第四章 岩基上的重力坝
本章需参考《SL 319-2018 混凝土重力坝设计规范》
http://www.doc88.com/p-8748429101187.html
《NB∕T 35026-2014 混凝土重力坝设计规范》
http://www.doc88.com/p-6721783705349.html
第一节 概述
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一、重力坝的特点
重力坝的工作原理可以概括为两点：一是依靠坝体自重在坝基面上产生摩阻力来抵抗水平水压力以达到稳定的要求；二是利用坝体自重在水平截面上产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度的要求。因此坝的剖面较大，一般做成上游坝面近于垂直的三角形剖面，且垂直坝轴线方向常设有永久伸缩缝，将坝体沿坝轴线分成若干个独立的坝段，如图4-1所示。重力坝与其他坝型相比较具有以下的主要特点：
①重力坝筑坝材料的抗冲能力强，因此在施工期可以利用较低的坝块或底孔导流。坝体断面形态适于在坝顶布置溢洪道和坝身设置泄水孔，一般不需要另设河岸溢洪道或泄洪隧洞。在坝址河谷狭窄而洪水流量大的情况下，重力坝可以较好地适应这种自然条件。
②重力坝结构简单，施工技术比较容易掌握，在放样、立模和混凝土浇捣方面都比较方便，有利于机械化施工。由于断面尺寸大，材料强度高、耐久性能好，因而对抵抗水的渗透、特大洪水的漫顶、地震和战争破坏能力都比较强，安全性较高
③对地形地质条件适应性较好，几乎任何形状的河谷都可以修建重力坝。对地基要求高于土石坝，低于拱坝及支墩坝。一般来说，具有足够强度的岩基均可满足要求，因为重力坝常沿坝轴线分成若干独立的坝段，所以能较好地适应岩石物理力学特性的变化和各种非均质的地质。但仍应重视地基处理，确保大坝的安全。
④坝体与地基的接触面积大，受扬压力的影响也大。扬压力的作用会抵消部分坝体重量的有效压力，对坝的稳定和应力情况不利，故需采取各种有效的防渗排水措施，以削减扬压力，节省工程量。
⑤重力坝的剖面尺寸较大，坝体内部的压应力一般不大，因此材料的强度不能充分发挥。以高度50m的重力坝为例，其坝内最大压应力只有1.4MPa左右，且仅发生在坝趾局部地区，所以坝体大部分区域可适当采用标号较低的混凝土，以降低工程造价。
⑥坝体体积大，水泥用量多，混凝土凝固时水化热高，散热条件差，且各部浇筑顺序有先有后，因而同一时间内冷热不均，热胀冷缩，相互制约，往往容易形成裂缝，从而削弱坝体的整体性，所以混凝土重力坝施工期需有严格的温度控制和散热措施。
二 、重力坝的设计内容
重力坝设计包括以下几方面内容：
①总体布置。选择坝址、坝轴线和坝的结构型式，决定坝体与两岸其它建筑物的联接方式，确定坝体在枢纽中的布置。
②剖面设计。根据安全、经济和运用等条件，参照已建成类似工程的经验，通过必要分析计算，确定坝的剖面形态和轮廓尺寸。
③稳定分析验算。坝体在荷载作用下沿坝基面或地基中软弱结构面抗滑稳定的安全度，为剖面设计、地基处理和正常运行提供依据。
④应力分析计算。坝体和坝基在荷载作用下的应力和变形，判定大坝在施工期及运用期是否满足强度和变形方面的要求。为其他设计(剖面设计、地基处理、结构布置、施工分缝等)提供依据。
⑤构造设计。根据施工和运用要求确定细部构造，包括坝体材料选择及分区，坝内廊道布置及排水、防渗措施以及坝体分缝等。
⑥地基处理。根据坝基的地质条件及受力情况，进行地基开挖、防渗、排水、加固及断层软弱带的处理等。
⑦泄水设计。包括溢流坝或泄水孔的孔口尺寸、体形、消能防冲及运行控制设计等。
⑧监测设计。研究大坝在各种荷载和环境影响下的工作状态，对工程质量和建筑物的安全条件作出判断，以便采取相应的措施，保证运行安全可靠和提高经济效益。包括坝的内部和外部的观测设计。制定大坝的运行、维护和监视等方面的要求及规则。
最后还要进行大坝的施工方法和施工组织设计。
以上所述的设计内容，除了施工设计有施工课程专门介绍外，其他设计内容将在本章各节及本书有关章节中分别介绍。
