重力坝低坝计算稿.docx

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重力坝低坝计算稿

Ⅰ、工程概况

Ⅱ、设计输入

Ⅲ、计算目的

Ⅳ、依据资料

Ⅴ、设计原则与假定

Ⅵ、计算内容

一、工程等别及水工建筑物的级别

二、坝顶高程的确定

三、溢流设计及消能计算

四、坝体体型拟定

五、设计参数及控制指标

六、坝体强度承载能力极限状态计算及坝体稳定承载能力极限状态计算

七、坝基处理设计

八、坝体细部及放空、取水孔设计

九、各项工程量计算

Ⅶ、成果分析评审

Ⅰ、工程概况

小关湖水库位于贵阳市区西北部黔灵湖二湖尾水河段，在黔灵湖与小关水库中间的开敞河谷地带。

小关湖水库是贵阳市市西河的防洪错峰水库，并提供一定的河道环境水用水。

本次初步设计阶段随着工作的不断深入和开展，除了原“贵阳市城区河道环境水水源工程”规划、可研阶段提出的一级开发方案即新建小关湖水库（坝高约34m，待大坝建成蓄水后现小关水库将被淹没，含在小关湖水库库区内），本次初设还提出了二级开发方案，即新建小关湖水库和改造现小关水库，两级水库联合调度，满足防洪要求（新建小关湖水库坝高约17m，改造小关水库包含大坝加固、溢洪道改造、增设放底孔等）。

Ⅱ、设计输入

一、设计任务

小关湖水库改建工程初设工作开展到现在，院各专业配合的资料已经逐步的提交到本专业，可以进行水工专业的设计工作。

本计算的主要任务是进行二级开发方案中的新建小关湖水库大坝枢纽（坝型为砼重力坝）的设计工作。

二、外部接口资料

除了合同等资料外，本次初设阶段本方案枢纽的设计工作专业资料上无外部接口资料。

三、内部接口资料

1、可研阶段的工作成果（见《贵阳市城区河道环境水水源工程可行性研究报告》及附图）；

2、水工、水文、地质、测绘等专业的配合资料（见该工程的项目管理记录中各资料提供记录）。

除此外还有：

⑴.地震基本烈度

根据国家地震局、建设部1992年颁发的《中国地震烈度区划图（1990）》，本地区地震基本烈度﹤Ⅵ度，因此本工程建筑物不考虑地震设防。

⑵.材料容重

浆砌块石：

23KN/m3

四、技术依据

⑴.《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；

⑵.《防洪标准》（GB50201-94）；

⑶.《混凝土重力坝设计规范》（DL5108-1999）；

⑷.《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）；

⑸.《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》

⑹.《水力计算手册》

⑺.《水工建筑物》（中国水利水电出版社）

五、技术文件

院质量手册及院、处作业文件和程序文件。

Ⅲ、计算目的

一、计算目的与要求

1、计算目的是：

为本工程初设阶段方案比较做基础工作和计算工程本阶段的工程量。

2、计算的要求是：

在相关规范的要求下，准确、及时的提供其它专业需要的各项计算成果。

Ⅳ、依据资料

1、国家行业规范和执行标准中相关部分。

2、本工程的设计输入资料。

Ⅴ、设计原则与假定

1、设计原则是：

满足初设阶段设计工作的精度要求，在各项计算成果指标均满足有关规范和技术标准要求的基础上，应尽可能经济、便于施工。

并应与其它方案基础数据保持一致，以便各方案的比较有统一的基础。

2、设计假定：

认为坝体材料是完全均匀的。

坝基也假设为均匀材料。

大坝稳定计算成果以抗剪断计算成果为准。

Ⅵ、计算内容

2.2消能计算

2.2.1溢流堰挑流设计计算

⑴.A点坐标

Hd=2.384m

y=0.238x1.85

y`=0.4403x0.85=1/0.8

从而Ax=3.413m

Ay=2.306m

反弧半径R=5m，θ1=51.34°，θ2=20°

⑵.确定鼻坎坎顶高程

鼻坎坎顶高程高出下游水位（1095.18m）1.159m，为1096.339m。

再由鼻坎坎顶高程和稳定要求进行B、C、D、E点的坐标确定工作。

⑶.E点坐标

E点的Y坐标计算得：

Ey=1103-1096.339=6.661m

⑷.D点坐标

D点的Y坐标计算得到：

Dy=Cy=Ey+R（1-cosθ2）=6.66+5×（1-cos20°）

=6.661+0.301=6.962m

⑸.反弧曲线圆心02点

O1点的Y坐标计算得：

O1y=O2y=Dy-R=6.962-5=1.962m

⑹.B点坐标

B点的Y坐标计算得：

By=Dy–R（1-cosθ1）=6.962-5×（1-cos51.34°）

=6.962-1.876=5.086m

Bx=Ax+0.8×（By-Ay）=3.413+0.8×（5.086-2.306）

=5.637m

⑺.反推C点X坐标

Cx=Bx+Rsinθ1=5.637+5×sin51.34°

=9.541m

⑻.反推D点X坐标（由稳定要求确定）

Dx=Cx+L=9.541+2.173

=11.714m

⑼.反推E点X坐标

Ex=Dx+Rsinθ2=11.714+5×sin20°

=13.424m

计算结果汇总如下表：

控制点

3.413

5.637

9.541

11.714

13.424

9.541

11.714

2.306

5.086

6.962

6.661

1.962

4消能工计算

已知条件：

校核洪水位：

1105.67（P=0.5%）

下游校核洪水位：

1095.18（P=0.5%）

相应最大下泄流量：

38.6m3/s

设计洪水位：

1105.50（P=3.33%）

下游设计洪水位：

1094.89（P=3.33%）

相应最大下泄流量：

18.7m3/s

溢流堰净宽为：

抗冲系数K：

1.8

挑流鼻坎高程：

1096.339m

上游侧反弧转角θ1：

51.34°

下游侧反弧转角θ2：

20°

计算结果请见下表：

消能工计算表

计算工况

校核洪水位

设计洪水位

单宽流量q=（Q/b）

3.217

1.558

洪水位－鼻坎高程=S1

9.331

9.161

上下游水位差Z

10.49

10.61

流能比K1=q/（q1/2z1.5）

0.053

0.036

流速系数ψ=（1-0.055/K10.5）1/3

0.913

0.892

鼻坎流速V1=1.1ψ（2gS1）1/2

13.579

13.153

鼻坎水深h1=q/V

0.261

0.130

反弧半径R≈（4～10）hc

1.044~2.61

0.52~1.30

反弧半径R

鼻坎顶至下游水面的高差△S

1.159

1.449

鼻坎至下游水面的高差Xp

15.605

7.769

下游水面至冲坑底的深度tk=kq0.5z0.25

4.842

3.379

下游水面至河床的深度ht

-0.42

-0.71

从下游水位起算的冲坑深T=tk－ht

5.262

4.089

水舌外缘与下游水面的夹角tgβ

0.549

0.578

水面以下的水舌长度的水平投影Lc=T/tgβ

9.583

7.075

水舌抛距L`=Lc+Xp

25.188

14.845

（1/）冲坑对坝基稳定的判别标准i=T/L`

4.8

3.6

上述两种情况，L`>2.5T，满足规范要求。

四、坝体体型拟定

1坝顶宽度B

根据规范要求及本工程特点，确定B取值为5m。

坝顶不设防浪墙。

溢流坝段设交通桥与两侧坝顶连接。

2体形设计

体形设计除满足规范要求外，更重要的是满足本工程的特殊要求，即满足各项稳定、坝体应力要求等。

故溢流坝段采用的体形为上游面垂直，下游坝坡为1：

0.8，溢流曲线请见前面（三、溢流设计及消能计算）内容。

非溢流坝段上游面垂直，下游坝坡为1：

0.8。

下游起折点距坝顶的距离为6.25m。

请见下图。

五、设计参数及控制指标

1.1设计参数

设计参数请见设计输入部分内容。

1.2控制指标

大坝稳定及应力控制指标均严格按照《混凝土重力坝设计规范》（DL5108-1999）执行。

具体请见规范中“9坝体断面设计”。

七、坝基处理设计

7.1坝基固结灌浆

固结灌浆孔深按平均5m计算，排距、间距均按3m计，在地质条件差的地方考虑局部加密至1.5m。

坝基接触面积由平面布置图量出得到3614m2：

则基本孔数为3614×（1/9）=402孔

考虑局部加密的系数为0.2，

八、坝体细部及放空孔设计

8.1坝体结构

坝体材料均为常态砼，按规范要求进行分区：

坝基垫层采用C15砼厚1m；上游坝面采用抗渗砼，等级为W4（按水工混凝土结构设计规范（DL/T5057-1996）P30页表4·4·5，砼抗渗等级为W4）的C20砼；坝身采用C10砼。