水利工程模板.docx

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水利工程模板

水利工程:

对自然界的地表水和地下水进行控制和调配,以达到除害兴利目的而兴建的各项工程,总称为水利工程。

水工建筑物与水利枢纽:

为了满足防洪要求,获得灌溉,发电,供水等方面的效益,需要在河流的适宜地段修建不同类型的建筑物,用来控制与分配水流,这些建筑物称为水工建筑物,而由不同类型的水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。

水利工程的特点:

（1）工作条件复杂。

（2）受自然条件制约,施工难度大（3）效益达,对环境影响也大（4）失事后果严重。

（5）工程量大,投资多,工期长

设计阶段的工作步骤:

1、收集资料及信息。

2、明确工程总体规划及其对枢纽和建筑物的功能要求。

3、提出方案。

4、筛选可行的施工方案。

5、对方案进行分析、比较、评价,选定设计方案。

6、对建筑物进行优化定型及设计细部构造。

7、初定建筑物的施工方案。

8、对方案进行评价急验证。

基本要求三点:

实用,经济,安全。

永久性建筑物的临时性

永久性建筑物根据其重要性分别为:

1,主要建筑物,2,次要建筑物

临时性建筑物如导流建筑物,施工围堰等。

极限状态:

当整个结构（包括地基）或结构的一部分超过某一特定状态,结构不能满足设计规定的某种功能要求时,称此特定状态为该功能的极限状态。

两类极限状态设计:

承载能力极限状态,正常使用极限状态

重力坝:

用混凝土或者石料等材料修筑,主要依靠坝体自重保持稳定的坝。

重力坝的优点:

1、结构作用明确,设计方法简便,安全可靠。

据统计,在各种坝型中,重力坝的失事率是较低的。

2、对地形、地质条件适应性强。

任何形状的河谷都能够修建重力坝。

3、枢纽泄洪问题容易解决。

4、便于施工导流。

5、施工方便。

重力坝的缺点:

1、坝体剖面尺寸大,材料用量多。

2、坝体应力较低,材料强度不能充分发挥。

3、坝体与地基接触面积大,相应坝底扬压力大,对稳定不利。

4、坝体体积大,在浇筑混凝土时需要有较严格的温度控制措施。

荷载组合:

基本组合与特殊组合。

基本组合:

（1）坝体及其上固定设备的自重;

（2）正常蓄水位或设计洪水位时的静水压力;（3）相应于正常蓄水位或设计洪水位时的扬压力（4）泥沙压力（5）相应于正常蓄水位或设计洪水位时的浪压力（6）冰压力（7）土压力（8）相应于设计洪水位时的动水压力（9）其它出现几率较多的荷载。

特殊组合:

（1）校核洪水位时的静水压力

（2）相应于校核洪水位时的扬压力（3）相应于校核洪水位时的浪压力（4）相应于校核洪水位时的动水压力（5）地震作用（6）其它出现几率很少的荷载。

抗剪强度公式,未考虑坝体混凝土与基岩间的凝聚力。

抗剪断公式有考虑。

提高坝体抗滑稳定的工程措施:

（1）利用水重

（2）采用有利的开挖轮廓线（3）设置齿墙（4）抽水措施（5）加固地基（6）横缝灌浆（7）预加应力措施

应力分析的方法:

1.模型试验法2.材料力学法3.弹性理论的解析法4.弹性理论的差分法5.弹性理论的有限元法。

材料力学法为规范规定方法

基本假定:

（1）坝体混凝土为均质,连续,各向同性的弹性材料

（2）视坝段为固接于地基上的悬臂梁,不考虑地基变形对坝体应力的影响。

并认为各坝段独立工作,横缝不传力。

（3）假定坝体截面上的正应力σy按直线分布,不考虑廊道对坝体应力的影响。

温度控制的目的:

一是防止混凝土温升过高、内外温差过大及气温骤降产生各种温度裂缝;二是为做好接缝灌浆,满足结构受力要求,提高施工功效,简化施工程序提供依据。

温度控制的措施:

1,降低混凝土的浇筑温度Tj。

2,减少混凝土水化热温升Tr。

3,加强对混凝土表面的养护和保护。

基本剖面:

指坝体在自重,静水压力和扬压力3项主要荷载作用下,满足稳定和强度的要求,并使工程量最小的三角形剖面。

什么是闸墩和工作桥?

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溢流面体形设计1顶部曲线段2反弧段3中间直线段4剖面设计

常见的消能工形式:

底流,挑流,面流,消力戽消能。

其相关概念。

固结灌浆的目的:

提高基岩的整体性和强度,降低地基的透水性。

一般在应力较大的坝踵和坝址附近进行固结灌浆。

帷幕灌浆的目的:

降低坝底渗流压力,防止坝基内产生机械或化学的管涌,减少坝基渗流量。

重力坝的分缝和分块:

分缝:

有横缝和纵缝。

横缝垂直坝轴线,将坝体分成若干个独立的坝段,其作用是减小温度应力,适应地基不均匀变形和满足施工要求。

横缝有永久性和临时性两种。

纵缝平行坝轴线,将一个坝段分成几个坝块,待其温度接近稳定温度后再进行接缝灌浆,纵缝是为了适应混凝土的浇筑能力和减小施工期的温度应力。

纵缝按其布置型式分为:

铅直纵缝、斜缝、错缝。

拱坝为固接于基岩的空间壳体结构,在平面上呈凸向上游的拱形,其拱冠剖面呈竖直或向上游凸出的曲线形。

坝体结构既有拱作用又有梁作用,所受荷载一部分经过拱的作用压向两岸,一部分经过竖直梁的作用传到坝底基岩。

拱坝的特点:

（1）稳定特点。

坝体的稳定主要依靠两岸拱端的反力作用,因此对坝址的地形、地质要求条件较高,对地基处理的要求也较严格。

（2）结构特点。

拱坝属于高次超静定结构,超载能力强,安全度高,当外荷载增大或大的某一部位发生局部开裂时,坝体的拱和梁的作用将会自行调整,使坝体应力重新分配。

（3）荷载特点。

坝身不设永久伸缩缝,温度变化和岩基变形对坝体应力的影响比较显着,设计时必须考虑基岩变形,并将温度作用列为一项主要荷载。

拱坝的地形与地质条件:

理想的地形为左右两岸对称,岸坡平顺无突变,在平面上向下游收缩的峡谷段。

理想的地质条件为基岩比较均匀,坚固完整,有足够的强度,透水性小,能抵抗水的侵蚀,耐风化,岸坡稳定,没有大的断裂构造和软弱夹层,在荷载作用下不产生大的变形。

拱坝的类型:

（1）按建筑材料和施工方法分:

常规混凝土拱坝,碾压混凝土拱坝,砌石拱坝。

（2）按坝高分类:

大于70m为高坝,30~70为中坝,小于30为低坝。

（3）按拱圈线形分:

单心圆,双心圆,三心圆,抛物线椭圆拱坝等。

（4）按坝面曲率分:

单曲拱坝与双曲拱坝。

封拱温度低,有利于降低坝内拉应力。

一般选择在年平均气温或略低时进行封拱。

封拱温度即作为坝体温升和温降的计算基准,以后坝体温度随外界温度作周期性变化,产生了相对于上述稳定温度的改变值。

拱梁分载法是将拱坝视为由若干水平拱圈和竖直悬臂梁组成的空间结构,坝体承受的荷载一部分由拱系承担,一部分由梁系承担,拱和梁的荷载分配由拱系和梁系在各交点处变位一致的条件来确定。

拱坝的稳定性分析方法:

刚体极限平衡法,有限元法,地质力学模型试验方法。

土石坝的分类:

（1）按施工方法分:

碾压式土石坝、充填式土石坝、水中填土坝、定向爆破土石坝。

（2）按土料在坝身内的配置与防渗体所用的材料分:

均质坝,土质防渗体分区坝,非土质材料防渗体坝。

土石坝的基本剖面根据:

坝高,坝的等级,坝型,筑坝材料特性,坝基情况,施工、运行条件

坝顶宽度根据运行,施工,构造,交通,地震等方面的要求综合研究确定。

坝顶宽度必须考虑心墙或斜墙顶部及反滤层布置的需要。

什么是浸润线?

渗流变形:

（1）管涌:

在渗流作用下,土中的细颗粒由骨架孔隙通道中被带走而流失的现象。

主要发生在较疏松的无粘性土当中。

（2）流土:

指在向上渗流作用下,表层局部土体被顶起或者粗细颗粒群发生浮动而流失的现象。

（3）接触冲刷:

指渗流沿着渗流系数不同的两种土层接触面上或是建筑物与地基接触面上流动时发生的现象。

（4）接触流土:

在渗流系数相差悬殊的两种土层交界面上,由于渗流垂直于层面流动,将渗流系数较小土层中的细颗粒带入渗流系数较大的土层中的现象。

防渗设计

渗流变形的防护内因:

土的颗粒组成级配,外因:

净流力

稳定分析方法:

简单条分发—瑞典圆弧法;简化的毕肖普法;滑楔法;满足所有力和力矩平衡的方法

什么叫瑞典圆弧法?

假定土坡失稳破坏可简化为一平面应变问题,破坏滑动面为一圆弧形面。

土石坝的防渗体定义:

该部位土体比其它坝壳部位更不透水,它的作用是控制坝体内浸润线的位置,并保持渗流稳定。

防渗体厚度T由平均容许比降J确定。

防渗体:

土质防渗体,沥青混凝土防渗体

坝顶是干什么的?

适应坝的变形,并对防渗体起保护作用,防止干裂和雨水冲蚀。

坝顶构造:

坝顶路面和桨砌石防浪墙,钢筋混凝土防浪墙。

砂砾坝壳。

心墙。

方柱。

排水管。

回填土。

护坡,

上游常见干砌石,浆砌石或堆石。

下游常见简化型式的护坡。

构造为干砌石,垫层,坝体,堆石。

坝体排水的型式:

1:

棱体排水2,表面排水3,坝内排水。

坝体排水作用是控制和引导渗流,降低浸润线,加速孔隙水压力消散,以增强坝的稳定,并保护下游坝坡免遭冻胀破坏。

反滤层作用是滤土排水,防止土工建筑物在渗流逸出处遭受管涌,流土等渗流变形的破坏以及不同土层界面处的接触冲刷。

裂缝的来源?

1，纵向裂缝。

走向大致上与坝轴线平行。

由于心墙土料的固结比较缓慢,坝壳土料的沉降速度比心墙快,坝壳与心墙之间发生应力传递,在坝顶部出现拉应力区导致裂缝。

2，横向裂缝。

当岸坡比较陡峻,或是岸坡地形突然变化时,易发生。

3，内部裂缝,主要由坝基和坝体的不均匀沉降引起。

4，水力劈裂作用,干缩和冻融作用。

砂砾石坝主要问题是进行渗流控制,解决方法是做好防渗排水:

1,垂直防渗设施包括黏性土截水槽,混凝土防渗墙,灌浆帷幕。

2,上游水平防渗铺盖。

3,下游排水设施,包括水平排水层,排水沟,减压井,透水盖。

堆石体材料分析291

选择

什么是水闸?

水闸是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物。

6种:

节制闸,进水闸,分洪闸,排水闸,挡潮闸,冲沙闸。

水闸的组成部分;

上游防冲槽,上游护底,铺盖,底板,护坦,海漫,启闭机,上游护坡,上游翼墙,边墩,下游翼墙,下游护坡。

底板高程的确定:

中国大,中型水闸的单孔宽度一般采用8—12m.

名词解释:

地下轮廓线:

不透水的铺盖,板桩及底板与地基的接触线,即是闸基渗流的第一根流线。

如何布置地下轮廓线:

按照防渗与排水相结合,在上游侧采用水平防渗或垂直防渗延长渗径,以减小作用在底板上的渗流压力,降低闸基渗流的平均坡降,在下游侧设置反滤设施,使地基渗水尽快排出,防止渗流出口附近发生渗流变形。

由于粘性土地基不易发生管涌,底板与地基土间的摩擦系数较小,在布置地下轮廓时,主要考虑的是如何降低作用在底板上的渗流压力,以提高闸室的抗滑稳定性。

可在闸室的上游设置水平防渗,而将排水设施布置在消力池底板下,甚至可伸向闸底板下游段底部,粘性土地一般不用板桩。

当地基为砂性土地时,其与地板间的摩擦系数较大,而抗渗流变形的能力较差,渗流系数也较大,在布置底下轮廓时应以防止渗流变形和减小渗漏为主。

对砂层很厚的地基,可采用铺盖与悬挂式板桩相结合,而将排水设施布置在消力池下面,如为细砂,可在铺盖上游端增设短板桩切断砂层,并在消力池下设排水。

水闸的消能方式:

平原地区的水闸,由于水头低,下游水位变幅大,一般采用底流式消能。

为什么采用底流消能?

经过在闸下产生一定淹没度的水跃消除余能,保护水跃范围内的河床免遭冲刷。

整体底板横缝设在闸墩中间,闸墩与底板连在一起的。

分离式底板在坚硬,紧密或中等坚硬,紧密的地基上,单孔底板上设双缝,将底板与闸墩分开的。

闸室稳定性要求:

1,平均基底压力不大于地基的容许承载力2,不发生明显的倾斜,基底压力的最大值与最小值之比不大于规定的容许值。

3,不致沿地基面或深层滑动。

填空选择

正槽溢洪道一般由引水渠,控制段,泄槽,出口消能段,尾水渠组成。

溢流堰轴线与泄槽轴线接近正交,过堰水流流向与泄槽轴线方向一致。

宽顶堰:

泄量不大或附近地形较平缓的中,小型工程中应用。

实用堰:

大中型水库,特别是岸坡较陡时。

驼峰堰:

中国从工程实践中总结出来的一种新型的复合圆弧低堰,适用于软弱地基。

溢流堰按断面形状和尺寸分为:

薄壁堰、宽顶堰、实用堰;

按在平面布置上的轮廓线形状分为:

直线形堰、折线形堰、曲线形堰、环形堰;

按堰轴线与上游来水方向的相对关系分为:

正交堰、斜堰,侧堰。

侧槽溢洪道由溢流堰、侧槽、泄水道、出口消能段等部分组成,溢流堰大致沿河岸等高线布置,水流经过溢流堰泄入与堰大致平行的侧槽后,在槽内转向约90度,经侧槽或泄水隧洞流入下游。

当坝址处于山头较高,岸坡陡峭时,选用。

工作闸门布置在进口的泄水隧洞一般是无压的;布置在出口的为有压隧洞;布置在洞内,闸门前为有压段,门后为无压段。

泄水隧洞中一般要布置两道闸门:

一道是工作闸门,用来调节流量和封闭孔口,能在动水中启闭,能够设在进口、出口或隧洞中的某一适宜位置;一道是检修闸门,用来挡水以便检修工作闸门或隧洞,设置在进口。

洞身段衬砌的功能,类型及各类型的使用条件。

衬砌的作用:

限制围岩变形,保证围岩稳定;承受围岩压力、内水压力等荷载;防止渗漏;保证岩石免受水流、空气、温度、干湿变化等的冲蚀破坏作用;减小表面糙率。

衬砌的主要类型:

（1）平整衬砌,适用于围岩条件较好,能自行稳定,且水头、流速较低的情况;

（2）单层衬砌,适用于中等地质条件、断面较大、水头及流速较高的情况;组合衬砌,适用于岩体条件较差,有软弱破碎的情况。

围岩压力:

围岩压力也称山岩压力,是隧洞开挖后因围岩变形或塌落作用在支护上的压力。

围岩的弹性抗力:

围岩的弹性抗力是衬砌受力朝向围岩变形,围岩对衬砌呈现出的一种被动抗力。

选择题隧洞进水口的型式及各种型式适用的条件:

进水口按布置及结构型式分为:

竖井式、塔式、岸塔式、斜坡式。

竖井式适用于地质条件较好、岩体比较完整的情况;塔式常见于岸坡岩石较差,覆盖层较厚,不宜采用靠岸进水口的情况;岸塔式适用于岸坡较陡,岩体比较坚固稳定的情况;斜坡式一般只用于中小型工程或只用于安设检修闸门的进水口。

洞身断面型式:

无压隧洞的断面型式,圆拱直墙形断面。

有压隧洞的断面型式,圆形断面。

是不是所有的隧洞不用布置衬砌?

1，平整衬砌。

称砌不承受作用力,只减少隧洞表面糙率,防止渗漏风化。

2，单层衬砌。

适用于中等地质条件,断面较大,水头及流速较高情况。

3，组合式衬砌。

适用于软弱破碎的岩体。

什么情况下不加强衬砌?

当围岩坚硬,完整,裂隙少,稳定性好,且不易风化时,对于流速低,流量小较小的引水发电隧洞或导流隧洞,能够不加。

名词解释围岩压力也称山岩压力,是隧洞开挖后因围岩变形或塌落作用在支护上的压力。

弹性抗力是衬砌受力朝向围岩变形,围岩对衬砌呈现的一种被动抗力。

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船闸的类型:

按级数分:

单级船闸、多级船闸;

按线数分:

单线船闸、多线船闸;

按闸室的型式分:

广厢船闸、有中间闸首的船闸、井式船闸。

工程实例判断:

三峡——三线五级船闸葛洲坝——三线船闸

俄罗斯的卡马船闸——六级

2.升船机的类型;按运行线路分为垂直升船机和斜面升船机两大类。

垂直升船机有提升式、平衡重式和浮筒式等。

工程实例判断:

丹江口——提升式垂直升船机

三峡——平衡重式垂直升船机

德国的新亨利兴堡升船机——浮筒式垂直升船机

俄罗斯拉斯诺雅尔斯克——斜面升船机

选择交叉建筑物:

渠道与山谷、河流、道路、山岭等相交时所修建的建筑物,如渡槽、倒虹吸管、涵洞等。

落差建筑物:

跌水,陡坡。