编号（学号）： 文献综述和外文翻译 （ 2010 届本科） 学 院： 专 业： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2010 年 04 月 25 日文 献 综 述 题 目： 溢流坝 设计相关问题的探讨 1 溢流坝设计相关问题的探讨 摘要 ： 溢流坝 是 坝顶可泄洪的坝 其产生较早发展迅速以及其显著的优越性因而具有良好的前景，在国内 有广泛的应用 本文对溢流坝设計所涉及的几个方面进行探讨，目的在于全面了解溢流坝介绍内容包括溢流坝的定义历史发展、过流形式、设计要求、消能防冲与水流形态、裂缝与气蚀。 由于溢流坝目的在于溢流其特殊的任务要求其应当具有相当的各方面特性，以满足正常工作其整体还是细部的工莋都不容忽视，在长期的应用实践中也暴露了一些问题本文在解决工程实际问题时只做了简要介绍 与概述。 溢洪坝作为宣泄洪水的水工建筑物在过流过程中 高速水流对混凝土表面的空蚀破坏是相当严重的 ，为保证大坝安全运行 ,设计时必须认真对待 文章对溢流坝的消能防冲、水流形态、裂缝气蚀因素有相关论述。近期的 溢流坝 坝建设中在新型消能工技术、通气减蚀措施等许多方面都获得了较大的进展。 关键词 ： 溢流坝；消能；裂缝；气蚀 1.概述 溢流坝 （ overflow dam）是 坝顶可泄洪的坝亦称滚水坝。溢流坝一般由混凝土或浆砌石筑成按坝型有 溢鋶重力坝 、溢流拱坝、溢流 支墩坝 和溢流 土石坝 。后者仅限于溢流面和坝脚有可靠防护设施、单宽流量比较小的低坝和厂房结合在一起，作为泄洪建筑物的坝内式厂房溢流坝、厂房顶溢流和挑越厂房顶泄流的厂坝联合 泄洪方式可用在高山狭谷地区，是宣泄大流量时解決 溢洪道 和电站厂房布置位置不足的一种途径，也是从溢流坝发展起来的新形式 2.发展 溢流重力坝是溢流坝中修建较多、运行经验丰富的壩型。巴西 图库鲁伊水电站 的重力坝最大坝高 86m,23个溢流孔， 总泄流量 /s；中国河北省 潘家口水利枢纽 重力坝坝高 107.5m,设计最大泄流量 56200m3/s， 部分采鼡宽尾墩形式的新型消能它们都是世界上泄量较大的高水平的溢流重力坝，具有很好的消能防冲效果支墩坝中溢流大头坝与溢流重力壩相近。高溢流平板坝由于溢流面板较单薄，不利抗震采用不多。连拱坝由于拱筒和溢流面、边墙连接结构复杂很少做为溢流坝。溢流拱坝除坝体结构 常较单薄外由于平面呈拱形，泄流朝径向集中是明显不利的水力条件早期的拱坝，担心下游冲刷和坝体振动都鈈敢采用大流量坝身泄洪，而另辟坝外溢洪道 1950年以来，中国修建了各种类型的溢流拱坝如溢流跌坎式、挑坎式、溢流面板滑雪道式以忣高低坎对冲、窄缝、转向挑坎等消能工形式 ,较好地解决了拱坝消能防冲、抗震减蚀等问题 ,使得溢流拱坝建设在中国有了较大的发展。湖喃省凤滩水电站腹拱式溢流拱坝设计泄洪流量达 32600m3/s,是世界上泄流量最大的溢流拱坝，采用独特的高低坎对冲消能效果甚佳。 一般泄水建築物下游的消能设 施工程量大造价昂贵 , 近 10多年来，国内外不少学者对把泄流和消能设施结合为一体的溢流坝面阶梯式消能工 作 产生了极夶溢流坝设计相关问题的探讨 2 兴趣 ,阶梯式溢流坝即是在溢流坝面上从胸墙附近直到坝趾处设置一系列阶梯阶梯的外包线一般仍按标准的溢流面曲线如 WES曲线来设计，它主要利用坝面阶梯上水流所形成的横向旋滚及其与主流之间的剪切和动量交换来达到消能的目的且由于坝媔水流掺气，更增强了消能效果 阶梯式溢流坝早在本世纪初就有应用， 1971年英国的 Essery等 [1]针对阶梯式溢流坝设计作了一些试验研究 直到 1982年，媄国垦务局对建在犹他 州的上静水坝的阶梯溢流坝进行了水工模型试验 [2]此试验研究对阶梯式溢流坝设计很有用，且激发了以后的研究及應用 另外，阶梯溢流坝的发展与新型的碾压混凝土筑坝技术的发展紧密相连若采用碾压混凝土 RCC坝，将坝面做成阶梯状可以加快施工進度，缩短工期节省投资 [3]。 阶梯式溢流坝早在 20 世纪初就有应用但直到七十年代人们才开始进行研究。由于利用阶梯坝面消能可以显著減小下游消能工的工程量获得巨大的经济效益，人们对它越来越重视 [4] 宽尾墩和阶梯溢流坝 ： 流坝面闸墩尾部扩展成宽尾墩，墩后连接階梯坝面然后通过反 弧段与消力池相连，形成“宽尾墩 +阶梯溢流坝 +消力池”的水工设施这是一种新型的消能设施。这种新的消能方式兼有宽尾墩和阶梯溢流坝面的优点：(1)小流量泄流时可充分利用阶梯旋滚消能 ； (2)大流量泄流时，可利用宽尾墩墩后空腔提高掺气率以保護阶梯免受空蚀破坏 ； (3)以阶梯为主要的掺气设施工程最大单宽流量一般不大于 30m3／ s·m，而采用这种新型的消能设施后单宽流量得到提高 [5]。 哃时 台阶式泄槽溢洪道已成为世界全国泄洪建筑物上一种通用的泄流方法而且应用范围更加多样化。我国对于台阶式溢流坝也已起步並有成功的 实例，国内又出现宽尾墩与台阶式溢流坝的联合运用消能的形式已应用于高水头、大单宽流量，取得了突破性进展 [6] 3.溢流坝過流形式 ① 坝顶溢流 (跌流 )， ② 坝面溢流 ③ 大孔口坝面溢流（见图 1）。前两者属表面溢流能顺利排放冰凌等漂浮物。堰顶可设或不设 闸門 无闸门的溢流坝，蓄水位只能与堰顶齐平泄洪时要靠壅高库水位形成水头，逐渐增加泄量适用于较小水库或具有较长溢流前沿的溢流坝。 设有闸门的溢流坝能够调节水库蓄水位和下泄流量。其堰顶高程和溢流前沿长度需根据水库和枢纽建筑物功能、泄水要求经水庫调洪计算确定堰顶设有闸墩，用以支撑闸门墩上架桥以装设闸门启闭设备或设置通道。坝顶溢流的闸门检修容易、操作方便可靠昰最常见的溢流坝形式。 3 a 坝顶溢流 b 坝面溢流 c 大孔口坝面溢流 图 1 4.溢流坝设计要 求 ① 有足够的溢流前沿长度和泄流能力以满足防洪要求； ② 水鋶平顺坝面无不利的负压或振动； ③ 下泄水流不造成危害性冲刷。高水头溢流坝泄水流速可达30～ 40m/s 或更大 ,下游河床单 宽消能功率可达几万甚至几十万千瓦从溢流或泄水段到下游消能工设计要解决好：空蚀和磨蚀、 掺气和雾化、 轻型结构的振动、河床和岸坡的冲刷等一系列高速水流问题。要选择合适的坝顶和堰面曲线形式：既要有较大泄流能力又要有稳定的水流形态和免遭空蚀破坏、容易施工的体型。较恏的消能工形式和尺寸对枢纽各建筑物的安全运行具有重要意义近期的高坝建设中，在新型消能工技术、通气减蚀措施等许多方面都获嘚了较大的进展 5.消能 防冲 5.1 消力池与护坦 5.1.1 溢流坝消 力 池设计流量的确定 在调查研究中，发现有的工程设计者错误地 把消能池设计流量理解為工程中的设计或校核洪水标准对应的洪峰流量或任意假定的某一流量进而设计结果与实际运用情况严重不符。因坝高速水流携带大量嘚动能这些能量得不到有效的消减，大量余能由下游河床承担导致下游河床严重冲涮，直接危及坝身的安全导致坝身坍蹋毁坏。 设計中拟定的消能池设计尺寸达不到规范要求其结果将由于消能池设计上不合理，下游水垫深度不够消能不充分，造成下游水流余能过夶导致坝身因洪水淘刷而发生破坏。 5.1.2 关于低溢流钢筋混凝土衬砌或护坦 破坏部位往往发生在收缩断向下游延伸的一段距离之内根 据流體力学中贝努里能量守恒理论进行分析，不难证明：在收缩断面处以动能为主相对于其它部位的过流速度，其流速最高因而该部位表現为：水流动量大而集中和容易发生空蚀现象 关于雍水建筑物的选型问题进行雍水建筑设计时，在可能的情况下宜优先采用形式较为隐蔽坝下游收缩断面部位的设计。在水毁工程实地现场考察中注意到在多处溢流堰 (坝 )下游溢洪道衬砌或护坦在洪水破坏下所发生的一个特有現象即溢洪道的地下截潜引水形式，以充分发挥其结构简单地下水截流可溢流坝设计相关问题的探讨 4 靠，造价低的特点特别是其承受洪水造成破坏的能力提高 [7]。 5.2 消能形 式的初选 单宽流量大而基岩比较软弱，不易采用消力池消能因为要较长的消力池和护坦．工程投資较大。过坝水流的弗氏数较低不易采用底流消能的效果。另外溢流坝段相邻的底孔坝段不易采用挑流消能，水流的相互干扰加剧媔流消能的首要适用条件是有比较稳定的下游尾水位。抗冲刷能力较弱 溢流坝下泄单宽流量较大。采用异型宽尾墩挑流消能 挑流消能嘚效果 还 与溢流坝闸墩的下游形状有关 [8]。 5.3 影响溢流坝的效能因素 以阶梯溢流坝为例要想提 高 消能率，就要采用改变阶梯高度放缓坝坡等措施，还应设法增强坝面水流的紊动使紊动耗 散率增大。例如在坝趾处取消反弧段，以一直延伸到坝趾的阶梯代替；对溢洪道采用擴散形式使其单宽流量沿程不断减小，以提高阶梯的消能率；在坝面上设置一些辅助消能、掺气设施如掺气分流墩；在某些阶梯的凸角处设置挑坎，使下泄的水流向上挑起与坝面上的滑移主流碰撞混掺，从而使紊动区域增大提高阶梯溢流坝的消能率。在考虑提高消能率的同时还应考虑采取一定的掺气措施以减小坝面的负压 [9]。 蒋晓光 [10]通过对二滩阶梯式过水围堰的模型试验与new monksville 大坝的模型试验结果的对仳表明小的阶梯高度适合于小的单 宽流量，其消能率很高；而大的阶梯高度适合于大的单宽流量但当单宽流量增大到一定值时消能率囿明显下降的趋势 ! 台阶溢流坝在下泄较小的单宽流量时，具有较好的消能效果；在下泄较大的单宽流量时坝面的消能效果较差，且坝下鋶速较高容易引起台阶坝面发生空化空蚀破坏。对坝高不是太高的台阶溢流坝在下泄单宽流量较小时利用坝面消能，而在下泄单宽流量较大时则利用坝下较高水体进行消能和保护台阶坝面不失为一较好的设计思 想 [11]。 6.水流 6.1 阶梯溢流坝面流场的紊流数值模拟 （ 1） 雷诺差分應力紊流模型能够较好的模拟阶梯溢 流坝面的流场从计算结果明显可见阶梯上出现顺时针旋涡。 （ 2） 阶梯面上的速度场可分为两部分 ┅是较均匀的滑移水流 ； 二是阶梯内的旋滚水流 。 （ 3） 阶梯面上可能出现负压的位置在阶梯立面的上半部分 阶梯水平面上的压力都为正壓力 ， 最大值出现于下泄水流冲击的位置 （ 4） 从紊动能和紊动耗散率的分布可以看出阶梯坝面上水流的紊动特性 和能量转换 。 随着水流勢能向动能转化 水流的紊动能和紊动耗散率都随之增大 [12]。 5 6.2 坝下泄单宽流量 影响台阶溢流坝下流速的主要因素是坝下泄单宽流量的大小洏台阶溢流坝坝体高度及坝面台阶 高度的变化对坝下游流速的影响相对较小。因此在台阶溢流坝的设计中，通过溢流坝体下泄单宽流量夶小的选择将是至关重要的 水工混凝土建筑物的老化过程是渗透力、化学溶蚀、冻害、磨蚀、环境侵蚀等因素长期共同作用的结果例如，由于一年四季气温的周期交替变化冻融破坏常常导致混凝土大坝产生裂缝。尤其对于地处东北地区的混凝土大坝大坝混凝土表层疏松剥落、深层冻胀破坏的现象十分普遍。对于溢流坝段在高速水流冲刷气蚀作用下，有时会危及大坝的安全运行首先，带有表面裂缝嘚混凝土在高速水流所产生的气蚀作用 下引起溢洪道和其他泄水建筑物的严重破坏；其次，混凝土内部膨胀产生裂缝当水分进入后继續破坏或 引起其他形式的破坏，如冻融循环破坏 裂缝分为早期裂缝和后期裂缝，温度裂缝及施工质量不满足要求是产生早期裂缝的主要荿因水化热温升阶段在混凝土内产生压应力，后转化为拉应力产生表面裂缝。外界气温变化的日温差变幅和寒潮应力在混凝土表面產生拉应力。施工质量是引起混凝土裂缝的重要因素对于不同部位混凝土，尽量安排不同季节施工更要重视保温及养生 [14]。 7.1 混凝土破坏准则 在进行结构分析时对混凝土开裂的判断分下 列三种情况：（ 1）在进行闸墩裂缝成因分析时，混凝土材料的第一主拉应力超过材料的極限抗拉强度值则认为材料开裂；（ 2）在对闸墩裂缝进行跟踪，判断其是否继续发展时若有部分混凝土单元的第一主拉应力超过材料嘚极限抗拉强度值，则认为此处混凝土已经开裂并将其拉应力予以释放，然后重新进行计算经过多次迭代计算后，可以跟踪裂缝发展嘚轨迹；（ 3）在进行闸墩现状工况多种加固方案研究时当混凝土材料的第一主拉应力超过材料的允许拉应力时，则认为材料开裂破坏 [15] 7.2 溢流坝裂隙 溢流坝段与挡水坝段相比，溢流坝段混凝土受气 温影响敏感溢流坝段冬季上游面混凝土受拉比挡水坝段严重。通过计算可以看出溢流坝段上游面混凝土拉应力大于挡水坝段通过水下电视成果也可以看出，溢流坝段上游面混凝土较挡水坝段裂隙分布密集破坏程度较重 [16]。 8.有关 气蚀 气蚀与磨蚀常发生在挑坎、护坦、齿墩与尾槛等部位除对损坏部分要及时修理外，还应消除气蚀、磨蚀发生的条件可通过水工模型验定合适的形状、尺寸，或改善结构布置如将消力坎等为什么汽车要做成流线型型，削去棱角；或将矩形差动坎改为梯形差动坎；或将消溢流坝设计相关问题的探讨 6 力池的尾槛由台阶形改为斜面梳齿形并尽可能不发消力墩，这样即使有 砂石等杂物带入消力池也会被水流冲掉，不致积存在池内引起磨蚀向低压区补充空气减少负压如在差动坎挑流的高坎侧壁开通气孔，通气孔的位置应茬模型试验得出的负压部位或稍偏上游 或 加强结构物的抗蚀能力 。如在已经发生或容易发生气蚀的部位采用抗蚀能力强的材料来镶补等等 [17] 9.关于坝下冲坑 坝后无消能措施、无很好的护坦海漫致使冲坑形成。拦河坝是以壅水建筑物收它的影响上游水面发生变化，呈现壅水曲线当水流过坝，由缓流变急流坝后流速很大。过坝水流势能减少动能增加在河床中消耗能量，产生了冲坑 坝面偏流坝后迴流对丅游河床的破坏。坝面过水在设计上是等厚度的，而在实际中式不同的过坝水流不均匀，形成局部集中流坝后水越长度将大于计算长喥而在局部产生冲刷破坏迴流对下游河床也产生破坏作用，过坝水流不规则下游河床不规则，水流扩散不均匀两岸抗冲强度不同都會产生迴流现象 [18]。 10.小结 溢流坝有较好的消能防冲效果国内建设经验丰富，发展前景广阔有较高的研究价值 7 参考文献 .白石水库溢流坝消能形式的选择 [J].东北水利水电 ,):4-5. 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[18]刘丽华 ,鲁平天 .然河道上溢流坝坝下冲坑成因探讨 [J].中国水利与经济 ,2007.13（ 6） :380-381. 外 文 翻 译 题 目： 重力坝设计 沈阳农业夶学学士学位论文外文翻译 1 第五章 静态和动态应力分析 5.1 应力分析 a.一般分析： (1)用一项对重力坝应力性的分析来确定大坝的规模和整个静态和動态负载条件下的结构的分布应力，并探讨了结构和基础是否满足要求 通常负载条件调查概述在第四章有表述。 (2)根据大坝的设计水平和類型配置规定的细致要求重力坝应力分析应用近似简化法或有限单元法。对于初步设计根据美国局介绍填海工程（ USBR），“重力坝设计”（ 1976 年）简化方法利用二维模型分析悬臂梁或审判负荷捻方法用于三维分析是恰当的。如果一个更精确的压力调查是必需的通常在特性研究和最后设计阶段应用有限元方法。 b.有限元分析 （ 1）有限元模型用于大坝和地基相互作用的线性弹性静态和动态分析和非线性分析。有限元方法提供了造型复杂的几何图形和广泛变化材料特性的能力 在边缘应力、周围开口和紧凑的区域可以近似地用有限元模型。它鈳以模拟混凝土放热现象和耦合热应力与其他负载这种方法的一个重要优点是可随时地对涉及各种材料的复杂基础、接缝的薄弱连接点進行压裂模拟。 CG-DAMS（ Anatech1993 年）是专门的混凝土重力坝分析特别是以计算机程序为目的而设计的，它执行静态、动态和非线性分析并包括弥散裂缝模型，其中包括离散开裂断裂力学模型的 MERLIN（萨乌马 1994 年） （ 2）二维，有限元分析一般适用于混凝土重力坝。设计者应该注意到实際结构是三维的，并应审查分析以保证 二维近似值可以接受和现实长期以来传统的混凝土大坝与横向收缩缝，没有键控关节二维分析應合理正确。位于狭窄山谷结构之间陡峭的桥台和堤坝各种山谷的不同岩石模量是必要的三维建模条件。 （ 3）特殊目的方案有重力坝地震分析包括水动力相互作用（ EADHI）（ Chakrabarti和普拉 1973 年）和地震混凝土重力坝其中包括水动力响应与地基相互作用的影响（ EAGD84）（乔普拉， Chakrabarti和 Gupta 1980），咜们都是平面结构的动态反映为了动态输入这两个程序应用了加速时间记录法。 SDOFDAM 计 划是一个双向电泳有限元模型（ Cole 和颊 1986）用来计算水动仂荷载计算使用乔普拉的简化程序。有限元程序如 :GTSTRUDL SAP 软件， ANSYS 软件 ADINA 软件，和 ABAQUS 软件为静态和动态建模提供了大体上的功能 5.2 动态分析 重力壩设计 2 地震荷载的结构分析包括两个部分：一个是近似的位置和滑动稳定性分析，使用适当的抗震系数（见第 4 章）；另一个是动态内应力汾析如果以下条件存在应用随点而定的地震地面活动： a 大坝大于等于 100 英尺，当地峰顶加速度（ PGA）大于 0.2g 的最大可信地震 b 大坝不到 100 英尺， PGA 夶于 0.4g 的最大可信地震 c 有闸门溢洪道坝段，宽道路通风结构，或规则与不规则的其他坝段 d 大坝是因为事故，老化或恶化的削弱情况。动态应力分析的要求在这种情况下将在CECW-ED 部门监督下进行逐项基础审核 5.3 动态分析法 执行动态分析程序包括以下内容： a 审查地质学，地震學构造布置。 b 确定地震的来源 c 选择待选取的最大可靠的地震震级和运行基础运行的地点。 d 选择待选取地震的衰减关系 e 根据在现场最嚴重的地震动，选择控制最大可信和运行的候选基础地震 f 选择控制地震的设计 反应范围。 g 选择适当的加速度 — 时间记录如果加速度 — 時间分析是必要的，这个记录是用来整合设计反映范围 h 选择混凝土和基础的材料动态特性。 i 选择用来分析的动态分析方法 j 执行动态分析。 k 动态分析评估 5.4 跨学科的协调 一个动态分析需要的工程地质队，地震学家和结构工程师他们必须以综合的方法协同工作，使各部门鈈那么独立例如使用不当的保守做法有使用少见的 MCE， PGA的上限值设计反映范围的上限值，保守范围的上限值来确定抗震结构。在执行動态分析的步骤时应充分协调以制定一个合理的保守设计并考虑相 关的风险。该结构工程师负责的动态结构分析应积极参与这一地震地媔运动特征的进程（见表 5-6 为动态分析方法所需的形式）并使用表格所需的动态分析方法将。 5.5 反映与地震相关的性能标准 a 最大可信地震偅力坝没有控制 MCE 的能力将不能生存，将导致生命损失或重沈阳农业大学学士学位论文外文翻译 3 大财产损失具有一定危险的非弹性行为在 MCE 控制下是可允许的。 b 基础运行地震重力坝应够控制 OBE 弹性的范围内，继续开展工作而不需要大量的维修。 5.6 地质和地震调查 所有水库的地質和地震调查必须在位于 2 到 4 区的地震区调查的目的是建立控制最大可靠的基础地震操作和相应的地面工作，并评估诱发现场地震基础脱位的可能性下面讨论地震控制的选择。额外信息也可在 TM 5-809-10-1 找到 5.7 选择控制地震 a 最大可信地震。 选择控制 MCE 的第一 个步骤是指定震级 /或修改 MCE 的烸尔卡利（ MM）强度为各地震构造结构或资源区域提供现场检查第二个步骤是根据大坝主要频率范围内的最严重的地震震动，选择控制 MCE 和確定的基础脱位如果有的话，还有现场制作的能力如果有超过一个 MCE 产生对大坝反应具有重要意义的大规模地面运动的不同频率，每个 MCE 嘟应该被认为是可控制的 B 基础运行地震 (1)该 OBE 的选择是根据为保护工程免受地震损伤和损失大坝耐久的理想水平。新水坝的工程寿命通常是昰 100 年对于在工程寿命期间超标的 OBE 的概率应该是不大于百分之五十，除非一个 更为严重地震使得地震的设计成本的节省超过了维修成本囷维修的损失的承担风险。 (2) OBE 的可能性分析包括发展各震源的大量的频率或震中强烈频率（反复出现）；设计从原始或过去资料到预测未来發生的反复出现的数据；削弱严重参数通常要么选择 MM 强度的 PGA，要么现场确定；确定现场的控制循环关系；最后根据超标值和工程寿命嘚可能性选择地震的设计标准。 5.8 地质运动的特征 a 一般情况下 在指定（或震中强度）每个候选地震的位置和适当的区域衰减关系的震级之后地面运动的震动特性预测就可以决定了。地面运动的振动有各种方 式的描述如峰值，运动参数加速度，时间记录（加速度）或反應频谱（海斯 1980 年， Krinitzsky 和马库森 1983）对于混凝土坝的分析和设计，地面运动振动的控制特性应该是一个依靠现场的设计领域 b 特殊现场的设计反映范围。 重力坝设计 4 (1)只要有可能特殊现场的设计反映范围应当从地震的强烈运动记录有统计地发展，这些记录要有相似的环境和植被鼡以记录与其相似的水坝地震情况重要的自然性质，包括规模如果可能还包括，故障类型和构造环境传输路径属性包括距离，深度囷衰减要有尽可能多的加速度图，这些图是用来在可比条件 下记录和有类似的突出频率情况时选择设计地震应包括设计反应区的开发。此外加速度应选择已更正的真实零加速度基线，为防止数字化的错误和其他违规行为（ Schiff 和 Bogdanoff 1967 年） (2)凡有足够大的特定地点强震记录是不鈳用的，设计反应区可近似被缩放为显示最原始评估的全体记录区域植被路径，现场属性可缩放的因素从几个方面获得。可缩放因子決定于划分峰值或有效峰值加速度控制地震的峰值被重新调整将做特殊处理。该记录的峰值速率应该随着指定峰值熟虑的升高而降低否则记录不应该被使用。频谱强度可用于通 过使用放缩频谱强度比值应用光谱强度的比率来决定位置和重新调整光谱强度（ USBR 1978 年）。加速喥衰减关系可用于缩放加速度，通过符合标准的加速度来符合地震所控制的距离和震级（古斯曼和詹宁斯 1970 年）。因为加速度缩放充其量是一个近似的运作更准确的实际地震的特性是那些控制地震，这些结果更可靠因此，对于重力坝比例因子应该保持在 0.33 至 3 的范围内 (3)為开发设计反应区的指导，据统计强震记录在 Vanmarcke（ 1979 年）中已给出。 (4) 现场开发依赖于反应区的强震记录如第 5 段 - 8B 条所 述，对于适当的基础現场开发应等于或大于平均反应区，由 Ugas 和 Lysmer（ 1976 年）给出由 PGA 所确定。此最低反应谱可以围绕其确定为一个有效的 PGA但支持文件的确定将需要囿效的PGA（ Newmark 和 Hall 1982 年）。 (5) 平均反应区记录的顺利选择应提交每个利益阻尼值反映区的统计水平，应是由保守地位来判定地震设计过程和透彻嘚反应区发展设计在前面几步有所提到。如果一个非常事件用来控制地震和地震记录以扩大地壳运动的上限值。然后如果反应谱基于 5 个戓更多的地震记录则使用反射频谱相应扩大因 素。 c 为加速度记录对加速度 — 时间的历史分析 加速度用于动态投入，应与设计反应谱和占地震动参数的峰值频谱强度和震动的持续时间兼容起来。兼容性定义为所有反映光谱的外层起源于选定的加速度图通过结构重要性嘚频率浮动来设计反映光谱。 5.9 动态应力分析方法 a 一般方法 动态分析确定结构的反映这种反映基于结构特点和地震荷载的性质。动态方法通常采用模态分析技术这种技术是基于一种简化假设，即反应在每个自然振动模块下可自然独立计算并且模快反应可以结合总反应的確定（ Chopra 1987 年）。模块技术可沈阳农业大学学士学位论文外文翻译 5 用于重力 坝包括简化反应谱法和有限有限元方法，应用反应谱法或加速度 — 时间法进行动态记录一个动态分析应该首先以反应谱方法和进度为开始，直到需要更精确的方法当反应谱分析指出大坝的屈服（裂解）阶段时，应当使用时间 -历史分析时程 -历史分析允许设计者决定非线形圈的数量，非线性延伸的偏移量和建筑物非线性残存的时间。 b 简化反应谱法 (1) 简化的反应谱法计算基础震动模型非溢流部分的最大线性响应其产生原因是地震动水平分量（ Chopra 1987 年）。大坝被模拟为建在┅个刚性地基上的完全受限制的弹性块水体力学效应被模拟 为随大坝水移动的附加量。该附加量取决于震动的基础频率和大坝模态形状與大坝和水库之间的相互作用的影响地震荷载直接计算设计地震获得频谱加速度，以及结构体系动态特性 (2) 这种简化的方法可用于无闸門泄洪坝段，有一个类似于非溢流的环节有闸门溢洪道的简化方法在饮水和环境卫生技术报告的 SL-89-4 中有所提出（ Chopra 和Tan1989 年）。 (3) SDOFDAM 方案可以轻松地模拟一个大坝采用有限元方法和乔普拉的简化程序来估计水动力荷载。这种分析提供了大坝拉应力的合理的第一估计从这个估计，人們可以决定 是否有足够的设计或者是否细有致分析的必要 c 有限元方法。 (1)一般的有限元方法能够建立水平和垂直结构变形与外部模型和內部混凝土结构模型，它包括在较高的振动模式基础和周围的土壤，与地面的水平和垂直部分的相互影响 (2) 有限元反应谱法。 (a) 有限元反應谱法可模拟二维和三维线性结构的动态映像水动力影响应用Westergaard 公式被模拟为随大坝水移动的额外增量（韦斯特加德 1933）。该建模为基础的汾立元件或半空间 (b)有限元程序的 6 个基本目的被 Hall 和 Radhakrishnan 所结合（ 1983）。 (c) 一个有限元程序计算自然振动频率和指定的模式的相应的模态地震荷载計算地震反应频谱中的被横向和纵向的震动组成部分所诱导的每个振动模式。这些模态的反应相结合起来就获得了最大总反应。用地震荷载作为一个相当稳定的荷载用水坝的静态分析计算应力。 (d) 完整的二次型组合（ CQC）法（ 1979 年和 1980 年 Der Kiureghian）应该用于结合模态反应该 CQC 方法化解为岼方和的平方根（ SRS）的二维结构的方法，其中频率是很好的分离通过 SRS 方法结合模态可以大大高估或显着低估三维结构的动 态响。 重力坝設计 6 (e) 有限元反应频谱法应用于大坝在尺寸上不能仿照 2 次，或尺寸最大拉应力按照简化反应谱法（第 5 段第 9b）无侧限混凝土抗压强度强度超过百分之十五。 (f) 正常应力评估应该用是有限元反应频谱分析的结果有限元程序计算通常的应力，相应地也被用于主要的应力计算。動态反应的绝对值在不同的时间间隔是用来结合模块反应主应力高估了实际情况。主应力应在一个特定的时间间隔利用有限元计算加速喥 -历史进行分析 (3) 有限元加速度 -时间法 (a) 该加速度时间法需要一个通用目的的有限元程序或特殊目的的计算机程序 ，称之为 EADHI EADHI 可以模拟线性②维水坝的静态和动态反应。水动力影响利用波动方程模型计算水和结构变形的影响的压缩性包括流体力学的压力计算。 EADHI 是假设大坝有凅定的地基可用于重力坝的最全面的二维地震分析程序是 EAGD84，能够模拟线性二维水坝的静态和动态反应其中包括水动力和基础的互动。 EADHI 囷 EAGD84是加速度 -时间记录的动态输入程序 (b) 该加速度 -时间史方法计算了振动频率和相应指定模式的自然形状。每个反应模式在同等侧向荷载嘚形式，是从初始条件出发计算地震加速度 -时间的期 间的全部记录采取一小时为间隔，计算在每个时间间隔末的反应模态反应，是附加的每次时间间隔的屈服反应该应力通过每个时间间隔的静态分析来计算。

PAGE \* MERGEFORMAT 26 复习题 窗体顶端 第一章 1.1???? 何为水利笁程何为水工建筑物？ 1.2???? 水利工程按承担的任务和对水的作用是如何分类的 1.3???? 水工建筑物主要按什么分类？并简述其分类 第二章? ? 2.1???绘制水利工程建设系统，并指出其中的关键环节 2.2?? 水利枢纽分等的依据是什么？共分为几等 2.3?? 水工建筑物分级的依据是什么？共分为几级 2.4?? 水工建筑物承受的主要荷载有哪些？掌握自重、静水压力、扬压力的计算方法 2.5?? 简述水工建筑物作用效应的分析方法。 2.6?? 水工建筑物工作状况有哪三种作用效应有哪三种？效应组合有哪三种 2.7?? 建筑物设计安全储备的表达形式有哪两类？并详述极限状态设计的概念和类型 2.8?? 正确理解结构功能函数Z=R-S的意义，Z<0安全吗 2.9?? 正确理解可靠指标的含义，可靠指标越大越可靠吗 2.10? 水工建筑物抗震设计含哪两部分的内容？ 第三章 3.1?? 重仂坝的工作特点是什么基本剖面是何形状？一般采用什么材料 3.2?? 简述重力坝的优缺点。 3.3?? 重力坝的设计内容包括哪几个部分 3.4?? 简述重力坝夨稳破坏的机理？ 3.5?? 掌握单滑面的抗剪强度和抗剪断公式 3.6?? 简述深层抗滑稳定的计算方法类型。 3.7?? 岸坡坝段与河床坝段相比抗滑稳定有何特點？ 3.8?? 简述提高坝体抗滑稳定的工程措施 3.9?? 简述重力坝应力分析的方法，掌握重力坝水平截面边缘应力的计算公式边缘主应力面于何处？為何边缘应力是首先需计算的应力 3.10? 除主要荷载以外，对坝体应力的影响还有哪些因素 3.11? 简述坝体温度变化的阶段？何为水热化温升和温喥回降值 3.12? 施工期温度引起的应力主要有哪两类？ 3.13? 简述温度裂缝的类型和温度控制的措施 3.14? 重力坝最小剖面如何确定？常用剖面形态有哪幾类坝顶高程如何确定？ 3.15? 重力坝极限状态设计分哪两类其验算的主要内容是什么？ 3.16? 掌握重力坝在水压力,水重,扬压力,自重荷载下的边缘應力和抗滑稳定验算 3.17? 简述重力坝易出现地震震害的位置和抗震措施。 3.18? 简述溢流重力坝的???作特点和类型 3.19? 简述溢流重力坝的基本要求。 3.20? 溢鋶重力坝孔口设计的影响因素有哪些简述孔口形式类型及其特点。 3.21? 溢流重力坝通常设计成等同的奇数孔为什么？ 3.22? 为什么说单宽流量是溢流重力坝设计中很主要的控制性指标 3.23? 简述孔口尺寸设计应考虑的因素。掌握两种孔口形式过流量的计算公式 3.24? 为何闸墩上游端需做成圓弧形或流线型？溢流坝设置边墙的作用是什么 3.25? 简述空化和空蚀的概念，流速大于多少时就可能发生空蚀什么是引起溢流面发生空蚀嘚主要原因？空化数大于初生空化数时会发生空蚀现象吗 3.26??? 掺气虽然可减少空蚀，但也存在什么不利之处 3.27??? 水流脉动对溢流坝有什么害处？ 3.28??? 溢流面体形包括哪三段上游第一段一般采用什么曲线？ 3.29??? 消能工的原理是什么?能量转换的途径有哪些?辅助消能工主要有哪几种? 3.30??? 详述泄水偅力坝消能工的主要形式和原理 3.31??? 简述底流消能的特点及其与下游水流的衔接形式、形成消力池的主要措施。 3.32??? 护坦的主要作用是什么稳萣验算主要验算其什么内容？ 3.33??? 挑流消能工的主要设计内容有哪些 3.34??? 折冲水流是如何形成的？ 3.35??? 简述坝身泄水孔的作用和特点及其分类 3.36??? 坝身泄水孔进口通常用什么曲线？为何需设平压管和通气孔 3.37??? 重力坝地基处理的作用是什么？它主要包括哪些内容 3.38??? 坝基固结灌浆和帷幕灌浆嘚目的是什么？灌浆一般布置何处 3.39??? 坝基排水主要采用什么措施？其目的是什么 3.40??? 陡、缓倾角顺流方向断层通常采用什么措施处理？横流方向断层又如何 3.41??? 坝基软弱夹层有何害处？一般采用什么方法处理 3.42??? 水工混凝土一般应满足哪些性能的要求？其材料组成有哪几种 3.43??? 混凝汢重力坝为何要分区？分缝的类型和目的是什么 3.44??? 重力坝为何需设廊道系统？ 3.45??? 何为碾压混凝土重力坝与常态混凝土相比它有何优点？ 3.46??? 简述浆砌石重力坝的优缺点其防渗设施有哪些？ 3.47??? 浆砌石重力坝主要有哪些材料 3.48??? 何为宽缝重力坝？并简述其优缺点? 3.49??? 何为空腹重力坝并简述其