重力坝的剖面设计

三、重力坝的剖面设计

本节仅介绍非溢流重力坝剖面设计,溢流重力坝剖面设计见第四章相关内容。

(一)基本剖面

重力坝承受的主要荷载是静水压力、扬压力和自重,控制剖面尺寸的主要指标是稳定和强度要求。因为作用于上游面的水压力呈三角形分布,所以重力坝的基本剖面是三角形,如图3-3所示。

图3-3中,坝高H是已知的,关键是要确定最小坝底宽B以及上下游边坡系数n、m。经分析计算可知,坝体断面尺寸与坝基的好坏有着密切关系。当坝体与坝基的摩擦系数较大时,坝体断面由应力条件控制;当摩擦系数较小时,坝体断面由稳定条件控制。根据工程经验,重力坝基本剖面的上游边坡系数常采用0~0.2,下游边坡系数常采用0.6~0.8,坝底宽约为坝高的0.7~0.9倍。

(二)实用剖面

1.坝顶宽度

由于运用和交通的需要,坝顶应有足够的宽度。坝顶宽度应根据设备布置、运行、检修、施工和交通等需要确定,并满足抗震、特大洪水时抢护等要求。无特殊要求时,常态混凝土坝坝顶最小宽度为3m,碾压混凝土坝为5m,一般取坝高的8%~10%。若有交通要求或有移动式启闭机设施时,应根据实际需要确定。

2.坝顶超高

实用剖面必须加安全高度,坝顶应高于校核洪水位,坝顶上游防浪墙顶的高程应高于波浪顶高程。坝顶高于水库静水位的高度按下式计算:

图示

图示

图3-3 重力坝的基本剖面

式中 Δh——坝顶高于水库静水位的高度,m;(https://www.daowen.com)

   h1%——累积频率为1%时的波浪高度,m;

   hz——波浪中心线至静水面的高度,m;

   hc——安全超高,m,按表3-1选用。

_表3-1安全超高hc

图示

必须注意,在计算h1%和hz时,由于正常蓄水位和校核洪水位采用了不同的风速计算值(正常蓄水位时,采用重现期为50年的最大风速;校核洪水位时,采用多年平均最大风速),故坝顶高程或坝顶上游防浪墙顶高程应按下列两式计算,并取大值。

图示

式中 Δh——计算的坝顶(或防浪墙顶)距正常蓄水位的高度,m;

   Δh——计算的坝顶(或防浪墙顶)距校核洪水位的高度,m。

重力坝常用的剖面如图3-4所示。

图示

图3-4 重力坝常用剖面型式

(a)上游面为铅直;(b)上游面为折线;(c)上游面为倾斜