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水工建筑物振动-各种水工建筑物核心知识点

作者:佚名 发布时间:2024-03-21 04:04:50 次浏览

水工建筑物振动-各种水工建筑物核心知识点水工建筑物——水闸水工建筑物——土石坝根据土石坝的特点,认真分析研究基本资料,在枢纽布置时,应特别重视并尽量避免或减少土石坝与刚性建筑物的连接。水工建筑物——隧洞水工建筑物——渡槽它比倒虹吸管水头损失小,便利通航,管理运用方便,是交叉建筑物中采用最多的一种形式。

水工建筑物-水闸

功能及分类

水闸是一种低水头水工结构,利用闸门蓄水和泄水。 多建在江河、运河、水库、海洋、湖泊的岸边。 按功能分类:

(1)控制门

河道上的拦河坝或建筑用于阻挡洪水、调节水位和控制排放流量。 河道上的控制闸门也称为河道拦河坝。

(2)进水闸门

又称取水闸门、渠首闸门。 建在河流、水库或湖泊的岸边,控制水的流量,以满足灌溉、发电或供水的需要。

(3) 防洪闸门

常建在河流一侧,将超过下游河流安全泄洪能力的洪水排入分洪区或洪道。

(4)排水闸门

它们沿着河流建造,以消除内河或低洼地区对农作物有害的内涝。

(5) 潮闸

闸门建在入海口附近,涨潮时关闭,退潮时打开放水。

(6)砂闸(排砂闸门)

常建在进水闸门一侧的河面上,与控制闸门并列布置或在引水渠内的进水闸门旁边。

其他还有冰闸门、污水闸门等。

按闸室结构分为:敞开式、胸墙式、涵洞式等。

水闸的组成

(1) 闸室

包括闸门、门墩、侧墙、底板、女儿墙、工作桥、交通桥、启闭机等。

(2)上游连接段

包括两侧翼墙、护坡、河床覆盖等。

(3)下游连接部分

包括防护池、海水扩散器、防冲槽、岸两侧翼墙、护坡等。

软土地基上水闸的工作特性

(1)软土地基压缩系数大,承载力低,细砂易液化,抗冲击能力差。 基础可能产生较大的沉降或沉降差,造成闸室倾斜、止水带损坏、闸门底板断裂甚至损坏,导致水闸失效。

(2)水闸放水时,土基抗侵蚀能力较低,可能会造成水闸下游的侵蚀。

(3)土基在渗流作用下容易发生渗流破坏。

水闸设计步骤

1.门地址选择

壤土、中砂、粗砂、砾石适宜作为水闸的基础。 尽量避免粉质土壤和粉细砂地基。

2、浇口孔设计

(1)堰型选择:宽顶堰、低效堰

(2)门层标高

(3)浇口孔总净宽

(4) 闸室单孔宽度和闸室总宽度

3、防渗排水设计

(1)防渗设施:构成地下等高线的层床、板桩、齿墙

(2)排水设施:保护池底部、海洪底部、闸门底板下游段铺设砂石层

4.消能防撞设计

(1)消能:一般采用底流消能。

(2)海曼:消力池之后是海曼。 要求表面粗糙、透水、柔韧。 形式有干砌体、砂浆砌体、混凝土板等。

(3)防冲刷槽:海洪末端预留足够的粒径大于30cm的石块,在冲刷水流的作用下散落在冲刷坑上游表面,形成斜坡保护。

(4)翼墙及护坡

5、闸室布置及结构

接缝分离和止水。

6.闸室稳定性分析、沉降校核及地基处理

7、门室结构计算

8、两岸水闸及连通建筑物

包括:上下翼墙及侧墩。

影响:

①封堵两侧填方,保持土坝及两侧稳定;

②上游翼墙引导水流顺利进入闸门,下游翼墙将水流均匀地分散到闸门外,减少冲刷;

③保护堤岸两侧或土坡免受泄闸水流的侵蚀;

④控制闸体两侧渗水,防止渗水破坏与其相连的岸坡或土坝;

⑤ 当独立岸墙设置在软弱地基上时,可减少地基沉降对闸体应力的影响。

水工建筑物-土石坝

土石坝是指采用当地土料、石块或混合材料,通过填筑、碾压等方法堆砌而成的挡水坝。 当坝料主要由土和砂石组成时,称为土坝; 当其主要成分为碎石、卵石、爆破石时,称为堆石坝; 当两种材料都占相当比例时,称为土石混合坝。 由于筑坝材料主要来自坝区,故又称就地料坝。

土石坝历史悠久,是世界上大坝建设中应用最广泛、发展最快的坝型。 土石坝广泛应用和发展的主要原因包括以下几个方面:

可以就地取材,节省大量水泥、木材和钢材,减少施工现场对外运输量。由于土石坝设计和施工技术的发展,对筑坝材料的要求越来越高。放松了,几乎可以用任何土石材料建造水坝。

能适应各种地形、地质和气候条件。 任何较差的坝址基础经过处理后都可以用来建坝。特别是在气候恶劣、工程地质条件复杂和地震高烈度地区,土石坝实际上是唯一理想的坝型。

大功率、多功能、高效施工机械的发展,提高了土石坝的施工质量,加快了进度,降低了成本,促进了高层土石坝施工的发展。

地质力学理论、试验方法和计算技术的发展,提高了大坝分析计算水平,加快了设计进度,进一步保证了大坝设计的安全可靠。

高边坡、地下工程结构、高速水流消能防冲刷等土石坝配套工程设计与施工技术的综合发展,也对加快土石坝建设和推广发挥了重要作用。 -岩石水坝。

世界上已建成最高的土石坝是苏联的努克勒水库大坝,高317m。 塔吉克斯坦罗贡水库大坝高335m。 据统计,20世纪80年代末世界上修建的100米以上高坝中,土石坝的比例已达75%以上。 由于多种原因,我国高土石坝发展较为缓慢。 我国坝高100m以上的土石坝有坝高105m的石头河水库大坝; 碧口水库大坝,坝高101m; 和鲁布革水库大坝。 ,坝高101m; 小浪底水库大坝,坝高154m等。随着我国能源和水利建设的发展,大型水利水电工程将日益增多。 但黄河上游、长江中上游、红水河等水资源丰富的大坝建设地点大多位于交通不便、地质条件复杂的地区。 在自然条件较为恶劣、建设难度较大的地区,修建土石坝具有更大的适用性。 因此,我国高度重视因地制宜,积极推进和发展高土石坝建设。

1 土石坝的特点及设计要求

土石坝是充满粒状土石料的挡水建筑物。 因此,与其他坝型相比,土石坝在稳定性、渗流、冲刷、沉降等方面具有不同的特点和设计要求。

1)稳定性

土石坝的基本断面形状为梯形或复合梯形。 由于坝体填筑土石方松散,抗剪强度低,上下游坝坡平缓,坝体体积和重量较大,不会出现整体水平滑动。 土石坝失稳的主要形式是坝坡滑动或坝坡与部分坝基一起滑动。 坝坡滑移会影响土坝的正常运行,严重时可能导致工程破坏。

为保证土石坝在各种工况下保持稳定,应合理设计坝坡和防渗排水设施。 施工时必须认真做好地基处理,严格控制施工质量。

润湿线

2)渗漏方面

土石坝蓄水后,坝体内形成从上游向下游的渗流。 渗漏不仅造成水库失水,还容易造成管道涌动、流土等渗漏变形。 坝内渗流的水面线称为饱和线(图4-1)。 润湿线以下的土体物质受到渗透动水的压力,使土体的内摩擦角和粘聚力减小,不利于坝坡的稳定。 坝体与坝基、两岸及其他非土结构物的结合面易发生集中渗漏。 因此,土石坝设计时必须采取防渗措施,减少渗漏,保证坝体渗流稳定性,并做好各种连接面处理,避免集中渗水,保证工程安全。

3)精练方面

土石坝是粒状结构,抗冲击能力很低。 坝体上下游的水浪会在水位变化范围内冲刷坝坡; 大风引起的波浪可能会沿着坝坡爬得很高,甚至越过坝顶,造成严重事故; 落在坝面上的雨水顺着坝坡流下,坝坡也会被冲走; 靠近土石坝的泄水建筑物在泄水时会引起水面波动,对土石坝坡面也会产生冲刷作用; 季节气温变化也可能导致坝坡受到冻胀、干裂的影响。 为避免上述不利影响,应采取以下工程措施:

土石坝的上、下坡应设有护坡,坝顶和下游坝面应设置排水措施,以避免风、浪、雨和气温变化造成的有害影响。

坝顶应在水库最高水位以上留有一定的超高,防止洪水漫过坝顶造成事故。

布置泄水结构时,注意入口和出口应与坝坡有一定距离,以免泄水时冲刷坝坡。

4)沉降

由于土石料孔隙较大,容易发生相对运动,在自重和水压的作用下会出现较大的沉降。 沉降会使坝高不足,不均匀沉降还会导致土石坝出现裂缝。 横缝对大坝的防渗极为不利。 为防止坝顶低于设计标高而产生裂缝,施工时应严格控制碾压标准,并预留沉降量,使竣工后坝顶标高高于设计标高。 对于重要工程,应通过沉降计算确定沉降额。 对于一般中、小型土石坝,如果坝基不存在高压缩土层,可预留坝高1%~2%的沉降值。

根据土石坝的特点,应认真分析和研究土石坝的基本信息。 枢纽布置时应特别注意,尽量避免或减少土石坝与刚性建筑物的连接。 有条件的坝址应尽可能采用露天溢洪道,以提高泄洪超泄能力pg麻将胡了,使土石坝满足稳定、防渗、变形、冲刷、不变形等要求。配料。

2 土石坝的类型

土石坝常按坝高、施工方法或坝体建筑材料、防渗体位置等进行分类。

按坝高分类

土石坝按坝高可分为低坝、中坝和高坝。 我国SL 274-2001《碾压土石坝设计规范》规定,坝高30m以下为低坝,坝高30~70m为中坝,坝高为中坝。高度超过70m为高坝。 土石坝的高度是在基础清理后从地面计算的。

按施工方法分类

1)滚动土石坝

它是将适当的土料分层堆放,逐层压实(碾压)而成的坝体。 这种方法常用于土坝。 近年来,振动碾压堆石坝建设得到迅速发展。 本章主要介绍该类型土石坝。

2)水力充填坝

它是利用水力动力修建的pg电子官方网站,完成土料开采、运输和填筑全部过程的大坝。 施工方法是用机械将水抽到高于坝顶的土场,用水冲击土体形成泥浆,然后通过泥浆泵将泥浆送到坝址,再经过沉淀并进行排水固结,修建坝体。 这种方法因难以完全保证灌装质量,国内外很少采用。 水力充填坝的造浆及充填布置如图所示。

水力冲灌坝施工示意图

3)定向爆破堆石坝

它是按照预定要求埋设炸药,并将大部分爆炸后的岩石抛掷到预定位置而形成的堤坝。 此类大坝的防渗部分建设难度较大。 除苏联外,其他国家很少使用。 我国已修建大坝40多座,其中最高的是陕西省石鞭峪水库大坝,坝高82.5m。

3)按坝体材料组合和防渗体相对位置分类

土坝

土坝是指坝体大部分由土料构成的水坝。 根据土壤物质的分布,可分为以下四种类型。

1)均质坝

均质坝的坝体基本由均匀的壤土构成,整个坝体用于防渗并保持自身的稳定性[图4-3(a)]。 由于粘性土抗剪强度低,多用于低坝。

2)粘土心墙坝和粘土坡墙坝

大坝主体采用透水性较大的土料,防渗体采用透水性极低的粘土。 防渗体位于坝体中心或稍上游,称为粘土心墙坝或粘土斜心墙坝[图4-3(b)、图4-3(c)]; 防渗体位于上游。 其表面称为粘土坡墙坝[图4-3(d)]。

3)人工材料心墙及斜墙坝

防渗体是用沥青混凝土、钢筋混凝土或其他人工材料建造的坝体。 根据其位置,还可分为核心墙或斜墙两种类型。 [图4-3(e)]是钢筋混凝土(或刚性)心墙坝的示意图。

4)各种土坝

大坝主体(不包括防渗体、排水体、护坡体等)由几种不同的土质材料构成[图4-3(f)]

土石混合坝

在上述各类土坝中,用粗粒土代替碎石、碎石建造的坝,或用土石混合材料建造的坝,称为土石混合坝。 根据防渗体的位置和材料,还可分为心墙坝、斜墙坝和人工材料防渗坝,如图4-3(g)~(j)所示。

堆石坝

除防渗结构外水工建筑物振动,坝体大部分或全部由石块砌筑,称为堆石坝。 根据防渗体布置,也有斜墙坝和心墙坝两种类型[图4-3(k)、图4-3(l)]。 钢筋混凝土刚性斜墙堆石坝又称钢筋混凝土面板堆石坝。

土石坝类型

对于有防渗体的土石坝,为避免渗透系数和材料级配突变引起渗流变形,必须在上下游方向设置2~3层逐渐加厚的材料作为过渡层或反滤层。层。

上述坝型中,最常用的是斜墙或倾斜心墙土石坝,特别是倾斜心墙土石混合坝,对于改善坝体受力状态、避免裂缝有良好的效果。 高土石坝应用较多。

水工建筑物-拱坝

水工建筑物-河岸溢洪道

正通道溢洪道

1—入口通道; 2—溢流堰

3—溜槽; 4—消力盆

5—出口通道

6——非凡的溢洪道; 7—土石坝

侧渠溢洪道

1—溢流堰; 2—侧通道

3—排水沟; 4—退出耗能段

5——上坝公路; 6—土石坝

井溢洪道

1—喇叭口; 2—渐变截面; 3——轴截面; 4——隧道; 5—混凝土塞

虹吸溢洪道

1—屋檐; 2—排气; 3——河流; 4—弯管

2 河岸溢洪道选址

水工建筑物-坝下涵洞

在土石坝枢纽,因两侧地质条件或其他原因难以开挖隧道时,可在土石坝下方埋设涵洞,以满足泄水、引水的需要。

3、坝下涵洞进出口建筑物

1.进口建筑

坝下涵洞多见于小型水库,涵洞多用于引水灌溉。 因此,入口建筑最好选择分层取水结构,以便引水灌溉时引流库内表面温度较高的清水水工建筑物振动,有利于农作物的生长。

分级卧式管进口

(1)分级卧管式

塔楼入口平面布置图(单位:米)

1——工作桥; 2—排气; 3—控制塔

4——梯子; 5—主门槽; 6—检查门槽

7—水切割环; 8——膨胀节; 9—渐变部分

10——垃圾架; 11—粘土心墙; 12—消力池

13—岩石基础; 14——坝顶; 15—马道

16——干石; 17—灰浆石; 18—粘土

斜拉闸门型式

1——斜拉门; 2——支柱; 3—通风孔

4—横拉杆; 5——混凝土砌块; 6—断水环

7——涵洞; 8—能量耗散良好

2. 退出大楼

(4)汉仪

工程实践经验表明,涵洞与坝体接触面是防渗的薄弱环节。 为了更有效地防止集中渗漏,通常在涵洞周围1至2米范围内回填粘土作为防渗层。 这层防渗层称为汉益层。 涵洞与砂坝壳之间应设置过渡层。

水工结构 - 隧道

在水利工程中,为满足泄洪、灌溉、发电等各种任务而在岩层中开挖的建筑物称为水工隧道。

1、水工隧道的特点

水工隧道的结构特点和工况条件决定了它具有以下三个特点。

(一)结构特点

隧道是位于岩层中的地下建筑物,与周围岩层关系密切。 隧道在岩层中开挖后,原有的平衡状态被破坏,导致孔附近应力重新分布,引起岩体新的变形,严重时导致岩体崩塌。 因此,隧道内往往需要临时支护和永久衬砌来承受围岩压力。 围岩除了作用在衬砌上的围岩压力外,还具有承载能力,可以与衬砌共同承受内水压力等荷载。 围岩压力和岩体承载力主要取决于地质条件。 因此,应做好隧道工程地质勘察工作,尽可能避开软弱岩层和不良地质构造。

(2)水流特性

枢纽排水隧道入口通常位于水下深处,为深层排水隧道。 其排水量与作用水头H的1/2次方成正比,当H增大时,排水量缓慢增加。 但深水进口位置较低,可以提前放水,提高水库的利用率。 因此,常与溢洪道配合泄洪。

由于作用在隧道上的水头高、流量大,如果隧道形状在曲线、坡度断面等不合适或衬砌表面凹凸不平,就可能发生空化而造成破坏。 因此,需要合理设计隧道形状。 施工质量良好。

排水洞水流速度高、单宽流量大、能量集中、出口处冲刷能力强。 必须采取有效的消能和防冲刷措施。

(三)施工特点

隧道是地下建筑物。 与地面建筑物相比,隧道断面较小,施工场地较窄,隧道线路较长,施工作业较多,干扰较大,难度较大,施工周期普遍较长。 尤其是同时承担导流任务的隧道,其施工进度往往左右着整个工程的工期。 因此水工建筑物振动,采用新的施工方法,改善施工条件,加快施工进度,提高施工质量,需要在隧道工程施工中引起足够的重视。

2.水工隧道的类型

按用途分类

泄洪洞——配合溢洪道泄洪,保障枢纽安全

引水隧道 - 引水用于发电、灌溉或供水

排沙孔——排出水库泥沙,延长水库使用寿命,有利于水电站的正常运行

排水孔——民防或大坝维护需要时排空水库中的水

导流洞——用于水利工程施工期间的导流。

水工隧道设计时,应根据枢纽规划任务,考虑一洞多用,降低工程造价。 如导流洞与永久性隧道建设相结合,枢纽内泄洪、排沙、通风洞相结合等。

按洞内水流状况分类

压力隧道——隧道工作闸门布置在隧道出口处。 隧道全段充满水流pg电子模拟器,隧道内壁承受较大的内水压力。 引水、发电隧道一般为压力隧道。

无压隧道——隧道工作闸门布置在隧道入口处。 水流并未充满整个截面,并且存在自由水面。 灌溉渠上的隧道通常不加压。

一般来说,隧道可以根据需要设计成加压或不加压,也可以设计成前段加压、后段不加压。 但应注意,在同一隧道断面内,应避免出现有时有压、有时无压的开流、满流交替的现象,防止出现振动、空化等不良流态。

水工建筑物 - 渡槽

渡槽是跨渠道、河流、道路、山谷、谷口等输送水的架空输水建筑物。当开挖的渠道与沟壑相交时,为了防止山洪和泥沙进入渠道,可以设置防洪渡槽。建在渠道上方,以排出沟渠中的水和泥沙。

梁式渡槽纵断面(单位:cm)

渡槽由渡槽本体、支撑结构、基础、入口建筑和出口建筑组成(见上图)。 罐体放置在支撑结构上,罐体的重量和罐内的水通过支撑结构传递到基础,然后再传递到基础。

渡槽一般适用于渠道穿越深而宽的河谷、洪水流量较大的情况,或渠道穿越较宽的浅滩、洼地时。 它比倒虹吸管水头损失小,便于航行,易于管理和使用。 它是交叉建筑中最常用的形式。

渡槽的类型

渡槽按其支护结构分为梁式渡槽和拱式渡槽两大类。

(1)梁式渡槽

梁式渡槽的本体置于槽墩或架子上,其纵向受力与梁相同,故称梁式渡槽(下图)。 在纵向均匀荷载作用下,罐体部分受压,部分受拉,因此多采用钢筋混凝土结构。 为了节省钢筋和水泥用量,也可采用预应力钢筋混凝土和钢网水泥结构,跨度较小的槽也可用混凝土建造。

梁式渡槽槽体可分为简支梁式(图8-11)、双悬臂梁式[图8-12(a)]、单悬臂梁式[图8-12(b) )]三种形式。

悬臂渡槽

(a) 双悬臂梁式

(b) 单悬臂梁式

简支梁渡槽的优点是结构简单,施工和吊装方便,接缝止水结构简单。 缺点是跨中弯矩较大,底板受拉,不利于抗裂、防渗。 常见跨度为8~15m,其经济跨度约为桥墩高度的0.8~1.2倍。

双悬臂梁渡槽根据悬臂长度不同可分为等跨双悬臂式和等弯矩双悬臂式。 等跨双悬臂式(a=0.25L,a为悬臂长度,L为各罐节总长)。 当施加纵向力时,跨中弯矩为零,底板承受压力,有利于防渗。 等弯矩双悬臂式(a=0.207L),跨中弯矩与支架弯矩相等,结构受力合理。 但需要上下布置受力和结构钢筋,总配筋量往往大于等跨双悬臂式。 这种方法不一定经济,而且由于跨度不等,不利于桥墩工作,所以没有广泛采用。 由于双悬臂渡槽的跨中弯矩比简支梁小,渡槽每段长度可取25~40m。 但是,它的重量很大,整体预制吊装也很困难。 当悬臂的顶部变形或基础不均匀时,接缝处的水站很容易被拉开。

当储罐机体靠近两岸或双悬臂类型过渡到简单支撑的光束类型时,通常会使用单个悬臂渡槽。

(2)拱形渡槽

将储罐体放在拱形支撑结构上的渡槽称为拱形渡槽。 拱形渡槽的主要承载结构是拱形环。 槽主体通过拱的上部结构将负载传输到拱形环,其两端在槽墩或槽平台上支撑。 拱环的应力特征是承受由压力支配的内力,因此可以用石头或混凝土构造,可用于较大的跨度。 但是,拱形环对支撑的变形有严格的要求。 具有较大跨度的拱形渡槽应建立在相对坚固的岩石基础上。

根据材料,可以将拱形渡槽分为砌体拱形渡槽,混凝土拱形渡槽和钢筋混凝土拱形渡槽; 根据主拱门的结构形式,可以将它们分为板弓渡槽,肋骨拱形渡槽和双弓渡槽。 拱形渡槽等

石拱渡槽的主拱环是一个坚固的矩形横截面拱门,通常用粗糙的石头建造。 它的优点是它使用本地材料,可以节省钢筋,具有简单的结构,并且易于构造; 它的缺点是它很重,需要高的基础,并且需要更多的木材才能在施工过程中建造拱门。

拱形渡槽(单位:CM)

肋骨渡槽的主拱环由2至4个拱形肋骨组成。 如图8-14所示,拱形肋骨与横束梁连接在一起,以增强拱肋的完整性并确保拱肋的横向稳定性。 肋弓渡槽通常采用钢筋混凝土结构。 对于具有大型和中跨度的肋骨拱形结构,可以在没有支撑构造的情况下进行预制和吊装。 这种类型的渡槽具有轻巧的外观,重量轻,结构少,但大量的钢筋。

肋骨拱渡槽(单位:M)1-槽体; 2 -Rib Arch; 3-槽码头; 4-曲折; 5-横梁绑带梁

双弯曲的拱形渡槽的主拱形环由拱形肋骨,拱波,拱形板和横束梁(diaphragms)组成。 由于主拱环在纵向和横向上都被拱起,因此称为双弯曲的拱门。 双弯曲的拱门可以使材料的压缩阻力充分发挥作用,并具有美丽的外观。 此外,主拱环可以在块中预制并吊起进行施工,这不仅可以节省建造拱形框架所需的木材,而且不需要更多的钢杆。 它适用于建造大型建筑物。 跨度渡槽。

双曲弓渡槽(单位:CM)1-槽体; 2-肋骨肋骨; 3-改制的拱形波; 4-结合填充层; 5-横梁绑带梁; 6-保护拱门; 7-腹拱形横向壁; 8-腹拱门; 9-结合码头帽; 10-凹槽码头; 11-结合; 12-膨胀关节

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