重力坝坝体布置

重力坝坝体布置在进行坝体布置时，首先要考虑溢流坝和泄水孔口的位置，要满足泄洪与放水的需要，并与下游平顺连接，不致淘刷坝基、岸坡和相邻建筑物基础。泄水孔口高程和尺寸应根据水库调洪计算和水力计算，结合闸门和启闭机条件确定。溢流面要求有较高流量系数，同时不产生空蚀。坝下要设置消能工，应考虑地形、地质、枢纽布置和水流条件，比较选定其形式和尺寸。一般溢流坝与电站坝分列布置，当河谷狭窄时，也可布置电站厂房顶溢流。1.稳定分析抗滑稳定分析的目的是核算坝体沿坝基面或沿地基深层软弱结构面抗滑稳定的安全度。当岸坡坝段地形陡峻时，还需核算这些坝段在三向荷载作用下的抗滑稳定。常用的沿坝基面稳定分析计算方法有两种。2.应力分析设计的坝体断面需满足规定的应力条件。在中国，在基本荷载组合下，重力坝坝基面的最大垂直重力坝正应力应小于坝基容许压应力，最小垂直正应力应大于零;在地震情况下，坝基容许出现不大的拉应力。对于坝体应力,在基本荷载组合下,下游面最大主压应力不大于混凝土的容许压应力;上游面的最小主压应力σ2(不计扬压力)应大于或等于0.25γH(γ为水的容重，H为坝面计算点的静水头)。应力分析的方法可归纳为理论计算和模型试验两大类。目前常用的模型试验方法有偏光弹性试验、激光全息试验和脆性材料试验。3.计算方法①重力法:又称材料力学方法。它计算简便，适用范围广，已经过模型试验和工程实践的验证，有一套成熟的应力控制标准。重力法的主要假定是:坝体水平截面上的垂直正应力σy呈直线分布②有限单元法:弹性理论中的一种数值解法。将结构划分为若干结点联系的有限个单元，利用边界条件和连续条件，根据弹性理论列出单元的应力、应变、位移关系式和全部结点平衡方程组。依靠电子计算机计算出坝体和坝基内各点的应力和变形。对于实体重力坝的应力分析，一般可采用二维有限元法，属于空间性质的问题，可采用三维有限元法。4.坝体构造①廊道:为了检查坝体内部的工作状态，布设各种量测仪器，满足坝内交通和灌浆、排水重力坝的需要，在坝内设置水平或斜向廊道或竖井。廊道沿坝高设置一层或多层，有纵向和横向两种，断面一般为上圆下方的城门洞形。②分缝:为适应地基变形和温度变化，沿坝轴线方向用横缝把坝分成若干个坝段，横缝间距通常为15~20m。横缝缝面根据需要设或不设键槽,灌浆或不灌浆。在施工中，由于混凝土浇筑能力的限制和温度控制的要求，还要设置施工缝。平行于坝轴线方向的竖向施工缝叫纵缝。纵缝的间距一般为15~30m,可以是直缝、错缝或斜缝(图2)。缝面设键槽,并需灌浆。水平向施工缝叫水平缝。水平缝的间距在基础约束范围以内和以外，分别为1~3m和3~6m，缝面一般均需进行凿毛处理。③止水:在坝体横缝内、陡坡坝段与基础接触面以及廊道和孔洞穿越横缝处的周围，必需设置止水。止水应具有柔性，可以用金属片、橡皮、塑料片或沥青井做成。高坝上游面的横缝止水需用两道止水片，中间设一沥青井(图3)。④坝体排水:为了减少渗水对坝体的不利影响，在坝体靠近上游防渗层的下游侧布设一排垂直向排水管，常用多孔混凝土管，间距为2~3m，将渗水汇入廊道。5.坝基处理其任务是采取措施来改善坝基的完整性和均匀性，使具有较高的承载能力和较均匀的变形，并减重力坝少地基的渗水性。通常采取的措施有坝基开挖、固结灌浆、帷幕灌浆以及进行排水减压和断层破碎带处理等。(见水工基础工程、地基处理)6.观测设计为了监视大坝和地基的工作状况和运用安全，对重力坝需要考虑其等级、坝高、地质和结构形式等条件，设置必要的观测设备。因此，需对观测的项目、内容、方法，以及观测设备选型和布置进行设计。