支墩坝(河海大学水工建筑物课件).ppt

'第四章支墩坝(buttressdam)1 第四章支墩坝(buttressdam)支墩坝是由一系列支墩和支墩支撑的上游挡水盖板组成。目的：最大限度地利用材料强度；最大限度地减小扬压力；充分利用水重来节省砼方量。一组成与工作原理（1）组成：支墩坝由一系列独立的支墩和挡水面板组成，支墩顺坝轴线排列，上游面设挡水面板，遮断河谷，形成挡水面。（2）传力方式：库水压力由面板→支墩→地基（3）工作原理：利用水重和自重在坝基面产生的摩擦力来抵抗水平水压力维持稳定。§1概述2 二支墩坝的型式根据挡水面板的形状可将支墩坝分为平板坝、连拱坝、大头坝三种型式。前二者为轻型坝，后者为大体积坝。1平板坝（platslabbuttresseddam）盖板是一钢筋混凝土板，并以简支的型式与支墩连接。3 2大头坝由扩大的支墩头部起挡水作用，能充分利用材料强度。对地基的适应性好。磨子潭双支墩大头坝桓仁单支墩大头坝4 3连拱坝（multiplearchdam）挡水面由一系列拱形面板组成，受力条件优，能充分利用材料强度，对地基要求高。梅山连拱坝佛子岭拱坝5 DaneljohnsonDam高214m，长1220m6 三支墩坝特点与其他混凝土坝比1混凝土用量省2能充分利用材料强度3坝身可以溢流：大头坝、平板坝可以溢流，连拱坝一般不溢流4坝身钢筋用量大5对地基地质条件：连拱坝要求高，平板坝要求低。6施工条件：温控改善，模板复杂7侧向稳定性差广东新丰江单支墩大头坝浙江湖南镇梯形支墩坝7 8 四支墩坝的发展实体重力坝→宽缝重力坝→支墩坝最高平板坝：墨西哥，罗德里格兹，高73m，单支墩最高大头坝：巴西－巴拉圭，伊态普，高196m，双支墩最高连拱坝：加拿大，丹尼尔－约翰逊，高214m，长1220m扬压力大，体积大，材料强度利用不充分扬压力减少，体积减小，材料强度利用有改善减少再减少扬压力再减少，体积再减小，能充分利用材料强度。9 （一）平板坝1体形和构造平板坝由支墩和面板组成。面板支撑于支墩，有简支式（适应地基变形，较常用）和连续式两种（1）面板要满足气候、构造和施工要求（2）支墩多采用单支墩，上下游坡由抗滑稳定和应力条件决定。（3）坝顶可以溢流（4）适用：中、低水头，气候温和地区。支墩§2平板坝10 2平板坝的结构计算要点包括平板内力计算、墩肩力计算、支墩应力计算和配筋计算。（1）平板内力简支式平板坝：单位宽度板条简支梁计算。板厚a，自重＝aγc11 简支式平板坝面板的底部实际上用齿墙与地基相嵌固．以增强坝的防渗与抗滑能力。故作较精确的分析时，可考虑按底边固接而两侧简支的三边支承板计算内力。连续式:可垂直上游坝面截取单宽连续梁或多跨框架进行计算。当连续平板搁置于支墩时，按连续梁计算；当连续平板与支墩刚性连接时，按多跨框架计算。12 （2）墩肩力面板传来力、水压力等,设为三角形分布，合力R。面板和墩肩的摩擦力（温度变化面板伸缩引起）F=R·f，f为摩擦系数墩肩宽bc，R和F产生的AD面上弯矩MR＝(2/3)RbcMF=(1/2)FhAD上：总弯矩M＝MR+MF剪力Q=R轴力N=F13 因此，AD上会产生拉应力。需配受力钢筋。为减小此拉应力．有时可把墩肩做成削肩斜面，使R倾向墩头内部、可适当减小拉应力，但仍需配置受拉钢筋。14 §3大头坝大头坝介于宽缝重力坝和轻型支墩坝（平板坝、连拱坝）之间，属于大体积混凝土。1体形和构造（1）头部平头型、圆弧型和钻石型。（2）支墩有开敞式单支墩、封闭式单支墩、开敞式双支墩、封闭式双支墩等四种。应力状态不好立模不便介于两者之间15 （3）基本尺寸包括大头跨度、支墩平均厚度和上下游坡度。跨度大小对坝体总方量影响不大。跨度大，支墩的数目少，厚度增大，有利于侧向稳定，便于施工。但支墩过厚，有温控问题。坝高Hm＜4545～60＞100跨度Lm9～1212～1616～18墩厚可根据坝高、跨厚比S=L/B（1.4～2.4）拟定支墩在竖直向自上向下可做成等厚的或变厚的，高、中坝一般采用变厚的。根据稳定和强度要求选定上、下游坝坡坡率。放缓上游边坡，可多利用水重，对稳定有利，但过缓，对应力不利（坝踵应无拉应力）；同时底宽加大，开挖量增加上下游坝坡大多为1：0.4～1：0.616 大头坝的支墩一般不致发生压曲失稳。百米以上的高坝，要进行纵向压曲稳定验算。采用欧拉法或能量法计算。假定：支墩为由一系列被分割开的柱条所组成，忽略支墩的整体作用。计算工况：选择最有可能失稳的柱条作为分析对象。对于开敞式支墩，邻近下游边最长的柱条最为危险；封闭式支墩，取离下游头部稍远的—根较长的柱条来验算（此处相邻支墩互不相靠）。计算方法：柱条轴心受压的作纵向弯曲稳定问题。（2）支墩纵向压曲稳定2稳定分析和结构计算要点（1）稳定分析抗滑稳定同重力坝17 18 欧拉统一公式临界荷载一般要求K≧2~3变厚支墩兼计顶部集中力及自重分布力时，要用能量法才能得到临界荷载。能量法详见《水工设汁手册》(策5卷)19 （2）结构计算包括头部应力分析、支墩应力分析、抗震计算、强度与刚度校核等。劈头裂缝：运行过程中渗透压力与温度的不利组合作用，施工期表面裂缝发展形成。渗透压力起关键作用。由σ≧0得E、B与d之间关系：按偏心受压公式，求上游边缘应力（E面上的上游点）20 3构造特点（一）伸缩缝：适应温度变化和地基不均匀沉陷，保持各坝段工作独立性。（二）纵缝：适应浇筑能力；温控防裂；防止断面急剧变化影响。（三）灌浆廊道：虽扬压力较小，但仍需帷幕灌浆。为减小坝头内的渗透压力，防止产生劈头裂缝，坝面设防渗层，大头水平排水孔幕。（四）过水：坝顶溢洪，坝身泄水管。21 §4连拱坝挡水盖板呈拱形的轻型支墩坝。1特点（1）温度变化和坝基不均匀变形对坝体应力影响显著。（2）充分利用材料强度，拱壳可很薄，混凝土方量小。（3）施工复杂，钢筋用量大。2基本尺寸包括支墩间距、墩厚、上下游边坡、拱中心角和拱厚等。3结构计算要点拱应力：垂直上游坝面截取单位拱圈，用纯拱法计算。应考虑不均匀水压力和自重的影响。支墩应力：材料力学法、有限元法等。22 3构造特点支墩与拱座连接：刚性、脱开两种。拱与基岩连接：齿墙侧向稳定：加劲梁、加劲肋，隔墙坝顶一般不溢流，但可利用支墩溢流23'