《潘家錚全集》是我國著名水工結(jié)構(gòu)和水電建設專家、兩院院士潘家錚先生的作品總集,包括科技著作、科技論文、科幻小說、科普文章、散文、講話、詩歌、書信等各類作品,共計18 卷,約1200 萬字,是潘家錚先生一生的智慧結(jié)晶。
他的科技著作和科技論文,科學嚴謹、求實創(chuàng)新、充滿智慧,反映了我國水利水電行業(yè)不斷進步的科技水平,具有重要的科學價值;他的文學著作,感情豐沛、語言生動、風趣幽默。他的科幻故事,構(gòu)思巧妙、想象奇特、啟人遐思;他的雜文和散文,思辨清晰、立意深邃、切中要害,具有重要的思想價值。這些作品對研究我國水利水電行業(yè)技術進步歷程,弘揚尊重科學、銳意創(chuàng)新、實事求是、勇于擔責的精神,都具有十分重要的意義。
《潘家錚全集》是國家“十二五”重點圖書出版項目,國家出版基金資助項目。
《潘家錚全集第一卷重力壩的彈性理論計算》,詳盡地論述了各種應用彈性理論計算重力壩的方法。從經(jīng)典的無限楔體解答出發(fā),逐步討論了角線函數(shù)的解法、壩內(nèi)大小孔口問題的解法、近似的數(shù)值解法、相似解法及實驗,最后介紹了重力壩的熱彈性問題及彈性震動問題,搜集和導證了實用公式達數(shù)百個。一般可資實用的理論及方法都已列入書中。
適讀人群 :本書除可供水工結(jié)構(gòu)設計同志在設計工作應用外,并可供有關設計人員及學校師生作為進修和參考之用。
本書是《潘家錚全集第一卷重力壩的彈性理論計算》,詳盡地論述了各種應用彈性理論計算重力壩的方法。從經(jīng)典的無限楔體解答出發(fā),逐步討論了角線函數(shù)的解法、壩內(nèi)大小孔口問題的解法、近似的數(shù)值解法、相似解法及實驗,最后介紹了重力壩的熱彈性問題及彈性震動問題,搜集和導證了實用公式達數(shù)百個。
實用的理論及方法都已列入書中。
本卷前言
人類的歷史,是一部利用改造自然、推動科技進步的歷史。作為文明古國的中國,在科學利用水流與水能服務生活生產(chǎn)的過程中,留下了不少經(jīng)典之作,如修建于戰(zhàn)國時期的都江堰水利工程,是我國科技史上的一座豐碑,被譽為世界奇觀,讓蜀地有了“天府之國”的美譽,至今仍發(fā)揮著無可替代的巨大作用。
由于飽受列強欺辱和戰(zhàn)爭創(chuàng)傷,解放前我國幾乎沒有較大的水電工程,水利科學發(fā)展極其緩慢,與其他各種學科及工業(yè)一樣,遠遠落后于國際水平。
新中國成立后,我國水電發(fā)展翻開了新的一頁。由于多年戰(zhàn)爭破壞,我國工業(yè)基礎極其薄弱,一切從頭開始,艱難起步。錢塘江上的新安江水電站是我國第一座自主設計、自制設備、自行施工的大型水電站,成為社會主義制度能夠集中力量辦大事的范例,也被看作是中國水電事業(yè)的豐碑。隨著我國水利建設事業(yè)的發(fā)展,作為重要的水工建筑物之一的重力壩,它的設計與建設工作也不斷得以提高,但重力壩的應力計算理論研究較為繁復,因此,在當時一般的設計中,常常采用若干簡化假定,推導出一些近似和簡便的計算方法。隨著壩高的增加,這種近似算法已漸漸不能滿足設計需要,亟需更完善的理論來解決。當時各國學者致力研究應用彈性理論計算重力壩的方法。這一方面的研究,產(chǎn)生了許多成果,但是缺少一些綜合性的論述。
在此種情況下,胸懷祖國水電事業(yè)、立志河岳換新天的潘家錚站了出來。他將這些研究成果進行了總結(jié)梳理,整編成《重力壩的彈性理論計算》一書,為我國水電工程建設提供理論指導及可供工程實踐借鑒的寶貴資料,填補了重力壩計算理論的空白,對我國重力壩的建設具有里程碑的意義。
理論源于豐富的實踐總結(jié)。潘家錚1950年畢業(yè)于浙江大學土木工程專業(yè),從設計和施工200kW的金華湖海塘水電站起步,認真學習和掌握水電開發(fā)技術,同時他還夜以繼日地進修數(shù)學和力學知識,注重將書本知識和國外資料應用于實踐,又從工作實踐中總結(jié)經(jīng)驗、找出問題,逐步形成自己獨特的設計思想。1957年,潘家錚出任新安江水電站設計副總工程師,1958年至1960年兼任現(xiàn)場設計組組長,常駐工地,領導工程設計與施工技術工作。新安江水電站的設計采用了世界上最大的溢流廠房、寬縫重力壩、大底孔導流等新技術并首創(chuàng)抽排理論,大大節(jié)約了工程量。新安江大壩的建成,為我國以后建設的丹江口、潘家口等十多座寬縫重力壩樹立了樣板,成為我國廣泛采用的一種壩型!吨亓蔚膹椥岳碚撚嬎恪芬粫1958年8月首次出版,正是在潘家錚擔任新安江水電站設計副總工程師期間完成的,是他最早出版的一本學術著作。
本書從經(jīng)典的無限楔體解答出發(fā),逐步討論了角緣函數(shù)的解法、壩內(nèi)大小孔口問題的解法、近似的數(shù)值解法、相似解法及試驗,最后介紹了重力壩的熱彈性問題及彈性震動問題,搜集和導證了實用公式達數(shù)百個。由于原書出版時間較早,公式及推導過程繁雜,原稿文字采用繁體字,且有些字跡已經(jīng)模糊不清,重版時在校稿過程中根據(jù)原書上下文內(nèi)容對模糊字跡進行判斷和辨認,力求忠于原書。同時,原書中許多圖、表無標題,校稿時根據(jù)圖、表與書中相關內(nèi)容的對應,增補了相應標題。書中計量單位與目前通用的國際單位不一致,為忠于原書,仍采用原書的計量單位,但修改為目前通用的表達方式,如原書采用“公斤/厘米2”,本書出版時改成“kg/cm2”。此外,由于書中計量單位與國際單位不一致,在附錄部分列出了對應的單位換算表,以便讀者查對。
潘家錚作為國內(nèi)外知名的水電工程專家,畢生從事水電工程建設和科研工作,他的為人與情懷,令無數(shù)水電工作者感動。本書再版時,力求完美,但由于上述種種原因,盡管進行了嚴謹認真的校對工作,仍有可能存在錯、漏之處,敬請讀者諒解并指正。
王仁坤
2016年3月
潘家錚(1927年11月~2012年10月),水工結(jié)構(gòu)和水電建設專家,設計大師,科普及科幻作家,水利電力部、電力工業(yè)部、能源部總工程師,國家電力公司顧問、國家電網(wǎng)公司高級顧問,三峽工程論證領導小組副組長及技術總負責人,國務院三峽工程質(zhì)量檢查專家組組長,國務院南水北調(diào)辦公室專家委員會主任,河海大學、清華大學雙聘教授,博士生導師。中國科學院、中國工程院兩院資深院士,中國工程院副院長,第九屆光華工程科技獎“成就獎”獲得者。
總序言( 路甬祥) V
總前言( 編輯委員會) IX
本卷前言( 王仁坤) XVII
原版前言 XIX
編輯說明 XXI
第一章 經(jīng)典解答 1
第一節(jié) 概述 1
第二節(jié) 無限楔體的經(jīng)典解答 3
第三節(jié) 用疊加法計算實用斷面 8
第四節(jié) 基礎應力計算 14
第五節(jié) 壩體溫度和收縮應力 17
第六節(jié) 滲透壓力論 19
第二章 角緣函數(shù)論 24
第一節(jié) 概述 24
第二節(jié) 基本應力函數(shù)的計算 26
第三節(jié) 邊界值的計算 28
第四節(jié) 本征值及本征函數(shù)的確定 29
第五節(jié) 應力函數(shù)校正項的計算 31
第六節(jié) 上游面在水壓力作用下的應力計算 34
第七節(jié) 上游面在重力下的應力計算、下游面的應力計算 38
第八節(jié) 基礎內(nèi)應力的計算 40
第九節(jié) 邊緣應力的近似計算 52
第三章 基礎剛度對壩體應力的影響 58
第一節(jié) 概述 58
第二節(jié) 基本應力函數(shù)的計算 59
第三節(jié) 應力函數(shù)校正項的計算 60
第四節(jié) 基礎表面變形計算 62
第五節(jié) 最小值條件 63
第六節(jié) 數(shù)例 65
第四章 壩內(nèi)孔口和廊道的應力計算 69
第一節(jié) 圓孔和標準廊道的應力計算 69
第二節(jié) 橢圓和矩形孔口的應力計算 85
第三節(jié) 具有大孔口壩體的應力計算 96
第五章 有限差和迭弛法 101
第一節(jié) 理論 101
第二節(jié) 數(shù)例 109
第三節(jié) 間接計算法 123
第四節(jié) 復聯(lián)區(qū)域的迭弛計算 126
第六章 實驗和相似 129
第一節(jié) 概述 129
第二節(jié) 平面應變和平面應力間的關系 131
第三節(jié) 體積力、邊界力和位差間的關系 133
第四節(jié) 擬板法134
第五節(jié) 應變網(wǎng)理論 136
第六節(jié) 光彈性試驗 141
第七章 重力壩的熱應力計算150
第一節(jié) 熱彈性的基本方程式 150
第二節(jié) 底部固定的壩塊的溫度應力155
第三節(jié) 圓孔周圍的溫度應力 158
第四節(jié) 三角形壩體的溫度應力 160
第五節(jié) 圓梁的溫度應力164
第六節(jié) 考慮徐變的溫度應力計算原理 170
第七節(jié) 考慮徐變的計算舉例 175
第八章 重力壩的動力計算185
第一節(jié) 概述 185
第二節(jié) 地震時的庫水激蕩力計算(一) 186
第三節(jié) 地震時庫水激蕩力的計算(二) 190
第四節(jié) 壩體自震周期計算 197
第五節(jié) 壩體的強迫震動計算 207
第六節(jié) 蓄水時的強迫震動 217
參考文獻