混凝土重力壩畢業(yè)設(shè)計81頁

1、水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計書分類號 編 號 華北水利水電大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power 畢 業(yè) 設(shè) 計題目 混凝土重力壩設(shè)計 專 業(yè) ： 水利水電建筑工程 層 次 ： 姓 名 ： 學(xué) 號 ： 指導(dǎo)教師 年 3 月 3 日摘 要 901水電站樞紐位于H河上游，是第四個梯級電站，系日調(diào)節(jié)電站，主要任務(wù)是發(fā)電，兼顧灌溉、供水、調(diào)洪。壩址以上H河流域面積14萬平方公里，占H河總流域面積的19%，壩址處多年平均徑流量占全流域年平均徑流量的47%，水庫正常蓄水位為2005米，總庫容5.5億

2、m3，裝機(jī)容量150萬千瓦，工程規(guī)模屬于一等大型工程。901水電站樞紐大壩選用砼重力壩，壩段分為非溢流壩段，溢流壩段和底孔壩段。 非溢流壩段：總長316.5m，最大壩高132m，壩體寬13m，最大壩底寬為111.75m；溢流壩段：總長40.5m，分3孔，堰面為WES型，消能方式為挑流式。 底孔段壩：總長48m，底孔與施工導(dǎo)流相結(jié)合，出口按二十年一遇洪水控制高程。水庫回水長52km左右，庫區(qū)分為川、峽兩部分，庫直段長18km的峽谷，地形陡峻，河流蜿蜒曲折，谷內(nèi)發(fā)育二級階地。庫盤為震旦系片麻巖、花崗巖等堅(jiān)硬基巖組成。兩岸有滑坡10處，較大的一處在右岸距壩2.2km，前沿高程為2240m。庫尾段長3

3、2km為地形較開闊的水地川（尖扎盆地）庫盤表部主要為第三系及第四系泥巖，礫石層及土層組成，庫區(qū)兩岸山體雄厚，基巖環(huán)抱，水庫大部分地段庫岸是穩(wěn)定的。壩址區(qū)河流呈近東西向，河道較平直，河谷狹窄，兩岸較陡峻。 901水電站樞紐的建設(shè)運(yùn)行，將對H河域的生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等起到舉足輕重的作用，建設(shè)此樞紐工程的意義十分深遠(yuǎn)。關(guān)鍵詞：水電站樞紐 砼重力壩 生態(tài)環(huán)境 經(jīng)濟(jì)發(fā)展目錄設(shè)計說明書11 工程概況11.1 樞紐任務(wù)與規(guī)模11.2 主要建筑物型式尺寸11.3 水庫特性11.3.1 水庫水位11.3.2 水電站下游水位21.3.3 水電站特征參數(shù)21.3.4 溢洪道下游水位21.3.5 底孔22 基本設(shè)計資

4、料32.1 水文特性及自然條件32.2 工程地質(zhì)42.2.1 庫區(qū)地質(zhì)概況42.2.2 壩址工程地質(zhì)條件42.2.3 地震烈度42.3 建筑物材料及水源42.4 壩基巖石的物理力學(xué)性質(zhì)52.5 水電站樞紐有關(guān)參數(shù)確定53 壩型選擇與樞紐布置63.1 壩型選擇63.2 壩軸線選擇73.3壩頂高程確定73.3.1壩頂高程設(shè)計參數(shù)73.3.2壩頂高程的確定83.3.3樞紐布置94 非溢流壩段設(shè)計104.1 壩體剖面尺寸104.2壩體穩(wěn)定及應(yīng)力分析104.2.1 荷載及其組合104.2.2 作用在壩基面以上的荷載114.2.3 非溢流壩的穩(wěn)定計算134.2.4 非溢流壩的應(yīng)力計算145 溢流壩設(shè)計22

5、5.1 溢流壩斷面尺寸的擬定225.1.1溢流道尺寸的擬定225.1.2 堰面尺寸校核235.1.3 閘墩斷面擬定235.2 下游沖刷坑驗(yàn)算235.3 溢洪道邊墻尺寸擬定235.4 溢流壩段穩(wěn)定及應(yīng)力計算245.4.1 荷載計算245.4.2 穩(wěn)定及應(yīng)力計算成果分析246 壩體細(xì)部構(gòu)造306.1 壩頂細(xì)部構(gòu)造306.2 廊道系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計306.3 壩體止水及排水316.3.1 壩體排水316.3.2 壩體止水316.4 壩體分縫316.5 壩體砼分區(qū)327壩基處理337.1 地基開挖線的確定337.2 斷層處理337.3 防滲處理33計算說明書348 分項(xiàng)計算348.1 壩頂高程的確定348.

6、1.1 設(shè)計情況下348.1.2 校核情況下348.2 非溢流壩段的穩(wěn)定及應(yīng)力計算348.2.1作用在壩基面以上的荷載348.2.2 作用于錯誤！嵌入對象無效。1963截面以上壩體的荷載378.2.3 非溢流壩段的穩(wěn)定計算478.2.4 非溢流壩段的應(yīng)力計算478.3 溢洪道水力計算548.3.1 孔口出流流量計算548.3.2 溢洪道實(shí)用堰泄流計算548.3.2 閘門選定568.4 堰面曲線擬定568.4.1 堰頂上游段曲線568.4.2 堰頂下游曲線568.4.3 下游末端切點(diǎn)推求568.5 溢洪道出口水力計算578.5.1挑流鼻坎尺寸擬定及計算578.5.2 水舌挑距及沖坑深度計算578

7、.6 溢洪道水面曲線計算588.7 溢洪道導(dǎo)墻尺寸的擬定608.8 廊道設(shè)計計算608.9 溢流壩段的穩(wěn)定及應(yīng)力計算67參 考 文 獻(xiàn)75設(shè)計說明書1 工程概況1.1 樞紐任務(wù)與規(guī)模901水電站樞紐位于H河上游，是第四個梯級電站，系日調(diào)節(jié)電站，主要任務(wù)是發(fā)電，兼顧灌溉、供水、壩址以上H河流域面積14萬平方公里，占H河總流域面積的19%，壩址處多年平均徑流量占全流域年平均徑流量的47%，水庫正常蓄水位為2005米，總庫容5.5億m3，裝機(jī)容量150萬千瓦，工程規(guī)模屬于一等大型工程。1.2 主要建筑物型式尺寸901水電站樞紐大壩選用砼重力壩，壩段分為非溢流壩段，溢流壩段和底孔壩段，各壩段的尺寸如下

8、：（1） 非溢流壩段：總長316.5m，最大壩高132m，考慮壩體穩(wěn)定，在迎水面高程1963m處起為1:0.15的斜坡，下游壩坡1:0.75，壩體寬13m，最大壩底寬為111.75m。（2） 溢流壩段：總長40.5m，分3孔，每孔凈寬10m，閘墩厚3.5m，邊墩厚1.75m，最大壩高67m，上游邊坡1:0.15，下游陡坡1:4，反弧半徑為10.6m，堰面為WES型，最大堰寬為54m，坡后陡坡長189m，消能方式為挑流式消能，挑流長度191.6m，沖坑深4.14m。（3） 底孔段壩：總長48m，初步擬定兩個底孔池水，底孔與施工導(dǎo)流相結(jié)合，出口按二十年一遇洪水控制高程，進(jìn)口考慮泄氣以及排沙要求，進(jìn)

9、口高程、底板高程均為1963m。1.3 水庫特性1.3.1 水庫水位（1）正常蓄水位2005m（2）設(shè)計洪水位（P0.1%）2005m（3）校核洪水位（P0.05%）2008m（4）死水位2002m（5）限制死水位1995m（6）淤沙高程（50年）1963m1.3.2 水電站下游水位（1）設(shè)計洪水位1917.05m（2）校核洪水位1921.20m（3）正常尾水位1902.50m1.3.3 水電站特征參數(shù)（1）水庫調(diào)節(jié)性能日調(diào)節(jié)（2）裝機(jī)容量150萬千瓦（3）水輪機(jī)型號HLD85LJ570（4）臺數(shù)5（5）單機(jī)容量30萬千瓦（6）設(shè)計流量349m3/s（7）吸出高度-8m（8）主廠房尺寸1282

10、551.5m（9）安裝間長45m（10）機(jī)組段寬25m1.3.4 溢洪道下游水位（1）設(shè)計洪水位1917.05m（2）校核洪水位1921.20m1.3.5 底孔（1）進(jìn)口底板高程1960m（2）進(jìn)口尺寸66m（3）出口尺寸65m（4）出口底板高程1912.0m2 基本設(shè)計資料2.1 水文特性及自然條件該樞紐位于H河上游，是第四個梯級電站，H河多年平均流量702m3/s，多年平均徑流量221億m3，由于水庫上、下游有其它水庫聯(lián)合運(yùn)用，使本水庫的徑流分配超于均勻，消減了入庫洪水流量，901入庫設(shè)計洪水流量為表2-1。表21901設(shè)計洪水流量洪水頻率(%)510.10.050.010.01+20%天

11、然流量(m3/s)4280552071807690882010584入庫流量(m3/s)418048205050712072807600據(jù)H河上游洪水特性，綜合梯級水能調(diào)節(jié)計算分析，710月為汛期，11月至次年6月為非汛期，施工洪水按20年一遇，上游水庫控泄2500m3/s，加區(qū)間洪水設(shè)計，即3140m3/s。壩址區(qū)屬高原半干旱型氣候，多年平均氣溫為16，月平均最高氣溫為26.2，月平均最低氣溫為12.1，多年平均降水量264mm，多年平均最大風(fēng)速24m/s，水庫吹程為0.35km。901水庫120年內(nèi)平均年入庫泥沙量779萬噸，150年內(nèi)平均入庫沙量818萬噸，20年和50年壩前淤積高分別為

12、1945.0m和1963.0m。901水庫壩址水庫流量關(guān)系如圖2-1。B曲線水庫庫容曲線見圖2-2。2.2 工程地質(zhì)2.2.1 庫區(qū)地質(zhì)概況水庫回水長52km左右，庫區(qū)分為川、峽兩部分，庫直段長18km的峽谷，地形陡峻，河流蜿蜒曲折，谷內(nèi)發(fā)育二級階地。庫盤為震旦系片麻巖、花崗巖等堅(jiān)硬基巖組成。兩岸有滑坡10處，較大的一處在右岸距壩2.2km，前沿高程為2240m，水庫蓄水后，可能有部分坍滑，其余均在庫水位以上處于穩(wěn)定狀態(tài)。庫尾段長32km為地形較開闊的水地川（尖扎盆地）庫盤表部主要為第三系及第四系泥巖，礫石層及土層組成，水庫大部分地段庫岸是穩(wěn)定的，存在的滑坡在蓄水后部分地段可能產(chǎn)生小規(guī)模局部坍

13、塌，但對水庫正常運(yùn)行及安全影響不大。庫區(qū)兩岸山體雄厚，基巖環(huán)抱，蓄水后周邊均為相對隔水層，封閉條件良好，庫外又無低于庫水位的鄰谷或低地，因而不存在永久溶漏問題。2.2.2 壩址工程地質(zhì)條件壩址區(qū)河流呈近東西向，河道較平直，河谷狹窄，兩岸較陡峻，平水期水位高程1905m，水面寬4050m，水深為68m。河床最低基巖面高程為1895m左右，壩址基巖主要為片麻石，巖性新鮮、堅(jiān)硬、完整，兩岸自然坡度，左岸3540，右岸1943m高程以下為60，以上為30，斷層構(gòu)造除F112及支斷層F111、F147及F105分布在壩址下游，規(guī)模較大外，壩基內(nèi)斷層一般規(guī)模較小的屬、級結(jié)構(gòu)面，緩傾角斷裂發(fā)育，以東北向最為

14、發(fā)育，傾角1530，斷層泥分布較連續(xù)，右岸山體受F112為主干斷裂的帚狀構(gòu)造的影響，斷層和構(gòu)造擠壓帶很發(fā)育，存在構(gòu)造深風(fēng)化問題，并有較厚地松散堆積體，對壩基及壩肩局部地段穩(wěn)定不利。巖體風(fēng)化問題：左岸強(qiáng)風(fēng)化帶深度一般為02.7m，弱風(fēng)化深度在巖表面以下3045m，河床覆蓋層淺，弱風(fēng)化深度在基巖面以下727m，右岸強(qiáng)風(fēng)化的分布在水坡中，上部分及山頂一帶，巖體破碎，強(qiáng)度低。水文地質(zhì)：相對隔水層埋深河床70m左右，左岸1520m，右岸60110m，地下水一般為無酸性侵蝕。2.2.3 地震烈度場地基本裂度6度設(shè)防裂度 7度2.3 建筑物材料及水源（1）建筑材料本地區(qū)天然建筑材料豐富，有砂礫材料場8個，儲

15、量豐富，質(zhì)量較好，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能符合砼骨料要求，且距壩址較近，壩址附近土料較少，儲量不好。（2）水源因上游河有水庫調(diào)節(jié)，并有H河充沛水源，完全可滿足施工要求。2.4 壩基巖石的物理力學(xué)性質(zhì)（1）彈模E混凝土20104kg/cm2基巖15104kg/cm2（2）泊松比M混凝土0.17基巖0.3（3）容重混凝土2.4 T/m3基巖2.7 T/m3混沙1.75 T/m3（內(nèi)摩擦角12）（4）巖石允許壓應(yīng)力74kg/cm2（5）摩擦系數(shù)f巖石與混凝土0.7基巖0.63緩傾角斷裂（夾泥）0.4（6）基巖與混凝土的抗剪斷摩擦系數(shù)f1.2凝聚力C120 T/m22.5 水電站樞紐有關(guān)參數(shù)確定根據(jù)所給資料，

16、查水電站教材確定參數(shù)如下：（1）水電站引水管直徑D9.0m（2）進(jìn)口中心直線高程1985m，相應(yīng)底板高程為1985.0m（3）水輪機(jī)安裝高程、壓力管進(jìn)蝸殼中心線高程為1895.75m（4）發(fā)電機(jī)層高程為1912.25m（5）水輪機(jī)層地面高程為1903.25m3 壩型選擇與樞紐布置3.1 壩型選擇從地質(zhì)剖面圖上看，該樞紐所處的河谷為“V”字型，按壩址區(qū)自然條件簡況及天然建筑材料情況，初步擬定土石壩，拱壩和重力壩三種型式。土石壩：是運(yùn)用壩址區(qū)附近的土料及砂礫料等堆筑起來的，也稱“當(dāng)?shù)夭牧蠅巍?。土石壩具有許多優(yōu)點(diǎn)：就地取材，可節(jié)約水泥、木材和鋼材等重要建筑材料；對自然條件具有廣泛的適應(yīng)性，如對地質(zhì)的

17、要求比砼壩低，適應(yīng)不均勻沉降的能力強(qiáng)，抗震性能良好；結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、壽命較長，施工、管理、維修、加高和擴(kuò)建都很簡單。缺點(diǎn)是：壩頂不能溢流，須另設(shè)泄水建筑物；土石與砼連接，施工工藝復(fù)雜，易造成大壩溶流現(xiàn)象。拱壩：是一種空間殼體結(jié)構(gòu)，是一種經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)型式，是一種安全性很高的壩型，在抗震性能上，好于砼重力壩，可以從壩頂安全泄流，也可以在壩身開設(shè)大孔口泄水，拱壩對地質(zhì)條件要求較高，另外，當(dāng)河谷寬深比較大時修建拱壩不一定比重力壩經(jīng)濟(jì)。重力壩：分為砼重力壩和砌石重力壩兩種，現(xiàn)有的自然條件能使本工程充分利用當(dāng)?shù)氐闹尾牧?；泄洪建筑物易布置，施工?dǎo)流易解決，砌石重力壩雖然水泥用量少、投資小，但施工機(jī)械化難

18、度大、工期長，砌筑質(zhì)量難以控制。砼重力壩在當(dāng)前日益先進(jìn)和完善的施工方法措施下，工期快，質(zhì)量有保證。同時，該壩可以在施工期間從壩頂溢流，施工受自然條件影響小，對壩基的要求比拱壩低，但比土石壩高，建成后工程工作可靠，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低，使用年限長。綜上所述，結(jié)合壩址區(qū)基本資料，決定選用砼重力壩比較合適。主要有以下原因：壩址區(qū)有豐富的砂礫石料場，且質(zhì)量要求較好，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合水工砼骨料質(zhì)量要求；該樞紐電站裝機(jī)容量大，電站布設(shè)位置處于河床中間，對壩的安全性能要求較高，且電站可與壩體相連；從地質(zhì)資料中看出，該壩址兩岸巖體有破碎帶，對修建拱壩不能滿足，且該水庫來水量較大，選擇拱壩不一定比砼重力壩在斷面上經(jīng)濟(jì)；對

19、于H河在設(shè)計、校核洪水情況下來水量大，加之電站是梯級開發(fā)，故而對溢流能力要求高，修建溢洪道必不可少；砼重力壩的底孔在施工期可作導(dǎo)流洞；砼重力壩抗震性能好；壩址處雖有斷層等，可進(jìn)行固結(jié)灌漿和帷幕灌漿，對斷層進(jìn)行處理，能夠滿足砼重力壩對地基的要求。3.2 壩軸線選擇依據(jù)壩址區(qū)地形圖以及基本資料中的巖石地質(zhì)資料，對圖中所給的壩軸線進(jìn)行分析比較，選圖中所給出的壩軸線為設(shè)計高程。3.3壩頂高程確定3.3.1壩頂高程設(shè)計參數(shù)（1）等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)SDJB-78水利水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；（2）工程等級與建筑物級別。901樞紐大壩的參數(shù)如下：庫容：5.2億m3裝機(jī)容量：150萬KW該工程以發(fā)電

20、為主，兼顧灌溉、供水、庫容5.2億m3，電站裝機(jī)容量150萬KW，由表3-1和3-2確定該工程為一等大（T）型工程，確定主要建筑物（大壩、泄洪建筑物、電站）為1級，次要建筑物（導(dǎo)流墻、工作橋等）為3級，臨時建筑物（導(dǎo)流建筑物等）為4級。（3）壩頂?shù)陌踩弑?-1、3-2、3-3如下：由表3-3知，大壩在設(shè)計情況及校核情況下的安全超高分別為hc=0.7m和hc=0.5m。表3-1 水利水電工程分等指標(biāo)表工程等別水庫總庫容(108M3)防洪排澇灌溉供水水利發(fā)電保護(hù)城鎮(zhèn)及工業(yè)區(qū)保護(hù)農(nóng)田面積排澇面積灌溉面積供給城鎮(zhèn)及礦區(qū)裝機(jī)容量一10特別重要城市33.3013.3310特別重要城市750二101重要

21、城市33.36.6713.334.0103.33重要城市750250三10.1中等城市6.72.04.01.03.330.33中等城市2502.5四0.10.01一般城市2.00.331.00.20.330.03一般城市2.50.5五0.010.0010.330.20.030.5表3-2 水工建筑物的級別工程等別永久性建筑物級別臨時建筑物級別主要建筑物次要建筑物一1.34二2.34三3.45四4.55五5.5表3-3 安全超高h(yuǎn)c運(yùn)用情況壩的級別123設(shè)計情況（基本情況）0.70.50.4校核情況（特殊情況）0.50.40.3（4）洪水標(biāo)準(zhǔn)表3-4 永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)洪水重 建筑物現(xiàn)期(

22、年) 級別運(yùn)用情況12345正常運(yùn)用（設(shè)計）20005005001001005050303020非常運(yùn)用（標(biāo)準(zhǔn)）50001000500300200由上表確定大壩的設(shè)計洪水為2000500年一遇，校核洪水時低于5000年一遇。最后根據(jù)資料選定：設(shè)計洪水0.1%，校核洪水0.01%。3.3.2壩頂高程的確定壩頂高程的確定，依據(jù)水工建筑物教材第77頁進(jìn)行，按設(shè)計情況和校核情況計算，選用較大值，且在可能最大洪水情況下，壩頂高程不能低于相對靜水位，波浪墻高程不得低于波浪頂高程。hhLhzhc式中：h壩頂高出水庫靜水位的超高值hL為波浪高度hz為波浪中心線至靜水位的高度hc為安全加高波浪波高h(yuǎn)L、波長L，

23、波浪中心線高出靜水面的高度hz的計算公式如下：hL0.0166 V05/4 D1/3L10.4（hL）0.8 hZhL2/L式中：V0計算風(fēng)速（m/s）D庫面水域吹程（km）在正常蓄水位和設(shè)計洪水位時，宜采用相應(yīng)洪水期的多年平均最大風(fēng)速的1.52.0倍（取1.5倍），在校核洪水位時，宜采用相應(yīng)洪水期的多年平均最大風(fēng)速計算，計算過程見計算書，最后確定壩頂高程2010m。3.3.3樞紐布置該樞紐工程由非溢流壩段、溢流壩段、底孔壩段、電站廠房、安裝間等組成。為施工及運(yùn)用便利，在左岸設(shè)有上壩公路和電站通行公路。壩頂高程2010m，大壩長405m，非溢流壩段長316.5m，溢流壩段長40.5m，底孔壩段

24、長48m，電站廠房及安裝間位于河流中間，電站設(shè)于壩后，詳見圖3-1（樞紐平面布置圖）。4 非溢流壩段設(shè)計4.1 壩體剖面尺寸壩體剖面尺寸的擬定應(yīng)考慮管理和應(yīng)用的需要，滿足地形、地質(zhì)、水力條件和結(jié)構(gòu)上的要求，再通過校核穩(wěn)定的強(qiáng)度，分析其是否滿足安全和經(jīng)濟(jì)的要求。為獲得經(jīng)濟(jì)合理的壩體剖面，必須遵循以下三條原則：壩體沿最危險破壞面的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不小于規(guī)范值；壩體上游面最小主應(yīng)力不少于規(guī)定值；壩體總工程量為最小。重力壩的荷載主要是水壓和自重，為滿足上述條件，選定壩體基本剖面為三角形。參考已建成工程取大壩的基本剖面如圖4-1，上游壩坡為1:0.15，下游壩坡為1:0.75，壩頂寬依據(jù)無交通要求情

25、況下，取壩高的8%10%，取13m。4.2壩體穩(wěn)定及應(yīng)力分析在任何可能出現(xiàn)的荷載組合情況下，重力壩都應(yīng)保持穩(wěn)定，穩(wěn)定分析是重力壩設(shè)計的一項(xiàng)重要內(nèi)容。應(yīng)力分析是在壩體斷面上已初步擬定的情況下進(jìn)行的，其目的是為了制安壩體在運(yùn)用期和施工期是否滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定方面的要求，同時也為了研究與設(shè)計和施工相關(guān)的其它問題（例：確定砼壩體的標(biāo)號，分區(qū)以及在某些部位配置鋼筋等）提供依據(jù)。4.2.1 荷載及其組合作用在重力壩上的荷載，按其性質(zhì)分為基本和特殊兩種?；窘M合由設(shè)計情況下或正常情況下同時出現(xiàn)的基本荷載組成。特殊荷載組合由校核情況下或非正常情況下同時出現(xiàn)的基本荷載和一種或幾種特殊荷載組成。設(shè)計時，應(yīng)從這兩點(diǎn)結(jié)合

26、中，選擇幾種最不利的，即控制作用的組合情況進(jìn)行計算，使之滿足規(guī)范中規(guī)定的要求。本次設(shè)計中對要求計算的荷載組合已明確給出：（1）基本組合：正常蓄水位時的靜水壓力自重?fù)P壓力浪壓力泥沙壓力。（2）特殊組合：校核洪水位時的靜水壓力自重?fù)P壓力浪壓力動水壓力泥沙壓力；基本組合地震荷載4.2.2 作用在壩基面以上的荷載（1）壩體自重（2）靜水壓力（3）揚(yáng)壓力（4）泥沙壓力，（5）浪壓力（6）地震荷載水平向總地震慣性力Q0KHCZFw沿重力壩高度作用于質(zhì)點(diǎn)i的水平地震慣性力：總地震動水壓力作用點(diǎn)位于水面以下0.54H1處以上各計算式中：rn砼容重rn2.4 T/m3r水容重r1.0 T/m3rsb淤沙的浮容重

27、 rsb=0.75T/m3A1壩體的砼截面面積m2H1H2作用在上、下游壩坡上的水深mA3揚(yáng)壓力圖面積A2作用在上、下游壩坡上的水壓力圖面積A4作用在上、下游壩坡上的泥沙壓力圖面積hs壩前泥沙淤積厚度m泥沙內(nèi)摩擦角12KH水平向地震系數(shù)，設(shè)防裂度為7時，KH0.1CZ綜合影響系數(shù)，可取1/4F地震慣性力系數(shù)，當(dāng)70mH150m時，F(xiàn)1.5G壩體總重Ti地震慣性力分布系數(shù)，其值取決于壩高H和質(zhì)點(diǎn)i的位置Hi，計算溢流壩時，壩高H應(yīng)算至閘墩頂。i值按圖4-2求解。Wi集中在質(zhì)點(diǎn)i上的重量Th計算質(zhì)點(diǎn)的總數(shù)建筑物迎水面與水平面的夾角上游面下游面（7）作用在壩基面以上的荷載組合及計算成果見表4-1。表

28、4-1 非溢流壩壩基面以上各荷載計算成果表荷載組合基本組合特殊組合1特殊組合2正常蓄水位情況校核洪水位情況基本組合+地震荷載荷載（T）自重G17252.4517252.4517252.45荷載（T）水平靜水壓力上游P18064.58450.08064.5下游P2348.48933.12348.48垂直靜水壓力上游V11077.381115.631077.38下游V2261.36699.84261.36揚(yáng)壓力U4858.466474.094858.46泥沙壓力水平PN1776.671776.671776.67垂直PV406.41406.41406.41浪壓力P11.8230.7171.823地震

29、荷載（T）慣性力Q0646.97動水壓力上游P01245.41下游P026.69垂直荷載總計W14139.1413000.2414139.14水平荷載總計P9494.519294.2710393.588、作用在1963折點(diǎn)以上壩體的荷載組合及計算成果見表4-2。表4-2 非溢流壩1963高程以上壩體荷載計算成果表荷載組合基本組合特殊組合1特殊組合2正常蓄水位情況校核洪水位情況基本組合+地震荷載荷載（T）自重G2258.452258.452258.45水平靜水壓力P18821012.15882浪壓力P11.8230.7171.823揚(yáng)壓力U290.06310.78290.06地震荷載（T）慣性力

30、Q0183.174動水壓力上游P0167.488下游P02垂直荷載總計W1968.391947.671968.39水平荷載總計P883.821013.221134.494.2.3 非溢流壩的穩(wěn)定計算壩體抗滑穩(wěn)定計算主要核算壩基面以上的滑動條件，壩體深層抗滑穩(wěn)定因所給資料不足不作計算。壩基面上的抗滑穩(wěn)定計算按抗剪斷公式計算：式中：抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，由水工建筑物教材第52頁規(guī)定中指出：基本組合：3.0特殊組合：校核洪水情況2.5加地震荷載情況2.3W作用在接觸面以上的總鉛直力（含揚(yáng)壓力）P作用在接觸面以上的總水平力f接觸面上的抗剪斷系數(shù)f1.2C接觸面上的抗剪斷凝聚力C120 T/m2A壩基接觸面

31、面積m2，單寬1m時A113111.75m2表4-3 壩基穩(wěn)定計算成果表荷載組合工況荷載KS是否穩(wěn)定WP基本組合()正常蓄水位情況9495.479495.473.273.0穩(wěn)定特殊組合校核洪水位情況9294.279294.273.1272.5穩(wěn)定特殊組合()基本組合地震14139.1410381.162.9372.3穩(wěn)定4.2.4 非溢流壩的應(yīng)力計算（1）壩基面應(yīng)力計算上、下游邊緣應(yīng)力上游邊緣剪應(yīng)力下游邊緣剪應(yīng)力上游邊緣水平正應(yīng)力下游邊緣水平正應(yīng)力上游壩面主應(yīng)力（其中：）下游壩面主應(yīng)力（其中：）式中：B計算截面的長度mW作用于計算截面以上全部荷載的鉛直分力總和Tm作用于計算截面以上全部荷載對截

32、面垂直水流流向形心軸的力矩總和Tmn/m上、下游壩坡坡率P/P作用于計算截面上、下游的水壓力和泥沙壓力總和作用于計算截面上、下游的地震動水壓力作用于計算截面上、下游處的揚(yáng)壓力計算結(jié)果見表4-4。（2）壩體1963截面應(yīng)力計算 公式同上，計算結(jié)果見表4-5表4-4 非溢流壩應(yīng)力計算表單位：T、Tm、kg/cm2組合形式基本組合特殊組合1特殊組合2W18997.614139.1419474.3313000.2414139.14P-9495.47-9495.47-9294.27-9294.27-10381.36M-96731.1-144648.01-127644.64-168988.45-19684

33、8.38P沙水16.8816.8817.1817.1816.88P沙水2.642.644.324.322.64Py動水0.199Py動水0.026Pru揚(yáng)12.713.012.7Prd揚(yáng)2.644.322.64yu12.355.7011.293.513.19yd21.6519.6023.5619.7522.11u0.68-0.2280.880.100.18d14.2614.714.4314.8116.56xu16.784.2117.054.174.35xd13.3411.0315.1411.1112.45zlu12.255.7311.163.493.16zld32.3430.6334.3830

34、.8634.53z2u16.884.1817.184.184.38z2d2.6404.3200.026備注不計揚(yáng)壓力計入揚(yáng)壓力不計計入計入表4-5 1963高程以上非溢流壩壩體應(yīng)力計算表單位：T、Tm、kg/cm2組合形式基本組合特殊組合1特殊組合2W2258.451968.392258.451947.671968.39P-884.78-884.78-1013.22-1013.22-1129.3M-813.971640.48-1117.5-3747.28-6098.6P沙水4.24.24.54.54.2P沙水Py動水Py動水Pru揚(yáng)4.24.54.2Prd揚(yáng)yu6.016.385.873.72

35、2.64yd6.804.796.957.338.53ud5.103.65.215.56.4xu4.24.5xd3.832.73.914.134.8zlu6.056.525.93.82.7zld10.637.4810.8611.4513.33z2u4.24.5z2d備注不計揚(yáng)壓力計入揚(yáng)壓力不計計入計入（3）壩體內(nèi)部應(yīng)力計算壩內(nèi)水平截面上的正應(yīng)力壩內(nèi)剪應(yīng)力壩內(nèi)水平正應(yīng)力壩內(nèi)主應(yīng)力主應(yīng)力和第一主應(yīng)力的方向以順時針方向?yàn)檎?；?dāng)yx時，自豎直線量取，當(dāng)yx時，自水平線量取。（4）應(yīng)力計算成果分析非溢流壩壩基面和1963截面各點(diǎn)應(yīng)力分布如圖4-3所示，壩體計算部位砼為R200，正常蓄水位情況下容許壓力為2

36、00/4=50kg/cm2，校核洪水位情況下為200/3.5=57.1kg/cm2，此外，資料給出壩基、基巖的容許壓應(yīng)力巖74kg/cm2。非溢流壩壩基面穩(wěn)定及應(yīng)力驗(yàn)算見表4-6；1963截面穩(wěn)定及應(yīng)力驗(yàn)算見表4-7。由表4-6和表4-7知，此非溢流壩的穩(wěn)定和應(yīng)力滿足設(shè)計規(guī)范要求。22表4-6 非溢流壩壩基面穩(wěn)定及應(yīng)力驗(yàn)算成果表名稱符號基本組合特殊組合（）特殊組合（）計入揚(yáng)壓力不計揚(yáng)壓力安全系數(shù)或允許值比較分析結(jié)果計入揚(yáng)壓力不計揚(yáng)壓力安全系數(shù)或允許值比較分析結(jié)果計入揚(yáng)壓力不計揚(yáng)壓力安全系數(shù)或允許值比較分析結(jié)果垂直力（T）W14139.1418997.613000.2419474.3314139

37、.1418997.6水平力（T）P-9495.47-9495.47-9294.27-9294.27-10381.16-10381.16對截面形心力矩（Tm）M-144648.01-96731.1-168988.45-127644.64-196845.38-14888.47穩(wěn)定驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度公式法Ks抗剪斷公式法3.23.83.0滿足3.123.962.5滿足2.933.482.3滿足應(yīng)力驗(yàn)算地基強(qiáng)度偏 心 距e10.235.0918.625滿足13.06.5518.625滿足13.927.8418.625滿足上游邊緣5.712.350滿足3.5111.290滿足3.190滿足下游邊緣19.621

38、.65=74滿足19.7523.56=74滿足22.11=74滿足上游邊緣第一主應(yīng)力5.7312.25計入揚(yáng)壓力時0；不計揚(yáng)壓力時0.25rH3.175滿足3.4911.16計入揚(yáng)壓力時0；不計揚(yáng)壓力時0.25rH3.25滿足3.16計入揚(yáng)壓力時0滿足第二主應(yīng)力4.1816.884.1817.184.38下游邊緣第一主應(yīng)力30.6332.34砼200/450滿足30.8634.38砼200/3.557.1滿足34.53砼200/3.557.1滿足第二主應(yīng)力2.644.320.03表4-6 非溢流壩1963高程截面穩(wěn)定及應(yīng)力驗(yàn)算成果表名稱符號基本組合特殊組合（）特殊組合（）計入揚(yáng)壓力不計揚(yáng)壓力安

39、全系數(shù)或允許值比較分析結(jié)果計入揚(yáng)壓力不計揚(yáng)壓力安全系數(shù)或允許值比較分析結(jié)果計入揚(yáng)壓力不計揚(yáng)壓力安全系數(shù)或允許值比較分析結(jié)果垂直力（T）W1968.392258.451947.672258.451968.392258.45水平力（T）P-884.78-884.78-1013.22-1013.22-1129.30-1129.30對截面形心力矩（Tm）M1640.48-813.97-3747.28-1117.50-6098.96-3644.51穩(wěn)定驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度公式法Ks抗剪斷公式法7.457.843.0滿足6.486.852.5滿足5.846.152.3滿足應(yīng)力驗(yàn)算地基強(qiáng)度偏 心 距e0.830.3

40、65.875滿足1.920.495.875滿足3.101.615.875滿足上游邊緣6.386.010滿足3.725.870滿足2.640滿足下游邊緣4.796.8=74滿足7.336.95=74滿足8.53=74滿足上游邊緣第一主應(yīng)力6.526.05計入揚(yáng)壓力時0；不計揚(yáng)壓力時0.25rH1.05滿足3.85.9計入揚(yáng)壓力時0；不計揚(yáng)壓力時0.25rH1.125滿足2.7計入揚(yáng)壓力時0滿足第二主應(yīng)力4.24.5下游邊緣第一主應(yīng)力7.4810.63砼200/450滿足11.4510.86砼200/3.557.1滿足13.33砼200/3.557.1滿足第二主應(yīng)力5 溢流壩設(shè)計5.1 溢流壩斷面

41、尺寸的擬定5.1.1溢流道尺寸的擬定溢流道進(jìn)口尺寸必須滿足901水庫泄洪的需要，故需先進(jìn)行水力計算。（1）孔口出流流量的計算因泄水底孔出口高程低于設(shè)計、校核下游洪水位，故按淹沒出流計算（設(shè)計洪水位計算），孔口出流流量Q孔2Q1635 m3/s（2）溢洪道過流流量計算由資料知，設(shè)計情況下的洪水頻率0.190，洪水量為Q來5050m3/sQ堰Q來（Q孔Q電站）2008m3/s（3）堰頂高程的確定查地質(zhì)資料，溢洪道過水堰介于較好巖石和特別堅(jiān)硬巖石之間，取單寬流量q90m3/sm，溢流堰寬度B堰，考慮到校核洪水較大，故取3孔10m寬閘門，即B堰=30m，這樣堰上水頭查鋼閘門設(shè)計規(guī)范，選平面鋼閘門，其尺

42、寸為寬10m，高12m。堰頂高程為設(shè)H閘1993.5m（4）堰面曲線的確定查水工設(shè)計手冊基礎(chǔ)理論部分，堰面曲線采用WES曲線，求得堰面各部分尺寸。堰后據(jù)實(shí)際地形情況考慮，設(shè)置1:4斜坡段較為合適，通過做圖法求得WES實(shí)用堰和斜坡段的連接圓弧半徑為R=10.6m，下游反弧段半徑通過水力計算得R=14m，反弧段出口挑角依據(jù)水工建筑物教材取25，出口壩頂高程應(yīng)比下游最高水位高12m，取為1923.2m，確定其剖面尺寸為圖5-1示。5.1.2 堰面尺寸校核將以上所擬定的尺寸按校核情況進(jìn)行過流量校核，檢驗(yàn)其是否滿足過流要求。校核過流量按0.01%計算，校核過程見計算書，經(jīng)校核所擬定尺寸滿足要求。5.1.

43、3 閘墩斷面擬定（1）閘墩斷面擬定參照已建工程，結(jié)合本工程情況，選用1012m平面鋼閘門，初步擬定閘墩尺寸如圖5-2。（2）閘墩立面尺寸的確定為了改善溢洪道進(jìn)口水流條件，增強(qiáng)溢流壩穩(wěn)定性，改善應(yīng)力分布情況，將閘墩在立面上相對壩軸線前移1.5m，切去11.58.13m（高寬）一塊，閘墩頂部布設(shè)工作橋和交通橋。5.2 下游沖刷坑驗(yàn)算根據(jù)水工建筑物教材100頁知道溢洪道下游水舌挑射距離L和最大沖坑水墊厚度tK為：則沖坑深度由于河床巖石的穩(wěn)定邊坡為1:0.75，所以沖坑半徑r = 0.75，=3.73m，其值遠(yuǎn)小于水舌挑射距離L=191.6m，不會對壩底部造成沖刷，故安全。5.3 溢洪道邊墻尺寸擬定（

44、1）溢洪道水面曲線的確定溢洪道WES實(shí)用堰堰頂水頭由水力學(xué)上371頁知，h頂0.668H7.68m，其它部分水深由公式，求解，將計算結(jié)果繪成水面曲線。（2）溢洪道邊墻尺寸擬定由砼重力壩設(shè)計規(guī)范15頁知，溢洪道邊墻安全超高值hc0.51.5m。5.4 溢流壩段穩(wěn)定及應(yīng)力計算對于溢流壩段，抗滑穩(wěn)定安全方面是主要的，應(yīng)力控制是次要的，因此在穩(wěn)定計算中要考慮三種工況，即：工況1：設(shè)計情況下，閘門全關(guān)時工況2：校核情況下，閘門全開時工況3：工況1地震荷載時應(yīng)力計算只考慮兩種工況，即工況1和工況2。5.4.1 荷載計算（1）工況1需考慮的荷載有：壩體自重、閘門、啟閉機(jī)及其附屬部件的重量、前后水壓力、浪壓力、泥沙壓力、揚(yáng)壓力。（2）工況2需考慮的荷載有：壩體自重、校核洪水位下的水壓力、浪壓力、泥沙壓力、揚(yáng)壓力及閘門泄水堰