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2020年一级造价师《技术与计量水利》考点:重力坝

来源:233网校 2020年4月17日

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2020年一级造价师《技术与计量水利》考点:重力坝

水利枢纽及其组成建筑要分等分级,即先按工程规模、效益及其在国民经济中的重要性,将水利枢纽分等。

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(一)重力坝的基本原理及特点

1.重力坝基本原理

岩基上的重力坝是主要依靠自身重量在地基上产生的摩擦力和坝与地基之间的凝聚力来抵抗坝前的水推力以保持抗滑稳定。

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2.重力坝与其他坝型相比的特点

(1)重力坝断面尺寸大,安全可靠。

(2)重力坝各坝段分开,结构作用明确。

(3)重力坝的抗冲能力强,枢纽的泄洪问题容易解决。

(4)对地形地质条件适应性较好。对地基要求高于土石坝,低于拱坝及支墩坝。

(5)重力坝、体积大,可分期浇筑,便于机械化施工。

(6)坝体与地基的接触面积较大,受扬压力的影响也大。

(7)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,所以坝、体大部分区域可适当采用强度等级较低的混凝土,以降低工程造价。

(8)坝体体积大,水泥用量多,混凝土凝固时水化热高,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要严格的温度控制和散热措施。

(二)重力坝的分类及布置

1.重力坝的分类

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2.重力坝的布置

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(三)重力坝的材料、分区及温度裂缝

1.混凝土重力坝的材料

建造重力坝的混凝土,除应有足够的强度以保证其安全承受荷载外,还应要求在周围天然环境和使用条件下具有经久耐用的性能,即耐久性。耐久性包括抗渗性、抗冻性、抗磨性、抗蚀性等。

(1)强度。

混凝土的强度是随龄期增加的,对坝体提出强度要求时,必须指明相应龄期。

坝体混凝土抗压设计龄期一般采用90d,最多不宜超过180d。同时规定相应28d龄期的强度,作为早期强度的控制。

考虑到某些部位的混凝土早期就要承受局部荷载以及温度应力和收缩应力,所以规定混凝土28d 龄期的抗压强度不得低于7.5MPa。

抗拉强度一般不用后期强度,而采用28d 龄期的强度。

大坝常态混凝土90d龄期保证率80%的强度标准值,按下表采用。

大坝常态混凝土强度标准值

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(2)抗渗性。

大坝防渗部位如上游面、基础层和下游水位以下的坝面,其混凝土应具有抵抗压力水渗透的能力。

(3)抗冻性。

混凝土的抗冻性是指在饱和状态下能经受多次冻融循环作用而不破坏、不严重降低强度的性能。通常以抗冻等级表示。

大坝混凝土的抗冻等级应根据气候分区、冻融循环次数、表面局部小气候条件、水分饱和程度、结构构件重要性和检修的难易程度等因素来确定。

(4)抗磨性。是指混凝土抵抗高速水流或挟沙水流的冲刷和磨损的性能。

抗冲磨强度指每平方米试件表面被磨损1kg 所需小时数;

损失率为试件每平方米受磨面积上,每小时被磨损的量(以kg计)。

(5)抗侵蚀性。

如有抗侵蚀性要求时,应选择恰当的水泥品种,并尽量提高混凝土的密实性。

2.坝体混凝土的分区

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3.混凝土的温度裂缝及防裂措施

1)坝体混凝土的温度变化

坝体混凝土内各处的稳定温度,取决于边界上的温度。常以各点的年平均温度作为稳定温度,实质上相当于坝体边界温度均为年平均温度(气温、水温、地温)所形成的稳定温度场。

2)温度裂缝的成因

温度裂缝是由于温度拉应力超过材料抗拉强度产生的,而温度应力则取决于温差及约束条件,因此防止坝体温度裂缝的措施,主要有加强温度控制、提高混凝土的抗裂强度、保证混凝土的施工质量和采用合理的分缝、分块等方面。

3)防止温度裂缝的措施

在混凝土抗裂性能和块体约束条件己定的情况下,严格控制混凝土坝在施工期的温度变幅,正确规定温差标准,从而控制温度应力,是防止大坝温度裂缝的重要途径。

混度控制措施主要有减少混凝土的发热量 、降低混凝土的入仓温度 、加速混凝土热量散发 、防止气温不利影响、进行混凝土块表面保护等。

(四)重力坝的基本构造

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2.坝体分缝

混凝土重力坝为防止在运用期由于温度变化发生伸缩变形和地基可能产生不均匀沉陷而引起裂缝,以及为了适应施工期混凝土的浇筑能力和温度控制等,常需设置垂直于坝轴线的横缝和平行于坝轴线的纵缝。

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1)横缝及止水

永久性横缝将坝体沿坝轴线分成若干坝、段,其缝面常为平面,不设键槽,不进行灌浆,使各坝段独立工作。

横缝中的止水设备必须与坝基妥善连接,止水片的下端应伸入基岩30 -50 cm,并用混凝土紧密嵌固。

2)纵缝和水平缝

纵缝是为适应混凝土浇筑能力和减小施工期温度应力而设置的临时缝。

纵缝的布置型式有三种:垂直纵缝 、斜缝和错缝。

纵缝必须在水库蓄水运行前 、混凝土充分冷却收缩 、坝体达到稳定温度的条件下进行灌浆填实,使坝段成为整体。

斜缝可大致沿主应力方向设置。由于缝面的剪应力很小,可只在缝面上凿毛,加设键槽,而不必进行水泥灌浆。

斜缝不应直通上游坝面,须在离上游坝、面一定距离处终止

错缝浇筑在坝段内没有直通到顶的纵缝,结构整体性较好,可不进行灌浆

3.坝体排水

为了减小渗水对坝、体的有害影响,降低坝体中的渗透压力,在靠近上由于坝面处应设置排水管。将坝体渗水由排水管排入廊道,再由廊道汇集于集水井,用水泵排向下游。

4.坝内廊道

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(五)碾压混凝土重力坝

碾压混凝土坝是改革常态混凝土坝传统的施工技术,采用无坍落度的干硬性贫混凝土,用土石坝、施工机械运输、摊铺和碾压的方法分层填筑压实成坝。

1.碾压混凝土的原材料

1)水泥

2)混合材料

由于碾压混凝土的含水量和水泥用量均少,一般都要加入粉煤灰或火山灰等混合材料,以增加微细颗粒的绝对体积,利于压实和防止材料分离。

内部碾压混凝土掺量一般小于胶凝材料总量的65%。外部碾压混凝土掺量一般小于胶凝材料总量的55%。

增加掺量不但能更好地填充骨料间的空隙,降低水化热,还可在某种程度上提高混疑土的后期强度。

3)细骨料

砂的含水量的变化对碾压混凝土拌和物稠度的影响比常态混凝土敏感,因此控制砂的含水量十分重要。

4)粗骨科

5)外加剂

为了提高混凝土拌和物的和易性,推迟初凝时间,使大体积混凝土的碾压层保持“活态“,从而充分保证整体性,防止产生冷缝,一般必须使用缓凝型的减水剂。

6)配合比

坝工碾压混凝土的水胶比在 0.42 -0.65 较适宜。

胶凝材料的用量,一般不宜低于140kg/m3,包括水泥、粉煤灰及其他活性混合材料总量。

2.碾压混凝土坝分区

碾压混凝土坝的基础垫层在河床部位常采用常态混凝土,在岸坡部位一般采用变态混凝土。

3.碾压混凝土的特点

(1)单位体积胶凝材料用量少。

(2)单位体积用水量少。一般比常态混凝土少40% 左右,以便于振动碾通过混凝土表面碾压密实。碾压混凝土的单价一般比常态混凝土降低 15%-30%。

(3)抗冻、抗冲、抗磨和抗渗等耐久性能比常态混凝土差。

碾压混凝土坝在坝基、上下游坝面2-3m 的范围内及坝顶部位都另浇常态混凝土或用预制板加以保护。

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