拱坝计算书Word下载.docx
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表1-2大坝允许应力表
允许应力
允许拉应力（kg/cm2）
12
15
允许压应力（kg/cm2）
50
55
拱坝体形为双曲拱坝，拱圈平面曲线采用圆弧。
因两岸地形不完全对称而采用两岸不同半径的双曲拱坝。
2.1坝顶高程的拟定
2.1.1已知:
校核洪水位（p=0.2%）：
848.87m
设计洪水位（p=2%）：
848.35m
正常蓄水位：
848m
2.1.2坝顶高程根据各种运行情况的水库静水位加上相应超高后的最大值确定。
顶超高值Δh按下式计算（请见SD145-85《混凝土拱坝设计规范》第八章拱坝构造）Δh=2hl+h0+hc
式中：
Δh………坝顶距水库静水位高度（m）
2hl………浪高（m）
h0………波浪中心线至水库静水位的高度（m）
hc………安全超高（m）：
正常运用情况取0.4m，非常运用情况取0.3m。
2.1.3波浪要素按“官厅——鹤地”公式计算：
2hl=0.0166Vf5/4Df1/3
2L1=10.4（2hl）0.8
h0=4πhl2/（2L1）
式中：
2L1………波长（m）；
Df………吹程，由坝前沿水面至对岸的最大直线距离（km）,取1Km。
Vf………计算风速（m/s），正常和设计情况取15m/s，校核情况取9.6m/s。
2.1.4坝顶高程计算成果见下表：
计算情况
设计情况
校核情况
相应水位（m）
848.35
848.87
Vf（m）
9.6
Df（km）
1
hc（m）
0.3
0.4
2hl（m）
0.490
0.281
h0（m）
0.128
0.066
Δh（m）
0.918
0.747
坝顶高程（m）
849.268
849.617
结论：
综合考虑后，取坝顶高程为849.7m
河床底部高程为782.3m，按地质提供的基本资料，挖深按20.5m计，则坝高为87.4m，属于高坝，在坝顶高程849.7m开挖后的河谷水平宽度为193.63m，则河谷宽高比L/H=193.63/87.4=2.215，属“V”型河谷。
2.2、拱坝体型设计
2.2.1坝顶厚度Tc（参见《砌石坝设计》P137）
Tc=0.4+0.01（L+3H）
式中Tc——坝顶厚度（m）
H——最大坝高（m）=87.4
L——顶拱弦长（m）=193.63
经计算得Tc=0.4+0.01（193.63+3×
87.4）=4.9583m，考虑交通等要求，取Tc=5m。
2.2.2拱圈厚度
（1）坝底厚Tb
①参见《砌石坝设计》P138经验公式
Tb=（0.132（L/H）0.269+（2H/1000））×
H
式中Tb——坝底厚度（m）
经计算得Tb=（0.132（193.63/87.4）0.269+（2×
87.4/1000））×
87.4=29.57m。
②由美国肯务局的经验公式
L1——顶拱弦长（m）=193.63
L2——顶底以上0.15H处弦长（m）=42.2
经计算得Tb=8.77m。
综合考虑后，取坝底厚度为Tb=22m。
水平拱圈厚度按T=Tc+（Tb–Tc）Y/H计算，即为
T=5+（22–5）Y/85.9=5+0.1979Y
2.2.3上游面曲线初拟
参考其他工程经验及规范要求进行设计：
设β1=Hd/H
β2=Aud/H
K=Aub/Tb
一般情况下有：
β1=0.3~0.4
β2=0.135~0.175
K=0.3~0.8
因本工程河谷宽高比L/H=193.63/87.4=2.2154，综合考虑后取参数计算如下：
Hd=0.38H=0.37×
85.9=31.783m
Aud=0.175H=0.16×
85.9=15.0325m
Aub=0.7×
20=14m
m=Aud-Aub
最终的成果取值为：
（请见右图）
Hd=31.8m
Aud=14.944m
Aub=13.5m
m=14.944–13.5=1.444m
由此可知，A、D、B三点的坐标为：
点号
X
Y
A
D
-14.944
54.1
B
-13.5
85.9
将地形图上可利用的基岩线确定后，再确定每一层拱圈对应的水平弦长，定出半径后（用半中心角控制，如顶拱的半中心角在80°
～110°
之间，底拱的半中心角在40°
～80°
之间，半径的连线为一光滑的曲线）经过应力控制的优化后得到拱坝体型。
计算采用的程序为ADASO。
设计过程中严格按照有关规范的要求来进行大坝体形的设计调整，最后确定大坝体形如下（请见下页）：
3.1计算方法及荷载组合
拱坝应力按多拱多梁混合法计算，利用北京水科院ADASO程序在PentiumⅡ微机上计算。
计算初拟采用7层拱圈，其高程分别为：
849.7、843.0、827.2、811.4、795.6、779.8、763.8m（拟合层为砼垫层762.3m）。
荷载组合情况分基本组合及特殊组合两类。
基本组合为：
⑴正常蓄水位+相应尾水位+设计正常温降+自重+扬压力+泥沙压力+浪压力。
特殊组合为：
⑵校核洪水位+相应尾水位+设计正常温升+自重+扬压力+泥沙压力+浪压力。
地区地震烈度小于Ⅵ度，故不作动力计算。
3.2温度参数说明
多年年平均气温14.6℃
多年平均最低月（1月）气温3.8℃
多年平均最高月（7月）气温24.7℃
日照影响按2℃计
温降变幅=年平均气温-最低月平均气温=14.6-3.8=10.8℃
考虑日照影响后，设计正常温降=10.8+2=12.8℃，计算时间取1.5
温升变幅=最高月平均气温-年平均气温=24.7-14.6=10.1℃
考虑日照影响后，设计正常温升=10.1+2=12.1℃，计算时间取7.5
库底水温因无实测资料，按规范（SD145-85）附录规定，Tkd可近似按最低3个月平均气温计，Tkd=（3.8+5.0+5.9）/3=4.9℃
水表面年平均水温=年平均气温+日照影响=14.6+2=16.6℃
表面水温年变幅=气温年变幅的一半=（24.7-3.8）/2=10.45℃
温度计算的初相位取值为6.5（月）。
3.3计算成果
经计算，拱坝最大拉应力为1.42MPa，发生在▽795.6m高程右拱端的上游面，计算工况为校核洪水位+温升；
最大压应力为4.03MPa，发生在▽795.6m高程右拱端的下游面，计算工况为校核洪水位+温升，均小于大纲中规定的允许应力。
应力分布规律符合一般规律，较合理，计算原始数据和结果文件见附。
4拱肩稳定计算
4.1计算方法
拱肩抗滑稳定按刚体极限平衡法计算，并根据《混凝土拱坝设计规范》规定（SD145-85），拱肩稳定按平面分层抗剪断公式核算，若分层安全系数不满足要求时则按空间问题计算整体抗滑稳定安全系数，若均满足要求则不再按空间问题计算整体抗滑稳定安全系数。
计算步骤：
⑴绘制各层拱肩抗滑岩体图。
⑵根据地质专业提供的资料，列出几组不同侧滑面（裂隙或岩体），在抗滑岩体图中分别量出侧滑面与拱端径向的夹角、底滑面面积、侧滑面长度。
⑶根据前面量出的参数，各层拱端高程，计算工况的水位，各侧滑面、底滑面分别对应的抗剪断参数，程序计算得到的各层拱端作用力，代入抗剪断公式，分别计算各层、各侧滑面的K值，取其中每层最小K值为该层安全系数K。
4.2已知条件
4.2.1由拱坝应力计算得拱端力系计算结果如下表：
拱端力系表（单位：
t）
工况
拱端
高程
849.7
843.0
827.2
811.4
795.6
779.8
763.8
正常蓄水位+温降
左
拱端推力
-428.7
383.1
1290.1
1746.7
2153.1
2082.4
934.8
拱端剪力
11.6
-25.9
184.3
480.1
860.4
1494.9
2117.0
右
-138.0
531.1
1119.3
1642.8
2157.3
2231.6
1084.2
-6.4
293.8
907.3
1645.2
2368.8
2414.7
1243.5
校核洪水位+温升
813.3
1137.8
1304.4
1699.2
2116.4
2007.1
876.2
-33.7
-395.5
-106.5
351.2
751.9
1347.5
1915.2
1653.2
1591.7
1105.7
1582.3
2131.6
2038.5
835.2
1581.5
1480.2
1158.0
1595.9
2270.1
2167.8
959.8
4.2.2水文：
校核洪水位848.87m；
①河谷呈“V”型，出露地层为T1m2薄至中厚层灰岩。
②坝址岩层产状平缓，层面（岩层产状）为：
左岸N5°
E/∠6°
；
右岸N20°
W/∠10°
主要发育裂隙有：
E0°
W/∠90°
S0°
N/∠90°
断层主要有：
f101：
W/N∠20~30°
、破碎带宽0.3~0.5m；
f102：
N50°
W/SW∠20~35°
4.3计算假定
根据地质报告，坝肩两岸岩层产状倾角较缓，陡倾角裂隙较发育，无其它大的结构面发育，拱肩稳定按平面分层抗滑计算，为简化计算，在计算中作如下假定：
⑴地基为灰岩，因其产状倾角较缓（10°
～20°
），故可近似假定岩体层面为水平底滑动面。
⑵几组裂隙均为陡倾角（60°
），故可假定裂隙面即为可能的侧滑面。
⑶若在拱端处岩体无裂隙面或裂隙面对抗滑无不利影响时，则
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