重磅推荐
本书是《潘家铮全集第三卷重力坝设计》，原版是1987 年出版的《重力坝设计》，以当时国内重力坝筑坝设计研究和工程经验为主，结合发达国家，尤其是美国垦务局“重力坝设计”有关资料，系统论述了重力坝的设计理论和方法，总结了*科学研究成果和工程实践经验，指出了关键技术问题和技术发展动向。
【内容简介】
《潘家铮全集》是我国著名水工结构和水电建设专家、两院院士潘家铮先生的作品总集，包括科技著作、科技论文、科幻小说、科普文章、散文、讲话、诗歌、书信等各类作品，共计18 卷，约1200 万字，是潘家铮先生一生的智慧结晶。他的科技著作和科技论文，科学严谨、求实创新、充满智慧，反映了我国水利水电行业不断进步的科技水平，具有重要的科学价值；他的文学著作，感情丰沛、语言生动、风趣幽默。他的科幻故事，构思巧妙、想象奇特、启人遐思；他的杂文和散文，思辨清晰、立意深邃、切中要害，具有重要的思想价值。这些作品对研究我国水利水电行业技术进步历程，弘扬尊重科学、锐意创新、实事求是、勇于担责的精神，都具有十分重要的意义。《潘家铮全集》是国家“十二五”重点图书出版项目，国家出版基金资助项目。《潘家铮全集第三卷重力坝设计》，原版是1987 年水利电力出版社出版的《重力坝设计》，以当时国内重力坝筑坝设计研究和工程经验为主，结合发达国家，尤其是美国垦务局“重力坝设计”有关资料，系统论述了重力坝的设计理论和方法，总结了*科学研究成果和工程实践经验，指出了关键技术问题和技术发展动向。全书分 10 章，分别是概论、枢纽布置和泄洪消能设计、坝体断面设计和稳定分析、地基分析和基础处理设计、重力坝的应力计算——材料力学法、重力坝的应力计算——弹性理论法、重力坝的动力分析和抗震设计、重力坝的细部构造和观测体系、重力坝的分缝和温度控制、特殊重力坝等。全书深入浅出、理论联系实际，具有很强的指导性和操作性。作者以20 世纪60 年代《重力坝设计和计算》为基础，为适应坝工建设新的需要，经广泛收集资料，博采各家之长，征询专家学者意见，数易其稿精心编撰而成。全书再版，对水利水电工程设计理论研究和工程技术创新仍然具有重要的实用价值，可供水利水电工程技术人员借鉴参考。
【作者简介】
潘家铮（1927 年11 月～2012 年7 月），水工结构和水电建设专家，设计大师，科普及科幻作家，水利电力部、电力工业部、能源部总工程师，国家电力公司顾问、国家电网公司高级顾问，三峡工程论证领导小组副组长及技术总负责人，国务院三峡工程质量检查专家组组长，国务院南水北调办公室专家委员会主任，河海大学、清华大学双聘教授，博士生导师。中国科学院、中国工程院两院资深院士，中国工程院副院长，第九届光华工程科技奖“成就奖”获得者。
【目录】
总序言（路甬祥）总前言（编辑委员会） 本卷前言（周建平）原版序言（潘家铮） 编辑说明章 概论节 重力坝的发展史第二节 坝工建设中重力坝的位置及其主要特点第三节 重力坝的分类第四节 设计要求、设计内容及基本资料第五节 常用的术语和符号参考文献第二章 枢纽布置和泄洪消能设计节枢纽总体布置第二节泄洪建筑物的选择和布置第三节溢流面曲线设计和水力计算第四节溢流面的空蚀和防治第五节溢流坝的水流衔接和消能防冲第六节挑流消能设计第七节底流消能设计第八节消力戽和面流衔接设计第九节 坝内的泄水道第十节 收缩式消能工和溢流厂房参考文献第三章 坝体断面设计和稳定分析节作用在坝上的荷载第二节荷载组合和断面设计原则第三节重力坝的抗滑稳定核算第四节重力坝的经济断面选择第五节深层抗滑稳定分析参考文献第四章 地基分析和基础处理设计节概述 第二节地基中的应力和变形分析第三节基础开挖和固结灌浆第四节软弱岩层和断层破碎带的处理第五节深层抗滑稳定问题的处理第六节基础中的渗流和阻水及排水参考文献第五章 重力坝的应力计算——材料力学法节概述 第二节 分应力和主应力的计算第三节成果表示和计算表格第四节渗透压力所产生的应力的计算第五节材料力学分析法的改进第六节坝体变位计算第七节铰接式及整体式重力坝的分析第八节施工分缝及分期施工对应力分布的影响第九节坝踵裂缝的稳定性及扬压力的设计图形参考文献第六章 重力坝的应力计算——弹性理论法节 概述第二节无限楔体的经典解答及其应用第三节自应力函数和地基刚度的影响第四节有限单元法分析及其应用第五节非线性有限单元分析和空间有限单元分析第六节断裂力学在重力坝设计中的应用参考文献第七章 重力坝的动力分析和抗震设计节地震活动第二节弹性体系的动力分析第三节重力坝的动力分析第四节拟静力法和结构试验第五节重力坝的抗震设计参考文献第八章 重力坝的细部结构和观测体系节坝内的孔口和廊道第二节坝内的大孔口第三节闸墩和导墙第四节重力坝的监测设计参考文献第九章 重力坝的分缝和温度控制节 大体积混凝土的温度控制问题第二节 热传导原理及混凝土的热学性能第三节 温度场计算第四节 温度应力计算第五节 坝体的人工冷却第六节 重力坝的分缝分块和温度控制措施参考文献第十章 特殊重力坝节 宽缝重力坝第二节 软基上的重力坝和砌石重力坝第三节 空腹坝第四节 碾压混凝土重力坝参考文献
【前言】
新中国成立伊始，国家百废俱兴，刚刚从浙江大学以优异成绩毕业的潘家铮被分配到燃料工业部钱塘江水电勘测处，从事水利水电工程设计。20 世纪50 年代，潘家铮就参加了黄坛口、流溪河和新安江等大中型水电站的设计研究并担任技术负责人。在工作中，他运用扎实的数学力学基础理论，结合技术创新和工程实践，撰写了一系列有关水工设计原理与结构计算分析方面的论文，发表于国家一级学术刊物，如《物理学报》《土木工程学报》。一些论文还结集为专著出版发行，如《重力坝的弹性理论分析》《水工结构应力分析丛书》，影响深远，不仅填补了国内水工结构设计方法上的文献空白，而且还成为当时稀罕少有而工程技术人员热切期盼的设计指南。1957 年，潘家铮参加了我国座百米高混凝土重力坝——新安江水电站的设计建设工作，担任设计副总工程师。新安江水电站是新中国座自主设计、自制设备和自行施工的大型水力发电工程；1957 年开工建设，1960年首台机组发电；工程投资省、建设速度快、工程质量好，创造了世界水电建设史上新的奇迹。新安江水电站勘测设计工作始于1953 年，在大量工程地质勘查和技术方案研究比较的基础上，正确选择了坝址、坝型和枢纽布置方案，为工程顺利建设打下了坚实基础。国内率先采用坝后厂顶溢流枢纽布置方案，巧妙地解决了河道狭窄，泄洪建筑物布置和厂房建筑物布置的突出矛盾。为进一步节省坝体混凝土工程量，潘家铮创造性地将原设计的实体重力坝修改为宽缝重力坝，研究采用抽排减压措施，降低坝基扬压力，简化混凝土温度控制措施。一系列新技术的诞生和成功应用，极大地缩短了我国与发达国家坝工技术的差距。20 世纪60 年代，潘家铮在其系列论文发表和重力坝弹性理论分析等专著的基础上，结合亲身经历的大中型水电站，尤其是新安江水电站设计建设的成功实践，撰写了《重力坝的设计和计算》，并于1965 年由水利电力出版社出版发行。正如潘总所言，重力坝是一种古老而重要的坝型，具有许多明显的优点，对于我国很多河流的具体筑坝条件尤为合适。《重力坝的设计和计算》进一步推动了重力坝筑坝技术的发展和工程建设，一批独具特色的重力坝枢纽工程相继开工建设，如20 世纪60 年代的云峰、丹江口、龚嘴、古田一级，70 年代的湖南镇、黄龙滩、刘家峡和葛洲坝以及80 年代的乌江渡、潘家口、凤滩、安康等，到80 年代之初，我国已经建成的高度70m 以上的重力坝枢纽工程有20 多座。1978 年，潘家铮调入水利电力部规划设计总院担任副总工程师，后升任总工程师，负责组织全国水利水电建设工程技术咨询、设计审查、技术标准制修订和工程验收鉴定等工作。也就是从这一年起，为满足改革开放后新一轮水利水电工程建设的实际需要和广大读者的期盼，他启动了《重力坝设计》全新撰写工作。没想到，征求意见、收集材料、分析研究、广征博引，历经7 载，数易其稿，直到1985 年才完成编撰出版发行，这期间他历经千辛、克服困难，研究推导公式，精心研究参数，解决了诸多工程技术问题。《重力坝设计》一书不仅集合了潘家铮自己的设计思想和研究成果，而且也引用了大量国内外新的文献资料，不仅是潘家铮自己辛勤劳动的汗水与智慧的结晶，而且也凝聚了像汝乃华、李桂芬、于骁中、陈厚群、陈椿庭、沈崇刚、朱伯芳、李浩钧、张有天、赵佩钰这些大师们的科学奉献。正因为这是一部大师们的集体创作，《重力坝设计》成为当时为系统和权威的重力坝设计理论和工程实践方面的著作。潘家铮不愧为我国坝工技术的引领者、开拓者和创新者。改革开放之后，随着经济社会快速发展，水库大坝建设为满足防洪、发电、航运、灌溉、供水和生态环境保护的需要又掀起了一轮新的高潮。《重力坝设计》一书的出版发行恰逢其时。1985 年7 月，我被分配到电力工业部中南勘测设计院工作，从事红水河龙滩水电站设计。因为世界银行为龙滩工程前期论证提供软贷款和技术支持，潘家铮被世界银行聘为龙滩项目特咨团专家组组长，也就是在龙滩工程的前期论证工作中，我们和潘总结下不解之缘。我和我的同事们，按照潘总《重力坝设计》所提供的理论和方法，研发了重力坝整体抗滑稳定计算程序、重力坝体形优化和结构应力计算程序以及溢洪道泄洪消能计算程序，承担并完成了国家“八五”科技重点攻关课题《龙滩碾压混凝土重力坝结构设计和施工方法研究》。1997 年，该项研究成果获得电力工业部科学技术进步二等奖，2010 年“200m 级高碾压混凝土重力坝关键技术”获得国家科学技术进步二等奖。龙滩工程设计建设的各个方面都得到了潘总的大力支持和悉心指导，龙滩工程建设的一些重大关键技术方案还是潘总亲自组织研究、拍板定案，诸如龙滩水电站选择重力坝方案、全地下厂房枢纽布置方案、全断面碾压混凝土大坝设计方案、富胶凝高掺粉煤灰碾压混凝土方案以及克服高温多雨全年连续施工方案等。正是这些重大技术问题的正确决策，为龙滩工程顺利建设、提前发电奠定了基础。从改革开放以来到21 世纪之初，我国已经建成和新开工了一大批重力坝工程，典型的高重力坝工程包括隔河岩（1993 年建成，下同）、五强溪（1994年）、岩滩（1995 年）、漫湾（1998 年）、万家寨（1998 年）、江垭（1999 年）、宝珠寺（2000 年）、棉花滩（2002 年）、大朝山（2002 年）、龙滩（2006 年）和三峡（2006 年）等。从这些已建工程可以看到，我国重力坝筑坝高度已经从100m 级、150m 级跨越到200m 级，有的超过200m；重力坝枢纽大都修建在大江大河上，工程规模大，成为流域梯级控制性水库电站；为适应机械化施工的需要，实体重力坝增多，而宽缝（空腹）重力坝减少，施工工期缩短；碾压混凝土筑坝技术得到推广，重力坝采用碾压混凝土成为时代主流；除机械化、自动化得到普遍应用之外，数字化和智能化技术也开始在混凝土筑坝技术中推广应用；工程科学研究水平、工程技术标准和建设管理水平大幅提升，工程进度和质量得到有效控制，有力地保障了建设工程安全。潘家铮在编撰《重力坝设计》时，碾压混凝土筑坝技术还刚刚从英、美、日等发达国家引进，美、英、日的碾压混凝土技术路线各有特点，潘总对此做了积极宣传和推广，设想未来一定能取得更大突破。果然，在国家重点科技项目的支持下，潘总亲自组织，联合设计、施工及科研机构，完成了一系列设计研究、材料试验和工业生产试验工作。1986 年我国就建成了座全碾压混凝土重力坝——福建坑口碾压混凝土重力坝。迄今，我国已建、在建的碾压混凝土大坝超过170 座，成为世界上碾压混凝土坝多的国家，碾压混凝土筑坝技术已到达世界先进水平。除已经建成的200m 级龙滩、光照等碾压混凝土重力坝工程外，彭水（2008 年）、景洪（2009 年）、武都（2010年）、金安桥（2011 年）、官地（2012 年）、龙开口（2013 年）、观音岩（2013年）、阿海（2014 年）、鲁地拉（2014 年）、向家坝（2013 年）等重力坝工程相继建成。正在建设中的黄登水电站碾压混凝土重力坝，坝高203m，坝体混凝土工程量为367 万m3，电站装机容量1900MW，是目前世界上在建工程中规模的碾压混凝土重力坝，预计2017 年蓄水发电。以龙滩、光照碾压混凝土重力坝筑坝技术为代表，通过一系列科学研究、工程实践和总结提炼，我国已经形成具有世界影响的中国特色碾压混凝土高坝筑坝技术，成为引领技术发展的重要力量。2007 年，正值潘家铮八十华诞，也是《重力坝设计》出版发行20 周年。陈祖煜院士倡议，中国水电工程顾问集团公司联合长江水利委员会、中国水利水电科学研究院组织编写了《重力坝设计二十年》。按照潘总的要求，《重力坝设计二十年》旨在系统总结我国改革开放之后，重力坝设计建设领域的重大进展和成功经验，进一步推动重力坝设计理论、计算分析方法和工程技术创新，为今后高重力坝设计建设提供实用的参考和借鉴。从2006 年启动编撰工作，到2008 年3 月出版，历时2 年半，这项工作得到水利部老部长汪恕诚、潘家铮院士和三家组织单位主要领导和水利水电同仁的大力支持。一批具有扎实理论基础且富有工程经验的院士、专家、教授热心地参与了编著工作，他们为此付出了辛勤劳动，专业奉献精神和认真负责的态度人敬佩。《重力坝设计二十年》既是《重力坝设计》的姊妹篇，互为补充，也是敬献给潘家铮院士八十华诞的生日礼物。改革开放30 年来，我国重力坝设计建设在潘家铮院士的指导下，通过广大专家学者、工程技术人员孜孜不懈地艰苦攻关，设计技术水平不断提高，在枢纽布置和泄洪消能设计、大坝体形设计和抗滑稳定分析、坝体应力变形计算分析、动力响应分析及抗震设计、坝基处理设计、坝体分区和混凝土材料设计、混凝土温度控制与防裂、混凝土施工质量和工艺控制、施工组织管理等方面均有很多新进展和突破，成功地解决了一个个技术难题，建立起了完善的技术体系，保证了三峡、龙滩、光照等一批高坝枢纽的顺利建设。毫不夸张地说，我国混凝土重力坝筑坝技术已经处于水平。潘家铮院士虽然已经离我们而去，然而他的工程理念、设计思想、学术成就和工程经验仍然深深地影响着我们，教育着我们。正如潘总所言：“在人类文明的发展过程中，从工程建设中积累的经验、技术和智慧能够被一代一代地传承下来，但是，我们必须在继承中发展，在发展中创新，在创新中跨越。只有这样，才能大幅提高现代水利水电工程建设的技术水平。”潘总鼓励道：“现在的年轻工程师们一如他们的先辈，正在不断克服困难，探索新的技术高度，创造前人无法想象的奇迹，为水利水电工程的经济效益、社会效益和环境效益的协调统一，为造福人类、推动人类文明发展锲而不舍地奉献着自己的聪明才智。”借此《潘家铮全集》之第三卷《重力坝设计》出版之际，我们也向奋战在水利水电建设事业的各位同仁倡议：向潘家铮院士学习，学习他不畏艰难、敢于拼搏的精神，学习他尊重科学、追求真理的精神，学习他改革创新、勇于实践的精神，学习他忠诚事业、认真负责的精神，学习他精益求精、止于至善的精神，为我国水利水电事业做出新的贡献！周建平2015 年12 月16 日
【书摘与插画】
