水工建筑物計算題

1、水工建筑物計算題重力壩1 .某混凝土重力壩的剖面如圖所示。分別繪圖并計算有排水孔、無排水孔-的情-況下壩底面的揚(yáng)壓力。（a=0.3）解：取壩長為1m無排水孔時：U1 =yH2T -1 = 9.81 x5x 16.9 = 828.95(KN) TOC o 1-5 h z 11U =yH - T -1 = x 9.81 x 10 x 16.9 x 1 = 828.95( KN) 2 22揚(yáng)壓力標(biāo)準(zhǔn)值：U = U1 + U2 = 828.95 + 828.95 = 1657.90( KN)有排水孔時：U1 =yH T -1 = 9.81 x5x 16.9 = 828.95(KN)U2 = ya H

2、- 7 -1 = 9.81 x 0.3 x 10 x 7 x 1 = 206.01(KN)1八 1U = yaH - 9.9 -1 = x 9.81 x 0.3 x 10 x 9.9 x 1 = 145.68(KN)3 22U = 1 x (yH yaH) - 7 -1 = 1 x 9.81 x 10 x 0.7 x 7 x 1 = 240.35(KN)3 22U = U1 + U 2 + U 3 + U4 = 828.95 + 206.01 +145.68 + 240.35 = 1420.99( KN)2 .已知某重力壩剖面如圖所示，上游正常高水位為50皿，相應(yīng)下游水位為 15m,壩頂高程為

3、60m，上游壩坡為1： 02，下游壩坡為1： 07，壩頂寬 度為5皿，在距上游壩面7m處設(shè)有排水孔幕?；炷恋娜葜夭捎脃e =24kN/m3，水的容重采用yw =10kN/m3，滲透壓力強(qiáng)度折減系數(shù)a=03。（浪壓力忽略不計）（1）計算荷載大??；（2）畫出荷載分布圖，標(biāo)出荷載作用的位置。（3）已知接觸面的抗剪斷參數(shù)f=0.9、C=700kPa，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)允 許值Ks=3.0，試用抗剪強(qiáng)度公式求Ks并判別是否滿足抗滑穩(wěn)定要求。解：（1）建基面順?biāo)飨蚩傞L度:T = (30 -10) x 0.2 + 5 + (55 -10) x 0.7 = 40.5( m)40.5排水孔距壩底中心O點(diǎn)的距離

4、：7 = 3. 5(m40.5排水孔距壩底中心O點(diǎn)的距離：7 = 3. 5(m)1自重：分為三塊：W1=y c x 2 x 4 x (30 -10) = 960(KN)2距 O 點(diǎn)：20.25 3 x 4 = 17.58(m)W =y x5x (60 10) = 6 0 0(KN) 、2 c距 O 點(diǎn)：20.25 - 4 - 2.5 = 13.75(m)1W =y x-x(55 -10) x 0.7) x (55 -10) = 17010( KN)距O點(diǎn):120.25 4 5 3 x (55 -10) x 0.7 = 0.75(m)水重:吃=y x 4 x (50 30) = 800(KN)距

5、O點(diǎn):20.25 - 2 = 18.75( m)1W5 = y x - x (30 10) x 0.2) x (30 10) = 400(KN)1 x 4 = 18.92(m)距O點(diǎn)： 3水平水壓力:1上游：P = - y x (50 10)2 = 8000( KN)1距 O 點(diǎn)高：3x(5010) = 13.33(m)1下游：P = 2y疽(15-10)2 = 125(KN)1/距O點(diǎn)高：3x(15-10)=或揚(yáng)壓力：U1 =yH T -1 = 10 x 5 x 40.5 = 2025(KN)距O點(diǎn)0 (m)U2 =yaH -7 -1 = 10 x0.3x35x7 x 1 = 735(KN)

6、距 O 點(diǎn)：20.25-3.5 = 16.75 (m)11U = ya H - (40.5 - 7) -1 = x 10 x 0.3 x 35 x 33.5 x 1 = 1758.75(KN) TOC o 1-5 h z 322- 7 -1 x (55 -10) x 0.7 = 2.75(m)距O點(diǎn)：3U = 1 x (yH-yaH) - 7 -1 =1 x 10 x 35 x 0.7 x 7 x 1 = 857.5( KN)4 22-1 x 7 = 17.92(m)距O點(diǎn)： 3U = U1 + U 2 + U 3 + U4 = 2025 + 735 +1758.75 + 857.5 = 53

7、76.25( KN)K =廣.R + A = 0.9 x (23970 +1200 5376.25) + 700 x 40.5 x 1 = 5 86(3)$p8000 -125.3.已知混凝土的強(qiáng)度等級為C10, 基巖的允許壓應(yīng)力為5000kPa,其 它條件同上題，試驗算壩基面的垂直正應(yīng)力是否滿足要求？解：壩趾處的壓應(yīng)力在計入揚(yáng)壓力時為,(之-旦)(1,心B B 2式中： W = 23970 +1200-5376.25 = 19793.75(KN)Z M = 960 x 17.58 + 6000 x 13.75 +17010 x 0.75自重+ 800 x 18.75 + 400 x 18.9

8、2 水重+125 x 1.67 - 8000 x 13.33水平水壓力2025 x 0 735 x 16.75 -1758.75 x 2.75 857.5 x 17.92 揚(yáng)壓力=112134.3 + 22568 106431.25 32514.21= 4243.16(KN - m)19793 一75 6 x 4243一 16q =(+ ) x (1 + 0.72)= 751.33(KPa) 5000KPa40.540.52地基承載力滿足要求；對砼C10抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為10Mpa=10000Kpa砼抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砼內(nèi)壓應(yīng)力，因此砼強(qiáng)度也能滿足要求。當(dāng)滑動面為水平時解：當(dāng)滑動面為水平時4.某一

9、混凝土重力壩的剖面如圖所示，其壩基面向上游傾斜，傾角為 饑壩與壩基面的抗剪斷參數(shù)為f、C,設(shè)作用于壩基面的揚(yáng)壓力為U。請 按抗剪斷強(qiáng)度公式推求抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。當(dāng)滑動面為水平時解：當(dāng)滑動面為水平時K =也頊（ 丫 ） + C，A$ 滑動力HP當(dāng)滑動面傾向上游并與巖基呈。角時，可將P、W兩力分解成沿滑動面_ f（Ewcos。 U + EPsin。）+ cA 方向的分力，和垂直滑動面上分力，則： 廣E PcosOEW sin。土石壩1.某均質(zhì)土壩修建在不透水地基上，壩體下游設(shè)有棱體排水，壩體土料的滲 透系數(shù)k =1x10-8 m/s，壩體斷面見下圖，試計算壩體的滲流量。解：求L，要求L，先求M：上

10、游壩m采用平均壩坡:10 x 2.75 +10 x 2.75 +1.5 +10 x 2.5 m =20=2.7AL=XH =1 H =x18= 7.59m)1 2m +1 1 2x27+11L =AL + 2 x 2.7 + 4 +15 x 2 - 2 x 1.5=7.59 + 5.4 + 4 + 30 - 3 = 43.99(m)h0 = jL2+(H 廣 H J2 - L q = L H 12 -(H 2 + h 03=y43.992 +(18-3)2 -43.99 = 1 x 10 -8 x 18 2 -(3 - 2.49 )22 x 43 .99=249(m)= 3 .68 x 10 - 8( m 3 / s )2.某均質(zhì)土壩建在不透水地基上，壩高Hd=37m,上游壩坡為1: 3,下游 壩坡為1: 2.5，壩體土料滲透系數(shù)K=5x10-8m/s，其它尺寸如圖所示，已知 浸潤線在下游壩坡上的逸出高度為1.5m，求單位壩長的滲流量及浸潤線方 程。L =人 H =1H =x 32 = 13.71(m)解：i2m1 +1 i 2 x 3 +1L= M + (37 - 32) x 3 + 4 + (37 - 3 -1.5) x 2.5 = 13.71 +15 + 4 + 83.75 =116.4