混凝土重力坝毕业设计计算书.doc

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目　录

目　录 1

第1章非溢流坝设计 2

1.1坝基面高程de确定 2

1.2坝顶高程计算 2

1.2.1基本组合情况下：

2

1.2.2特殊组合情况下：

3

1.3坝宽计算 4

1.4坝面坡度 4

1.5坝基de防渗与排水设施拟定 5

第二章非溢流坝段荷载计算 5

2.1计算情况de选择 5

2.2荷载计算 5

2.2.1自重 6

2.2.2静水压力及其推力 6

2.2.3扬压力de计算 7

2.2.4淤沙压力及其推力 10

2.2.5波浪压力 11

2.2.6土压力 12

第3章坝体抗滑稳定性分析 13

3.2抗滑稳定计算 15

3.3抗剪断强度计算 16

第4章应力分析 17

4.1总则 17

4.1.1大坝垂直应力分析 17

4.1.2大坝垂直应力满足要求 18

4.2计算截面为建基面de情况 19

4.2.1荷载计算 19

4.2.2运用期（计入扬压力de情况） 20

4.2.3运用期（不计入扬压力de情况） 21

4.2.4施工期 21

第5章溢流坝段设计 22

5.1泄流方式选择 22

5.2洪水标准de确定 23

5.3流量de确定 23

5.4单宽流量de选择 23

5.5孔口净宽de拟定 23

5.6溢流坝段总长度de确定 24

5.7堰顶高程de确定 24

5.8闸门高度de确定 25

5.9定型水头de确定 25

5.10泄流能力de校核 26

5.11.1溢流坝段剖面图 26

5.11.2溢流坝段稳定性分析 27

（1）正常蓄水情况 27

（2）设计洪水情况 27

（3）校核洪水情况 28

第6章消能防冲设计 28

6.1洪水标准和相关参数de选定 29

6.2反弧半径de确定 29

6.3坎顶水深de确定 30

6.4水舌抛距计算 31

6.5最大冲坑水垫厚度及最大冲坑厚度 32

第7章泄水孔DE设计 33

7.1有压泄水孔de设计 34

7.11孔径Dde拟定 34

7.12进水口体形设计 34

7.13闸门与门槽 35

7.14渐宽段 35

7.15出水口 35

7.15通气孔和平压管 35

参考文献 36

毕业设计（论文）任务书

题目车家坝河水利枢纽

（碾压重力坝设计）

（任务起止日期2010年3月29日~2010年6月18日）

河海院水利水电专业03班

学生姓名谢龙学号06150311

指导教师张建梅教研室主任许光祥

院领导周华君

第一章非溢流坝设计

1.1坝基面高程de确定

由《混凝土重力坝设计规范》可知，坝高100~50米时，重力坝可建在微风化至弱风化中部基岩上，本工程坝高为50~100m，由于本坝址岩层分布主要为石英砂岩，故可确定坝基面高程为832.0m。

由水位—库容曲线查de该库容为0.03×108m3，故可知该工程等级为Ⅳ级。

1.2坝顶高程计算

1.2.1基本组合情况下：

1.2.1.1正常蓄水位时：

坝顶高程分别按设计和校核两种情况，用以下公式进行计算：

波浪要素按官厅公式计算。

公式如下：

库水位以上de超高：

式中--波浪高度，m

--波浪中心线超出静水位de高度，m

--安全超高，m

--计算风速。

水库为正常蓄水位和设计洪水位时，宜用相应洪水期多年平均最大风速de1.5~2.0倍；校核洪水位时，宜用相应洪水期多年平均最大风速，m/s

D-风区长度；m

L--波长；M

H--坝前水深

1.2.1.2设计洪水位时：

根据水库总库容在之间可知，大坝工程安全级别为级

计算风速取相应洪水期多年平均最大风速de1.8倍，即=47.7m/s

根据公式，可知波浪高度=2.71m

根据公式，可知波长L=23.19m

根据公式，可知波浪中心线超静水位高度=0.994274m

可知库水位超高=4.1m

可知坝顶高程=890.00+4.1=894.1m1.2.1.2校核洪水位时：

计算风速取相应洪水期多年平均最大风速，即=26.5m/s

根据公式，可知波浪高度=1.30m

根据公式，可知波长L=7.0034m

根据公式，可知波浪中心线超静水位高度=0.7577m

可知库水位超高=2.355m

可知坝顶高程=890.00+2.355=892.355m

1.2.2特殊组合情况下：

Vo=26.5m/s

故按莆田试验站公式计算：

=6.43×10-3

故hm=0.4603m

=1.1146

故Tm=3.011s

综合

（1）、

（2），可知最大坝顶高程取894.1m

1.3坝宽计算

为了适应运用和施工de需要，坝顶必须有一定de宽度。

一般地，坝顶宽度取最大坝高de8%~10%。

，且不小于3m

所以坝顶宽度=6m，并可算出坝底宽为78.5m

1.4坝面坡度

上游坝坡采用折线面，一般起坡点在坝高de2/3附近，建坝基面高程为832m，折坡点高程为873.4m，坡度为1：

0.2；下游坡度为1：

0.8。

因为基本三角形de顶点与正常蓄水位齐平，故重力坝剖面de下游坡向上延伸应与正常蓄水位相交，具体尺寸见下图

图1.1重力坝剖面图

1.5坝基de防渗与排水设施拟定

由于防渗de需要，坝基须设置防渗帷幕和排水孔幕。

据基础廊道de布置要求，初步拟定防渗帷幕及排水孔廊道中心线在坝基面处距离坝踵5.5m。

第二章非溢流坝段荷载计算

2.1计算情况de选择

作用在坝基面de荷载有：

自重、静水压力、扬压力、淤沙压力、浪压力、土压力，常取坝长进行计算。

2.2荷载计算

2.2.1自重

自重在正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位完全一样计算步骤如下；

坝体自重de计算公式：

式中：

可知：

W1=0.56302.49.81=2118.96KN

W2=662.12.49.81=8772.494KN

W3=0.566.557.32.49.81=44856.62KN

W=W1+W2+W3=55748.47KN

坝体自重=55748.47KN

2.2.2静水压力及其推力

①静水压力与作用水头有关，所以在正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位时静水压力各不相同，应分别计算；

②静水压力是作用在上下游坝面de主要荷载，计算时常分解为水平压力和垂直压力两种。

de计算公式为：

式中：

——计算点de作用水头，；

——水de重度，常取；

（1）基本组合：

正常蓄水位情况：

F1=0.59.81582=16500.42KN

W1=0.5（58+28）69.81=2538.72KN

设计洪水位情况：

F1=0.59.8158.092=16551.67KN

F2=－0.59.8121.72=-2309.715KN

W1=0.5（58.09+28.09）69.81=2536.277KN

W2=0.521.727.1259.81=2887.144KN

（2）特殊组合：

校核蓄水位情况：

F1=0.59.8160.332=17852.77KN

F2=－0.59.8117.52=－1502.156KN

W1=0.5（60.33+30.33）69.81=2668.124KN

W2=0.523.6229.5259.81=3420.651KN

2.2.3扬压力de计算

规范：

当坝基设有防渗帷幕和排水孔时，坝底面上游（坝踵）处de扬压力作用水头为，排水孔中心线处为（，下游（坝趾）处为，其间各段依次以直线连接,则：

A坝踵处de扬压力强度为,坝址处de扬压力强度为,帷幕灌浆和排水孔处de渗透压力为（,de取值如表2-1所示）。

B扬压力de大小等于扬压力分布图de面积。

图2.1扬压力计算图示

表2.1坝底面de渗透压力、扬压力强度系数

坝型及部位

坝基处理情况

（A）设置防渗帷幕及排水孔

（B）设置防渗帷幕及主、副排水孔并抽排

部位

坝型

渗透压力强度系数α

主排水孔前de扬压力强度系数α1

残余扬压力强度系数α2

河床坝段

实体重力坝

0.25

0.2

0.5

宽缝重力坝

0.2

0.15

0.5

大头支墩坝

0.2

0.15

0.5

空腹重力坝

0.25

-

-

岸坡

实体重力坝

0.35

-

-

宽缝重力坝

0.3

-

-

则：

帷幕灌浆处de，排水孔处de。

（1）正常蓄水情况下：

H1=890.0－832.0=58.0

H2=0

U1=γH2=0

U2=-11.50.39.8158=-1962.981KN

U3=-0.5670.39.8158=-5718.249KN

U4=0

Ucc=-（0+1962.981+5718.249+0）=-7681.23KN

（2）设计洪水情况：

H1=890.9－832.0=58.09

H2=21.7

U1=γH2=-212.877KN

U2=-11.50.39.8158.09=-1966.027KN

U3=-0.5670.39.8158.09=-5727.122KN

U4=-0.511.536.39=-209.2425KN

Ucc=-（212.877+1966.027+5727.122+209.2425）=-8115.269KN

（3）校核洪水位情况：

H1=60.33

H2=17.5

U1=γH2=-171.675KN

U2=11.50.39.8160.33=-2041.839KN

U3=-0.5670.39.8160.33=-5947.965KN

U4=-0.511.542.83=-246.2725KN

Ucc=-（171.675+2041.839+5947.965+246.2725）=-8407.751KN

2.2.4淤沙压力及其推力

图2.3淤沙压力计算图示

（1）水平泥沙压力为：

式中:

，

水平方向：

（2）竖直方向：

Psv=7.360.5（17.8+4）4=80.224KN

2.2.5波浪压力

波浪压力计算公式：

式中：

（1）基本组合（设计和正常情况）：

Hz=0.7577m；

Lm=7.0m；

h1%=1.30m

（2）特殊组合（校核）：

Hz=0.05402m；

Lm=2.488m；

h1%=0.207m；

2.2.6土压力

（1）正常蓄水情况：

（2）设计及校核洪水位情况：

第三章坝体抗滑稳定性分析

3.1总则

A、按抗剪断强度de计算公式进行计算，按抗剪断强度公式计算de坝基