扬压力、浮托力、浮力的区别
zsd_7828606833
2022年11月25日 10:31:19
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知识点:气压浮托力 1. 浮力 浮力的概念大家都知道,根据阿基米德原理,浮力的大小等于物体所排开的水的重量。 浮力也可以用另外一个概念解释,即,浮力=放入水中的物体表面所受到的水压力的压力差。 以一个放入水中的立方体为例计算浮力: 如果按阿基米德,浮力=立方体体积x水的重度。 如果按压力差计算,立方体前后左右的水压力均相同,仅在顶和底存在压力差,相差的压力水头高度即为立方体的高度h,则浮力=立方体底板面积x立方体的高度hx水的重度=立方体体积x水的重度。

知识点:气压浮托力

1. 浮力


浮力的概念大家都知道,根据阿基米德原理,浮力的大小等于物体所排开的水的重量。


图片


浮力也可以用另外一个概念解释,即,浮力=放入水中的物体表面所受到的水压力的压力差。
以一个放入水中的立方体为例计算浮力:
如果按阿基米德,浮力=立方体体积x水的重度。
如果按压力差计算,立方体前后左右的水压力均相同,仅在顶和底存在压力差,相差的压力水头高度即为立方体的高度h,则浮力=立方体底板面积x立方体的高度hx水的重度=立方体体积x水的重度。
两者计算结果相同。


2. 浮托力


浮托力的定义:地下建筑物受静水位或下游水位作用,在其底面所受的均布向上的静水压力。
从定义可以看出浮托力与浮力的区别。
假如立方体顶所受到的水的作用力为A,立方体底所受到的水的作用力为B,那浮力为B-A,浮托力为B。


3. 渗透压力


渗透压力的定义:渗流场的水压力。在水工建筑设计中通常指因上、下游水位差使渗水流动各点水压强度超过下游水位的部分。
当上、下游水位相等时,无渗透压力。


4. 扬压力 


扬压力等于浮托力+渗透压力。
若没有渗透压力,则扬压力=浮托力。

5. 举例


图片

(此图来源于陈轮老师)



对于左侧的图
扬压力=浮托力=浮力,大小为长方形的面积。

对于右侧的图:
浮托力=浮力,为均匀分布;
渗透力为三角形分布;
扬压力=浮托力+渗透力,为梯形布置,大小为梯形的面积。

从上述分析可以看出,如果有渗流现象,则需要考虑渗透力对物体所实际受到的浮托力(此时称为扬压力)的影响。

6. 扬压力的应用:
对于右侧的图,假设此水中物体为水闸,水闸伸入土中一定深度,依靠和土的摩擦保持稳定,则稳定系数为:
(水闸自重-扬压力)*摩擦系数/(右侧水压力合力-左侧水压力合力)



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