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中山建斌职业技校水工建筑物教案：第二章 重力坝02 授课题目：第二章 重力坝　 第三节 重力坝的荷载及组合 教学目的：掌握坝体自重、静水压力、动水压力、淤沙压力、浪压力、扬压力、冰压力、地震作用、其它荷载的作用、计算及其组合。 教学重点：坝体自重、静水压力、淤沙压力、浪压力、扬压力计算。 教学难点：浪压力、扬压力计算。 教学过程： 组织教学：师生问好，清查人数。 复习提问：重力坝的优缺点是什么？ 导入新课：荷载是重力坝设计的主要依据之一，荷载可按作用随时间的变异分为三类：永久作用；可变作用；偶然作用。设计时应正确选用其代表值、分项系数、有关参数和计算方法。首先应按规范选用；其次参考设计手册；若有些荷载的代表值不易确定，常采用工程类比法，借助已建工程的观测资料，模型实验，经验公式，取最不利的情况综合分析确定。 讲授新课： 第三节 重力坝的荷载及组合 一．重力坝的荷载 重力坝的荷载主要：①自重；②静水压力；③动水压力；④淤沙压力；⑤浪压力；⑥扬压力；⑦冰压力；⑧地震荷载；⑨土压力；⑩其它荷载。 取单位坝长（1m）计算 坝体自重和坝面水压力计算图 1.自重（包括永久设备自重） 坝体自重W标准值计算公式： W=V c （kN/m） 式中：V——坝体体积（m3），常将坝体断面分解成矩形、三角形计算。 c——坝体混凝土的重度（kN/m3）。根据选定的配合比通过实验确定，一般采用23.5～24.0 kN/m3。 计算自重时，坝上永久性的固定设备，如闸门、固定式启闭机的重量也应计算在内，坝内较大的孔洞应该扣除。坝体自重的作用分项系数为1.0。永久设备自重的作用分项系数，当其作用效应对结构不利时采用1.05，有利时采用0.95。 2.静水压力 静水压力是作用在上下游坝面的主要荷载。分解为水平水压力（PH）和垂直水压力（PV）。溢流堰前水平水压力以（PH1）表示 PV=Vww （kN/m） PH=H2 （kN/m） PH1=（H2-h2）（kN/m） 式中 Vw——斜坡面上水体体积（m3）； H——计算点处的作用水头（m）； h——堰顶溢流水深（m）； w——水的重度（kN/m3）。 静水压力分项系数采用1.0。合力作用点在压力图剖面形心处。 3.动水压力 溢流坝下游反弧段，在高速水流作用下的时均压力和脉动压力叫动水压力。反弧段上动水压力（离心力）的作用分项系数采用1.1。 因溢流坝顶和坝面上的脉动压力对坝体稳定和坝内应力影响很小，可以不计；当引起结构振动和影响结构安全时应计入。 4.淤沙压力 淤沙压力：入库水流挟带的泥沙在水库中淤积，淤积在坝前的泥沙对坝面产生的压力。 淤沙压力计算图 淤积的规律是从库首至坝前，随水深的增加而流速减小，沉积的粒径由粗到细，坝前淤积的是极细的泥沙，淤积泥沙的深度和内摩擦角随时间在变化，一般计算年限取50～100年。 单位坝长上的水平淤沙压力标准值Psk为 Psk = （kN/m） 式中 sb——淤沙的浮重度（kN/m3），sb=sd-（1-n）w sd——淤沙的干重度（kN/m3）； w——水的重度（kN/m3）； n——淤沙的孔隙率； hs——坝前估算的泥沙淤积厚度（m）； s——淤沙的内摩擦角（°）。 当上游坝面倾斜时，应计入竖向淤沙压力，按淤沙的浮重度计算。淤沙压力的作用分项系数采用1.2。 5.浪压力 浪压力：水库表面波浪对建筑物产生的拍击力。 浪压力的影响因素较多，呈动态变化，可取不利情况计算。浪压力的作用分项系数应采用1.2。 波浪压力分布 （a）深水波；（b）浅水波；（c）破碎波 临界水深Hcr的计算公式： 三种波态情况的浪压力分布不同，浪压力计算公式如下： ①深水波：当坝前水深大于半波长，即H ＞ 时，波浪运动不受库底的约束。 （kN/m） ②浅水波：水深小于半波长而大于临界水深Hcr，即＞H＞Hcr时，波浪运动受到库底的影响。 PL=[（h1%+hZ）（H+PLf）+HPLf] PLf=h1%sech ③ 破碎波：水深小于临界水深，即H＜Hcr时，波浪发生破碎。 PL=[（1.5-0.5λ）h1%+（0.7+λ）H ] P0=K0h1% 6.扬压力 扬压力=渗透压力+浮托力。 渗透压力：由上下游水位差产生的渗流而在坝内或坝基面上形成的向上的压力。 浮托力：由下游水深淹没坝体计算截面而产生向上的压力。 ①坝底面上的扬压力 1-排水孔中心线；2-主排水孔；3-副排水孔 坝底面扬压力分布图（a）实体重力坝；（b）宽缝重力坝及大头支墩坝；（c）拱坝； （d）空腹重力坝；（e）坝基设有抽排系统；（f）未设帷幕及排水孔 当坝基设有防渗和排水幕时，坝底面上游