大连理工水工建筑物课程设计样板Word格式.docx

1、砂石料满足砼重力坝要求。1.2.3水库水位及规模死水位：初步确定死库容0.30亿m3，死水位51m。正常蓄水位： 80.0m。注：本次课程设计的荷载作用只需考虑坝体自重、静水压力、浪压力以及扬压力。表一状况坝底高程（m）坝顶高程（m）上游水位（m）下游水位（m）上游坡率下游坡率设计情况31 84.982.5045.5010.8校核情况3184.7246.45本设计仅分析基本组合（2）及特殊组合（1）两种情况：基本组合（2）为设计洪水位情况，其荷载组合为：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。特殊组合（1）为校核洪水位情况，其荷载组合为：2 设计及计算内容2.1 坝高计算根据大坝特性表资料，

2、坝高H=坝顶高程-坝底高程=84.90-31.00=53.90m,为中坝。2.2 挡水坝段剖面设计2.2.1 坝顶构造设计坝顶宽度取8%10%坝高，且不小于3m， 设计坝顶宽度取4.80m。（坝宽根据自己取，最好不要取样本的，因为大家会重样的，宽度改变后，坝的自重会有所改变，稍微做下调整就可以了。）坝顶上游设置防浪墙，墙身采用与坝体连成整体的钢筋混凝土结构，高度取1.35m（按设计洪水位计算），宽度取0.50m, 坝顶下游侧设拦杆。2.2.2 坝底宽度计算根据大坝特性表资料，坝底宽度T=（84.90-31.00）0.8=43.12m。2.2.3 坝体检查排水廊道、排水管幕设计为了便于检查、观测

3、和排除坝体渗水，在坝体高程65.00 处设一检查兼作排水用的廊道，廊道断面采用城门洞形，宽度取1.5m，高度取2.5m，其上游侧至上游坝面的距离取0.050.07倍作用水头，且不小于3m，设计取4.00m。为了减小坝体的渗透压力，靠近上游坝面设置排水管幕，排水管幕至上游坝面的距离取1/151/25倍作用水头，且不小于2m，设计取3.00m，间距取2.50m，管径取200mm，排水管幕做成铅直，与纵向排水检修廊道相通，渗入排水管的水可汇集到下层纵向廊道，排水管幕上端通至坝顶。2.2.4 坝基灌浆排水廊道设计坝基灌浆排水设置在上游坝踵处，廊道上游侧距上游坝面的距离取0.050.1倍作用水头，且不小

4、于45m，设计取4.0m，廊道断面采用城门洞形，宽度取3.00m，高度取3.50m，廊道上游侧设排水沟，下游侧设排水孔及扬压力观测孔，廊道底面距离基岩面不小于1.5倍廊道宽度，设计取4.00m。为减少坝基渗漏，防止较大渗流对坝基产生渗透破坏，减小坝基底面的防渗扬压力，提高坝体的抗滑稳定性，在廊道上游侧布置一排帷幕灌浆，帷幕灌浆深度取0.050.07倍作用水头，帷幕灌浆深度设计取20.00m。灌浆帷幕中心线距上游坝面4.50m。帷幕灌浆必须在浇筑一定厚度的坝体混凝土后进行，灌浆压力表层不宜小于1.01.5倍坝前静水头，取60m*10KN/m3=600KPa；在孔低不宜小于23倍坝前静水头，取13

5、0m*10KN/m3=1300KPa。为了充分降低坝底扬压力和排除基岩渗水，在廊道下游侧布置一排排水孔幕，排水孔深度为帷幕灌浆深度的0.40.6倍，且坝高50m以上的深度不小于10m，排水孔深度设计取10.00m，孔距取2.50m，孔径取200mm，排水孔略向下游倾斜，与帷幕灌浆成10交角。排水孔中心线距帷幕中心线2.00m。2.2.5 地基处理基岩开挖的边坡必须保持稳定，两岸岸坡尽量开挖成有足够宽度的台阶状，以确保坝体的侧向稳定。对于靠近坝基面的缓倾角软弱夹层，埋藏不深的溶洞、溶浊面应尽量挖除。开挖至距利用岩面0.51.0m时，应采用手风钻钻孔，小药量爆破，以免产生裂隙或增大裂隙。遇到易风化

6、的页岩、黏土岩时，应留0.20.3m的保护层，待浇筑混凝土前再挖除。坝基应清到比较坚硬完整的完整的岩面，基面平整、水平即可，地基开挖后，在浇筑混凝土前，必须彻底清理、冲洗和修凿,风化、松动、软弱破碎的岩块都要清除干净，突出的尖角要打掉，光滑的岩面要凿毛，并用水冲洗干净，基岩表面不得残留有泥土、石渣、油渍等其它污物，排除基岩面上全部积水，基坑内原有的勘探钻孔、井、洞等均应回填封堵。2.2.6 坝体材料分区（1）上、下游最高水位以上坝体表层采用C15、W4、F100厚3.00m的混凝土。（2）下游水位变化区的坝体表层采用C15、W8、F200厚3.00m的混凝土。（3）上、下游最低水位以下坝体表层

7、采用C20、W10、F100厚3.00m的混凝土。（4）坝体靠近基础的底部采用C20、W10、F200厚8.00m的混凝土，满足强度要求。（5）坝体内部采用C10、W2低热混凝土。2.3 挡水坝段荷载计算本设计荷载仅分析基本组合（2）及特殊组合（1）两种情况。3.1 荷载基本组合（2）为设计洪水位情况，其荷载组合为：（1）自重。坝体断面分为一个三角形和一个矩形分别计算，混凝土容重采用24KN/m3，因廊道尺寸较小，计算自重时不考虑。（2）静水压力。静水压力包括上下游的水平水压力和下游斜坡上的垂直水压力。（3）扬压力。坝踵处的扬压力强度为H1，排水孔线上为H2+H，坝址处为H2，其间均以直线连接

8、，扬压力折减系数=0.25。（4）泥沙压力。大坝迎水面前泥沙的淤积高度计算至死水位51m，大坝迎水面前泥沙的淤积高度hs=51.0-31.0=20.0m，水平泥沙压力在垂直方向上呈三角形分布，泥沙干重度sd取13.5KN/m3，孔隙率n取0.42，内摩擦角s取18，泥沙的浮重度sb=sd-（1-n） =13.5-（1-0.42） 10=7.7 KN/m3。单位长度大坝迎水面上的水平泥沙压力值按公式Psk=1/2sbhs2tan2（45-s/2）。坝址处河床岩面高程约在38m左右，大坝背水面前泥沙的淤积高度hs=38.00-31.00=7.00m，除计算水平泥沙压力外还应计算竖直泥沙压力，其值按

9、泥沙浮重度与泥沙体积的乘积求得。（5）浪压力。计算风速取重现期为50年的年最大风速23m/s，风区长度取2600m，按鹤地水库试验公式gh2%/v02=0.00625v0（1/6）（gD/v02）（1/3）和gLm/v02=0.0386（gD/v02）（1/2）计算得累积频率为2%的波高h2%=2.07m，平均波长Lm=14.45m，经查表求得h1%=2.25m。使波浪破碎的临界水Hcr=Lm/（4）ln（Lm+2h1%）/（Lm-2h1%）=5.19m。因为坝前水深H=82.50-31.00=51.50m，HHcr和HLm/2，发生深水波，单位长度大坝迎水面上的浪压力值按公式Pwk=1/4L

10、m（h1%+hz）计算。波浪中心至计算静水位的高度hz=h1%2/Lmcth（H/Lm）=1.10m。防浪墙顶高程为：82.50+h1%+hz+hc=82.5+2.25+1.10+0.40=86.25m。上述荷载计算见计算表。重 力 坝 基 本 荷 载 组 合 计 算 表荷 载计 算 式垂直力（kN）水平力（kN）对坝底截面形心力臂（m）力矩（kN.m）+-自重W14.8*53.9*24620921.56-2.4=19.16118964W21/2*47.9*38.32*24220262/3*38.32-21.56=3.9987884水压力P11/2*51.52*10132611/3*51.5=

11、17.17227691P21/2*14.52*1010511/3*14.5=4.835076Q1/2*0.8*14.52*1084121.56-1/3*0.8*14.5=17.6914877扬压力u114.5*43.12*106252u21/2*36.62*0.25*37*1016942/3*36.62-21.56=2.854828u30.25*37*6.5*1060121.56-1/2*6.5=18.3111004u41/2（1-0.25）*37*6.5*1090221.56-1/3*6.5=19.3917490泥沙压力Ps11/2*7.7*20.02*tan2368131/3*20=6.6

12、75423Ps21/2*7.7*72* tan2361001/3*7=2.33233Ps31/2*7.7*0.8*7215121.56-0.8*7/3=19.692973浪压力Pw1/4*10*14.45*（14.45/2+1.1+2.25）-1/8*10*14.45238226151.5-14.45/2+（14.45/2+1.1+2.25）/3=47.8051.5-2/3*14.45=41.871092818260合 计9449292271445614122230853025461977813044794613.2荷载特殊组合（1）为校核洪水位情况，其荷载组合为：大坝迎水面前泥沙的淤积高度计

13、算至死水位51m，大坝迎水面前泥沙的淤积高度hs=51.00-31.00=20.00m，水平泥沙压力在垂直方向上呈三角形分布，泥沙干重度sd取13.5KN/m3，孔隙率n取0.42，内摩擦角s取18计算风速取多年平均最大风速14m/s，风区长度取3000m，按鹤地水库试验公式gh2%/v02=0.00625v0（1/6）（gD/v02）（1/3）和gLm/v02=0.0386（gD/v02）（1/2）计算得累积频率为2%的波高h2%=1.03m，平均波长Lm=9.45m，经查表求得h1%=1.12m。使波浪破碎的临界水Hcr=Lm/（4）ln（Lm+2h1%）/（Lm-2h1%）=1.45m。

14、因为坝前水深H=84.72-31.00=53.72m，HHcr和HLm/2，发生深水波，单位长度大坝迎水面上的浪压力值按公式Pwk=1/4Lm（h1%+hz）计算。波浪中心至计算静水位的高度hz=h1%2/Lmcth（H/Lm）=0.42m。84.72+h1%+hz+hc=84.72+1.12+0.42+0.30=86.56m。大坝特性表资料提供的坝顶高程不足。重 力 坝 特 殊 荷 载 组 合 计 算 表1/2*53.722*10144291/3*53.72=17.912584231/2*15.452*1011941/3*15.45=5.1561491/2*0.8*15.452*109552

15、1.56-1/3*0.8*15.45=17.441665515.45*43.12*1066621/2*36.62*0.25*38.27*10175249930.25*38.27*6.5*10622113891/2（1-0.25）*38.27*6.5*10933180911/4*10*9.45*（9.45/2+0.42+1.12）-1/8*10*9.45214811253.72-9.45/2+（9.45/2+0.42+1.12）/3=51.0853.72-2/3*9.45=47.425311756099692934115390140621854132550719372139841069663.3

16、挡水坝段荷载计算成果本设计荷载仅分析基本组合（2）及特殊组合（1）两种情况，荷载组合作用计算成果见表二和表三。表二：坝体基本荷载组合作用计算成果自 重19.163.9917.174.8317.692.8518.3119.396.672.3319.6947.8041.87表三：坝体特殊荷载组合作用计算成果表17.915.1517.4451.0847.422.4 挡水坝段建基面抗滑稳定计算沿坝轴线方向取1m长进行抗滑稳定分析计算。4.1 荷载基本组合（2）为设计洪水位情况，其荷载组合为：参照类似工程资料，微、弱风化的花岗岩抗剪断摩擦系数及黏聚力分别取f=0.85，C=0.65MPa，基岩允许抗压强

17、度取1430KPa。建基面抗滑稳定根据抗抗剪断强度公式计算得：K= （fW+ CA）/P=（0.85*19778+650*43.12）/13044=3.44K=3.0，满足抗滑稳定要求。4.2荷载特殊组合（1）为校核洪水位情况，其荷载组合为：=（0.85*19372+650*43.12）/13984=3.18K=2.5，满足抗滑稳定要求。2.5 挡水坝段建基面边缘应力计算和强度校核5.1 荷载基本组合（2）为设计洪水位情况，其荷载组合为：（1）当计入扬压力时，建基面上、下游边缘垂直正应力分别为：uy=W/B+6M/B2=19778/43.12+6*（-79461）/43.122=202.27（

18、KPa）0，满足要求。dy=W/B-6M/B2=19778/43.12-6*（-79461）/43.122=715.09（KPa）1430Kpa，满足抗压强度要求。（2）当计入扬压力时，建基面上、下上游面剪应力分别为：u=（P-Puu-uy）m1=（51.5*10-51.5*10-202.27） *0=0（KPa）。d=（dy+Pdu-P）m2=（715.09+14.5*10-14.5*10）*0.8=572.07（KPa），满足要求。（3）当计入扬压力时，建基面上、下游边缘水平正应力分别为：ux=（P-Puu）-（P-Puu-uy）m12=（51.5*10-51.5*10）- （51.5*1

19、0-51.5*10-202.27）*0=0（KPa）。dx=（ P-Pdu）+ （dy+Pdu-P）m22=（14.5*10-14.5*10）+ （715.09+14.5*10-14.5*10）*0.82=457.66（KPa），满足要求。（4）当计入扬压力时，建基面上、下游上游边缘主应力分别为：u1=（1+m12）uy-（P-Puu）m12=（1+0）*202.27 -（51.5*10-51.5*10）*0=202.27（KPa），满足要求。u2= P-Puu=51.5*10-51.5*10=0（KPa）。d1=（1+m22）dy - （P-Pdu）m22=（1+0.82）* 715.09-

20、（14.5*10-14.5*10） *0.82=1172.75（KPa），满足要求。 d2= P-Pdu=14.5*10-14.5*10=0（KPa）。（5）当不计入扬压力时，建基面上、下游边缘垂直正应力分别为：uy=W/B+6M/B2=29227/43.12+6*（-46139）/43.122=528.92（KPa）0，满足要求。dy=W/B-6M/B2=29227/43.12-6*（-46139）/43.122=826.69（KPa）1430Kpa，满足抗压强度要求。（6）当不计入扬压力时，建基面上、下上游面剪应力分别为：u=（Pu-uy）m1=（51.5*10-528.92）*0=0（KPa）。d=（dyPd）m2=（826.69-14.5*10）*0.8=545.35（KPa），满足要求。（7）当计入扬压力时，建基面上、下游边缘水平正应力分别为：ux=Pu-（Pu-uy）m12=51.5*10-（51.5*10-528.92）*0 =515.00（KPa），满足要求。dx=Pd+（dy-Pd）m22=14.5*10+ （826.69-14.5*10）*0.82=581.28（KPa），满足要求。（8）当不计入扬压力时，建基面上、下游上游边缘主应力分别为：u1=（1+m12）uy- Pu *m1