水工建筑物综合分析

1第七章1)水工隧洞的分类和工作特点、组成。水工隧洞可以分为发电引水隧洞、尾水隧洞、灌溉和供水隧洞、施工导流隧洞、泄洪隧洞、排沙隧洞和放空隧洞。但这些隧洞可以归纳为两类：引水隧洞和泄水隧洞，前者流速较低，后者为高速水流。根据隧洞的工作条件，又可将其分为有压隧洞和无压隧洞。水工隧洞一般由进口段、洞身段、出口段组成。(2)隧洞的总体布置和线路选择，掌握其各自的原则。(3)水工隧洞一般需要设置两道闸门，一道是工作闸门，要求在动水中启闭；另一道是检修闸门，一般需要能在动水中关闭，静水中开启，也称“事故门”。布置在隧洞中的闸门一般属于深孔闸门，其工作特点是：承受的水压力高，对止水要求严格，局部开启时流速很大，容易引起闸门的振动和空蚀。工程设计和施工中要求采取措施减小空蚀和振动。常见的深孔闸门有平面闸门和弧形闸门，有时也采用阀门。(4)多用途隧洞的布置。理解为何进行合一布置，如何进行合一布置。(5)进口建筑物按其布置及结构形式不同，可分为塔式、岸塔式、竖井式和斜坡式等，掌握其各自的工作特点和适用情况、组成等。泄水隧洞的消能方式大多采用挑流和底流，近年来国内也在研究采用新型消能工，如窄缝挑流消能及洞内突扩突缩消能等方式。洞身的断面形式多种多样，理解其各自的工作特点和适用情况。(6)衬砌的类型按设置衬砌的目的可分为平整衬砌和受力衬砌两类。按衬砌所用材料分为混凝土衬砌、钢筋混凝土衬砌和浆砌石衬砌等。除此之外，还有预应力衬砌、装配式衬砌和喷锚衬砌、限裂衬砌和非限裂衬砌等。应理解各种衬砌的特点、适用情况等。(7)作用在隧洞衬砌上的荷载。掌握其计算方法和组合原则。(8)了解有压隧洞衬砌的计算方法。(9)水工隧洞的构造。衬砌的分缝、隧洞灌浆、排水措施。第八章(1)过坝（闸）建筑物包括通航、过木、过鱼建筑物。通航建筑物分为船闸和升船机两大类；过木建筑物（设施）包括筏道、漂木道及过木机；过鱼建筑物有鱼道、鱼闸、升鱼机及其它的机械提升送鱼设备，其中鱼道（又称为鱼梯）是应用广泛的建筑。应清楚各种过坝(闸)建筑物的特点和适用条件。(2)船闸一般由闸室、上游闸首和下游闸首、上下游引航道。应了解船闸的类型、组成、工作原理和设计内容。(3)渠系建筑物中最常用的渡槽按施工方法分，可分为现浇整体式、预制装配式及预应力渡槽等；若以建筑材料分类，则有木渡槽、砌石渡槽、混凝土及钢筋混凝土渡槽等；按槽身的断面结构形式，有矩形、U形、梯形、椭圆形及圆管形槽等；按支承结构型式分类，主要有梁式、拱式，还有桁架式、组合式、悬吊式或斜拉式等。目前常用的渡槽型式，按支承结构分有梁式和拱式，按槽身断面则为矩形和U形。渡槽是由输水的槽身、支承结构、基础及进出口建筑物等部分组成。渡槽的总体布置工作内容包括槽址位置选择、槽身支承结构、基础及进出口段的布置。梁式渡槽由槽身、槽墩（排架）及基础等三部分组成。梁式渡槽的跨度选择是关键。一般地，当槽高（槽身距地面的高度）较大，地基较好或基础施工困难时，宜选用较大的跨度；而当槽高小或地基差时，则采用小跨度为宜。拱式渡槽的支承结构是由墩台（槽墩和槽台）、主拱圈及拱上结构三部分组成，拱上结构上面再放置槽身。拱上结构型式有实腹式和空腹式两类，而空腹式拱上结构又有横樯（或立柱加顶横梁）腹拱式和排架式等各种型式。该部分应了解梁式与拱式渡槽设计和计算方法的要点。(4)倒虹吸管的管路布置应结合地形、地质、施工、水流条件及交通与洪水影响等条件综合考虑。倒虹吸管一般由进口、管身和出口三部分组成。进口段包括进水口、闸门、拦污栅、启闭台、渐变段及沉沙池等。进口段应满足在通过不同流量时管道进口水流平顺，并处于淹没状态，并满足稳定、防冲和防渗等要求。倒虹吸管进口前是否设沉沙池，应根据河流泥沙的具体情况来确定。出口段包括出水口、闸门、消力池、渐变段等，布置形式与进口段类似。倒虹吸管的管身断面形式有矩形和圆形两种，矩形管一般用于低水头的中小型工程，圆形管水力条件、受力条件和施工安装等方面优于矩形管，得以广泛应用。管身常用材料有混凝土、钢筋混凝土、铸铁和钢材等。涵洞由进口、出口和洞身三部分组成。一般不设闸门，有闸门时称为涵洞式或封闭式水闸（即涵闸）。涵洞洞身的型式，由于用途、工作条件等不同，常有园形、箱形、盖板式和拱式等几种。涵洞的布置任务包括选定建筑物的型式、尺寸以及高程。具体布置时，应根据水流顺畅、不产生淤积和冲刷、适应地形地质条件等因素来确定。洞内水流的方向，应尽可能与洞顶填方渠道或道路正交，以使洞身长度短，并应尽量与原水道的方向一致。洞底高程，应等于（或接近）原水道的底部高程，纵坡一般1%~3%。如坡度较大，应设置齿状基础或在出口设置重力墩防止洞身产生滑动。洞线应选在地基均匀且承载能力强力较大地段，否则洞较长而不均匀沉陷使得洞身断裂，淤泥及沼泽地带不宜建涵洞。(5)了解落差建筑物（跌水与陡坡）的类型、构造及适用条件，农桥的类型和桥面构造，渠道的设计等内容。2水利枢纽设计分为预可行性研究、可行性研究、招标设计、施工详图设计四个阶段。预可行性研究阶段的主要研究内容包括：河流概况及水文气象等基本资料的分析；工程地质与建筑材料的评价；工程规模、综合利用及环境影响的论证；初步选择坝址、坝型与枢纽建筑物的布置方案；初拟主体工程的施工方法，进行施工总体布置、估算工程总投资，工程效益的分析和经济评价等。可行性研究阶段的主要设计内容包括：对水文、气象、工程地质以及天然建筑材料等基本资料作进一步分析与评价；论证本工程及主要建筑物的等级；进行水文水利计算，确定水库的各种特征水位及流量，选择电站的装机容量和主要机电设备；论证并选定坝址、坝轴线、坝型、枢纽总体布置及其他主要建筑物的结构型式和轮廓尺寸；选择施工导流方案，进行施工方法、施工进度和总体布置的设计，提出主要建筑材料、施工机械设备、劳动力、供水、供电的数量和供应计划；进行环境影响评价，提出水库移民安置规划，提出工程总概算；进行经济技术分析，阐明工程效益。招标设计需要详细定出总体布置和各建筑物的轮廓尺寸、材料类型、工艺要求和技术要求等。要求做到可以根据招标设计图较准确地计算出各种建筑材料的规格、品种和数量，混凝土浇注、土石方填注和各类开挖、回填的工程量，各类机械、电气和永久设备的安装工程量等。根据招标设计图所确定的各类工程量和技术要求以及施工进度计划，监理工程师可以进行施工规划并编制出工程概算，作为编制标底的依据。编标单位则可以据此编制招标文件，包括合同的一般条款、特殊条款、技术规程和各项工程的工程量表，满足以固定单价合同形式进行招标的需要。施工招标单位，也可据此编制施工方案并进行投标报价。第九章1.施工详图设计的主要任务是：进行建筑物的结构和细部构造设计；进一步研究和确定地基处理方案；确定施工总体布置和施工方法，编制施工进度计划和施工预算等；提出整个工程分项分部的施工、制造、安装详图；提出工艺技术要求等。施工详图是工程施工的依据。(2)常见的水利枢纽有蓄水枢纽和取水枢纽。蓄水枢纽视水头高低分为高水头水利枢纽、中水头水利枢纽和低水头水利枢纽。蓄水枢纽布置时需要考虑地质条件、地形条件、建筑材料、施工条件、环境影响、综合效益等各方面的因素。进行蓄水枢纽布置时应深入研究当地条件，全面考虑设计、施工、运用、管理、环境及技术经济等问题。一般应进行多方案的比较，在保证运用方便和安全可靠的前提下，力求做到节省工程量、便于施工、缩短工期，优选技术经济效益最佳的方案。应掌握蓄水枢纽布置的具体步骤。取水枢纽如果从河道取水通常有两种方式，一是自流引水，二是提水引水。对于自流引水又分为无坝取水和有坝取水两种。取水枢纽布置时应注意以下问题：取水枢纽不论在任何时期都应根据引水要求不间断供水；多泥沙河流上，必须采取有效的防沙措施，防止推移质入渠，以防渠道淤积，影响正常输水；少泥沙河流上，对综合利用的渠首，除应保证各个建筑物正常运行、互不干扰外，还应注意泥沙淤积对建筑物运行的影响；有漂浮物的河道上，应采取措施防止冰凌等漂浮物进入渠道；取水枢纽附近上下游河道应因地制宜地进行整治，使主流靠近取水口，以引取所需的流量；取水枢纽的布置应便于运用管理，易于实施现代化要求。(3)根据枢纽的任务、组成建筑物以及地形地质条件等特点，研究各建筑物之间的相互关系和影响，使各个建筑物既能各自发挥作用又能相互协调。第十章(1)水库大坝垮坝的主要原因有三个方面：自然灾害；自然老化；人为原因。(2)水工建筑物管理的主要内容*检查与观测及资料积累，检查与观测的项目一般包括：经常性的观察，变形、渗流、应力、混凝土建筑温度、水流、冰情、泥沙、崩塌、库区浸没的观测，水工建筑物的抗震监测和隐患探测，河流观测，资料的积累、整编、分析；*养护和修理包括经常性养护维修、岁修、大修和抢修。*调度运用和自动化管理。正常的调度运用是根据已批准的调度运用计划和运用指标，结合工程实际情况和管理经验，参照近期气象水文预报等资料进行的。水库大坝的自动化管理系统包括大坝安全自动监控系统、防洪调度自动化系统、调度通信和警报系统及供水调度自动化系统等。*实验研究及应用。(3)水工建筑物的监测包括现场检查和仪器监测两个部分。现场检查或观察分为三种：经常性检查、定期检查和特别检查。经常性检查是一种制度式检查，一般一个月1~2次；定期检查则是较全面的检查，如每年汛前的检查、汛后的检查或用水期前后的检查；特别检查指发现建筑物有安全隐患时组织的专门的、有针对性的检查。对于土工建筑物，如土石坝、堤防等，现场检查观察内容有：土工建筑物的边坡和坝（堤）脚的裂缝、渗水、塌陷等现象。对于堤防工程，还应观察护坡草皮和防浪林的生长情况，护坡和护岸是否完好，堤身是否有挖坑、取土等损坏现象等。对于混凝土建筑物的检查内容包括：坝顶、坝面、廊道、消能设施等的裂缝、两岸接头处的渗漏、表面脱落、松软和侵蚀等现象。对于金属结构，应注意观察其有无裂缝或焊缝开焊、铆钉松动、生锈现象。仪器观测的项目包括变形观测、裂缝观测、应力及温度观测、渗流观测和水流观测等。观测方法已从单点施测向集中遥测、遥感、自动记录和数据处理、自动显示和闭路电视全观的全面自动化方向发展。应当掌握各种观测项目的观测手段、方法和使用情况。(4)水工建筑物养护，按其结构的材料性质，有以下几个方面的主要内容：土坝养护、混凝土及砌石和钢筋混凝土建筑物养护、钢结构和木结构的养护、启闭与动力设备的养护。应清楚各种养护的主要内容和要求。(5)对各种常见的建筑物如土石坝、混凝土、砌石及钢筋混凝土建筑物、堤防等，应清楚其维修的工程技术措施与手段