析抗剪强度公式：()∑∑-=P U W f K s∑W --作用于滑动面以上的力在铅直方向投影的代数和∑P --作用于滑动面以上的力在水平方向投影的代数和U ——作用在滑动面上的扬压力；（1分）f ——滑动面上的抗剪摩擦系数；（1分）K----按抗剪强度公式计算的抗滑稳定安全系数抗剪断公式：()∑∑'+-'=P AC U W f K s ''s K ——抗滑稳定安全系数；（1分）∑W ——滑动面以上的总铅直力；（1分） ∑P ——滑动面以上的总水平力；（1分） U ——作用在滑动面上的扬压力；（1分）f '——抗剪断摩擦系数；（1分）c'——抗剪断凝聚力。
（1分）提高抗滑稳定性的工程措施：将坝的迎水面做成倾斜或折坡行，利用坝面上的水重来增加坝体的抗滑稳定；将坝基面开挖成倾向上游的斜面，借以增加抗滑力提高稳定性；利用地形地质特点，在坝踵或坝趾设置深入基岩的齿墙，用以增加抗力提高稳定性；采用有效的防渗排水或抽水措施，降低扬压力；利用预加应力提高抗滑稳定性3、拱效应：心墙坝由于心墙设在坝体中部，施工时就要求心墙与坝体大体同步上升，因而两者相互干扰大，影响施工进度。
重力坝
挡水坝重力坝的剖面设计§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；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：堰流：孔流：5. 泄洪要求四、闸门和启闭机闸门类型：类型位置及作用启闭特点闸门类型工作闸门堰顶；调节下泄流量启闭力大、动水中启闭；平面闸门弧形闸门事故闸门紧急运用时动水中启闭；平面闸门检修闸门短期挡水，检修设备启闭力小、静水中启闭；平面闸门、浮箱闸门、叠梁闸门平面闸门弧形闸门的比较：平面闸门：结构简单、闸墩受力条件好，各孔口可以共用一个活动式启闭机；缺点：启闭力大，闸墩厚弧形闸门：启闭力小，闸墩薄；无门槽，水流平顺；缺点：闸墩长，受力条件差，。
泄水重力坝
堰面曲线方程如下： 堰面曲线方程如下：
n x n = KH 定型设计水头， 式中：Hd—定型设计水头，按堰顶最大 定型设计水头 作用水头Hmax 75%～95%计算 作用水头Hmax 的75%～95%计算
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对于设有胸墙溢流堰 的堰面曲线： 的堰面曲线：
2.反弧段 反弧段 溢流坝下游反弧段的作 用是使溢流坝面下泄的水流 平顺地与下游消能设施相衔 接。
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3.直线段 直线段
中间的直线段与坝顶曲线 和下部反弧段相切， 和下部反弧段相切，坡度一般 与非溢流坝段的下游坡相同。 与非溢流坝段的下游坡相同。 具体应由稳定和强度分析及剖 面设计确定。 面设计确定。
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7.横缝的布置 横缝的布置
①缝设在闸墩中间 ②缝设在溢流孔跨中
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溢流曲线和剖面设计 1.溢流面曲线 溢流面曲线 溢流面曲线由顶部曲线 段、中间直线段和下部反弧 段三部分组成。 段三部分组成。
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Q= C εσsL m
3/ 2 2gH0
当采用大孔口泄洪时， 当采用大孔口泄洪时，可用下式 计算出堰顶水头H0 Q = µA 2gH0 k
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5.闸门的类型与作用 5.闸门的类型与作用 闸门的类型与 水工闸门按其功用可 分为工作闸门、 分为工作闸门、事故闸门 和检修闸门。 和检修闸门。
2.确定溢流坝的下 确定溢流坝的下 泄流量 Q = QZ -αQ0 α
溢流坝
溢流坝溢流坝（overflow dam），坝顶可泄洪的坝，亦称滚水坝。
溢流坝一般由混凝土或浆砌石筑成。
按坝型有溢流重力坝、溢流拱坝、溢流支墩坝和溢流土石坝。
后者仅限于溢流面和坝脚有可靠防护设施、单宽流量比较小的低坝。
和厂房结合在一起，作为泄洪建筑物的坝内式厂房溢流坝、厂房顶溢流和挑越厂房顶泄流的厂坝联合泄洪方式，可用在高山狭谷地区，是宣泄大流量时，解决溢洪道和电站厂房布置位置不足的一种途径，也是从溢流坝发展起来的新形式。
1、溢流坝过流形式有①坝顶溢流(跌流)，②坝面溢流，③大孔口坝面溢流（见图）。
前两者属表面溢流，能顺利排放冰凌等漂浮物。
堰顶可设或不设闸门。
无闸门的溢流坝，蓄水位只能与堰顶齐平，泄洪时要靠壅高库水位形成水头，逐渐增加泄量，适用于较小水库或具有较长溢流前沿的溢流坝。
设有闸门的溢流坝，能够调节水库蓄水位和下泄流量。
其堰顶高程和溢流前沿长度需根据水库和枢纽建筑物功能、泄水要求经水库调洪计算确定。
堰顶设有闸墩，用以支撑闸门，墩上架桥以装设闸门启闭设备或设置通道。
坝顶溢流的闸门检修容易、操作方便可靠，是最常见的溢流坝形式。
2、溢流坝设计要满足①有足够的溢流前沿长度和泄流能力以满足防洪要求；②水流平顺，坝面无不利的负压或振动；③下泄水流不造成危害性冲刷。
高水头溢流坝泄水流速可达30～40m/s或更大,下游河床单宽消能功率可达几万甚至几十万千瓦。
从溢流或泄水段到下游消能工设计要解决好：空蚀和磨蚀、掺气和雾化、轻型结构的振动、河床和岸坡的冲刷等一系列高速水流问题。
要选择合适的坝顶和堰面曲线形式：既要有较大泄流能力，又要有稳定的水流形态和免遭空蚀破坏、容易施工的体型。
较好的消能工形式和尺寸对枢纽各建筑物的安全运行具有重要意义。
近期的高坝建设中，在新型消能工技术、通气减蚀措施等许多方面都获得了较大的进展。
3、已有建筑溢流重力坝是溢流坝中修建较多、运行经验丰富的坝型。
巴西图库鲁伊水电站的重力坝，最大坝高86m,23个溢流孔，总泄流量104400m3/s；中国河北省潘家口水利枢纽重力坝，坝高107.5m,设计最大泄流量56200m3/s，部分采用宽尾墩形式的新型消能工。
水工建筑物 第六章重力坝概述荷载稳定
压力强度为 γw H2；渗透压力呈折线分布， 在排水孔中心线与坝底相交点为α γw (H1-H2)= α γw H 。
? α为渗透压力强度系数（或称渗透压力折
减系数，书中称扬压力折减系数不妥）： 河床坝段： α采用0.2~0.3； 岸坡坝段： α采用0.3~0.4。
设有防渗帷幕和排水设施 的实体重力坝坝底扬压力图
? 碾压混凝土坝主要特点 ： ①节约水泥，可简化温控措施。碾压混凝土一般都掺入较大
数量（胶凝材料的30%～70%）的粉煤灰或其他具有一定活 性的掺合料，因而水泥用量显著减少， 水泥用量为50 ～ 120kg/m3 ，而常态混凝土的水泥用量为160 ～ 220kg/m3 。 ②可缩短工期。工期一般可缩短1/5～1/3，甚至更短。 ③降低造价。碾压混凝土的单价比常规混凝土 低15～30%，有 的低50%左右。
特点：①节约混凝土方量，充分利用材料强度；②侧向稳定性差，对地 基的要求严格；③钢筋用量较大，施工复杂。
? 特点： ①节约混凝土方量，充分利用材料强度； ②侧向稳定性差，对地基的要求严格； ③钢筋用量较大，施工复杂。
? 空腹重力坝
在坝内设置大型纵向空腔的重力坝。 ? 特点：①减少扬压力，节约混凝土方量20～30℅；
一、荷载的计算 常沿坝轴线方向取1米宽坝体为计算单元。 1、坝体及坝上永久设备的自重
? 自重：坝体及其上永久性设施的重量 W=∑（γi Vi ）。 ? 坝体自重：应按其断面的几何尺寸及材料容重计算。在初步设计阶段，
混凝土的容重可根据骨料的类别采用 23.0～23.5kN/m 3，对重要的工 程应采用混凝土的试验数值。 ? 对坝上永久设备：如闸门、启闭机、电机、电梯等自重均按实际重量 计算。
上，下游坝面处扬压力为0；排水管幕与下游坝面之间按直线变化。
溢流重力坝坝基防渗处理讲义
● 消能工的设计原则
尽量使下泄水流的大部分动能消耗在水流内部的紊动 中,以及水流与空气的摩擦上;
不产生危及坝体安全的河床或岸坡的局部冲刷; 下泄水流平稳,不影响枢纽中其他建筑物的正常运行; 结构简单,工作可靠; 工程量小，造价低。
● 消能方式：
底流消能、挑流消能、面流消能和消力戽消能等。
11
单宽流量q确定以后,溢流孔净宽B (不包括闸墩厚 度)为:
B=
（m）
装有闸门的溢流坝,用闸墩将溢流段分隔为若干个 等宽的孔。设孔口总数为n，孔口宽度b=B/n，d 为闸墩厚度，则溢流前缘总宽度B1为:
B1=nb+（n-1）d （m）
12
开敞式溢流坝下泄流量
当采用开敞式溢流坝泄流时, 下泄流量Q溢
特点：消力戽是以模型试验为基础研究成功的一种消能方式。 它是利用一个较大的反弧半径和挑角形成的戽斗、在一定 尾水深度的作用下，使从溢流坝下游的高速水流在戽斗内 产生激烈的表面旋滚，并使出戽的高速水股在底部及尾水 中均产生旋滚，以达到较好的消能效果。30年首先在美 国大重力坝中采用，我国安康采用。
优点：工程量较消力池小， 冲刷坑比挑流式浅，不存在 雾化问题； 缺点：下游水面波动大，易 冲刷岸坡，不利航运，戽面 磨损率高，增大了维修费用 。
在溢流坝段位置确定以后，应合理选择泄 水方式，并根据洪水标准和运用要求确定孔口 尺寸。
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孔口设计
孔口设计涉及因素：
洪水设计标准、下游防洪要求、库水位雍高有无限 制、是否利用洪水预报、过水方式以及枢纽地形、地质 条件等。
设计步骤：
选定泄水方式，拟定若干种泄水布置方案。初步确 定空口高程、尺寸，按工程等级相应的洪水设计标准进 行洪水调节演算。求出各方案的防洪库容，设计和校核 洪水位及相应的下泄洪量等。然后估算淹没损失和枢纽 造价，进行技术经济比较，选出最优方案。
(完整word版)重力坝
第4章溢流坝坝体设计一、泄水方式的选择溢流重力坝既要挡水又要泄水,不仅要满足稳定和强度要求，还要满足泄水要求。
因此需要有足够的孔口尺寸、较好体型的堰型，以满足泄水的要求；且使水流平顺,不产生空蚀破坏。
重力坝的泄水主要方式有开敞式和孔口式溢流,开敞溢流式的堰除了有较好的调节性能外，还便于设计和施工，同时这种形式的堰在我国应用广泛，有很多的工程实践经验。
故本设计采用开敞溢流式孔口形式，堰顶设置门.二、溢流坝剖面拟定溢流曲线由顶部曲线段、中间直线段和底部反弧段三部分组成。
设计要求：（1）有较高的流量系数，泄流能力大；（2）水流平顺，不产生不利的负压和空蚀破坏；（3）体形简单，造价低，便于施工.本设计采用的溢流坝的基本剖面为三角形.其上游面为直线面，即取上游的坡率为n=0，溢流面由顶部的曲线、中间的直线、底部的反弧三部分组成。
1、定型设计水头的确定：①初步估算H，可假定。
由于收缩系数与上游作用水头有关，则可先假设侧收缩系数，求出H，在核算侧收缩系数值。
因堰顶高程和水头未知，先按自由出流计算,则取，然后再校核。
由题意知Q=32800,取m=0。
502，设=0。
90，则==14。
9m②计算实际水头H。
查图和表得边墩形状系数为0。
7，闸墩形状系数为0.45，因1,=10.2=0。
91用求得的近似值代入上式重新计算=14.82m,则所求的值不变，这说明以上所求的=14。
82m已知上游河道宽为1000m,上游设计水位为225.7m，河床高程为153.5m，近似按矩形断面计算上游过水断面面积=1000=72200=0.45m/s则堰的设计水头=14。
81m2、堰顶高程堰顶高程=上游设计水位=225。
7153。
5=210.89m下游堰高=210。
89153.5=57.39m,=3.872。
0，下游水面比堰顶低,0.15，满足自由出流条件，以上按自由出流计算的结果是正确的。
即=14.82m，=14。
81m,堰顶高程为210。
重力坝
七、浪压力
浪压力与风速和水库吹程有关。中等高度以上 的重力坝，浪压力在荷载中所占比重较小，通 常忽略。 重力压上游面多为铅直（或接近铅直），当波 浪推进到坝前。由于坝面的反射作用产生驻波， 波高为4Ll，而波长保持不变。 具体公式见书
八、地震荷载
根据《水工建筑物抗震设计规范》地震惯性力 和地震动水压力的计算，一般采用“拟静力 法”，对高度大于150m的坝，宜进行动力分析。
rH2
P
W1
W2
软 弱 面
U1
U2
四、提高坝体抗滑稳定性的工程措 施
（1）利用水重 （2）将坝基开挖成倾向上游的斜面 （3）在坝踵下设齿墙 （4）抽水措施 （5）加固地基 （6）利用预应力
第四节 重力坝的应力分析
目的： 1、为了检验大坝在施工期和运用期是否满足强度 要求； 2、为解决设计和施工中的某些问题，如砼分区， 某些部位的配筋等提供依据。 应力分析的过程： 1、进行荷载计算及荷载组合 2、选择合适的方法进行应力计算 3、检验大坝各部位的应力是否满足强度要求
第八节 重力坝的地基处理
重力坝失事有40%是因为地基问题造成的。 地基处理主要包含两个方面的工作：一是 防渗，二是提高基岩强度。
一．坝基的开挖与清理
目的：使坝体坐落在稳定坚固的地基上。 规范规定：>70m的高坝，必须建在新鲜、 微风化或弱风化的岩石上。 30—70m的中 坝，必须建在微风化或弱风化的岩石上。 同一工程中，两岸较高部位的坝段，可比 河床段适当放宽。
三、扬压力
1、坝底扬压力，形成原因：①上下游水位 差；②砼、岩石都是透水材料。 由于基岩节理裂隙很不规则，难以求出 坝底扬压力的准确分布，故通常加定扬压 力从坝踵到坝趾成直线变化。 α为扬压力折减系数与岩体的性质和构造， 帷幕深度和厚度，灌浆的质量，排水孔的 直径、间距、深度等有关。 规范规定：河床坝段α=0.2-0.3 岸坡坝段α=0.3-0.4
溢流重力坝工程施工设计方案
市第二水源千岛湖配水工程施工16标取水井结构、溢流重力坝及连通闸专项施工方案合同编号：JS-SG-16中国水利水电第十三工程局市第二水源千岛湖配水工程施工16标项目部二○一六年十二月主题:取水井结构、溢流重力坝及连通闸专项施工方案编制：审核：批准：目录第一章编制依据 (1)1.1编制依据 (1)1.2编制原则 (1)第二章工程概况、地质水文条件、重点难点分析及对策 (2)2.1工程概况 (2)2.2地质水文条件 (3)2.2.1地形地貌 (3)2.2.2工程地质特征 (3)2.2.3水文地质特征 (3)2.2.4气候 (4)2.4本工程重点、难点分析及相应对策 (4)2.4.1、本工程重点、难点分析 (4)2.4.2、针对本重点、难点主要对策 (4)第三章施工准备 (4)3.1、技术准备 (4)3.1.1、业技术准备 (4)3.1.2、外业技术准备 (5)3.2、施工现场准备 (5)3.2.1、施工道路 (5)3.2.2、施工用电 (7)3.2.3、通讯联络 (7)3.2.4、防火、防洪安全设施 (7)3.2.5设备投入 (7)3.2.6人员投入 (8)第四章施工技术方案 (9)4.1土、石方开挖 (9)4.2锚杆施工 (9)4.3止水铜片施工 (11)4.4护底、护坡砼浇筑 (13)4.4.1护底砼浇筑 (13)4.4.2护坡砼浇筑 (17)4.5固结灌浆及帷幕灌浆 (17)4.5.1固结灌浆 (17)4.5.2帷幕灌浆 (19)4.6溢流重力坝及连通闸砼浇筑 (21)4.6.1模板 (21)4.6.2混凝土拌制及运输 (23)4.6.3混凝土入仓及振捣 (24)4.6.4混凝土冲毛 (25)4.6.5模板拆除及砼养护 (25)4.7恶劣天气施工 (26)4.7.1雨季施工 (26)4.7.2低温季节施工 (26)4.7.3雨季度汛施工及措施 (27)第五章溢流重力坝及连通闸浇筑流程及临时结构验算 (28)5.1 溢流重力坝及连通闸浇筑流程 (28)5.1.1 （1）、（19）（18）、(17)号坝体施工 (31)5.1.2 （4）~（11）号坝体施工 (31)5.5.3 （12）~（16）号坝体施工 (31)5.2 5m跨度I25a×I25a型钢平台承载力计算 (32)5.3 坝体外模板拉杆计算 (38)第六章混凝土控制措施 (42)6.1设计混凝土温控指标 (42)6.2施工控制措施 (43)6.3裂缝控制措施 (43)6.4混凝土施工温控措施 (44)6.4.1施工温控措施 (44)6.4.2原材温控措施 (45)第七章施工进度计划及强度分析 (46)7.1 施工准备 (46)7.2护底、护坡混凝土进度计划 (46)7.2.1取水井护坡混凝土进度计划 (46)7.2.2取水井护底混凝土进度计划 (47)7.2.3重力坝护底混凝土施工计划 (48)7.2.4混凝土强度分析 (50)7.2.5混凝土运输能力分析 (50)7.3帷幕灌浆 (50)7.4重力坝混凝土施工 (50)7.4.1 （1）、（19）（18）、(17)号坝体施工 (51)7.4.2 （4）~（11）号坝体施工 (52)7.4.3 （12）~（16）号坝体施工 (53)7.4.4 （2）、（3）号坝体施工 (54)7.4.5混凝土强度分析 (55)7.4.6混凝土运输能力分析 (55)第八章安全质量保证体系及文明施工 (55)8.1安全生产保证体系 (55)8.2施工质量保证体系 (56)8.3文明施工、环境保护保证体系及措施 (59)第九章应急救援预案 (60)9.1应急救援组织体系 (60)应急救援组织机构和管理网络机构图 (60)9.2应急救援组织架构 (60)9.3应急响应 (62)9.4应急保障措施 (63)9.5日常培训、检查与演练 (65)9.6施工期间安全监测 (66)第一章编制依据1.1编制依据1、本工程的《招标文件》、《合同文件》；2、本工程的施工图设计文件、施工技术要求；3、现场的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等相关调查资料；4、本标段《实施性施工组织设计》。