水工设计手册 第2版 第5卷 混凝土坝PDF电子书下载

第1章 重 力坝 3

1.1概述 3

1.1.1重力坝的特征及分类 3

1.1.1.1重力坝的工作原理和特点 3

1.1.1.2重力坝的分类 4

1.1.1.3工程规模和安全等级 7

1.1.2重力坝的设计方法 8

1.1.2.1重力坝设计的要求 8

1.1.2.2重力坝设计的内容 9

1.1.2.3重力坝设计的基本资料 9

1.2枢纽布置 10

1.2.1坝址和坝线选择 11

1.2.1.1地形条件 11

1.2.1.2地质条件 11

1.2.1.3河势条件 12

1.2.2枢纽布置基本原则 12

1.2.2.1过坝水流尽量顺直归槽 12

1.2.2.2尽量减少开挖和地基处理工程量 13

1.2.2.3有效利用峡谷空间使布置协调紧凑 13

1.2.2.4重视枢纽建筑物的综合利用 14

1.2.2.5简化施工导流程序 14

1.2.3重力坝泄水孔口布置 15

1.2.3.1泄流能力要求 15

1.2.3.2坝身孔口布置 15

1.2.3.3溢流单宽流量的确定 16

1.2.4坝体引水管道布置 16

1.2.4.1坝体压力管道的特点 16

1.2.4.2坝体压力管道的布置方式 16

1.2.5枢纽布置工程实例 18

1.3坝体断面设计 20

1.3.1重力坝的荷载 20

1.3.1.1坝体及坝上永久设备的自重 20

1.3.1.2静水压力 20

1.3.1.3扬压力 20

1.3.1.4淤沙压力 22

1.3.1.5波浪压力 22

1.3.1.6冰压力 24

1.3.1.7土压力 25

1.3.1.8动水压力 25

1.3.1.9地震荷载 26

1.3.1.10其他荷载 27

1.3.2重力坝的荷载组合 28

1.3.2.1基本组合 28

1.3.2.2特殊组合 28

1.3.3重力坝的断面设计原则 29

1.3.3.1坝顶高程和坝顶宽度 29

1.3.3.2坝坡及坝基面宽度 29

1.3.3.3坝体断面的优选 30

1.3.4溢流表孔的水力设计 32

1.3.4.1幂曲线堰面的水力设计 32

1.3.4.2有胸墙溢流坝的堰面水力设计 33

1.3.4.3溢流坝断面的水力设计 34

1.3.4.4闸墩的水力设计 34

1.3.5深式泄水孔的水力设计 35

1.3.5.1无压泄水孔 35

1.3.5.2压力泄水孔 36

1.4安全系数设计方法 37

1.4.1材料力学法分析计算重力坝应力 37

1.4.1.1基本假定 37

1.4.1.2边缘应力的计算 37

1.4.1.3内部应力的计算 38

1.4.1.4考虑扬压力时的应力计算 39

1.4.1.5容许应力的规定 39

1.4.1.6对材料力学法计算成果的评价 40

1.4.2刚体极限平衡法分析重力坝抗滑稳定 40

1.4.2.1沿坝基面抗滑稳定分析 41

1.4.2.2深层抗滑稳定分析研究 42

1.5极限状态设计法 46

1.5.1重力坝可靠度分析 46

1.5.1.1可靠度及失效概率 47

1.5.1.2可靠指标 48

1.5.2分项系数极限状态设计方法 49

1.5.2.1分项系数 49

1.5.2.2作用效应 49

1.5.2.3极限状态设计表达式 49

1.5.3极限状态设计法 50

1.5.3.1重力坝断面设计原则 50

1.5.3.2极限状态设计表达式 50

1.5.3.3重力坝的分项系数极限状态设计法 52

1.6有限元法应力计算和承载能力分析 53

1.6.1线性弹性有限元计算分析 53

1.6.2非线性有限元分析 55

1.6.2.1变形模型和强度分析 55

1.6.2.2非线性弹性应力分析 58

1.6.2.3弹塑性应力分析 58

1.6.3极限承载能力的研究 60

1.6.3.1稳定性分析临界状态判别准则 60

1.6.3.2强度分析临界状态判别准则 61

1.6.3.3承载能力分析研究的工程实例 62

1.7孔口结构应力计算和配筋设计 64

1.7.1闸墩的应力和配筋计算 64

1.7.1.1平面闸门闸墩的计算 64

1.7.1.2弧形闸门闸墩的计算 65

1.7.2泄水孔的应力计算 67

1.7.2.1矩形断面泄水孔的应力计算 67

1.7.2.2圆形断面泄水孔的应力计算 67

1.7.2.3泄水孔应力计算方法的评价 68

1.7.3坝内孔口结构的配筋计算 68

1.7.3.1孔口结构按弹性受拉应力图形配筋的设计方法 68

1.7.3.2钢筋混凝土结构有限元分析方法 69

1.7.3.3三峡大坝坝内孔口结构应力及配筋分析实例 70

1.8坝基渗流分析 71

1.8.1坝基岩体的渗流特性 71

1.8.1.1岩体的渗流特性 71

1.8.1.2裂隙岩体渗流数学模型 71

1.8.2等效连续介质模型渗流分析 72

1.8.2.1渗透张量的性质 72

1.8.2.2用裂隙几何参数确定渗透张量 72

1.8.2.3渗流场控制方程式及有限元法 73

1.8.3裂隙岩体渗流与应力耦合分析 74

1.8.3.1裂隙水力传导系数 74

1.8.3.2裂隙变形刚度 74

1.8.3.3裂隙岩石的变形本构关系 74

1.8.3.4算例 74

1.9坝基处理设计 75

1.9.1坝基处理的目的和要求 75

1.9.2坝基开挖设计 75

1.9.3坝基固结灌浆设计 76

1.9.4坝基防渗帷幕灌浆设计 78

1.9.5坝基排水设计 80

1.9.6坝基断层破碎带和软弱夹层处理 81

1.9.6.1断层破碎带处理 81

1.9.6.2软弱夹层处理 83

1.9.7岩溶处理 83

1.10混凝土材料及坝体分区设计 84

1.10.1混凝土材料的组成 84

1.10.1.1混凝土原材料 84

1.10.1.2混凝土配合比 85

1.10.2混凝土强度及混凝土强度代表值 85

1.10.2.1安全系数设计方法用的混凝土强度体系和强度参数 85

1.10.2.2分项系数极限状态设计方法的混凝土强度等级及混凝土强度标准值 86

1.10.2.3大体积混凝土强度的尺寸效应和骨料级配效应 86

1.10.3坝体混凝土的分区 87

1.10.3.1坝体分区的设计原则 87

1.10.3.2坝体材料分区的主要特性 87

1.10.4坝体混凝土的性能 88

1.10.4.1混凝土抗压强度和抗拉强度 88

1.10.4.2混凝土弹性模量 89

1.10.4.3混凝土极限拉伸值 90

1.10.4.4混凝土抗渗性 90

1.10.4.5混凝土抗冻性 90

1.10.4.6混凝土热学性能 91

1.10.5工程实例 92

1.11坝体构造设计 93

1.11.1坝顶构造 93

1.11.2坝内廊道和通道 94

1.11.2.1廊道和通道的布置 94

1.11.2.2廊道和竖井的形状和尺寸 95

1.11.2.3廊道和竖井周围应力的计算 95

1.11.2.4廊道构造 96

1.11.3坝体分缝 96

1.11.3.1横缝 96

1.11.3.2纵缝 98

1.11.3.3水平工作缝 99

1.11.4坝体防渗和排水 99

1.11.5深式泄水孔穿过坝体纵缝的构造 99

1.12重力坝的修补和加高设计 100

1.12.1混凝土的裂缝修补 100

1.12.1.1裂缝成因及发展趋势分析 100

1.12.1.2裂缝类型及检查方法 100

1.12.1.3裂缝危害性分析及评估 101

1.12.1.4混凝土裂缝的修补和补强加固 101

1.12.2坝体渗漏处理 103

1.12.3过流表面缺陷修补及补强 103

1.12.3.1过流面缺陷修补和补强方法 103

1.12.3.2修补材料 104

1.12.4重力坝的加高设计 104

1.12.4.1分期加高方式 104

1.12.4.2分期加高坝体应力和稳定计算 105

参考文献 106

第2章 拱坝 109

2.1概述 109

2.1.1拱坝的分类 109

2.1.1.1按坝的高度分类 109

2.1.1.2按坝的厚度分类 109

2.1.1.3按坝的结构分类 110

2.1.1.4按坝体曲率分类 110

2.1.1.5按水平拱的型式分类 110

2.1.1.6按水平拱的厚度变化分类 110

2.1.1.7按建筑材料和施工方法分类 111

2.1.2拱坝设计要点 111

2.1.2.1建基面确定 111

2.1.2.2体型设计 111

2.1.2.3拱座稳定分析 111

2.1.2.4地质缺陷处理 111

2.1.2.5温度控制设计 111

2.1.2.6抗震设计 111

2.2设计准则 126

2.2.1混凝土的物理力学参数 126

2.2.1.1坝体混凝土强度等级 126

2.2.1.2混凝土重力密度和弹性模量 126

2.2.1.3混凝土热学参数 126

2.2.1.4混凝土抗渗和耐久性能 126

2.2.2坝基岩体的物理力学参数 127

2.2.2.1坝基岩体的工程地质分类 127

2.2.2.2岩体的物理力学参数 127

2.2.3作用和作用效应组合 127

2.2.3.1作用（荷载） 127

2.2.3.2作用效应组合（荷载组合） 131

2.2.4拱坝混凝土强度安全标准 131

2.2.4.1拱梁分载法坝体强度安全系数 131

2.2.4.2线弹性有限元法坝体强度安全系数 134

2.2.5拱座抗滑稳定安全标准 134

2.2.5.1电力行业规范 134

2.2.5.2水利行业规范 134

2.2.5.3水利和电力行业规范安全性的对比 134

2.2.5.4纯摩公式使用范围 135

2.3拱坝枢纽布置 136

2.3.1坝址选择 136

2.3.2枢纽布置基本原则 136

2.3.3枢纽布置典型方案和工程实例 138

2.3.3.1泄洪孔口布置 138

2.3.3.2厂房布置 140

2.3.3.3枢纽布置工程实例 140

2.4拱坝建基面及拱坝体型设计 148

2.4.1拱坝建基面 148

2.4.1.1基本要求 148

2.4.1.2规范规定 148

2.4.1.3设计思路与工作步骤 150

2.4.2拱坝体型 150

2.4.2.1确定拱冠梁 150

2.4.2.2确定水平拱圈 152

2.4.2.3初拟拱坝体型 154

2.4.3拱坝体型优化 155

2.4.3.1优化方法 155

2.4.3.2目标函数与约束函数 155

2.4.3.3动力优化计算方法 156

2.5拱坝应力分析与强度设计 157

2.5.1拱梁分载法 157

2.5.1.1基本原理 157

2.5.1.2调整向数选择 158

2.5.1.3拱梁体系与荷载划分 158

2.5.1.4地基变模取值 159

2.5.1.5基础变形计算 161

2.5.1.6悬臂梁计算 162

2.5.1.7拱圈计算 164

2.5.1.8拱坝应力计算通用程序 164

2.5.2弹性有限元一等效应力法 166

2.5.2.1等效应力的计算方法 166

2.5.2.2薄层单元的应用 168

2.5.2.3基于有限元等效应力法的强度设计准则 168

2.5.3拱坝混凝土强度设计 169

2.5.3.1混凝土设计强度 169

2.5.3.2混凝土设计龄期 169

2.5.3.3混凝土强度分区 170

2.6拱坝坝肩抗滑稳定分析 170

2.6.1坝肩岩体的滑动条件 171

2.6.1.1滑块上游边界 171

2.6.1.2滑块下游边界 171

2.6.1.3滑块侧面边界 171

2.6.1.4滑块底面边界 171

2.6.2二维刚体极限平衡法 172

2.6.2.1单位高度拱圈的稳定计算 172

2.6.2.2浅层滑动的稳定分析 173

2.6.3三维刚体极限平衡法 173

2.6.3.1计算原理及方法 173

2.6.3.2块体组合及滑移模式 173

2.6.3.3滑动面扬压力取值 174

2.6.3.4滑面力学参数取值 174

2.6.3.5刚体极限平衡法稳定计算 174

2.6.3.6典型实用程序介绍 175

2.6.4刚体弹簧元法 175

2.6.4.1刚体弹簧元原理 175

2.6.4.2刚体元计算方法 175

2.6.4.3刚体弹簧元的主要优势 176

2.6.4.4典型实用程序介绍 176

2.7拱坝整体稳定分析 176

2.7.1三维非线性有限元法 177

2.7.1.1数值方法概述 177

2.7.1.2计算模型的建立 177

2.7.1.3材料模拟及本构关系 177

2.7.1.4主要荷载及施加方式 179

2.7.1.5非线性计算方法及主要程序 180

2.7.1.6计算成果整理及安全评价 181

2.7.1.7变形稳定及加固分析 187

2.7.2地质力学模型试验 188

2.7.2.1地质力学模型设计 188

2.7.2.2模型试验成果采集 190

2.7.2.3试验成果分析及拱坝整体安全度评价 191

2.8拱坝地基处理 192

2.8.1坝基开挖 192

2.8.2坝基固结灌浆 192

2.8.2.1灌浆范围 192

2.8.2.2灌浆深度 193

2.8.2.3固结灌浆压力 193

2.8.2.4二滩拱坝地基固结灌浆实例 193

2.8.3坝基防渗与排水 196

2.8.3.1防渗标准 196

2.8.3.2帷幕灌浆设计 196

2.8.3.3排水设计 199

2.8.3.4二滩拱坝基础防渗与排水实例 200

2.8.4接触灌浆 200

2.8.5软弱层带处理 203

2.8.5.1处理目的和要求 203

2.8.5.2处理措施 203

2.8.5.3混凝土置换（混凝土塞）设计 204

2.8.5.4软弱岩带深部处理 204

2.9坝体构造及附属结构设计 206

2.9.1坝顶高程 206

2.9.2坝顶布置 207

2.9.3坝体分缝 207

2.9.3.1横缝 207

2.9.3.2纵缝 212

2.9.3.3宽缝 212

2.9.3.4水平缝 213

2.9.3.5周边缝 214

2.9.3.6永久伸缩缝 216

2.9.4接缝灌浆 217

2.9.4.1灌浆系统布置 217

2.9.4.2出浆方式 218

2.9.4.3止浆 218

2.9.4.4灌浆 218

2.9.5坝内廊道及交通 221

2.9.5.1纵向廊道 221

2.9.5.2横向廊道 221

2.9.5.3竖井 222

2.9.5.4廊道及交通布置的一般要求 222

2.9.5.5上、下游贴角设计原则 222

2.9.6坝体止水和排水 222

2.9.6.1止水 222

2.9.6.2排水 224

2.9.6.3抽水泵房 224

2.9.7坝身孔口配筋 224

2.9.8其他 225

参考文献 225

第3章 支 墩坝 229

3.1概述 229

3.1.1支墩坝的分类 229

3.1.1.1按挡水面板型式分类 229

3.1.1.2按支墩型式分类 230

3.1.1.3按筑坝材料分类 230

3.1.2支墩坝的特点和设计要求 230

3.1.2.1支墩坝的特点 230

3.1.2.2支墩坝设计的基本要求 232

3.1.3支墩坝的发展现状 234

3.1.4已建支墩坝统计 234

3.2支墩坝布置 243

3.2.1坝址选择及支墩坝布置 243

3.2.2坝身泄水设施布置 243

3.2.3发电厂房布置 244

3.2.4坝体的其他布置要求 244

3.2.5典型支墩坝工程 245

3.3支墩坝断面设计 251

3.3.1设计标准和准则 251

3.3.1.1一般设计规定 251

3.3.1.2洪水设计和抗震设计标准 251

3.3.1.3荷载及其组合 251

3.3.2混凝土的物理力学性质 252

3.3.3基岩的物理力学性质 252

3.3.4基本断面设计 252

3.3.4.1基本断面设计要求 252

3.3.4.2平板坝基本断面设计 252

3.3.4.3连拱坝基本断面设计 253

3.3.4.4大头坝基本断面设计 255

3.3.5构造设计 259

3.3.5.1平板坝构造设计 259

3.3.5.2连拱坝构造设计 259

3.3.5.3大头坝构造设计 260

3.3.5.4支墩坝的材料分区设计 261

3.3.5.5支墩坝混凝土温度控制设计 261

3.3.6建基面选择及坝基处理 261

3.3.6.1支墩坝建基面的确定 261

3.3.6.2支墩坝坝基灌浆和排水 262

3.3.6.3坝基断层处理 262

3.3.6.4坝基处理工程实例 263

3.4支墩坝应力计算 265

3.4.1坝体应力计算 265

3.4.1.1平板坝平板应力计算 266

3.4.1.2连拱坝应力计算 267

3.4.1.3大头坝的头部应力计算 271

3.4.1.4支墩应力计算 271

3.4.2坝基强度核算 278

3.4.2.1控制标准 278

3.4.2.2计算方法 278

3.4.3抗震计算 279

3.4.3.1概述 279

3.4.3.2拟静力法 279

3.4.3.3反应谱法 281

3.4.3.4时程分析法 281

3.4.4有限元法在支墩坝设计计算中的应用 282

3.5支墩坝稳定分析 285

3.5.1抗滑稳定分析 285

3.5.1.1分析对象 285

3.5.1.2计算荷载 285

3.5.1.3荷载组合及工况 285

3.5.1.4支墩坝抗滑稳定分析内容 286

3.5.1.5抗滑稳定计算公式 286

3.5.2侧向抗倾和应力分析 286

3.5.2.1侧向抗倾稳定安全系数 286

3.5.2.2侧向抗倾应力 288

3.5.3弹性稳定（纵向弯曲）计算 288

3.5.3.1无加劲肋和加劲梁的单支墩 289

3.5.3.2有加劲肋的单支墩 290

3.5.3.3有加劲梁的单支墩 291

3.5.3.4有隔墙的空腹支墩 293

3.5.3.5双支墩（大头坝） 294

3.5.3.6拱的弹性稳定 295

3.5.3.7弹性模量与安全系数 296

3.6支墩坝加固处理 296

3.6.1概述 296

3.6.2支墩坝裂缝成因分析 296

3.6.3支墩坝加固处理 297

3.6.3.1裂缝修补与补强加固的必要性 297

3.6.3.2裂缝处理及加固的一般方法 297

3.6.3.3抗震加固 298

3.6.4支墩坝加固处理工程实例 298

3.6.4.1柘溪单支墩钻石头型大头坝裂缝加固 298

3.6.4.2新丰江单支墩大头坝抗震加固 301

参考文献 302

第4章 砌 石坝 305

4.1概述 305

4.1.1砌石坝的分类 305

4.1.2砌石坝的特点和设计要求 308

4.1.3砌石坝的发展现状 309

4.2砌石体材料及其设计指标 309

4.2.1砌石体石料 309

4.2.2砌石坝胶凝材料 309

4.2.3砌石体设计指标 310

4.3砌石重力坝 317

4.3.1体型与结构布置 317

4.3.1.1实体非溢流坝 317

4.3.1.2实体溢流坝 322

4.3.1.3砌石空腹重力坝 322

4.3.2稳定与应力分析 324

4.3.3地基处理 325

4.4砌石拱坝 326

4.4.1体型与结构布置 326

4.4.2应力与稳定分析 329

4.4.2.1应力分析 329

4.4.2.2拱座稳定分析 338

4.4.3地基处理 341

4.5其他砌石坝 345

4.5.1砌石支墩坝 345

4.5.1.1砌石连拱坝 345

4.5.1.2砌石大头坝 349

4.5.2硬壳坝 350

4.5.2.1坝型特点 350

4.5.2.2剖面型式与坝体填料 350

4.5.2.3坝体构造 352

4.5.2.4计算方法 353

4.5.3框格填渣坝 353

4.5.4堆石混凝土坝 357

4.6施工技术要求与施工实例 359

4.6.1砌石工艺要求 359

4.6.2拱坝倒悬部位砌筑 360

4.6.3防渗体施工要求 360

4.6.4坝体砌筑分缝分块要求 361

4.6.5坝体与地基连接要求 361

4.6.6工程施工实例 361

4.6.6.1东固砌石双曲薄拱坝 361

4.6.6.2高家坝砌石重力坝 363

参考文献 364

第5章 碾压混凝土坝 367

5.1概述 367

5.1.1碾压混凝土坝的分类 367

5.1.1.1按坝体结构型式分类 367

5.1.1.2按材料及施工方法分类 367

5.1.1.3按坝高分类 367

5.1.2碾压混凝土坝的特点 367

5.1.3碾压混凝土坝的设计要求 367

5.1.4碾压混凝土坝的发展及其现状 368

5.2碾压混凝土重力坝 369

5.2.1枢纽布置 369

5.2.1.1枢纽布置基本原则 369

5.2.1.2枢纽布置基本经验 370

5.2.1.3碾压混凝土重力坝坝体布置 370

5.2.2坝体断面设计 378

5.2.2.1设计安全准则 378

5.2.2.2碾压混凝土设计参数 378

5.2.2.3荷载及其组合 381

5.2.2.4基本断面设计 383

5.2.2.5非溢流坝断面设计 384

5.2.2.6溢流坝断面设计 385

5.2.3应力稳定分析 386

5.2.3.1碾压混凝土层面对坝体静动力反应的影响 386

5.2.3.2坝体稳定和应力的有限元法分析 388

5.2.4防渗排水设计 391

5.2.4.1渗透特性 391

5.2.4.2防渗结构 393

5.2.4.3排水系统 396

5.2.4.4渗流分析 397

5.2.5坝体构造 398

5.2.5.1坝体分缝 398

5.2.5.2坝内廊道系统 398

5.2.5.3坝体止水和排水系统 399

5.3碾压混凝土拱坝 399

5.3.1枢纽布置 399

5.3.1.1枢纽布置特点和原则 399

5.3.1.2碾压混凝土拱坝布置 400

5.3.2拱坝体型及断面设计 402

5.3.2.1体型设计基本要求 402

5.3.2.2基本体型及断面设计 406

5.3.3应力和稳定分析 407

5.3.3.1应力稳定分析特点 407

5.3.3.2荷载及其组合 408

5.3.3.3应力控制标准 408

5.3.3.4稳定控制标准 408

5.3.4坝体分缝和灌浆设计 408

5.3.4.1坝体分缝设计 408

5.3.4.2坝体灌浆设计 412

5.3.5坝体构造 415

5.3.5.1坝体分缝 415

5.3.5.2坝内廊道系统 416

5.3.5.3防渗排水系统 417

5.3.5.4防渗结构设计 417

5.4坝体混凝土分区及配合比 418

5.4.1碾压混凝土原材料 418

5.4.1.1碾压混凝土骨料 418

5.4.1.2碾压混凝土掺合料 419

5.4.1.3碾压混凝土外加剂 419

5.4.2碾压混凝土配合比 422

5.4.2.1配合比设计原则和方法 422

5.4.2.2碾压混凝土配合比 422

5.4.2.3变态混凝土配合比 427

5.4.3碾压混凝土主要性能参数 430

5.4.3.1碾压混凝土主要性能 430

5.4.3.2变态混凝土主要性能 435

5.4.4坝体混凝土分区及主要性能要求 436

5.4.4.1碾压混凝土重力坝材料分区 436

5.4.4.2碾压混凝土拱坝材料分区 437

5.5施工工艺及质量控制措施 439

5.5.1施工组织设计原则 439

5.5.2碾压混凝土生产 440

5.5.3碾压混凝土入仓方式 440

5.5.4碾压混凝土施工工艺 444

5.5.5质量检测与控制 450

5.6贫胶砂砾石坝 454

5.6.1概述 454

5.6.2贫胶砂砾石坝的特点 455

5.6.3贫胶砂砾石坝坝体设计实例 455

5.6.4设计准则 456

5.6.5材料配合比设计及主要性能参数 457

5.6.6施工工艺 457

5.6.6.1生产性拌和与碾压工艺 457

5.6.6.2施工程序 458

5.6.7质量控制 458

5.6.8工程实例 459

参考文献 459

第6章 混凝土温度应力与温度控制 459

6.1概述 463

6.1.1温度应力的变化过程 463

6.1.2温度应力的分类 463

6.1.3温度应力与温控防裂的主要技术问题 463

6.2热传导原理及基本资料 465

6.2.1热传导方程及定解条件 465

6.2.1.1热传导方程 465

6.2.1.2初始条件 466

6.2.1.3边界条件 466

6.2.2初始条件和边界条件的近似处理 466

6.2.2.1初始温度场的确定 466

6.2.2.2混凝土与空气接触 466

6.2.2.3混凝土与水接触 467

6.2.2.4表面有模板与保温层 467

6.2.2.5水管冷却边界 468

6.2.3混凝土热性能 468

6.2.3.1基本参数 468

6.2.3.2水化热 468

6.2.3.3混凝土绝热温升 468

6.2.4外界温度变化的影响深度 469

6.2.4.1气温影响 469

6.2.4.2日照影响 470

6.2.4.3水温影响 470

6.3库水温度 470

6.3.1水库水温分布的主要规律 470

6.3.2影响水库水温分布的主要因素 474

6.3.3水库水温计算的主要方法 474

6.3.3.1经验公式方法 474

6.3.3.2数值分析方法 476

6.3.3.3综合类比方法 478

6.4混凝土弹性模J量、徐变及应力松弛 478

6.4.1混凝土弹性模量 478

6.4.2混凝土徐变度及其表达式 481

6.4.2.1徐变度的影响因素 481

6.4.2.2混凝土徐变度的表达式 481

6.4.3混凝土松弛系数及其表达式 482

6.4.4用于初步设计的混凝土弹性模量、徐变度和松弛系数 483

6.4.4.1常态混凝土弹性模量、徐变度和松弛系数 483

6.4.4.2碾压混凝土弹性模量和徐变度 484

6.5温度场和弹性徐变温度应力场的有限单元法 486

6.5.1温度场有限元仿真计算基本方法 486

6.5.1.1温度场有限元控制方程 486

6.5.1.2水管冷却算法 487

6.5.1.3不稳定温度场算例 487

6.5.2弹性温度徐变应力的有限单元法 488

6.5.2.1单元平衡方程 488

6.5.2.2考虑徐变的单元刚度及荷载矩阵 489

6.5.2.3整体有限元方程 489

6.5.2.4温度徐变应力仿真计算程序 489

6.5.2.5工程应用算例 491

6.5.3多层混凝土结构仿真应力分析的并层算法 492

6.5.4分区异步长算法 493

6.6混凝土浇筑温度 494

6.6.1混凝土出机口温度 494

6.6.2混凝土入仓温度 494

6.6.3混凝土浇筑温度 495

6.7混凝土水化热温升和天然冷却 495

6.7.1混凝土水化热温升 495

6.7.1.1按第一类边界条件求解混凝土水化热温升 495

6.7.1.2按第三类边界条件求解混凝土水化热温升 496

6.7.1.3混凝土浇筑块水化热温升的图解法 496

6.7.1.4用一维差分法求多层浇筑块水化热温升 497

6.7.2混凝土天然冷却 497

6.7.2.1初温均匀分布、气温为零、第三类边界条件下平板的冷却 497

6.7.2.2初温均匀分布、气温线性变化、第三类边界条件下平板的温度场 498

6.8混凝土坝稳定温度场 499

6.8.1实体重力坝和厚拱坝稳定温度场 499

6.8.2宽缝重力坝稳定温度场 500

6.8.3薄拱坝准稳定温度场 501

6.9混凝土薄板温度应力 501

6.9.1嵌固板 501

6.9.2自由板 503

6.9.2.1计算原理 503

6.9.2.2水化热引起的温度应力 504

6.9.2.3拆除模板时的冷击 505

6.9.2.4初始温差对表面温度应力的影响 506

6.10混凝土浇筑块温度应力 507

6.10.1基础梁在均匀温度作用下的应力 507

6.10.2老混凝土基础梁的温度应力 508

6.10.3基础浇筑块在均匀温度作用下的应力 508

6.10.4基础浇筑块在不均匀温度作用下的应力 509

6.10.5基础浇筑块温度应力近似计算 513

6.10.6脱离基础约束的浇筑块的温度应力 513

6.10.6.1上下层温差梯度产生的温度应力 514

6.10.6.2内外温差梯度产生的温度应力 514

6.10.6.3年温度变化在坝体表面引起的温度应力 514

6.11气温骤降引起的温度应力和表面保温 516

6.11.1气温骤降引起的温度应力 516

6.11.2表面保温对温度应力的影响 516

6.11.3保温材料与表面保温效果的估算 517

6.12水闸和船闸温度应力 518

6.12.1水闸和船闸温度应力的主要特征 518

6.12.2软基上水闸和船闸温度应力 518

6.12.2.1船闸闸墙温度应力 518

6.12.2.2水闸闸墩温度应力 519

6.12.2.3简化计算 520

6.12.3硬岩上船闸和水闸温度应力 521

6.12.4船闸和水闸温度应力控制方法 521

6.13重力坝温度应力 522

6.13.1重力坝温度应力的主要特性 522

6.13.1.1分块浇筑 522

6.13.1.2通仓浇筑 522

6.13.2通仓浇筑重力坝温度应力 522

6.13.3分期施工重力坝温度应力 523

6.13.3.1新老坝面平行 523

6.13.3.2新老坝面不平行 523

6.13.4碾压混凝土重力坝温度应力 524

6.13.5用有限元法计算重力坝温度应力 525

6.14拱坝温度应力 527

6.14.1拱坝温度和温度应力的主要特性 527

6.14.1.1拱坝温度特性 527

6.14.1.2拱坝温度应力特性 528

6.14.2拱坝温度的一般计算公式 528

6.14.2.1拱坝特征温度场 528

6.14.2.2拱坝温度荷载 529

6.14.3坝内温度变幅计算 529

6.14.4最不利组合 529

6.14.5上下游面年均温度及年变幅的计算 530

6.14.6简化计算 531

6.14.7碾压混凝土拱坝温度应力 532

6.14.7.1温度应力和接缝设计 532

6.14.7.2无横缝的碾压混凝土拱坝 532

6.14.7.3有横缝的碾压混凝土拱坝 535

6.14.8用有限单元法计算拱坝温度应力 536

6.14.8.1计算要求 536

6.14.8.2成果整理 536

6.14.8.3工程算例 536

6.14.9拱坝施工期温度应力 539

6.14.9.1施工期温度应力特点 539

6.14.9.2计算方法及控制标准 540

6.15坝内圆形孔口和水工隧洞衬砌 541

温度应力 541

6.15.1坝内圆形孔口 541

6.15.1.1稳定温度场产生的应力 541

6.15.1.2简谐温度场产生的应力 541

6.15.2水工隧洞衬砌 543

6.15.2.1水工隧洞的温度场 543

6.15.2.2水工隧洞衬砌的温度徐变应力 543

6.16混凝土水管冷却计算 545

6.16.1水管冷却的目的和布置原则 545

6.16.1.1水管冷却的主要目的 546

6.16.1.2冷却水管布置的一般原则 546

6.16.2水管冷却温度计算 546

6.16.2.1二期冷却的温度计算 546

6.16.2.2一期冷却的温度计算 548

6.16.3水管冷却的一般要求 548

6.17混凝土容许温差 549

6.17.1基础温差控制 549

6.17.1.1基础温差及其容许值 549

6.17.1.2几种情况的讨论 550

6.17.2内外温差控制 551

6.17.3上下层温差控制 552

6.18混凝土裂缝成因及防治技术 553

6.18.1裂缝主要成因分析 553

6.18.1.1混凝土热学及力学性能 553

6.18.1.2混凝土环境条件 554

6.18.1.3结构型式、分缝分块 554

6.18.1.4施工工艺 554

6.18.1.5基岩约束 554

6.18.2防裂技术措施 555

6.18.3温控工程实例 556

6.18.3.1东风混凝土拱坝 556

6.18.3.2潘家口重力坝 557

6.18.3.3龙羊峡重力拱坝 559

6.18.3.4光照碾压混凝土重力坝 559

6.18.3.5三峡混凝土重力坝 560

6.18.3.6小浪底高标号隧洞衬砌混凝土温控 561

6.18.4裂缝处理 562

6.18.4.1一般性处理 562

6.18.4.2裂缝凿除 562

6.18.4.3限裂钢筋 562

6.18.4.4水泥灌浆 562

6.18.4.5化学灌浆 563

6.18.4.6抽槽回填混凝土 564

6.18.4.7排水孔 564

6.18.4.8预应力锚固 564

6.18.4.9设置廊道 564

6.18.5裂缝处理工程实例 564

6.18.5.1东风混凝土拱坝的裂缝处理 564

6.18.5.2观音阁碾压混凝土重力坝的水平裂缝处理 565

6.18.5.3丹江口混凝土重力坝的裂缝处理 568

6.18.5.4丰乐混凝土拱坝的裂缝处理 571

6.18.5.5普定碾压混凝土拱坝的裂缝处理 573

6.19制冷（热）容量计算及设备选择 574

6.19.1制冷 574

6.19.2制热 576

参考文献 577