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

1、/s，实测的45年资料中最大洪峰流量发生在1962年为18800m/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

2、无霜期较短（90180天）冰冻期较长（120200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70100天，冰厚0.40.6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（Ar I 4）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、

3、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2.682.70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f=1.10、c=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

4、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21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h 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h，可由式（2-1）计算。h = h1% + h

5、z + hc （2-1）h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级，故查得设计洪水位情况hc0.7m；校核洪水位情况hc0.7m。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（20250），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

6、h 计算风速采用50 年一遇的风速1.8 V0 =1.818=32.4m/s，吹程D=3km。波浪三要素计算如下：波高hl=0.0166 V05/4 D1/3=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=hl2/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 = 0.7mh = h1% + hz + hc=3.79m（2） 校核洪水位时：计算方法同上，V0 取18 m/sh = h1% + hz + hc=1.10

7、+0.26+0.5=1.86m2、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+h 设=225.7+3.79=229.49m坝顶高程=校核洪水位+h 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

8、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

9、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

10、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=0.60.8，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

11、其功能且可以自由通行，设计基础灌浆廊道断面取3.04.5m，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0.050.1 倍作用水头、且不小于45m 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1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

12、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

13、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 W2H1 W2 W13 W3 W11 Pd H2 b3 U4 H2 H1 U2 U3 H 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 =Vc（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；c 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=240.512.261=8930.4kNW12=2410104=24960kNW13=2490.572.4=78626.4kNW1=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