H江碾壓混凝土重力壩設(shè)計計算書（一）

1 目錄 第一章 工程規(guī)模的確定 .3 第一節(jié) 水利樞紐與水工建筑物的等級劃分 .3 第二節(jié) 永久建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn) .3 第二章 調(diào)洪演算 .4 第一節(jié) 洪水調(diào)節(jié)計算 .4 一、調(diào)洪演算計算過程 .4 二、計算結(jié)果統(tǒng)計： .10 第三章 非溢流壩剖面設(shè)計 .11 第一節(jié) 剖面尺寸擬定 .11 一、壩頂高程確定 .11 第二節(jié) 非溢流壩剖面設(shè)計 .13 一、壩頂寬度 .13 二、開挖線的確定 .13 三、折坡點高程擬訂 .13 四、壩面坡度擬定 .13 第三節(jié) 非溢流壩段壩體強度和穩(wěn)定承載能力極限狀態(tài)驗算 .23 一 、荷載計算成果 .23 二 、壩體強度和穩(wěn)定承載能力極限狀態(tài)驗算 .39 第四節(jié) 應(yīng)力計算 .48 一、 邊緣應(yīng)力 .48 二、內(nèi)部應(yīng)力 .49 三、截面應(yīng)力計算表 .50 應(yīng)力圖 .64 第四章 溢流壩段剖面設(shè)計 .68 第一節(jié) 孔口設(shè)計 .68 一、 孔口凈寬擬定 .68 二、溢流壩段總長度確定 .68 三、閘門設(shè)計 .68 第二節(jié) 消能防沖 .68 一、消能防沖設(shè)計 .68 二、挑流鼻壩設(shè)計 .68 三、 反弧半徑的確定 .69 四、挑距和沖抗的估算 .69 第三節(jié) 剖面設(shè)計 .71 一、堰面曲線的擬定 .71 第四節(jié) 荷載計算 .72 一、荷載的計算 .72 二、荷載計算成果 .73 第五節(jié) 壩基面壩體強度和穩(wěn)定承載能力極限狀態(tài)驗算 .80 一、正常蓄水位時壩體沿壩基面的抗滑穩(wěn)定性及強度驗算 .80 二、校核洪水位時壩體沿壩基面的抗滑穩(wěn)定性及強度驗算 .81 2 三、正常蓄水位地震時壩體沿壩基面的抗滑穩(wěn)定性及強度驗算 .82 第六節(jié) 應(yīng)力計算 .83 一、應(yīng)力計算表 .83 二、 應(yīng)力分布圖 .88 第五章 非溢流壩滲流和應(yīng)力有限元計算 .92 第一節(jié) 滲流有限元計算 .92 一、材料信息 .92 二、節(jié)點坐標(biāo) .92 三、滲流計算成果 .93 第二節(jié) 有限元應(yīng)力計算 .97 一、材料信息 .97 二、應(yīng)力計算成果 .97 第六章 第二建筑物（壓力鋼管）的設(shè)計計算 .108 第一節(jié) 引水管道的布置 .108 一、壓力鋼管的型式 .108 二、管道軸線布置 .108 三、 進水口設(shè)計 .109 第二節(jié) 閘門及啟閉設(shè)備 .110 第三節(jié) 細(xì)部結(jié)構(gòu) .110 一、通氣孔 .110 二、充水閥 .110 三、伸縮節(jié) .110 第四節(jié) 壓力鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計 .110 一、確定鋼管厚度 .110 二、承受內(nèi)水壓力的結(jié)構(gòu)分析 .112 三、混凝土開裂情況的判別 .114 四、 鋼管穩(wěn)定強度分析 .116 第七章 施工組織設(shè)計 .118 第一節(jié) 施工導(dǎo)流方案 .118 一、導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn) .118 二、導(dǎo)流方案的選擇 .118 三、導(dǎo)流建筑物 .118 四、導(dǎo)流時段的確定 .118 第二節(jié) 施工總進度安排 .119 第三節(jié) 導(dǎo)流工程參數(shù) .119 一、導(dǎo)流工程特性表 .119 3 第一章第一章 工程規(guī)模的確定工程規(guī)模的確定 第一節(jié)第一節(jié) 水利樞紐與水工建筑物的等級劃分水利樞紐與水工建筑物的等級劃分 參考水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)SL252-2000 1、可確定該工程規(guī)模為大（1）型工程等級為級 2、水工建筑物級別（永久性水工建筑物）工程等級為級，則主要建筑物 級別 1 級，次要建筑物 3 級 3、臨時性水工建筑物級別 保護對象為 1 級主要永久建筑物，3 級次要永久建筑，則臨時性水工建筑 物為 4 級。 第二節(jié)第二節(jié) 永久建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)永久建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn) 正常運用（設(shè)計）洪水重現(xiàn)期 500 年，頻率為 0.2 非常運用（校核）洪水重現(xiàn)期 10000 年，頻率為 0.01 4 第二章第二章 調(diào)洪演算調(diào)洪演算 第一節(jié)第一節(jié) 洪水調(diào)節(jié)計算洪水調(diào)節(jié)計算 一、調(diào)洪演算計算過程一、調(diào)洪演算計算過程 根據(jù)本工程軟弱巖基，允許單寬流量 q 取為 250 m3/s，允許校核洪水最大下 泄流量 28150 m3/s,再扣除發(fā)電流量 2500m3/s，即溢流前緣凈寬 B=(Q 校-Q 機)/q =102m, 故溢流前緣凈寬大于 102m。假定三種方案，堰寬和堰頂高程分別為 ：B=715m 堰頂= 353.90m; B=715m 堰頂= 354.9m; B= 715m 堰 頂= 356.9m ; 故根據(jù)公式： (2-1) 2 3 2 HgmBq 求得的 q，堰頂高程及其相應(yīng) q 的作出 Hq 關(guān)系曲線。 正常蓄水位 376.9m，庫容為 164 億 m3； 用列表試算法進行調(diào)洪演算 列表計算如下： 表 2-1 B=715m 堰頂=353.9m 設(shè)計情況調(diào)洪演算 時間 t (h) 入庫洪 水流量 Q(m3/s) 時段平 均入庫 流量 Q 平均 (m3/s) 下泄流量 q(m3/s) 時段平 均下泄 流量 q 平均 (m3/s) 時段內(nèi)水 庫存水量 變化 V(億 m3) 水庫存水 量 V(億 m3) 水庫水位 Z(m) 4.52252122521 164376.9 62330022910.522542 22532 0.020466162.0205376.8149 12260002465022725 22633 0.435571162.456376.941 18273002665023066 22895 0.811032163.2671377.1758 24276002745023449 23257 0.905612164.1727377.438 30270002730023787 23618 0.795293164.968377.6682 36259002645024022 23905 0.54977165.5177377.8274 42248002535024140 24081 0.274108165.7919377.7067 48234002410024136 24138 -0.0082165.7836377.7144 5422100227502401324075 -0.28618165.4975377.8215 6020700214002378223898 -0.53963164.9578377.6653 5 6619600201502346323623 -0.75024164.2076377.4481 7218500190502307823271 -0.91171163.2959377.1842 7817500180002403623557 -1.20032162.0956377.8367 結(jié)論: 最大下泄流量為 q24136（m3/s)； 在 48h 時出現(xiàn)最大下泄流量； 對應(yīng)的水庫水位為 Z設(shè)計377.71m。 表 2-2 B=715m 堰頂=354.9m 校核情況調(diào)洪演算 時間 t (h) 入庫洪 水流量 Q(m3/s) 時段平 均入庫 流量 Q 平均 (m3/s) 下泄流量 q(m3/s) 時段平均下 泄流量 q平均 (m3/s) 時段內(nèi)水庫存 水量變化 V(億 m3) 水庫存水 量 V(億 m3) 水庫水位 Z(m) 3.82282022820 164376.9 6245002366022880 22850 0.110849613162.1108376.8411 12278002615023167 23024 0.675315541162.7862377.0366 18283302806523600 23384 1.01116645163.7973377.3293 24267702755023951 23776 0.815254319164.6126377.5653 30246602571524109 24030 0.363963499164.9765377.6707 36226002363024066 24087 -0.098783318164.8778377.6421 42217702218523898 23982 -0.388163746164.4896377.5297 48215502166023699 23799 -0.461948984164.0277378.396 5424000227752361723658 -0.190760964163.8369378.3408 6028000260002382823723 0.491828355164.3287378.4832 6630660293302332024074 1.135190887165.4639378.8118 7234000323302304124681 1.652201022167.1161377.2901 7835200346002391225477 1.970523643169.0866377.8606 84351003515023764263381.903297475170.9899378.4116 90342203466023499271311.626064879172.616378.8823 96330003361023073277861.257842951173.8738378.2465 102310003200023444282590.808025249174.6819378.4804 108290003000024136285180.320032478175.0019377.05 11427440282202355628574-0.076560342174.9253377.0509 12025500264702335928457-0.42939785174.4959377.0266 12624500250002304128200-0.691309212173.8046377.0264 結(jié)論: 最大下泄流量為 q24136（m3/s)； 6 在 108h 時出現(xiàn)最大下泄流量； 對應(yīng)的水庫水位為 Z設(shè)計378.06m。 表 2-3 B=715m 堰頂=356.9m 設(shè)計情況調(diào)洪演算 時間 t (h) 入庫洪水 流量 Q(m3/s) 時段平 均入庫 流量 Q 平均 (m3/s) 下泄流 量 q(m3/s) 時段平 均下泄 流量 q 平均 (m3/s) 時段內(nèi)水庫 存水量變化 V(億 m3) 水庫存 水量 V(億 m3) 水庫水 位 Z(m) 1.72109421094 164376.9 6233002219721174 21134 0.16450046 8 162.16 45 376.85 66 12260002465021469 21321 0.71896344 162.88 35 377.06 48 18273002665021910 21689 1.07147005 1 163.95 49 377.37 5 24276002745022386 22148 1.14521190 2 165.10 01 377.70 65 30270002730022811 22598 1.01554161 9 166.11 57 377.00 05 36259002645023128 22969 0.75184939 166.86 75 377.21 82 42248002535023322 23225 0.45908853 9 167.32 66 377.35 11 48234002410023678 23356 0.16077512 1 167.48 74 377.39 76 5422100227502333323362 - 0.13212836 5 167.35 53 378.35 94 6020700214002316423249 - 0.39944003 8 166.95 58 378.24 37 6619600201502290223034 - 0.62283828 6 166.33 3 378.06 34 7218500190502256822735 - 0.79603186 2 165.53 7 378.83 3 7817500180002217422372 - 0.94425266 164.59 27 378.15 96 7 7 結(jié)論: 最大下泄流量為 q23678（m3/s)； 在 48h 時出現(xiàn)最大下泄流量； 對應(yīng)的水庫水位為 Z設(shè)計377.39m。 表 2-4 B=715m 堰頂=353.9m 校核情況調(diào)洪演算 時間 t (h) 入庫洪 水流量 Q(m3/s ) 時段平 均入庫 流量 Q 平均 (m3/s) 下泄流量 q(m3/s) 時段平 均下泄 流量 q 平均 (m3/s) 時段內(nèi)水庫 存水量變化 V(億 m3) 水庫存 水量 V(億 m3) 水庫水 位 Z(m) 1.82137221372 164376.9 6245002293621479 21426 0.22835637 2 162.22 84 377.87 51 12278002615021881 21680 0.96545023 8 163.19 38 377.15 46 18283302806522417 22149 1.27781212 164.47 16 377.52 45 24267702755022866 22641 1.06024174 2 165.53 19 377.83 15 30246602571523116 22991 0.58841247 2 166.12 03 377.00 18 36226002363023161 23139 0.10614183 4 166.22 64 377.03 25 42217702218523075 23118 - 0.20159054 5 166.02 48 378.97 42 48215502166022951 23013 - 0.29228808 165.73 25 378.88 96 5424000227752293522943 - 0.03633612 4 165.69 62 378.87 9 6028000260002320523070 0.63281735 3 166.32 9 378.06 23 6630660293302374723476 1.26443084 9 167.59 34 378.42 83 7234000323302451424131 1.77104581169.36378.94 8 4451 7835200346002542624971 2.07996910 5 171.44 45 378.54 32 84351003515026317 25872. 08 2.00403095 9 173.44 85 378.12 33 90342203466027090 26703. 85 1.71852752 8 175.16 7 378.62 09 96330003361027699 27394. 97 1.34244586 9 176.50 95 378.00 95 102310003200028104 27901. 92 0.88518538 7 177.39 47 378.26 58 108290003000028592 28193. 66 0.39016952 8 177.78 48 378.37 87 114274402822028277 28280. 09 - 0.01298046 177.77 18 379.37 49 120255002647028106 28191. 83 - 0.37191584 177.39 99 379.26 73 126245002500027814 27960. 38 - 0.63944156 8 176.76 05 379.06 32 結(jié)論: 最大下泄流量為 q28592（m3/s)； 在 108h 時出現(xiàn)最大下泄流量； 對應(yīng)的水庫水位為 Z設(shè)計378.37m。 表 2-5 B=715m 堰頂=354.9m 設(shè)計情況調(diào)洪演算 時間 t (h) 入庫洪水 流量 Q(m3/s) 時段 平均 入庫 流量 Q平均 (m3/s) 下泄流量 q(m3/s) 時段 平均 下泄 流量 q平均 (m3/s) 時段內(nèi)水 庫存水量 變化 V(億 m3) 水庫存 水量 V(億 m3) 水庫水 位 Z(m) 4.91970419704 164376.9 6202001995219720 19712 0.0095115 04 162.00 95 376.81 18 12233002175019887 19804 0.4204231 65 162.42 99 376.93 35 18260002465020282 20085 0.9861208163.41377.21 9 66189 24273002665020814 20548 1.3180222 99 164.73 41 377.10 05 30276002745021374 21094 1.3728770 45 166.10 7 377.99 8 36270002730021879 21626 1.2255171 53 167.33 25 378.15 28 42259002645022271 22075 0.9450869 82 168.27 76 378.22 64 48248002535022536 22403 0.6364777 94 168.91 4 378.28 06 54234002410022671.322604 0.3231964 34 169.23 72 378.90 42 60221002275022678.122675 0.0162464 35 169.25 35 378.38 89 66207002140022567.522623 - 0.2641393 65 168.98 93 378.83 24 72196002015022358.922463 - 0.4996644 63 168.48 97 378.68 78 78185001905022074.422217 - 0.6840059 02 167.80 57 379.48 97 結(jié)論: 最大下泄流量為 q28283（m3/s)； 在 60 出現(xiàn)最大下泄流量； 對應(yīng)的水庫水位為 Z設(shè)計378.38m. 表 2-6 B=715m 堰頂=356.9 校核情況調(diào)洪演算 時間 t (h) 入庫洪 水流量 Q(m3/s ) 時段平 均入庫 流量 Q 平均 (m3/s) 下泄流量 q(m3/s) 時段平 均下泄 流量 q 平均 (m3/s) 時段內(nèi)水庫 存水量變化 V(億 m3) 水庫存 水量 V(億 m3) 水庫水 位 Z(m) 01996019960 164376.9 6245002223020162 20061 0.46841787 162.46 84 376.94 46 12278002615020666 20414 1.23890811163.70377.30 10 7333 18283302806521295 20981 1.53019133 7 165.23 75 377.74 63 24267702755021832 21564 1.29303763 4 166.53 06 377.12 06 30246602571522159 21996 0.80336593 2 167.33 39 377.35 32 36226002363022296 22227 0.30295268 1 167.63 69 377.44 09 42217702218522286 22291 - 0.02286228 1 167.61 4 377.43 43 48215502166022232 22259 - 0.12934733 7 167.48 47 378.39 68 54240002277522278.7822255 0.11227691 9 167.59 69 378.42 93 60280002600022602.9322441 0.76877372 6 168.36 57 378.65 19 66306602933023193.0422898 1.38931362 4 169.75 5 378.05 41 72340003233024003.2023598 1.88608501 6 171.64 11 378.60 01 78352003460024955.1824479 2.18609472 5 173.82 72 379.23 3 84351003515025883.33 25419. 26 2.10184054 175.92 9 379.84 15 90342203466026691.79 26287. 56 1.80844596 9 177.73 75 379.36 5 96330003361027335.26 27013. 53 1.4248375 179.16 23 379.77 75 102310003200027772.08 27553. 67 0.96040664 2 180.12 27 380.05 55 108290003000027981.64 27876. 87 0.45859715 6 180.58 13 380.18 83 114274402822028454.08 27992. 87 0.04906060 4 180.63 04 380.11 25 120255002647027859.75 27931. 92 - 0.31577479 8 180.31 46 380.11 11 126245002500027591.23 27725. 49 - 0.58870644 179.72 59 379.94 07 11 結(jié)論: 最大下泄流量為 q28454（m3/s)； 在 114h 時出現(xiàn)最大下泄流量； 對應(yīng)的水庫水位為 Z設(shè)計380.11m 二、計算結(jié)果統(tǒng)計：二、計算結(jié)果統(tǒng)計： 表 2-13 調(diào)洪演算結(jié)果統(tǒng)計表 方 案 堰頂 （m） B（m ） 工況 q（m3/s ） H上（m） 設(shè)計 24136377.71 1353.9715 校核 28592377.90 設(shè)計 23390378.06 2354.9715 校核 28283378.38 設(shè)計 23678379.90 3356.9715 校核 28454380.11 注：正常蓄水位 376.9m 校核洪水位時最大下泄流量限制為 28480m3/s 校核洪水位不超過正常蓄水位 5m 結(jié)果：選取方案 3 校核水位滿足要求，校核時的最大流量較接近限制的最大下泄 流量。 12 第三章第三章 非溢流壩剖面設(shè)計非溢流壩剖面設(shè)計 第一節(jié)第一節(jié) 剖面尺寸擬定剖面尺寸擬定 一、壩頂高程確定 1、確定特征水位和特征流量 Q設(shè) =22390 m3/s, H設(shè)=378.06m； Q校 =28283 m3/s，H校=378.4m； 2、正常情況下 在正常運用條件下，采用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速的 1.52.0 倍，本壩 區(qū)多年平均最大風(fēng)速為 13.7m/s,吹程為 2km. Vo =13.7(1.52.0)=(20.5527.4)m/s 由鶴地公式：,得 h2% =1.56m 3 1 2 0 8 1 0 0 %2 )(00625 . 0 g 2 v gD v v h ,得 Lm =12.13m 2 1 2 0 2 0 )(0386 . 0 v gD v gLm 查水工建筑物書表 2-12 得：P=2%時，hm=0.7,得 h1%1.694m hZ=0.743m mm L H cth L h2 %1 得：h=1.694+0.743+0.7=3.137m 頂=H正+h =376.9+3.137=380.037m 3、校核情況下 Vo =13.7m/s，D=2000m 由鶴地公式：,得 h2% =0.781m 3 1 2 0 8 1 0 0 %2 )(00625 . 0 g 2 v gD v v h ,得 Lm =7.55m 2 1 2 0 2 0 )(0386 . 0 v gD v gLm 13 查水工建筑物書表 2-12 得：P=2%時，hm=0.35,得 h1%0.847m hZ=0.299m mm L H cth L h2 %1 得：h=0.847+0.299+0.4=1.55m 頂=H校+h 378.38+1.55=379.93m 綜合以上兩種情況，取大值，381.2m，防浪墻頂高程為 381.2m。根據(jù)規(guī)范取 1.2 米的防浪墻高度，最終確定壩頂高程 380m. 第二節(jié)第二節(jié) 非溢流壩剖面設(shè)計非溢流壩剖面設(shè)計 一、壩頂寬度一、壩頂寬度 根據(jù)壩頂有雙線公路交通要求，壩頂寬度取 12m。 二、開挖線的確定二、開挖線的確定 由于壩頂高程 380.0m，由上壩線地質(zhì)剖面圖及規(guī)范規(guī)定，壩基最底點高程 195m 。 三、折坡點高程擬訂三、折坡點高程擬訂 經(jīng)濟流速取為 6 米，根據(jù)公式 Q=V*A，A=D2/4，得到壓力鋼管直徑 D 為 10.67m，利用 GORDON 公式： dcvScr 式中：C:經(jīng)驗系數(shù)為 0.550.73; V：經(jīng)濟流速為 6.0m; =0.55 6=10.78mdcvScr 7 . 10 折=死- SCr-D-=329.9-10.789-10.67-18.5=290m; 四、壩面坡度擬定四、壩面坡度擬定 選取上游坡度、下游坡度擬訂若干種方案，對不同的方案分別進行正常nm 工況、校核工況和地震工況下的荷載計算。 14 可變參數(shù)：上游坡度、下游坡度、計算截面高程、上游水位、下nm 上 上 游水位及波浪要素、 上 m L %1 h z h 不變參數(shù)：g 取 9.81kN/m3，設(shè)計水位高程=376.39m，折坡點高程 m，壩基高程m。290 折 195基 ,設(shè)計水位=181.4m,大壩高度=185m95Hc 上游壩面折點高度dHH 泥沙淤積高度 Hs=92.6m 水容重 w=9.81N/m2 混凝土容重 c=24N/m2 泥沙浮容重 s=12N/m2 泥沙內(nèi)摩擦角 s=240 凝聚力 C=1100 ， 壩基抗剪斷摩擦系數(shù) f=1.1 1、荷載計算 力以豎直向下或水平向右為正，產(chǎn)生的彎矩以逆時針為正： 1-1 斷面（195m) 1)自重作用 c THnHm設(shè)計 G1= 2 2 1 CnCH =-1GL 2 T 3 2 CHn 11 1GG LGM 2 12cGH 2 1 6 2 c G LTHn 22 2GG LGM 2 3 1 (12) 2 dcGHm m 3 12 12 23 G LTm d（H） 33 3GG LGM 15 圖 3-1 自重分塊 合計： () 123 GGGG 123 GGGG MMMM 2)靜水作用 豎向： P上=（2H上-)CH81. 9H 2 1 Cn 3 nH HH-H )H-2(H -T 2 1 L C C C P 上上 上上 上 H PP MP L 上上 上 2 下下H 2 1 P 81. 9m mHTLP下下 3 1 2 1 - 上上 上PP LPM 水平向： 2 上HP 2 1 1 9.81 16 上HLP 3 1 1 11 1PP MPL 2 下HP 2 1 2 9.81 下HLP 3 1 2 22 2PP MP L 合計： () 上上 PPP () 21 PPP 12 PPPPP MMMMM 下上 3)揚壓力 圖 3-2 1-1 截面的揚壓力分布圖 1U81 . 9 )7(0.2 2 1 nHHHC）（上上 上上 上上 HH HH TL C U 0.2 H0.22 3 7 2 1 1 1 1 1U U MUL 81 . 9 )140.52 . 0( 2 1 2mHHHUd（）下上 7 0.20.5 0.25 . 02 3 14 2 1 2 nH HH HHmH TLC d U 上下 上下 22 2UU LUM 17 9.8175 . 0( 2 1 3）下下HHU 下下 下下 HH HH TLU 0.5 5 . 02 3 7 2 1 3 33 3UU LUM 合計： 123 UUUU 123 UUUU MMMM 4)浪壓力： 上游水位 圖 3-3 波浪壓力計算簡圖 wk1% 1 () 9.81 4 mz PLhh (+) 3 1 3 -1 mL Hy上 %1 hzh 3 -2 mL Hy上 +) 2 ( 4 1m Pwk L M %1 hzh2 2 1 2 ( 2 1 y L yL m m） 5)淤沙壓力： 豎向： 2 1 2 ss sk PHn A A 11 23 sk s P LTH n A sksk P sk P LPM 18 水平： 22 1 (45) 22 s ss sk PH tg 1 3 sk s P LH sksk PskP LPM 2-2 斷面（290） 1)自重作用 mHHT cd )( 22 圖 3-4 自重分塊 122G12 ()c 壩頂 122 1 6 2 GLT 2 222 1 (12) 2 cGT m 12222 12 (12) 23 GLTT 2)靜水作用 2 22 1 1 9.81 2 PH水深 1 22 1 3 P LH 水深 3)浪壓力 19 wk1% 1 () 9.81 4 mz PLhh 1221% 1 () 23 2 mm z ll yHhh水深 222 3 ml yH水深 +) 2 ( 4 1m Pwk L M %1 hzh2 2 1 2 ( 2 1 y L yL m m） 4)揚壓力 圖 3-5 2-2 截面揚壓力分布圖 725 . 0 ( 2 1 22221 ） 水深水深 HHU W 7 0.25H 0.25(2 3 1 2 1 222-2 2222 221 水深水深 水深水深 ） H HH TLU )725 . 0 2 1 2222 THU W2 （ 水深 )7( 3 2 2 1 22222 TTLU 3-3 斷面（359.5） 1)自重作用 12 33 T 133G12 ()c 壩頂 0 1G L 2)靜水作用 2 33 1 1 9.81 2 PH水深 1 33 1 3 P LH 水深 3)浪壓力 20 wk1% 1 () 9.81 4 mz PLhh 1331% 1 () 23 2 mm z ll yHhh水深 233 3 ml yH水深 +) 2 ( 4 1m Pwk L M %1 hzh2 2 1 2 ( 2 1 y L yL m m） 4)揚壓力 圖 3-6 3-3 面揚壓力分布圖 725 . 0 ( 2 1 33331 ） 水深水深 HHU W 7 0.25 25. 02 3 1 2 1 3333 3333 331 水深水深 水深水深 HH HH TLU 525 . 0 2 1 332 水深 HU W 5 3 2 2 1 332 TLU 5)地震作用力計算 a、地震慣性力 采用擬靜力法計算地震作用效應(yīng)，沿建筑物高度作用于質(zhì)點 I 的水平地震慣 性力代表值按下式計算： gGaFiEihi/ n j j E Ej i i H h G G H h 1 4 4 )(41 )(41 4 . 1 地震力分塊示意圖： 21 圖 3-7 壩體分塊 地震慣性力計算 地震力 分塊 GEihiGEi/GE (hi/H) 4 (GEi/GE )*(hi/H )4 aiFi 1 99562.7 52 15.4339 1521 0.33041 2174 4.79213 E-05 1.58338 E-05 1.11226 8441 2768.51 2675 2 78427.3 92 47.2813 6129 0.26027 1683 0.00422 0698 0.00109 8528 1.13082 9873 2217.20 0943 3 55821.5 76 78.5820 6605 0.18525 129 0.03220 4615 0.00596 5947 1.25530 8526 1751.83 2508 4 41390.1 6 111.029 0586 0.13735 8726 0.12834 2642 0.01762 8982 1.68295 1724 1741.44 1029 5 20222.6 6038 144.324 4474 0.06711 1576 0.36642 4039 0.02459 1295 2.74199 0422 1386.25 8527 6 5904.40 5634 174.749 2958 0.01959 4552 0.78756 4408 0.01543 1972 4.61531 5901 681.267 4301 總計 GEi= 301328. 9 4 6 0.06473 2556 b、地震動水壓力 沿壩軸線單位寬度的總地震動水壓力為： 2 0 1 0.65iwFaH 22 其作用點位于水位以下 0.54H1處。 當(dāng)迎水壩面傾斜，且與水平面夾角為時，動水壓力要乘以折減系數(shù)c =c 90 2、抗壓強度承載能力極限狀態(tài) （3-8） 2 ( )()(1) RRR RR WM T Sm AJ （3-9）( ) c Rf （3-10） 0 1 ( ) c d f S 3、抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)： 1）作用效應(yīng)函數(shù)： （3-10） R PS)( 2）抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù) （3-11） RRRR AcWfR)( 式中： 壩基面上全部切向作用之和，kN； R P 壩基面上全部法向作用之和，kN，向下為正； R W 壩基面扛剪斷摩擦系數(shù)； R f 壩基面扛剪斷黏聚力，kPa； R c 壩基面的面積， R A 2 m 抗滑穩(wěn)定性需滿足 ： 0 )(S 2 1 d )(R 4、壩踵應(yīng)力 （3-12）0 RRR yu RR WM T AJ 式中： 全部作用對壩基面形心的力矩之和，kNm，逆時針方向為 R M 23 正； 壩基面上全部法向作用之和，kN，向下為正； R W 壩基面的面積，m2； R A 壩基面形心軸到下游面的距離，m。 R T 5、計算結(jié)果 滿足穩(wěn)定條件和應(yīng)力條件，剖面面積 0 1 1 ( )( ) d SR 0 yu 最小，經(jīng)過優(yōu)化程序可得出結(jié)果：n=0.15， m mH HmHA d C 2 2 )12( 2 1 12 2 1 m=0.71。 第三節(jié)第三節(jié) 非溢流壩段非溢流壩段壩體強度和穩(wěn)定承載能力極限狀態(tài)驗算壩體強度和穩(wěn)定承載能力極限狀態(tài)驗算 一一 、荷載計算、荷載計算成果成果 由 EXCEL 表格計算 各個高程的荷載計算成果如下: 1 表 3-1 壩基面（1-1 面）正常水位下荷載計算成果 標(biāo)準(zhǔn)值（103KN）設(shè)計值（103KN） 垂直力水平力垂直力水平力 力矩標(biāo)準(zhǔn)值 （103KN.m ） 力矩設(shè)計值（103KN.m） 荷載作用 及 分項系數(shù) 對截面 形心 的力臂 （m） +-+- G1（1.0 ） 16.2516.2561.701002.251002.25 G2（1.0 ） 53.2853.2850.952714.402714.40 壩體自 重 G2（1.0 ） 231.2 4 231.246.231441.081441.08 P上 （1.0） 162.30162.30-60.639840.479840.47 水平水 壓力P下 （1.0） 4.565.6510.1746.3946.39 P1（1.0 ） 18.7918.7964.911219.541219.54 垂直水 壓力P2（1.0 ） 3.203.20-64.08204.67204.67 Psk（1.2 ） 21.7026.04-30.87669.73803.67 泥沙壓 力Psk（1.2 ） 7.729.2666.57513.71616.45 25 浪壓力 Pwk（1.2 ） 0.0720.086 - 180.69 13.1015.72 U1（1.1 ） 22.4925.03-63.931431.811574.99 U2（1.2 ） 28.8334.69-0.6619.0922.91 揚 壓 力 U3（1.2 ） 1.571.8968.08106.95128.34 總計 277.24179.50270.41183.865134.545293.97 標(biāo)準(zhǔn)值（103KN）設(shè)計值（103KN） 垂直力水平力垂直力水平力 力矩標(biāo)準(zhǔn)值 （103KN.m ） 力矩設(shè)計值（103KN.m） 荷載作用 及 分項系數(shù) 對截面 形心 的力臂 （m） +-+- G1（1.0 ） 17.3617.3661.081105.541105.54 G2（1.0 ） 54.3054.3050.852811.662811.66 壩體 自重 G2（1.0 ） 231.4 6 231.467.031562.841562.84 P上 （1.0） 158.57 158.57 . -59.939503.579503.57 水平水 壓力P下 （1.0） 4.564.5610.1746.3946.39 26 表 3-2：壩基面（1-1 面）校核洪水位時荷載計算成果表 P1（1.0 ） 18.4918.4965.431210.051210.47 垂直水 壓力P2（1.0 ） 32.393.24-64.48208.90208.90 Psk（1.2 ） 21.7026.04.-30.87669.73803.67 泥沙壓 力Psk（1.2 ） 7.719.2667.07517.60621.11 浪壓力 Pwk（1.2 ） 72.500.087 - 178.59 12.9515.54 U1（1.1 ） 22.4824.74-63.44142.661569.26 U2（1.2 ） 28.9234.71-0.6418.4022.08 揚 壓 力 U3（1.2 ） 1.571.8868.59107.74129.29 總計 278.1175.78271.29180.134714.844872.65 荷載作用 及 分項系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)值（103KN）設(shè)計值（103KN） 對截面 形心 的力臂 （m） 力矩標(biāo)準(zhǔn)值 （103KN.m） 力矩設(shè)計值 （103KN.m） 27 垂直力水平力垂直力水平力 +-+- G1（1.0 ） 16.2516.2555.425900.38900.38 G2（1.0 ） 53.28053.28044.6752380.282380.28 壩體 自重 G2（1.0 ） 228.02228.0211.962727.472727.47 P上 （1.0） 164.95 164.9 5 -61.13 - 10082.6 4 - 10082. 64 水平 水壓力 P下 （1.0） 22.2822.2822.47500.61500.61 P1（1.0 ） 19.00119.0058.631113.681113.68 垂直 水壓力P2（1.0 ） 15.6015.60-49.20-767.37 - 767.37 P,sk（1. 2） 17.6421.17-27.83-491.05 - 589.26泥沙 壓力Psk（1.2 ） 6.287.5360.75381.21457.45 浪壓力 Pwk（1.2 ） 0.0210.025 - 182.51 -3.87-4.66 U1（1.1 22.9425.23-56.66 - 1299.62 - 1429.5 28 ）8 U2（1.2 ） 39.1246.9412.19476.93572.32 壓 力 U3（1.2 ） 3.474.1761.81214.57257.49 總計 272.8 8 160.33263.32 163.8 6 -394.94 - 3963.8 3 標(biāo)準(zhǔn)值（103KN）設(shè)計值（103KN） 垂直力水平力垂直力水平力 力矩標(biāo)準(zhǔn)值 （103KN.m） 力矩設(shè)計值 （103KN.m） 荷載作用 及 分項系數(shù) 對截面 形心 的力臂 （m） +-+- G1（1.0 ） 17.3617.3661.081105.541105.54 G2（1.0 ） 54.3054.3050.852811.662811.66 2811.6 6 壩體 自重 G2（1.0 ） 231.46231.467.031562.841562.84 1562.8 4 P上 （1.0） 168.24 168.2 4 -61.73 - 1038.58 - 1038.5 8 水平 水壓力 P下 （1.0） 20.6020.6021.6444.88444.88 29 表 3-3：壩基面（1-1 面）正常水位時發(fā)生 7 度地震荷載計算成果表 荷載作用標(biāo)準(zhǔn)值（103KN）設(shè)計值（103KN）對截面力矩標(biāo)準(zhǔn)值力矩設(shè)計值 P1（1.0 ） 19.2519.2565.391258.791258.79 垂直 水壓力P2（1.0 ） 14.6214.62-56.36-824.22 - 824.22 P,sk（1. 2） 21.7026.04-30.87-669.73 - 803.67泥沙 壓力Psk（1.2 ） 7.729.2667.07517.59621.11 浪壓力 Pwk（1.2 ） 0.020.03 - 184.32 -3.91-4.69 U1（1.1 ） 23.1625.48-63.44 - 1469.44 - 161.64 U2（1.2 ） 39.2247.065.84229.15274.98 揚 壓 力 U3（1.2 ） 3.344.0068.59228.90274.69 總計 277.5169.36268.21173.7-5430.3-551.7 30 垂直力水平力垂直力水平力（103KN.m）（103KN.m）及 分項系數(shù) 形心的 力臂 （m） +-+- G1（1.0 ） 16.2516.2561.701002.