南昌工程學(xué)院水工建筑物課程設(shè)計(jì)

1、水工建筑物課程設(shè)計(jì)重力壩姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)： 14水利水電工程（本）04指導(dǎo)老師： 張潔目錄一、原始資料 - 1 -二、壩體剖 面擬定 - 2 -三、穩(wěn)定分析 - 7 -四、應(yīng)力分析 - 16 -五 溢流壩面設(shè)計(jì) - 19 -六 細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì) - 21 -七 地基處理設(shè)計(jì) - 24 -南昌工程學(xué)院水工建筑物課程設(shè)計(jì)一、原始資料某樞紐以發(fā)電為主，兼顧防洪灌溉。水庫(kù)建成后，還可以提高下游二個(gè)水電 站的出力和發(fā)電量。該工程壩型為混凝土重力壩。（一）水庫(kù)特征：1、 水庫(kù)水位：正常蓄水位一349米設(shè)計(jì)洪水位一349.9米 校 核洪水位一350.4米2、 下泄流量與相應(yīng)下游水位：千年一遇洪水的下泄流量137

2、70 m3 s，相 應(yīng)下游水位271.90米；五千年一遇洪水的下泄流量 15110 m3 s，相應(yīng)下游 水位272.63米。3、 庫(kù)容：總庫(kù)容為17.9億立方米，考慮幵挖后，壩基面高程 269m（二）、綜合利用效益：裝機(jī)容量 20萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量7.4億度。防洪：可將千年一遇洪峰流量以 18200 m3 s削減至13770 m3 s ;可將五千 年一遇洪峰流量從 21200 m s削減至15110 m3 s ;可灌溉農(nóng)田30萬(wàn)畝；此外 還可改善航運(yùn)條件，庫(kù)區(qū)可從事養(yǎng)殖。（三）自然條件1、地形：壩址位于峽谷出口段，左岸地勢(shì)較低，山坡較緩；右岸地勢(shì)高， 山坡陡。2、地質(zhì)：壩址出露巖層為志留系圣母山

3、綠色含礫片巖。巖性堅(jiān)硬完整，新 鮮巖石飽和極限抗壓強(qiáng)度在 60-80Mpa 以上，壩上游坡角為絹云母綠泥石英片 巖,飽和極限抗壓強(qiáng)度為30-40 Mpa。壩基坑剪斷摩擦系數(shù)f經(jīng)野外試驗(yàn)與分 析研究確定為1.0-1.1 ;壩基坑抗剪斷凝聚力為 0.6-0.8 Mpa 。3、 水文地質(zhì)：壩址水文地質(zhì)較簡(jiǎn)單。相對(duì)不透水層埋藏深度一般在35米 以內(nèi)，庫(kù)區(qū)無滲漏問題。4、 氣象資料：最高氣溫為42 C,最低氣溫為-8 C,多年平均最大風(fēng)速為14 ms，水庫(kù)吹程為1.4km5、 淤泥：百年后壩前淤沙高程為286.6米，淤積泥沙內(nèi)摩擦角取0 ,淤沙浮容重為8 103 N m3。二、壩體剖面擬定1工程等級(jí)水利

4、水電工程等級(jí)指標(biāo)工程等級(jí)工程規(guī)模水庫(kù)總?cè)萘浚▋|m3）防洪治澇灌溉供水發(fā)電保護(hù)城鎮(zhèn)與工 礦企業(yè) 重要性保護(hù)農(nóng) 田（萬(wàn)畝）治澇面 積（萬(wàn) 畝）灌溉面 積（萬(wàn)畝）供水對(duì)象重要性裝機(jī)容 量（萬(wàn)KW）I大（1）型>10特別重要>500>200>150特別重要>120n大（2）型10 1.0重要5001002006015050重要12030出中型1.0 0.1中等100306015505中等305IV小（1）型0.1 0.01一般3051535 0.5一般51V?。?）型0.01 0.001<5<3<0.5<1表2-1總庫(kù)容為17.9億立方米，確定為大

5、（1）型水庫(kù)，等級(jí)為I級(jí)2確定壩高 2.1超高值 h的計(jì)算壩頂高程應(yīng)高于校核洪水位，壩頂上游防浪墻頂高程應(yīng)高于波浪頂高程，防浪墻頂至設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位的高差h，可由式（2-1 ）計(jì)算。?h = ?1% + ?+ ?（2-1 ）?h 防浪墻頂與設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位的高差，m ;?1% 累計(jì)頻率為1%時(shí)的波浪高度，m ;?波浪中心線至設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位的高差，m ;?安全加高，由于該工程的級(jí)別為I級(jí)，故查得設(shè)計(jì)洪水位情況 he=0.7m ;校核洪水位情況 he = 0.5m。下面按官?gòu)d公式計(jì)算？1%，?。?尸 0.0166?”/4 ?/3L = 10.4（? ?0.8? 2?=?1?h

6、1% =1.24h 5%Vo 為計(jì)算風(fēng)速 14m/s ;D 為吹程 1.4km ;波高 hi: gD/V o2=7O (20 250)?5%為累計(jì)頻5%的波高，規(guī)范規(guī)定應(yīng)采用累計(jì)頻率為1%時(shí)的波高，對(duì)應(yīng)于5%波高，應(yīng)乘以1.24 ;首先計(jì)算波浪高度hi和波浪長(zhǎng)度L和波浪中心線超出靜水面的高度 ？?。(1)設(shè)計(jì)洪水位時(shí)：設(shè)計(jì)洪水位時(shí) ?h計(jì)算，風(fēng)速宜用取多年平均最大風(fēng)速的 1.5-2.0 倍,V0 =14m/s 取 V=1.5V 0 =21m/s ，吹程 D=1.4km。波浪三要素計(jì)算如下:波高？?尸 0.0166?畀？/3?= 0.0166 X215/4 141/3 =0.83m波長(zhǎng) L =

7、10.4(? ?>0.8 = 10.4 X0.83°.8=8.96m雍高？?=?= (3.14 X0.83 2/6.0 ) Xcth(2 X3.14 X80.9/6.0)=0.24m計(jì)算得出 h5% = ?=0.83m ，因 gD/V 02=70，h1%=1.24h 5%=1.03m ; hz=0.24m ; hc=0.7m；?h = ?1% + ?+?=1.03+.24+0.7=1.97m(2)校核洪水位時(shí)：風(fēng)速宜用取多年平均最大風(fēng)速V0 =14m/s計(jì)算方法同上，hc=0.5m ，?h = ?1% + ?+ ?=0.62+0.13+0.5=1.25m2.2壩咼計(jì)算壩頂高程按

8、下式計(jì)算，并選用其中較大值壩頂高程二設(shè)計(jì)洪水位+ Ah設(shè)=349.9+1.97=351.87m壩頂高程二校核洪水位+ Ah校=350.4+1.25=351.65m取校核洪水位時(shí)的情況 351.87m為保證壩體運(yùn)行安全，需設(shè)置防浪墻，1.34m，壩頂高程取為 350.53m <壩基面高程為 269m, 壩頂高程為 350.6m, 壩高為 350.53-269=81.53m。3 擬定壩頂寬度因無特殊要求，根據(jù)規(guī)范的規(guī)定，壩頂寬度可采用壩高的8%10%取值,且不小于 2m 并應(yīng)滿足交通和運(yùn)行管理的需要。按壩高的10%計(jì)算，即為6.52m 8.15m ，考慮到上游防浪墻，下游側(cè)護(hù)欄、排水溝槽與兩

9、邊人行道等， 取壩頂寬為 8m ，以滿足大壩維修作業(yè)通行需要。4 擬定剖面尺寸擬定壩體形狀為基本三角形。 本次設(shè)計(jì)采用上游壩面鉛直， 下游傾斜的形式。 該形式為實(shí)際工程中經(jīng)常采用的一種形式， 具有比較豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。 下游壩坡 坡率m=0.60.8，取m=0.8。計(jì)算得壩底寬度為 B=0.8 X81.5=65.2m 。8C'005720：i'j s§0=三、穩(wěn)定分析1 荷載與其組合主要荷載有：自重、靜水壓力、重力壩浪壓力、泥沙壓力、揚(yáng)壓力等，常取1 m壩長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算。荷載組合可分為基本組合與特殊組合兩類。 基本組合屬于設(shè)計(jì)情況或正常情 況，由同時(shí)出現(xiàn)的基本荷載組成。 特

10、殊組合屬校核情況或非常情況， 由同時(shí)出現(xiàn) 的基本荷載和一種或幾種特殊荷載組成。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從這兩類組合中選擇幾種最不 利的、起控制作用的組合情況進(jìn)行計(jì)算，使之滿足規(guī)范中規(guī)定的要求。本次荷載組合分二種（ 1 ）、基本組合為設(shè)計(jì)洪水位情況，其荷載組合：自重 +靜水壓力 +揚(yáng)壓力+ 泥沙壓力 + 浪壓力；（ 2）、特珠組合為校核洪水位情況，其荷載組合：自重 +靜水壓力 +揚(yáng)壓力+ 泥沙壓力 + 浪壓力。2 設(shè)計(jì)洪水情況荷載計(jì)算 ：2.1 自重 W壩體自重的計(jì)算公式：W = V?（? kN ）（3-1 ）式中 V壩體體積，m3;由于取1m壩長(zhǎng)，可以用斷面面積代替，通常 把它分成如圖 3-1 所示的若干個(gè)

11、簡(jiǎn)單的幾何圖形分別計(jì)算重力；?壩體混凝土的重度（本設(shè)計(jì)中混凝土的重度為24kN/ m 3）圖3-1分解后的兩部分自重：Wi=24 X8 X81.53=15653.76kNW2=24 X71.53 X57.2 X1/2=49098.19kNW= W 1 + W 2=15653.76+49098.19=64751.95kN取壩底部中點(diǎn)為力矩作用中心點(diǎn)o,貝yW1作用點(diǎn)至O點(diǎn)的力臂L1=32.6-4=28.6mW2 作用點(diǎn)至 O 點(diǎn)的力臂 L2=32.6-(8+57.2/3)=5.53m;豎向力對(duì)O點(diǎn)的彎矩(順時(shí)針為“一”，逆時(shí)針為“ +”)：Mow1 = 15653.76 X28.6=447697

12、.54KN mMow2 =49098.19 X5.53=271512.99KNmBMow =447697.54+271512.99=719210.53 KNm2.2靜水壓力PPh靜水壓力是作用在上下游壩面的主要荷載，計(jì)算時(shí)常分解為水平水壓力和垂直水壓力Pv兩種,本設(shè)計(jì)上游壩面只有水平水壓力，下游有水平和垂直兩種壓力。如圖3-2所示根據(jù)水力學(xué)公式水平水壓力Ph計(jì)算公式為：1?= -? .( 3-2 )式中：H 計(jì)算點(diǎn)處的作用水頭，m；?水的重度，常取9.81 kN /m3;垂直水壓力Pv按水重計(jì)算。?t =349.90-269=80.9m?下 =271.90-269=2.9m上游水壓力：P上?=

13、 1/2 X9.81 x80.92=32102.29kN()下游水平水壓力：P下?尸 1/2 X 9.81 X 2.92=41.25KN () 下游垂直水壓力：P下?= 1/2 X9.81 X2.92 X0.8=33.00KN( )上游水壓力力臂L上?尸80.9/3=26.97m下游水平水壓力力臂L下?=2.9/3=0.97m下游垂直水壓力力臂 L下?=32.6-(2.9/3 ) X0.8=31.83m靜水壓力對(duì)0點(diǎn)的彎矩(順時(shí)針為“一”，逆時(shí)針為“ + ”)：Mop 上 h=-32102.29 X26.97=-865798.76KNmMop 下 h=41.25 X0.97=40.01KNmM

14、oP 下 v=-33.00 X31.83=1050.39 KNm水平水壓力對(duì)0點(diǎn)的彎矩：M）p =-865798.76+40.01=-865758.75KNm2.3揚(yáng)壓力U （設(shè)帷幕灌漿，設(shè)排水孔）根據(jù)規(guī)范，排水處揚(yáng)壓力折減系數(shù)：a =0.25,如圖3-3所示，將揚(yáng)壓力分成四部分，U1 , U2 , U3 , U4 oU1U211-圖3-35=9.81 X2.90 X65.2=1854.87 kNU2=1/2 X0.25 X78 X9.81 X57.2=5471.04kNU3=78 X8 X0.25 X9.81 = 1530.36kNU4=1/2 X58.5 X9.81 X8=2295.54k

15、NU= U1=+ U2+Us+U4=11151.81kN5作用點(diǎn)至O點(diǎn)的力臂？?=0U2作用點(diǎn)至 O 點(diǎn)的力臂？?=32.6-(57.2/3+8)=5.53mU3作用點(diǎn)至O點(diǎn)的力臂？?=32.6-8/2=28.6mU4作用點(diǎn)至 0點(diǎn)的力臂？?=32.6-8/3=29.93 m豎向揚(yáng)壓力力對(duì)0點(diǎn)的彎矩(順時(shí)針為“一”Mi=0 KN mM2=-5471.04M3=-1530.36M4=-2295.54BMX5.53=-30254.85KNX28.6=-43768.30KNX29.93=-68705.51 KN，逆時(shí)針為“ + ”)mmmou =0-30254.85-43768.30-68705.5

16、1=-142728.66KNm2.4、泥沙壓力?般計(jì)算年限取50100 年，本設(shè)計(jì)取100年，水平泥沙壓力？?為:?= 1?2?45 °- ?(3-3)式中：？泥沙的浮容重，8kN/m3 ;?壩前淤沙厚度， 286.6-269=17.6m;?淤沙的內(nèi)摩擦角，(0 °)。故泥沙壓力為 cO?=1/2 X8 X17.6 X17.6 xtan 245 =1239.04kN對(duì)O點(diǎn)的力臂L=17.6/3 = 5.87m對(duì) O 點(diǎn)取矩：Mops=-1239.04 X5.87=-7273.16KNm2.5、浪壓力(1)波浪要素計(jì)算與波態(tài)判別根據(jù)規(guī)范SL319-2005，波浪要素按官?gòu)d水庫(kù)

17、公式計(jì)算(適用于Vo<2Om/s 與D<20km ):?'= 0.0076?1/12 (鬲)1/3(3-4)?-1/2 15 ?1/3 75二 0.33?1/2.15 (?)1/3.75(3-5)h 當(dāng)gD/V 02=20250時(shí)，為累積頻率 5%的波高h(yuǎn)5% ;當(dāng)gD/V 02=2501000時(shí)，為累積頻率10%的波高h(yuǎn)10%由剖面計(jì)算結(jié)果知，取累積頻率5%的波高h(yuǎn)5%Lm平均波長(zhǎng)(m );波浪中心線至水庫(kù)靜水位的高度 hz按下式計(jì)算:?鄉(xiāng)0/2?=專?嶄(3-6)其中，平均波長(zhǎng)Lm按下式計(jì)算：? = 0.33?1/2.15 (J)1/3.75 ?/?(3-7)?=0.3

18、3 X(14 ) -1/2.15 (9.81 X1400/14 2)1/3.75 X142/9.81=0.21m因H>Lm /2 ，屬于深水波。(2)波浪壓力計(jì)算各種情況均按深水波計(jì)算浪壓力，如圖3-4所示渡鍛申心線77? y圖3-4深水波浪壓力分布浪壓力計(jì)算公式為?= (?1% + ? (3-8)hi%=1.24h 5%=0.62m； ?=0.13m;?= ?(?1% + ? =9.81 X0.21 -4 X(0.62+0.13 ) =0.386kN對(duì)壩底中點(diǎn)0取矩為(順時(shí)針為“一”，逆時(shí)針為“ + ”)：Mopi = 0.386 X(80.9+0.13)= 31.278 KN m2.

19、6其它荷載冰壓力、土壓力應(yīng)根據(jù)具體情況來定。溫度荷載一般可以采取措施來消除，穩(wěn)定和應(yīng)力分析時(shí)可以不計(jì)入。風(fēng)荷載、雪荷載、人群荷載等在重力壩荷載中所占比例很小，可以忽略不計(jì)。壩體廊道與壩頂設(shè)備重也忽略不計(jì)。2.7、將計(jì)算的各荷載進(jìn)行匯總整理。結(jié)論請(qǐng)見下表3-1表3-1設(shè)計(jì)水位情況各項(xiàng)作用力單位：KN、KN m序號(hào)荷載效應(yīng)方向力值力矩M值1自重J為正64751.53719210.532水平靜水壓力J為正32061.04-865758.753垂直靜水壓力J為正33.001050.393揚(yáng)壓力J為正-11151.81-142728.604浪壓力J為正0.38631.285淤沙壓力J為正1239.047

20、273.163同理可得校核洪水荷載表3-2校核水位情況各項(xiàng)作用力單位：KN、KN m序號(hào)荷載效應(yīng)方向力值力矩M值1自重J為正64721.53719210.532水平靜水壓力J為正32435.7-881655.753垂直靜水壓力J為正51.711635.693揚(yáng)壓力J為正-11211.47-143643.574浪壓力J為正0.38631.4715淤沙壓力J為正1239.047273.164穩(wěn)定分析重力壩的抗滑穩(wěn)定分析按單一安全系數(shù)法和分項(xiàng)系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì) 算和驗(yàn)算?？够€(wěn)定分析的目的是核算壩體沿壩基面或沿地基深層軟弱結(jié)構(gòu)面抗 滑穩(wěn)定的安全度?？够€(wěn)定計(jì)算時(shí)取單寬作為計(jì)算單元。按單一安全系數(shù)

21、法驗(yàn)算，計(jì)算公式如下:?=? ( W-U )+A?P(3-9)式中：Ks '按抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f ' 壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷摩擦系數(shù)，f ；=1.10c '壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷凝聚力， KPa, c=0.8Mpa=800KPa;A 壩基接觸面截面積，單寬， A=65.2m 2。3W 作用于壩體上全部荷載(包括揚(yáng)壓力)對(duì)滑動(dòng)平面的法向分值， kN ;2P 作用于壩體上全部荷載對(duì)滑動(dòng)平面的切向分值，kN ;按抗剪斷強(qiáng)度公式(3-18 )計(jì)算的壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Ks '值應(yīng)不小于3.0(1)設(shè)計(jì)洪水位穩(wěn)定分析?=1.1 X(64

22、751.53+33.00-11151.81)+800X65.2 X1/33300.47=3.34所以，？?>( K) =3滿足規(guī)范要求。(2)校核洪水位穩(wěn)定分析?=1.1 X(64751.53+51.71-11211.47)+800X65.2 X1/33675.13=3.30所以，？?>( K) =2.5滿足規(guī)范要求。四、應(yīng)力分析應(yīng)力分析的目的是為了檢驗(yàn)大壩在施工期和運(yùn)用期是否滿足強(qiáng)度要求， 同時(shí) 也是研究解決設(shè)計(jì)和施工期中的某些問題， 如混凝土標(biāo)號(hào)區(qū)分和某些部位的配筋 等提供依據(jù)。在一般情況下， 壩體的最大、 最小正應(yīng)力和主應(yīng)力都出現(xiàn)在上下游壩面， 所 以重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，應(yīng)核

23、算上下游壩面的應(yīng)力是否滿足強(qiáng)度要求。應(yīng)力分析的過程是： 首先進(jìn)行荷載計(jì)算和荷載組合， 然后選擇適宜的方法進(jìn) 行應(yīng)力計(jì)算， 最后檢驗(yàn)壩體各部位的應(yīng)力是否滿足強(qiáng)度要求。 依據(jù)規(guī)范， 本次應(yīng) 力分析用材料力學(xué)法進(jìn)行計(jì)算。材料力學(xué)法三個(gè)基本假定： 壩體混凝土為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的彈性材料。 視壩段為固接于地基上的懸臂梁， 不考慮地基變形對(duì)壩體應(yīng)力的影響， 并 認(rèn)為各壩段獨(dú)立工作，橫縫不傳力。 假定壩體水平截面上的正應(yīng)力按直線分布， 不考慮廊道等對(duì)壩體應(yīng)力的影 響。1設(shè)計(jì)洪水位應(yīng)力計(jì)算1.1正應(yīng)力計(jì)算？?=? 6?上、下游邊緣應(yīng)力 yu和yd計(jì)算公式? 6?=帀？? p (4-1)其中：習(xí)W 作用于計(jì)

24、算截面以上全部荷載的鉛直分力的總和，kN ;2M作用于計(jì)算截面以上全部荷載對(duì)壩基截面垂直水流流向形心軸的力矩總和，kN m ;B計(jì)算截面的長(zhǎng)度，moBW=64725.6+33.0-10165.89=54592.71 kNM=718931.928-1050.39-865758.76-134646.03-31.278-7273.16=-289827.69kN myu =54592.71/65.2+ 6 X(-289827.69 ) /65.2 2=837.31-409.07=428.24kPayd =837.31+409.07=1246.38kPa并且yu和yd均大于0,壩踵、壩址處均沒有出現(xiàn)拉應(yīng)

25、力，滿足工程規(guī)范要求,都小于壩踵和壩址的飽和極限抗壓強(qiáng)度。上游水面壓強(qiáng)：Puh上=9.81 X80.9=793.63kPa1.2主應(yīng)力計(jì)算?=?(1+ n2)yu - Pu n2=428.24kPa"2 21d (1 m ) yd Pdm =(1+0.8 X0.8) xi246.38=2044.06kPa壩體混凝土材料 C20拉壓強(qiáng)度為20Mpa 。計(jì)算結(jié)果表明，重力壩在設(shè)計(jì)洪水水位情況下應(yīng)力滿足規(guī)范要求。2校核洪水位應(yīng)力計(jì)算2.1正應(yīng)力BW=64725.6+51.71-10720.63=54056.68kN藝M=718931.928-1635.69-881655.75-135170

26、.57-31.471-7273.16=-306834.713kN myu =54056.68/65.2+ 6 X(-306834.713 ) /65.2 2=829.09-433.07=396.02kPayd =829.09+433.07=1262.16kPayu和yd均大于0,壩踵、壩址處均沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足工程規(guī)范要求，并且都小于壩踵和壩址的飽和極限抗壓強(qiáng)度。上游水面壓強(qiáng)：?=?上=9.81 X81.4=798.534kPa2.2、主應(yīng)力計(jì)算?(1+ n2)yu - Pu n2=396.02kPa1d(1 m2) yd2Pdm =(1+0.8 X0.8) X1262.16=2069.94

27、kPa壩體混凝土材料 C20拉壓強(qiáng)度為20Mpa。計(jì)算結(jié)果表明，重力壩在校核洪水水位情況下應(yīng)力滿足規(guī)范要求。五溢流壩面設(shè)計(jì)溢流壩曲線由頂部曲線段， 中間直線段和下部反弧段三部分組成，溢流面曲線采用WES曲線1基本資料工況上游水位m下泄流量m3/s下游水位m正常349設(shè)計(jì)349.913770271.90校核350.415110272.63Hmax=1.4m2溢流曲線設(shè)計(jì)溢流曲線具體尺寸要求如表，其中Hd為堰面曲線定型設(shè)計(jì)水頭， 要求按最大作用水頭 Hmax的75%95%計(jì)算，本設(shè)計(jì)采用 80%倍的Hmax，所以Hd=1.12m。2.1曲線上游圓弧段參數(shù)計(jì)算如表0.282 H?=0.316mR3=

28、0.04 H?=0.045m0.276 H?=0.309mR2 =0.20 H?=0.224m0.175 H?=0.196mR1 =0.50 H?=0.56m2.2頂部曲線段頂部曲線段計(jì)算公式為:x1.85=2.0 H?夕85y(5-1)x0.511.522.533.544.550.120.450.961.632.473.464.615.907.338.91y6417460187x5.566.577.588.599.51010.612.414.416.618.821.223.726.429.232.1y37948918807499543647曲線如圖5-12.3、中間直線段dy/dx=1/（2

29、.0H?，85 ）1.85 x °85 =1/0.8x=1.596m,y=1.078m2.4、下游反弧段本設(shè)計(jì)采用挑流消能，反弧段半徑R= （410） h?式中h?為校核水位閘門全幵時(shí)挑流鼻坎反弧段最低點(diǎn)處的水深。挑流鼻坎高程取274.00m o反弧段最低點(diǎn)流速v=0.93 v2g=0.93 "2 X9.81 x（350.4 - 274） =36.01m/s水深 h?=q/v=90/36=2.5m反弧段半徑R= （410） h?,本設(shè)計(jì)反弧段流速為 36.01m/s>16m/s, 但流速也不是特別大，同時(shí)考慮反弧段要與中間直線段相切，所以取R=15m o六細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)

30、1壩頂構(gòu)造壩頂路面應(yīng)具有23%的橫向坡度，并設(shè)置砼排水溝（30 X30cm）以排出壩 頂雨水，壩頂上游的防浪墻（寬0.5m，高1.2m ）要承受波浪和漂浮物的作用， 因此墻身應(yīng)有足夠的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性，宜采用與壩體連成整體的鋼筋砼結(jié)構(gòu)， 而下游側(cè)則可設(shè)防護(hù)欄，為滿足運(yùn)用要求和交通要求，在壩頂上布置照明設(shè)施， 即在上游側(cè)每隔25m設(shè)一對(duì)照明燈，一只朝向壩頂路面方向， 一只朝向水庫(kù)方 向。根據(jù)大壩正常運(yùn)行需要， 在壩頂還要設(shè)置通向壩體內(nèi)部各層廊道、 電站的電 梯井，便于觀測(cè)維修人員快速進(jìn)出。2 分縫止水2.1 壩體分縫1 、橫縫：減小溫度應(yīng)力，適應(yīng)地基不均勻變形和滿足施工要求；2、縱縫：適應(yīng)砼的

31、澆筑能力和減小施工期的溫度應(yīng)力，在平行壩軸線方向 設(shè)置。一般情況橫縫為永久縫， 也有臨時(shí)縫， 垂直壩軸線， 用于將壩體分成為若干 獨(dú)立的壩段； 縱縫為臨時(shí)縫，可分為鉛直縱縫、 斜縫和錯(cuò)縫三種， 縱縫縫面應(yīng)設(shè) 水平向鍵槽， 鍵槽呈斜三角形， 槽面大致沿主應(yīng)力方向， 在縫面上布置灌漿系統(tǒng) 進(jìn)行接縫灌漿，為了灌漿時(shí)不使?jié){液從縫內(nèi)流出，必須在縫的四周設(shè)止?jié){片。3、水平施工縫：是上、下層澆筑塊之間的接合面。 澆筑塊厚度一般為1.54.0m ;在靠近基巖面附近用 0.751.0m 的薄層澆筑，以利于散熱，減少溫升， 防止開裂。2.2 止水設(shè)計(jì)橫縫內(nèi)需設(shè)止水，止水材料有金屬片、 橡膠、 塑料與瀝青等，對(duì)于高

32、壩應(yīng)采 用兩道止水片， 中間設(shè)瀝青井， 金屬片止水一般采用 1.01.6mm 后的紫銅片， 第一道止水治上游面的距離應(yīng)有利于改善壩體頭部應(yīng)力，一般為0.52.0m （本設(shè)計(jì)采用 1.0m ），每側(cè)埋入砼的長(zhǎng)度約為 2025cm （本設(shè)計(jì)采用 25cm ），在 止水片的安裝時(shí)要注意保證施工質(zhì)量， 瀝青井為方形或圓形 （本設(shè)計(jì)采用方形） ，其一側(cè)可用預(yù)制砼塊，預(yù)制塊長(zhǎng)1.01.5m，厚510cm （本設(shè)計(jì)采用1m X10cm ），瀝青井尺寸大致為 15cm15cm 至25cm25cm （本設(shè)計(jì)采用 20cm X20cm ），井內(nèi)灌注的填料由二號(hào)或三號(hào)是由瀝青，水泥和石棉粒組成，井內(nèi)設(shè) 加熱設(shè)備（通

33、常采用電加熱的方法） ，將鋼筋埋入井中，并以絕緣體固定，從底 部一直通到壩頂， 在井底設(shè)置瀝青排出管， 以便排除老化的瀝青， 重填新料，管 徑可為 1520cm 。止水片與瀝青井需伸入巖基一定深度，約 3050cm ，井 內(nèi)填滿瀝青砂，止水片必須延伸到最高水位以上，瀝青井需延伸到壩頂。3 壩體排水壩體排水為了減小滲水對(duì)壩體的不利影響， 在靠近壩體上游面需要設(shè)置排水 管幕，排水管應(yīng)通至縱向排水管道， 其上部應(yīng)通至上層廊道或壩頂 （溢流面以下） ， 以便于檢修管距可采用采用 3m ，排水管幕距上游壩面的距離， 一段要求不小于 壩前水深的 1/10 1/12 ，且不少于 2m ，（1/10 1/12

34、 ）（104.14 107.1 ） =（ 8.68 10.71 ） m ，根據(jù)規(guī)定排水管設(shè)置在距上游面 9m 處，以使?jié)B透坡降控 制在允許范圍內(nèi)。排水管采用預(yù)制多孔混凝土管，內(nèi)徑可為 15cm 25cm （取 20cm ），隨著壩體混凝土的澆筑而加高。滲入排水管的水可匯集到下層縱向廊 道，沿積水溝或集水管經(jīng)橫向廊道的排水溝匯入集水井， 再用水泵或自流排水排 向下游， 排水溝斷面常用 30cm X30cm ，低坡 3% ，排水管施工時(shí)必須防止被混 凝土的雜物等堵塞。排水管與廊道的連通采用直通式。4 廊道系統(tǒng)為了滿足施工運(yùn)用要求，如灌漿，排水，觀測(cè)，檢查和交通的需要，在壩體 內(nèi)設(shè)置各種廊道，這些廊

35、道互相連通，構(gòu)成廊道系統(tǒng)。4.1壩基灌漿廊道帷幕灌漿需要在壩體澆灌到一定高度后進(jìn)行， 以便利用混凝土壓重提高灌漿壓力，保證灌漿質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)基礎(chǔ)灌漿廊道斷面取3.0 X4.5m，形狀采用城門水洞型。廊道的上游壁離上游側(cè)面的距離應(yīng)滿足防滲要求， 在壩踵附近距上游壩面 0.050.1倍作用水頭、且不小于45m 處設(shè)置，本次設(shè)計(jì)取10m，為滿足壓 力灌漿，基礎(chǔ)灌漿廊道距基巖面不宜小于 1.5 倍廊道寬度，取 5m 。灌漿廊道兼 有排水作用， 并在其上游側(cè)設(shè)排水溝， 下游側(cè)設(shè)壩基排水孔幕， 在靠近廊道最低 處設(shè)置集水井，匯集從壩基和壩體的滲水，然后經(jīng)由水泵抽水排至下游壩外。4.2 檢查與壩體排水廊道為

36、了檢查巡視和排除滲水，常在靠近壩體上游面適當(dāng)高度方向每隔 1530m 設(shè)置檢查和排水廊道，斷面形式多采用城門洞形，最小寬度為 1.2m ，最小高度 為2.2m，距上游面的距離應(yīng)不少于 0.050.07倍水頭，且不小于3m,該重力壩 選取7m，上游測(cè)設(shè)排水溝。各層廊道在左右兩岸應(yīng)各有一個(gè)出口，并用鉛直的 井使各層廊道連通。排水廊道斷面尺寸統(tǒng)一擬定為2m X2.5m，城門洞形。七 地基處理設(shè)計(jì)天然地基，由于經(jīng)受長(zhǎng)期的地質(zhì)作用，一般都有風(fēng)化、節(jié)理、裂隙等缺陷， 有時(shí)還有斷層、 破碎帶和軟弱夾層， 所有這些都需要采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?地基 處理的主要任務(wù)是： （1）防滲；（2）提高基巖的強(qiáng)度和整體性。1 清基開挖1 . 1開挖原則地基開挖與清理的目的是使壩體坐落在穩(wěn)定、 堅(jiān)固的地基上。 開挖深度應(yīng)根 據(jù)壩基應(yīng)力、 巖石強(qiáng)度與完整性， 結(jié)合上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基的要求和地基加固處理的 效果、 工期和費(fèi)用等研究確定， 原則上應(yīng)考慮技術(shù)加固處理后， 在滿足壩的強(qiáng)度 和穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，減少開挖。壩高超過 100m 時(shí)，可建在新鮮、微風(fēng)化或弱風(fēng) 化下部的基巖上。1.2 開挖設(shè)計(jì)靠近壩基面的緩傾角軟弱夾層應(yīng)盡可能清除。 順河流流向的基巖面盡可能略 向上傾斜， 以增強(qiáng)壩體的抗滑穩(wěn)定性， 基巖面應(yīng)避免有高低懸殊的