水工建筑物重力坝课程设计不计扬压力szcWord文档下载推荐.docx

水工建筑物重力坝课程设计不计扬压力szcWord文档下载推荐.docx

《水工建筑物重力坝课程设计不计扬压力szcWord文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水工建筑物重力坝课程设计不计扬压力szcWord文档下载推荐.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

/s，实测的45年资料中最大洪峰流量发生在1962年为18800m³

/s。

3.泥沙：

本流域泥沙颗粒较粗，中值粒径0.0375毫米，全年泥沙大部分来自汛期七、八月份，主要产于一次或几次洪峰内且年际变化很大，由计算得，多年平均悬移质输沙量为1825万吨多年平均含沙量7.45公斤/立方米。

推移质缺乏观测资料。

可计入前者的10%，这样总入库沙量为2010万吨。

淤砂浮容重为0.9吨/立米，内摩擦角为12度。

淤砂高程157.5米。

1.3气象条件

库区年平均气温为10℃左右，一月份最低月平均产气温为零下6.8℃，绝对最低气温达零下21.7℃（1969年）7月份最高月平均气温25℃，绝对最高达39℃（1955年），本流域无霜期较短（90—180天）冰冻期较长（120—200天），顺河站附近河道一般12月封冻，次年3月上旬解冻，封冻期约70—100天，冰厚0.4—0.6米，岸边可达1米，流域内冬季盛行偏北风，风速可达七、八级，有时更大些，春秋两季风向变化较大夏季常为东南风，多年平均最大风速为21.5米/秒，水库吹程D=3公里。

1.4工程地质

库区地质：

顺河水库、库区属于中高山区，河谷大都为峡谷地形，只西城峪至北台子一带较为宽阔沿河两岸阶地狭窄，断续出现且不对称，区域内无严重的坍岸及渗漏问题。

第四大岩层（ArI4）为角闪斜长片麻岩。

具粗粒至中间细粒纤状花岗变晶结构，主要矿物为斜长石、石英及角闪石，本层岩体呈厚层块状、质地均一、岩性坚硬、抗风化力强、工程地质条件较好，总厚度185米左右。

岩石物理力学性质：

岩石容重为2.68—2.70吨/立米，饱和抗压强度，弱风化和微分化岩石均在650公斤/厘米2以上，有的可达1100公斤/厘米2，混凝土与岩石的磨擦系数微分化及弱风化化下部，可取fˊ=1.10、cˊ=7.5kg/cm2。

地震：

库区附近历史地震活动较为频繁，近年来微繁。

弱震仍不断发生，其中1936年和1976年两次发生6度左右地震，1977年6月国家地震局地震地质大队对本区域地震问题作了鉴定，水库的基本烈度为6度，考虑到枢纽的重要性，和水库激发地震的可能性拦河坝设防烈度采用7度。

第二章　坝体剖面拟定

2.1剖面拟定原则

1、设计断面要满足稳定和强度要求；

2、力求剖面较小；

3、外形轮廓简单；

4、工程量小，运用方便，便于施工。

重力坝的基本剖面是指在自重、静水压力和扬压力三项主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，并使工程量最小的三角形剖面，如图2—1所示，在已知坝高H、水压力P、抗剪强度参数f、c和扬压力U的条件下，根据抗滑稳定和强度要求，可以求得工程量最小的三角形剖面尺寸。

图2-1重力坝的基本剖面图示

2.2拟定实用剖面

2.2.1确定坝顶高程

1、超高值Δh的计算

坝顶高程应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程，防浪墙顶至设计洪水位或校核洪水位的高差Δh，可由式（2-1）计算。

Δh=h1%+hz+hc（2-1）

Δh—防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差，m；

H1%—累计频率为1%时的波浪高度，m；

hz—波浪中心线至设计洪水位或校核洪水位的高差，m；

hc—安全加高，由于该工程的结构安全级别为Ⅰ级，故查得

设计洪水位情况hc＝0.7m；

校核洪水位情况hc＝0.7m。

下面按官厅公式计算h1%，hz。

V0为计算风速，18m/s；

D为吹程，3km；

波高hl：

gD/V02=28∈（20～250），为累计频率5%的波高h5%

规范规定应采用累计频率为1%时的波高，对应于5%波高，应乘以1.24；

首先计算波浪高度hl和波浪长度L和波浪中心线超出静水面的高度hz。

（1）设计洪水位时：

设计洪水位时Δh计算

风速采用50年一遇的风速1.8V0=1.8×

18=32.4m/s，吹程D=3km。

波浪三要素计算如下：

波高hl=0.0166V05/4D1/3=2.22m

波长L=10.4（hl）0.8=19.7m

壅高（一般峡谷水库因

，所以：

）；

取hz=πhl2/L=0.79m

由规范《SL319-2005》中波浪爬高公式

计算得出h=h5%=1.86m

因gD/V02=28，h1%=1.24h5%=2.3m；

hz=0.79m；

hc=0.7m

Δh=h1%+hz+hc=3.79m

（2）校核洪水位时：

计算方法同上，V0取18m/s

Δh=h1%+hz+hc=1.10+0.26+0.5=1.86m

2、坝顶高程计算

坝顶高程按下式计算，并选用其中较大值

坝顶高程=设计洪水位+Δh设=225.7+3.79=229.49m

坝顶高程=校核洪水位+Δh校=227.2+1.86=229.06m

取设计洪水位时的情况229.49m

为保证坝体运行安全，需设置防浪墙，取1.2m，考虑施工方便，坝顶高程取整，为▽228m。

2.2.2确定坝高

1、枢纽布置方案拟定

枢纽布置是确定挡水坝段、溢流坝段、电站坝段、底孔坝段的相互位置，挡水坝段布置在河床两岸，河床中间为溢流坝段、电站坝段、底孔坝，而溢流坝段与电站坝段不宜建在一起，故枢纽布置方案有两种：

方案一电站坝段在右岸

优点：

1、进坝公路在左岸，便于交通运输；

2、电站坝段在右岸主河槽位置，水轮机安装高程低，从而有利于发电。

缺点：

左岸设溢流坝，冲刷坑部位地质条件较差。

方案二电站坝段在左岸

1、电站布置在左岸，地势开阔，布置方便；

2、溢流坝位于右岸河床段，使冲刷避开左岸地质条件较差的区域。

增加开挖工程量，运输不方便

综上所述，方案一工程量小，运输方便，且左岸冲刷问题可经工程措施予以处理，保证大坝安全稳定，故选方案一

2、确定坝高

根据规范，坝高超过100m时，可建在新鲜、微风化至弱风化下部基岩上。

原则上应考虑技术加固处理后，在满足坝的强度和稳定的基础上，减少开挖。

基础中存在的局部工程地质缺陷，例如表层夹泥裂缝、强风化区、断层破碎带、节理密集带及岩溶充填物等均应结合基础开挖予以挖除。

由方案一，河床的片麻岩地基上修建实体重力坝，通过立视图上确定的坝基开挖线定出建基面最低开挖高程为▽124.0m。

因此，最大坝高为104m，属于高坝。

2.2.3拟定坝顶宽度

坝顶宽度应根据设备布置、运行、检修、施工和交通等需要确定并应满足抗震，特大洪水时维护等要求。

因无特殊要求，根据规范的规定，坝顶宽度可采用坝高的8%～10%取值，且不小于2m并应满足交通和运行管理的需要。

按坝高的10%计算，即为10.4米，考虑到上游防浪墙、下游侧护栏、排水沟槽及两边人行道等，取坝顶宽为10m，以满足大坝维修作业通行需要。

2.2.4拟定剖面尺寸

拟定坝体形状为基本三角形。

坝的下游面为均一斜面，斜面的延长线与上游坝面相交于最高库水位处，为了便于布置进口控制设备，又可利用一部分水重帮助坝体维持稳定，本次设计采用上游坝面上部铅直，下部倾斜的形式。

该形式为实际工程中经常采用的一种形式，具有比较丰富的工程经验。

根据已知条件，上游坝坡坡率n=0.2，做成上铅直下部倾向上游；

下游坝坡坡率m=0.6～0.8，取m=0.8。

在上下游坡率及坝顶高程已知的条件下，上游折线角高程185.0m，计算得坝底宽度为B=94.6m。

2.2.5基础灌浆廊道尺寸拟定

高、中坝内必须设置基础灌浆廊道，兼作灌浆、排水和检查之用。

基础灌浆廊道的断面尺寸，应根据浇灌机具尺寸即工作要求确定，为了保证完成其功能且可以自由通行，设计基础灌浆廊道断面取3.0×

4.5m，形状采用城门洞型。

廊道的上游壁离上游侧面的距离应满足防渗要求，在坝踵附近距上游坝面0.05～0.1倍作用水头、且不小于4～5m处设置，本次设计取10m，为满足压力灌浆，基础灌浆廊道距基岩面不宜小于1.5倍廊道宽度，取5m。

初步拟定坝体形状剖面如图所示。

图2-2非溢流坝段剖面尺寸图

第三章稳定分析

3.1荷载计算及其组合

重力坝的主要荷载主要有：

自重、静水压力、浪压力、泥沙压力、扬压力、地震荷载等，常取1ｍ坝长进行计算。

荷载组合可分为基本组合与特殊组合两类。

基本组合属于设计情况或正常情况，由同时出现的基本荷载组成。

特殊组合属校核情况或非常情况，由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。

设计时应从这两类组合中选择几种最不利的、起控制作用的组合情况进行计算，使之满足规范中规定的要求。

本次设计考虑的基本荷载组合为正常蓄水位和设计洪水位；

特殊组合为校核洪水位和地震情况，它们分别考虑的荷载如下表所示。

表3-1荷载组合

荷载

组合

考虑情况

自重

（水重）

静水

压力

扬压

力

泥沙

浪压

地震

动水

泥沙压

基本

正常蓄水位情况

√

注：

1.应根据各种作用同时发生的实际可能性，选择计算中的最不利的组合；

2.分期施工的坝应按相应的荷载组合分期进行计算。

3.施工期的情况应作必要核算，作为特殊组合。

4.根据地质和其他条件，如考虑运用时排水设备，易于堵塞，须经常维修时，应考虑排水失效的情况，作为特殊组合。

5.地震情况的静水压力、扬压力、浪压力按正常蓄水位计算。

6.表中的“√”表示应考虑的荷载。

下面就各种情况计算相应荷载，计算示意图如下

W12

W2’

H1W2’W13W3

W11PdH2

b3

U4γH2

γH1U2U3αγH

U1

图3-1重力坝荷载计算示意图

3.1.1自重W

坝体自重的计算公式：

W=Vγc（kN）（3-6）

式中V——坝体体积，m3；

由于取1m坝长，可以用断面面积代替，通常把它分成如图3-1所示的若干个简单的几何图形分别计算重力；

γc——坝体混凝土的重度（本设计中混凝土的重度为24kN/m3）

分解后的三部分自重：

W11=24×

0.5×

12.2×

61=8930.4kN

W12=24×

10×

104=24960kN

W13=24×

90.5×

72.4=78626.4kN

W1=W11+W12+W13=112516.8kN

取坝底部中点为力矩作用中心点O，则

W1作用点至O点的力臂