混凝土重力坝毕业设计计算书Word文件下载.docx

1、5.11.1 溢流坝段剖面图 265.11.2 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 286.1洪水标准和相关参数的选定 296.2 反弧半径的确定 296.3 坎顶水深的确定 306.4 水舌抛距计算 316.5 最大冲坑水垫厚度及最大冲坑厚度 32第7章 泄水孔的设计 337.1有压泄水孔的设计 347.11孔径D的拟定 347.12 进水口体形设计 347.13 闸门与门槽 357.14 渐宽段 357.15 出水口 357.15 通气孔和平压管 35参考文献 36毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创

2、性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计（论文）,是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名:使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定,即:按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、

3、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名:学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 日期:年 月 日学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大

4、学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 导师签名:日期: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 * 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坝基面高程的确定 由混凝土重力坝设计规范可知,坝高10050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50100m,由于本坝址岩层分布主要为石英砂岩,故

5、可确定坝基面高程为832.0 m。由水位?库容曲线查的该库容为0.03108m3,故可知该工程等级为级。1.2坝顶高程计算 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:库水位以上的超高:式中-波浪高度,m -波浪中心线超出静水位的高度,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的1.52.0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

6、级 计算风速取相应洪水期多年平均最大风速的1.8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L23.19m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+4.1894.1m 1.2.1.2 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L7.0034m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+2.355892.355mVo26.5 m/s 故按莆田试验站公式计算: 6.4310-

7、3 故 hm0.4603 m1.1146 故 Tm3.011 s 综合（1）、（2）,可知最大坝顶高程取894.1m1.3坝宽计算 为了适应运用和施工的需要,坝顶必须有一定的宽度。一般地,坝顶宽度取最大坝高的8%10%。,且不小于3m 所以坝顶宽度6m,并可算出坝底宽为 78.5m1.4 坝面坡度 上游坝坡采用折线面,一般起坡点在坝高的2/3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。因为基本三角形的顶点与正常蓄水位齐平,故重力坝剖面的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 坝基的防渗与排水设施拟定 由

8、于防渗的需要,坝基须设置防渗帷幕和排水孔幕。据基础廊道的布置要求,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 计算情况的选择 作用在坝基面的荷载有: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; 坝体自重的计算公式:式中: 可知:W10.56302.49.812118.96 KNW2662.12.49.818772.494 KNW30.566.557.32.49.8144856.62KNWW1+W2+W355748.47KN

9、 坝体自重55748.47KN2.2.2 静水压力及其推力 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; 静水压力是作用在上下游坝面的主要荷载,计算时常分解为水平压力和垂直压力两种。 的计算公式为: 式中: ?计算点的作用水头,;水的重度,常取; （1）基本组合: 正常蓄水位情况:F10.59.8158216500.42KN W10.5 58+28 69.812538.72KN 设计洪水位情况:F10.59.8158.092 16551.67KNF2-0.59.8121.72 -2309.715KNW10.5 58.09+28.09 69.8

10、1 2536.277KN W20.5 21.727.1259.81 2887.144KN （2）特殊组合: 校核蓄水位情况:F10.59.8160.33217852.77KNF2-0.59.8117.52-1502.156KNW10.5 60.33+30.33 69.812668.124KNW20.523.6229.5259.81 3420.651KN2.2.3 扬压力的计算 规范:当坝基设有防渗帷幕和排水孔时,坝底面上游（坝踵）处的扬压力作用水头为, 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 坝踵处的扬压力强度为,坝址处的扬压力强度为,帷幕灌浆和排水孔处的渗透压

11、力为（,的取值如表2-1所示）。 B 扬压力的大小等于扬压力分布图的面积。图2.1扬压力计算图示 表 2.1 坝底面的渗透压力、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 主排水孔前的扬压力 强度系数1 残余扬压力强度系数2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:帷幕灌浆处的,排水孔处的。 （1）正常蓄水情况下:H

12、1890.0-832.058.0H20 U1 H20 U2-11.50.39.8158-1962.981 KNU3-0.5670.39.8158-5718.249 KNU40Ucc-（0+1962.981+5718.249+0）-7681.23 KN 设计洪水情况:H1890.9-832.058.09H221.7 U1 H2-212.877 KN U2-11.50.39.8158.09-1966.027 KNU3-0.5670.39.8158.09-5727.122 KNU4-0.511.536.39-209.2425 KNUcc-（212.877 +1966.027+5727.122+209

13、.2425）-8115.269 KN （3）校核洪水位情况:H160.33H217.5U1 H2-171.675 KNU211.50.39.8160.33-2041.839 KNU3-0.5670.39.8160.33-5947.965 KNU4-0.511.542.83-246.2725 KNUcc-（171.675 +2041.839+5947.965+246.2725）-8407.751 KN2.2.4 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:, 水平方向: （2）竖直方向:Psv7.360.517.8+4 480.224KN2.2.5 波浪压力 波浪压力计算

14、公式: （1）基本组合（设计和正常情况）:Hz0.7577m;Lm7.0m;h1%1.30m （2）特殊组合（校核）:Hz0.05402m;Lm2.488m;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、按抗剪断强度的计算公式进行计算,按抗剪断强度公式计算的坝基面抗滑稳定安全系数值应不小于表3-1规范规定; B、它认为坝体混凝土与坝基基岩接触良好,属于交界面; C、基础数据:;A178.578.5 m2。 此时其抗滑稳定安全系数的计算公式为:表 3.1 坝基面抗滑稳定安全系数 K荷 载 组 合 K基 本

15、组 合 3特 殊 组 合 1 2.52 2.3表3.2 全部荷载计算结果荷载 水平力 垂直力正常工况 设计工况 校核工况 正常工况 设计工况 校核工况自重144598.97 144598.97 144598.97水压力 67144.54 60426.6 60333.51 9025.20 14775.9 15784.29扬压力-25586.66 -57222.22 -59984.09波浪力 4.87 4.87 1.59 淤沙力 3614.42 3614.42 3614.42 964.13 964.13 964.13土压力 -805.07 48.64 48.64 6688.2 4511.19 45

16、11.19总计 69958.76 64094.53 63998.16 135689.80 107585.0 105874.493.2 抗滑稳定计算 （1）正常蓄水情况 W51617.23 KNP16889.85 KNK3.056113.0 （2）设计洪水情况W54067.9 KN P14953.2 KNK3.6158092.5 （3）校核洪水情况W54440.77 KN P17061.85 KN K3.1907892.33.3 抗剪断强度计算3.02.52.3 故非溢流坝段抗滑稳定满足设计规范要求。第四章 应力分析4.1 总则4.1.1大坝垂直应力分析 根据SL319-2005混凝土重力坝设计

17、规范,按下列公式进行应力计算:图4.1应力计算图示 1上游面垂直正应力: 2下游面垂直正应力:4.1.2大坝垂直应力满足要求 由混凝土重力坝设计规范SL319?2005可知: 重力坝坝基面: 运用期: 要求上游面垂直正应力不小于0,下游面垂直正应力应小于坝基容许压应力4.0Mpa4000Kpa。 施工期: 坝趾垂直应力可允许由小于0.1Mpa（100Kpa）的拉应力; 重力坝坝体截面:坝体上游面不出现拉应力（计扬压力）,下游面垂直正应力应不大于混凝土压应力值,采用C15混凝土,故混凝土压应力值为15/43.75Mpa3750Kpa。 施工期:坝体任何截面上的主压应力应不大于混凝土的允许压应力,

18、下游面可允许有不大于0.2Mpa（200Kpa）的主拉应力。4.2计算截面为建基面的情况4.2.1 荷载计算 （1） 自重力矩 自重如下图所示:图4.2自重力矩计算图示W12118.96 KN;W28772.494 KN;W344856.62KN 自重力矩计算如下:M12118.96 28.3159987.76 KNmM28772.49424.2212294.4 KNmM344856.622.0391058.94KNmM M1+M2+M3363341.1KNm4.2.2运用期（计入扬压力的情况）T109.45 4.2.3运用期（不计入扬压力的情况）T109.454.2.4 施工期第五章 溢流坝

19、段设计5.1 泄流方式选择 为了使水库具有较大的超泄能力,采用开敞式孔口,WES实用堰。5.2 洪水标准的确定 洪水标准的确定:本次设计的重力坝是级建筑物,根据GB50201?94表6.2.1,采用50年一遇的洪水标准设计,500年一遇的洪水标准校核。5.3 流量的确定 流量的确定:根据基础资料可知,设计情况下,溢流坝的下泄流量为115.75m3/s;在校核情况下溢流坝的下泄流量为176m3/s。5.4 单宽流量的选择 坝址处基础节理裂隙发育,岩石软弱,综合枢纽的布置及下游的消能防冲要求,单宽流量取20 m3/（s.m）。5.5 孔口净宽的拟定 孔口净宽拟定,分别计算设计和校核情况下溢洪道所需

20、的孔口宽度,计算成果如下表:表5.1 孔口净宽计算情况 流量m3/s 单宽流量qm3/s.m 孔口净宽B（m）设计情况 115.75 20 5.79校核情况 176 20 8.8 根据以上计算,溢流坝孔口净宽取B16m,假设每孔宽度为b8m,则孔数n为2。5.6 溢流坝段总长度的确定 溢流坝段总长度（溢流孔口的总宽度）的确定:根据工程经验,拟定闸墩的厚度。初拟中墩厚d为2.5 m,边墩厚t为3m,则溢流坝段的总长度B0为: B0nb+n-1d+2t 28+（2-1）2.5+2324.5m5.7 堰顶高程的确定 初拟侧收缩系数,流量系数m0.463,因为过堰水流为自由出流,故 由堰流公式计算堰上

21、水头Hw,计算水位分别减去其相应的堰上水头即为堰顶高程。计算公式如下: 计算成果见表:表5.2 堰顶高程计算情况 流量 （m3/s） 侧收缩系数 流量系数 孔口净宽 （m） 堰上水头（m） 堰顶高程（m）设计情况 115.75 0.92 0.463 16 7.57 883.52校核情况 176 0.92 0.463 16 9.86 882.47 根据以上计算,取堰顶高程为882.47m。5.8 闸门高度的确定 门高正常高水位-堰顶高程+安全超高890.00-882.47+0.27.7（m） 则按规范取门高7.8m。5.9 定型水头的确定 堰上最大水头H校核洪水位-堰顶高程892.33-882.

22、479.86（m）; 定型设计水头Hd（75%95%）H7.49.4（m）; 取Hd8.4,Hd/H8.4/9.860.85,查表知坝面最大负压为:0.3Hd2.8（m）,小于规范的允许值（最大不超过36m水柱）5.10 泄流能力的校核 先由水力学公式计算侧收缩系数,然后计算不同水头作用下的流量系数m,根据已知条件,运用堰流公式校核溢流堰的泄流能力。 计算成果汇总如下表:表5.3 泄流能力校核计算情况 mB m H m Q m3/s Q m3/s 设计情况 0.463 0.92 16 7.57 142 141.95 0.0352%校核情况 0.463 0.92 16 9.86 211 208.

23、33 1.2654% 满足的要求,则符合规范设计的孔口要求。5.11.1 溢流坝段剖面图图5.1 溢流坝横剖面图5.11.2 溢流坝段稳定性分析（1）正常蓄水情况 （2）设计洪水情况（3）校核洪水情况 故溢流坝段抗滑稳定满足设计规范要求。第六章 消能防冲设计 通过溢流坝顶下泄的水流,具有很大的能量,必须采取有效地消能措施,保护下游河床免受冲刷。消能设计的原则是:消能效果好,结构可靠,防止空蚀和磨损,以保证坝体和有关建筑物的安全。设计时应根据坝址地形,地质条件,枢纽布置,坝高,下泄流量等综合考虑。6.1洪水标准和相关参数的选定 本次设计的重力坝是3级水工建筑物,根据SL252?2000表3.2.

24、4,消能防冲设计采用按50年洪水重现期标准设计。 根据地形地质条件,选用挑流消能。根据已建工程经验,挑射20。6.2 反弧半径的确定 反弧半径R为: 对于挑流消能,可按下式求得反弧段的半径 堰面流速系数,取0.95; H?设计洪水位至坎顶高差,H891.09-851.040.09m 取坎顶高程为851.0m 故算出V26.65m/s Q?校核洪水时溢流坝下泄流量,211m3/s; B?鼻坎处水面宽度,m,此处B单孔净宽+2边墩厚度;B8+2314mh15.65585mR（410）hR22.6256.56（m） 取R32（m）6.3 坎顶水深的确定 坎顶水深计算公式为: 坎顶水流流速v按下式计算

25、:50年一遇洪水时溢流坝下泄流量,105m3/s; 故坎顶平均水深:6.4 水舌抛距计算 根据SL253-2000溢洪道设计规范,计算水舌抛距和最大冲坑水垫厚度。 计算公式: 水舌抛距计算公式: L:水舌抛距 :鼻坎的挑角坎顶至河床面的高差 堰面流量系数,取0.95; 将这些数据代入水舌抛距的公式得:6.5 最大冲坑水垫厚度及最大冲坑厚度 最大冲坑水垫厚度公式:水垫厚度,自水面算至坑底。单宽流量,由前面的计算可得单宽流量为20;上下游水位差,根据资料可得水位差为40.5m;冲刷系数,（这里根据地质情况取1.5）; 将数据代入公式得: 所以最大冲坑水垫厚度为14.35m。 最大冲坑厚度估算:图6.1冲坑厚度图示 为了保证大坝的安全,挑距应有足够的的长度。一般当时,认为是安全的。 计算结果为n3.817,所以满足规范。 故,其消能防冲设计符合规范设计要求。第七章 泄水孔的设计7.1有压泄水孔的设计 坝体在内水压力的作用下可能会出现拉应力,因此孔壁需要钢板衬砌。