时，冰层膨胀，对建筑物产生的压力。 大小： 取决于冰层厚度、开始升温时的气温及温
升率。见教材表2-18。(表中数据为单位面 积上的静冰压力，总的应乘上冰厚)。
Fp1 mfibdib
fib Kb fic
冰层厚度（m）
0.4
0.6
0 （kN/m）
85
180
215
245
280
温度、孔隙水压力等； 偶然发生的--------偶然作用如地震、校核水
位下的水压力等
可变作用是指在设计基准期内作用的量值随时间 变化与平均值之比不可忽略的作用。
水工建筑物重力坝
1、自重
坝体自重是重力坝的主要荷载之一。 W=γ×A+ω
ω--坝上永久设备重 ①沿坝基面滑动，仅计坝体重量； ②沿深层滑动，需计入滑体内岩体重； ③用有限单元法计算时，应计入地基初始应
坝基扬压力包括两部分 ①下游水深引起的浮托力； ②由水头差引起的渗透压力；
渗透压力从上游向下游逐渐消减，其变化呈抛物 线分布。扬压力对坝体稳定不利， 为减小扬压力需采取工程措施： 设帷幕
用折减系数α表示岩体构造、性质、帷幕的深度、 厚度、灌浆质量、 排水孔直径、间距、深度等因素。 设排水
水工建筑物重力坝
水工建筑物重力坝
根据动量冲量原理：单位时间内物体动量的增量
等于该物体所受外力的合力即
Fmv2mv1 t
反弧段上总水平分力和垂直分力为：
Fx gqv(cos2 cos1) Fy gqv(sin 2 sin1)
水工建筑物重力坝
5、冰压力
冰压力包括静冰压力和动冰压力 静冰压力： 寒冷地区，水库表面将结冰，当气温升高
按内部结构分
实体重力坝 宽缝重力坝 空腹重力坝
水工建筑物重力坝
§2-1 概述
按作用分
非溢流重力坝 溢流重力坝
水工建筑物重力坝
§2-1 概述
按建筑材料分
混凝土重力坝 碾压混凝土重力坝 浆砌石重力坝
水工建筑物重力坝
§2-1 概述
水工建筑物重力坝
§2-1 概述 三、重力坝设计的主要内容
1、总体布置
水工建筑物重力坝
6、泥沙压力
b、指标 淤积的泥沙逐年固结，容重和内摩擦角也 在逐年变化，很难算准，设计时可根据经 验取定，象黄河这样的多沙河流应由试验 定出。
c、计算公式
P n1 2 nhn 2tg 2(405 2 n)
水工建筑物重力坝
7.浪压力
①成因-----空气流动，带动水体，形成波浪。 ②波浪三要素
一、重力坝的工作原理及其特点
1、工作原理
①利用自重在坝基面产生的摩擦力以及坝与地基间 的凝聚力来抵抗水平水压力而维持稳定
②利用自重引起的压应力来抵消由水压力产生的拉 应力
横 缝
排水管 灌浆帷幕
非溢流坝段 排水孔 水工建筑物重力坝 帷幕灌浆
§2-1 概述 2、重力坝的特点
①断面尺寸大，抵抗渗漏、漫顶破坏的能力强， 在各种坝型中失事率最低
水工建筑物重力坝
动冰压力： 当冰破碎后，受风和水流的作用而漂流， 当冰块撞击在坝面或闸墩上时将产生动冰压力。 当冰的运动方向垂直或接近垂直坝面时，按式(251) (2-52)计算，取其中小值。
说明：
Fb1 0.07Vdi Afic Fb2 0.5ficbdi
1°冰压力对高坝可以忽略，因为一方面水库开阔， 冰易凸起破碎，另一方面在总荷载中所占比例较小；
2、剖面设计 3、稳定分析 4、应力分析 5、构造设计 6、地基处理 7、溢流坝或泄水孔设计 8、监测设计
坝轴线 组成建筑物的位置
水工建筑物重力坝
§2-2 重力坝的荷载及其组合
一、荷载
荷载 → 作用 不随时间变化的----永久作用如自重、土压力等 随时间变化的------可变作用如水压力、扬压力、
力的影响；
水工建筑物重力坝
假定：
1°地基中任一点的垂直应力σ(y)=γh 2°水平应力σ(x)=λγh 3°剪应力τ(xy)=0
水工建筑物重力坝
2、静水压力
1°上游面垂直 2°上游面倾斜 ①挡水坝段
②溢流坝段 3°水的容重 ① 清水γ
②浑水γ(按实际情况考虑)
水工建筑物重力坝
3、扬压力 (含坝基和坝体内扬压力)
规范规定：
河床坝段 ：α=0.2～0.3 岸坡坝段 ：α=0.3～0.4
需要指出：原型观测资料表明：扬压力因受泥沙淤
积的影响随时间延长而减小，对稳定有利。
坝体内扬压力
水工建筑物重力坝
4.动水压力
溢流坝泄水时，溢流面上作用有动水压力，其 中坝顶曲线段和下游直线段上的动水压力较小，可 忽略不计。在反弧段上需根据水流动力方程求解动 水压力。
2hl(2hm)—波高； 2Ll (2Lm) –波长；
h0 (hz)—波浪中心线与静水位的距离；
水工建筑物重力坝
• a、波浪涌高2hL
2hL 0.016 Vf564D13
波浪运动不受库底影响-----------------深水波 波浪运动受库底影响，且 库水深小于临界深度Hk(Hk =(3-5 )hL)时--破碎波 水深大于临界深度Hk小于LL波浪受库底影响-浅水波 b、波长2L
2LL1.4 0(2hL)0.8
水工建筑物重力坝
c、波浪中心线距静水面的距离h。
h cth 4hL2 0 2LL
H1
LL
式中：cth为双曲余切
d、平原、滨海地区按莆田公式计算，见式（2-23、24、25）
0.45
ghm V02
0.13th0.7gVH02m0.7th0.103.t0h0108.7VggD 0V2H02m0.7
②对地形地质条件适应性强 ③泄流问题容易解决 ④施工导流容易解决 ⑤体积大便于机械化施工 ⑥结构作用明确
水工建筑物重力坝
§2-1 概述 2、重力坝的特点
⑦由于体积大，材料强度不能充分利用 ⑧底部扬压力大，对稳定不利 ⑨由于体积大，水化热不易散发，温控
要求高
水工建筑物重力坝
§2-1 概述 二、重力坝的型式
2°对低坝、闸较为重要，它占总荷载的比重大；
3°某些部位如闸门进水口处及不宜承受大冰压力的 部位，可采取冲气措施等。
水工建筑物重力坝
6、泥沙压力
①成因 水库蓄水后，入库水流流速降低并趋 于零，挟带的泥沙随流速减小而沉积 于坝前，其过程是先沉积大颗粒，而 后沉积细颗粒。
②计算 a、淤积高程 坝前淤积逐年增高，可根据河流的挟沙 量进行估算，估算年限通常为50-100年。
0.5
gTm V0
13.9
ghm V02
（2-23) （2-24)