重力壩設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、水利水電工程專業(yè)專項(xiàng)設(shè)計(jì)說明書水 工 建 筑 物 課 程設(shè)計(jì)題目： 重力壩設(shè)計(jì)（西山水利樞紐） 班 級： 水電1141 姓 名 韓 磊 指導(dǎo)教師： 邊 軍 長春工程學(xué)院水利與環(huán)境工程學(xué)院水 工 教 研 室2013 年 3 月 3日58目錄1 擋水壩段11.1 剖面輪廓及尺寸11.1.1 壩頂高程的確定11.2 壩體穩(wěn)定應(yīng)力分析41.2.1 擋水壩段荷載計(jì)算41.2.2 穩(wěn)定驗(yàn)算181.2.3 壩基面應(yīng)力計(jì)算191.2.4 壩體內(nèi)部應(yīng)力的計(jì)算252 溢流壩段342.1 孔口尺寸和泄流能力342.1.1 確定孔口尺寸和孔口數(shù)量342.1.1.2溢流壩最大高度和坡度的擬定。352.1.2 泄洪能力的

2、驗(yàn)算352.2 檢修門槽空蝕性能驗(yàn)算372.2.1校核洪水位時(shí)堰頂壓力驗(yàn)算372.2.2 平板門門槽空蝕驗(yàn)算372.3 溢流壩曲面設(shè)計(jì)372.3.1 上游前緣段計(jì)算372.3.2頂部曲線段382.3.3 中間直線段382.3.4 反弧段382.3.5 橋面布置392.4 堰面水深的校和計(jì)算402.4.1堰面水深計(jì)算402.4.2 直線段水深計(jì)算412.4.3 反弧段水深計(jì)算412.4.4 滲氣后水深計(jì)算422.5 消力池的計(jì)算422.5.1判斷消能方式422.5.2 判斷是否要修消力池422.5.3 消力池尺寸的計(jì)算432.5.4 基本組合(2)442.6 溢流壩算段的穩(wěn)定、應(yīng)力計(jì)482.6.

3、1 荷載計(jì)算482.6.2 穩(wěn)定驗(yàn)算522.6.3 壩基面應(yīng)力計(jì)算532.6.4 壩體內(nèi)部應(yīng)力的計(jì)算543、設(shè)計(jì)參考資料55謝辭551 擋水壩段1.1 剖面輪廓及尺寸1.1.1 壩頂高程的確定由于設(shè)計(jì)洪水位低于正常洪水位，故取正常洪水位和校核洪水位作為控制情況。壩底高程取擋水壩段最低點(diǎn)440.00m，壩頂高程為正常蓄水位480.00 m，校核洪水位481.0 m，確定靜水面以上的高度h后，加上相應(yīng)水位，取二者之間較大的作為水庫壩頂高程。公式： 教材水工建筑物356 教材水工建筑物24 教材水工建筑物25= hl2/L 教材水工建筑物26式中：h 靜水面以上最低高度，m；hl 波浪爬高高度，m；

4、hz 波浪中心線至靜水位的高度，m；L 波長，m；H 壩前水深，以m計(jì)；V0 計(jì)算風(fēng)速,m/s,水庫為正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，宜采用相應(yīng)洪水期多年平均風(fēng)速的1.52.0倍；校核洪水位時(shí),宜采用相應(yīng)洪水期最大風(fēng)速的多年平均值，多年平均值為11.7 m/s；D 庫面的波浪吹程,km，本庫區(qū)吹程為1KM；hc 安全超高（m），據(jù)三級建筑物查教材P78表3-10，正常蓄水位為0.4 m；校核洪水位為0.3 m。1、正常蓄水位： hz = hl2/L= ×0.7492/8.253= 0.214m m因此設(shè)計(jì)蓄水位時(shí)壩頂高程=480.0+1.363=481.363 m2、校核洪水位： hz =

5、 hl2/L= ×0.3592/4.583= 0.135 m因此校核洪水位時(shí)壩頂高程= 481.0+0.794 = 481.794 m取1、2兩種情況的最大值為481.794m，取整最后壩頂高程取為482.00m。擋水壩段的剖面設(shè)計(jì)基本剖面如下圖11所示圖11根據(jù)基本假定，運(yùn)用材料力學(xué)公式計(jì)算壩底應(yīng)力，壩踵處應(yīng)力為0，得到如下式 水工建筑物上冊（張光斗、王光綸著）對于重力壩沿壩基面的抗滑穩(wěn)定性，對于初選壩面的初略計(jì)算，采用較為簡單的抗剪強(qiáng)度公式，對于圖示基本剖面有： 水工建筑物上冊（張光斗、王光綸著）同時(shí)由折減前后揚(yáng)壓力相等，有下式：H=H2B+1/21(H1-H2)*(1-)B+1

6、(H1-H2)B+1/2(1-1)(H1-H2)B符號意義：B 壩底寬，(米)；H 壩高，(米)；H1、H2上下游水位 上游壩坡的水平寬度與壩底寬的比值=nH/B；n 上游壩面坡度比； 水的容重，取9.8KN/m3；h 混凝土的容重，取24 KN/m3； 揚(yáng)壓力的折減系數(shù)，河床壩段 = 0.20.3， 岸坡壩段 = 0.30.5；f 混凝土與基巖之間的摩擦系數(shù)，一般取0.50.8之間；Ks 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，基本組合1.05，特殊組合1.00。其中，壩高為，440為壩底開挖線高程，查工程地質(zhì)圖得到。根據(jù)已建工程實(shí)例，廊道的最小寬度22.5m取2.5m。距離壩踵最小距離4m，取壩內(nèi)廊道距壩踵6.

7、0m。聯(lián)立以上三個(gè)方程，解得，B31.0m。 上游坡度為 1：n，即n= B/H = 0.01×31.0430.001，由于其值較小，為施工方便，將壩體上游面作成鉛直面，故視為邊坡為垂直，即上游壩坡坡率為n=0。下游坡度為1：m，即m=B/H=31.0/43 0.73,本設(shè)計(jì)取0.70。壩頂寬度參照設(shè)計(jì)說明書解說，取實(shí)用壩面壩頂寬度12m，其圖如后所示。1.2 壩體穩(wěn)定應(yīng)力分析1.2.1 擋水壩段荷載計(jì)算本工程計(jì)算荷載組合情況說明參見說明書。荷載組合分三種情況：基本組合 正常蓄水位情況；特殊組合 正常蓄水位 + 地震情況;特殊組合 校核洪水位情況?；窘M合（1）正常蓄水位情況: 上游

8、水位481.00m，下游水位取正常尾水位452.00 m荷載組合:自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力特殊組合（1）校核洪水位情況：上游水位482.00 m，下游水位取正常尾水位460.30m荷載組合:自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力特殊組合（2）正常蓄水位+地震情況：荷載組合:自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力+地震荷載正常蓄水位和校核洪水位荷載分布分別為圖12、圖13所示：圖12 正常蓄水位時(shí)的荷載分布圖 單位：m圖13 校核洪水位時(shí)的荷載分布圖 單位：m正常蓄水位時(shí)各項(xiàng)荷載計(jì)算公式如下，取1 m壩長進(jìn)行分析1、自重：將壩體分為一個(gè)三角形和一個(gè)長方形，混凝土容重在設(shè)計(jì)階段

9、取24 KN/m3 ,廊道自重不計(jì)。則 W = = =18284.57KN彎矩：M = =60246.29KN.m2、靜水壓力：指上游面水平水壓力P1和下游面的水平水壓力P2，以及下游面垂直水壓力G,下游尾水位取多年平均值 452.00 m，(即不泄洪情況，對壩體穩(wěn)定較不利)。上游水位差，下游水位差。則 = =7840KN= = 705.6KN= = 493.92KN彎矩: M = = =113391.4KN.m3、浪壓力：由確定壩頂高程可知，在正常蓄水位時(shí)波長，壩前水深為。則HL/2,波浪運(yùn)動不受庫底約束，屬于深水波，深水波的浪壓力計(jì)算公式為： 教材水工建筑物28=6.65KN下游水較淺忽略

10、不計(jì)彎矩：M=(=150.86KN.m式中：hl 波高，m； hz 波浪中心線高于靜水面的高度，m。4、泥沙壓力： 教材水工建筑物211= =1406.38KN彎矩: =11251.03KN.m式中：Ps 壩面每米寬度上的水平泥沙壓力，KN/ m；sb 淤沙的浮容重，KN/ m3，泥沙飽和容重為18 KN/m3,浮容重取8KN/。hs 壩段前泥沙淤積厚度，m。泥沙淤積高程已知為 464.0 m，泥沙厚度為； 淤沙的內(nèi)摩擦角，已知°。5、揚(yáng)壓力：壩踵處揚(yáng)壓力為壩址處揚(yáng)壓力為，則、,.因?yàn)橛嗅∧患芭潘仔鑼P(yáng)壓力進(jìn)行折減混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范(SDJ2178)建議河床壩段，共分六塊進(jìn)行計(jì)算

11、：第一塊：U1為浮托力，長方形，117.6 第二塊：U2為長方形，56.84 =369.46KN第三塊：U3為三角形， 第四塊：U4為長方形，（127.89-56.84） =284.2KN 第五塊：KN第六塊：所以總的揚(yáng)壓力為U =5396.98KN彎矩為：其中M=0= 4359.63KN.m=266.91KN.m= 3708.81KN.m= 907.64KN.m= 4289.15KN.m所以有 M揚(yáng)=13532.14KN.m6、地震荷載：地震荷載分地震慣性力和地震動水壓力、動土壓力等，對于中壩，只進(jìn)行地震慣性力和水的動水壓力，對于動土壓力、揚(yáng)壓力、壩前泥沙壓力的影響為簡單，可以不予計(jì)算。查水

12、工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，8級以下地震無須計(jì)算豎向慣性力。本工程烈度為7級，不予計(jì)入豎向地震慣性力。1）地震慣性力： 教材水工建筑物31式中：Q0 水平向總地震慣性力KH 水平向地震系數(shù)，為地面水平最大加速度的統(tǒng)計(jì)平均值與重力加速度的比值，當(dāng)設(shè)計(jì)烈度為7度時(shí)，KH 取0.1；C2 綜合影響系數(shù)，可取0.25； F 地震慣性力系數(shù)，查教材水工建筑物按表31取F=1.3；W 產(chǎn)生地震慣性力的建筑物總重量，KN，；W = =18284.57KN則 ；為了計(jì)算地震慣性力對基礎(chǔ)中心矩，將壩分成7段，如圖14所示，分別計(jì)算各段的地震慣性力Pi及力矩。Pi = Q0 教材水工建筑物32式中：Wi 集中在質(zhì)點(diǎn)i的

13、重量，KN；i 地震慣性力分布系數(shù)，按教材水工建筑物表31選用；n 計(jì)算質(zhì)點(diǎn)的總數(shù)。圖14 地震荷載分布圖 單位：m由于地震慣性力按豎直方向重力不同而分布不均?，F(xiàn)將混凝土重力壩擋水壩分為3塊。分別計(jì)算慣性力并求出各自彎矩得：= 10836KN=2189.81KN=6372.72KN=6055.26KN =2774.78KN=971.37KN所以Wi ×i=29199.94KN。所以 P1=10836/29199.94x706.02=262.00KNP2=2189.81/29199.94x706.02=52.95KNP3=6372.72/29199.94x706.02=154.08KN

14、P4=6055.26/29199.94x706.02=146.41KNP5=2774.78/29199.94x706.02=67.09KNP6=971.37/29199.94x706.02=23.49KN有關(guān)彎矩計(jì)算如下： =9856.50KN.m=1538.64KN.m=1158.72KN.m=783.29KN.m=1059.37KN.m= 84.08KN.mM=M1+M2+M3+M4+M5+M6=14480.59KN.m計(jì)算結(jié)果見下表11所示： 表11 數(shù)編 值號自重WiiWi ×iPi力臂li力矩Mi30963.5108360.37262.0037.629856.501183.

15、681.852189.8080.0752.9529.061538.644720.531.356372.71550.22154.087.521158.726055.2616055.260.21146.415.35783.292255.921.232774.78160.1067.0915.791059.37971.371971.370.0323.493.5884.0818282.7629199.935114480.59 2）地震動水壓力地震時(shí)，壩前、壩后的水也隨著震動，形成作用在壩面上的激蕩力。在水平地震作用下，重力壩鉛直面上的地震動水壓力沿高度分布，單位寬度上的總地震動水壓力，其作用點(diǎn)位于水面以

16、下0.54H。上下游面的地震水壓力作用方向一致，與地震加速度方向相反。 教材水工建筑物3-3式中:P0水深y處的地震動水壓力強(qiáng)度KPa 水容重 ； H1 水深 ，m。上游，下游。則 上游對O點(diǎn)產(chǎn)生的力臂下游由于下游動水壓力較小，動水壓力垂直壩坡，所以計(jì)算比較復(fù)雜，故此不計(jì)。校核洪水位時(shí)：1 、水壓力及彎矩計(jì)算= 8236.9KN= 493.92KN= 705.6KN所以 = 115799.08KN.m2、揚(yáng)壓力及其彎矩的計(jì)算：壩踵處揚(yáng)壓力為壩址處揚(yáng)壓力為，則、,.因?yàn)橛嗅∧患芭潘仔鑼P(yáng)壓力進(jìn)行折減混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范(SDJ2178)建議河床壩段，共分六塊進(jìn)行計(jì)算：第一塊：U1為浮托力，長方

17、形，117.6 第二塊：U2為長方形，56.84 =369.46kN第三塊：U3為三角形， 第四塊：U4為長方形，（127.89-56.84） = 284.2kN第五塊：第六塊：所以總的揚(yáng)壓力為U =5393.89KN彎矩為：其中M=0= 4359.63KN.m= 462.78KN.m= 3708.81KN.m= 907.64KN.m= 4289.15KN.m所以有 M揚(yáng)=13728.01KN.m3、浪壓力：由確定壩頂高程可知，在校核洪水位時(shí)波長為4.58 m，壩前水深為。則H L/2,波浪運(yùn)動不受庫底約束，屬于深水波，深水波的浪壓力計(jì)算公式為： 教材水工建筑物28 = =19.49KN下游水

18、較淺忽略不計(jì)彎矩： M = ( = 412.25KN.m式中：hl 波高，m； hz 波浪中心線高于靜水面的高度，m。工況1：基本組合（1）內(nèi)力計(jì)算見附表一；工況2：特殊組合（1）內(nèi)力計(jì)算見附表二;附表 1 工況1 (正常蓄水位 479.5m，對基底中心O點(diǎn)取矩)荷載計(jì)算式垂直力(KN)水平力(KN)對截面形心力臂(m)力 矩 (KN·m)+自重力W112123849.05112075.2W25617.412.9816739.88W1800.4195335.32垂直水壓力G 493.826345.22水平水壓力P18236.913.66112516.05P2705.642822.4泥

19、沙壓力Ps1800.08814400.64浪壓力Pl119.4738.70753.48Pl2小計(jì)20295.6410056.45705.698157.72134015.39揚(yáng)壓力U13539.7600U2369.4611.804359.63U3670.710.68462.78U4284.213.053708.81U588.8110.22907.64U6312.6213.724289.15合計(jì)附表 2 工況3 校核洪水位 +地震（正常蓄水位479.5m，對基底中心O點(diǎn)取矩)荷 載計(jì)算式垂直力(KN)水平力(KN)對截面形心力臂(m)力 矩 (KNm)+自重W114141128.12114589.

20、44W24396.494.1718875.6W1508.49895713.84垂直水壓力G 518.412.246345.22水平水壓力P1840513.67106666.67P272042880泥沙壓力Ps1815.118.0314581.38浪壓力Pl15.6638.72219.14Pl2地震動水壓力P1273.1622.14P223.46.48地震慣性力Q1計(jì)算見表11小計(jì)揚(yáng)壓力U13628.800U237711.874474.99U3688.460.71486.51U429013.123804.8U590.6310.29932.28U631913.794397.95合計(jì)1.2.2 穩(wěn)定

21、驗(yàn)算查教材水工建筑物可知，抗剪強(qiáng)度或抗剪斷公式：1.2.2.1 抗剪強(qiáng)度公式： 教材水工建筑物38式中： Ks 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f 壩體混凝與壩基接觸面的抗剪摩擦系數(shù)，本工程取0.7；U 作用在接觸面上的揚(yáng)壓力；W 接觸面以上的總鉛直力；P 接觸面以上的總水平力。Ks 抗滑穩(wěn)定安全指標(biāo)，查教材水工建筑物P51表35得基本組合（1）Ks = 1.05，特殊組合（2）Ks = 1.00，特殊組合（3）Ks = 1.00則基本組合（1）> 滿足要求；特殊組合（1） > 滿足要求。1.2.2.2 抗剪斷強(qiáng)度公式： 教材水工建筑物38式中：Ks抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； f壩體混凝與壩基接觸面的抗

22、剪斷擦系數(shù)，本工程；C壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪凝聚力，本工程；A 壩基接觸面的截面積為B×單寬。Ks 抗剪斷安全指標(biāo)，設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，不分工程級別，基本組合（1），特殊組合（1），特殊組合（2）。則基本組合（1） 滿足要求；特殊組合（1） 滿足要求。1.2.3 壩基面應(yīng)力計(jì)算符號規(guī)定：正應(yīng)力以壓為正，彎應(yīng)力以微分體的拉伸對角線在一、三象線為正，水平外力以指向左方為正，鉛直外力以指向下方正正，力矩以逆時(shí)針為正。符號角標(biāo)，上游邊緣用“u”，下游邊緣用“d”。計(jì)算公式：1、不計(jì)入揚(yáng)壓力1）水平截面上的正應(yīng)力 教材水工建筑物316 教材水工建筑物317 式中：W 作用于計(jì)算截面以上全部荷載

23、的鉛直分力的總和，KN；M 作用于計(jì)算截面以上全部荷載對截面垂直水流流向形心軸的力矩點(diǎn)和，KN·m；B 計(jì)算截面的長度，m。2）剪應(yīng)力 教材水工建筑物318 教材水工建筑物319式中：Pu 上游面水壓力強(qiáng)度，KPa；n 上游壩坡坡率，n = 0；Pd 下游面水壓力強(qiáng)度，KPa；m 下游壩坡坡率，m = 0.7。3）水平正應(yīng)力 教材水工建筑物320 教材水工建筑物3214）上下游邊緣主應(yīng)力 教材水工建筑物322 教材水工建筑物323 2、計(jì)入揚(yáng)壓力1）水平截面上的正應(yīng)力 教材水工建筑物316 教材水工建筑物317 式中：W作用于計(jì)算截面以上全部荷載的鉛直分力的總和，KN；M作用于計(jì)算截

24、面以上全部荷載對截面垂直水流流向形心軸的力矩點(diǎn)和，KN·m；B計(jì)算截面的長度，m。2）剪應(yīng)力 教材水工建筑物333 教材水工建筑物334式中：Puu 上游面水壓力強(qiáng)度，KPa；Pud 下游面水壓力強(qiáng)度，KPa；Pu 上游面水壓力強(qiáng)度，KPa；n 上游壩坡坡率，n = 0；Pd 下游面水壓力強(qiáng)度，KPa；m 下游壩坡坡率，m = 0.7。3）水平正應(yīng)力 教材水工建筑物333 教材水工建筑物3344）上下游邊緣主應(yīng)力 教材水工建筑物335 1.2.3.1 基本組合（1） 1、不計(jì)入揚(yáng)壓力1）水平截面上的正應(yīng)力 2）剪應(yīng)力3）水平正應(yīng)力4）上下游邊緣主應(yīng)力 1.2.3.2、計(jì)入揚(yáng)壓力1）水

25、平截面上的正應(yīng)力 2）剪應(yīng)力3）水平正應(yīng)力4）上下游邊緣主應(yīng)力 1.2.3.3 特殊組合（1）（校核洪水位時(shí)）：1、不計(jì)入揚(yáng)壓力1）水平截面上的正應(yīng)力 2）剪應(yīng)力3）水平正應(yīng)力4）上下游邊緣主應(yīng)力 2、計(jì)入揚(yáng)壓力1）水平截面上的正應(yīng)力2）剪應(yīng)力3）水平正應(yīng)力4）上下游邊緣主應(yīng)力 1.2.4 壩體內(nèi)部應(yīng)力的計(jì)算選取壩基面上12個(gè)點(diǎn)作為計(jì)算點(diǎn)，以下游壩趾點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)。選取x1 = 0，x2 = 2.75，x3 = 5.5，x4 = 8.25，x5 =11.0，x6 =13.75，x7=16.5, x8=19.25, x9=22.0, x10=24.75, x11=27.5, x12=20.25作

26、為計(jì)算點(diǎn)。計(jì)算公式：壩內(nèi)水平截面上的正應(yīng)力y假定y在水平截面上按直線分布，即 教材水工建筑物326 坐標(biāo)原點(diǎn)取在下游壩面，由偏心受壓公式可以得出系數(shù)a 和b.公式中符號的意義與前面的相同。2）壩內(nèi)剪應(yīng)力水平截面上的剪應(yīng)力呈二次拋物線分布，距下游壩面的剪應(yīng)力可用下述拋物線方程表示 教材水工建筑物327式中：公式中符號的意義與前面相同。3）壩內(nèi)水平正應(yīng)力x水平正應(yīng)力的分布接近直線，對中、小型工程近似假定。 教材水工建筑物329式中：4）壩內(nèi)主應(yīng)力1和2求得任意點(diǎn)的三個(gè)應(yīng)力分量x、y和 以后，即可計(jì)算該點(diǎn)的主應(yīng)力和第一主應(yīng)力的方向1。 教材水工建筑物3291是以順時(shí)針方向?yàn)檎?，?dāng)yx時(shí)自豎直線量取，

27、當(dāng)yx自水平線量取。1.2.4.1基本組合(1)1、不計(jì)入揚(yáng)壓力1）壩內(nèi)水平截面上的正應(yīng)力 當(dāng)X=0時(shí)： 則 計(jì)算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 = 8.25X5= 11.0X6 =13.75y1=819.2y2=784.6y3=750.1y4=715.5y5=680.9y6=646.4X7=16.5X8=19.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.1.y7=611.8y8=577.2y9=542.7y10=508.1y11=473.5y12=429.42）壩內(nèi)剪應(yīng)力則 計(jì)算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 =

28、8.25X5= 11.0X6 =13.75T1=514T2=493.73T3=468.02T4=436.86T5=400.26T6=358.22X7=16.5X8=19.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.25T7=310.72T8=257.78T9=199.4T10=135.57T11=66.3T12=4.583）壩內(nèi)水平正應(yīng)力x則 計(jì)算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 =5.5X4 = 8.25X5=11.0X6 = 13.75x1=519x2=515.21x3=511.47x4=507.65x5=508.32x6=500.02X7=16.5X8=1

29、9.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.25x7=496.63x8=492.44x9=488.64x10=484.86x11=481.05x12=477.264）壩內(nèi)主應(yīng)力1和2 計(jì)算結(jié)果如下表所示11=1211.6712=1186.1613=1128.0114=1091.415=1002.1116=948.2521=124.0122=126.4223=136.5124=140.4325=164.6126=178.041=-35.65°2=-36.04°3=-36.35°4=-36.53°5=-36.72°6=-3

30、6.94°17=859.7118=754.4819=681.41110=605.75111=519.87112=432.1227=211.6428=251.4429=276.41210=320.21211=364.10212=395.147=-36.86°8=-36.74°9=-36.49°10=-37.45°11=-32.41°1=-3.67°所以 不計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)1857.57大于0.25rh=1350.07< 混凝土=3000KPa 滿足要求主矢量圖如下圖15所示圖15 主應(yīng)力矢量圖 長度單位：m；應(yīng)力單位：MPa

31、1.2.4.2、計(jì)入揚(yáng)壓力1）壩內(nèi)水平截面上的正應(yīng)力 則 計(jì)算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 =8.25X5=11.0X6 =13.75y1=767.87y2=707.86y3=647.85y4=587.84y5=527.83y6=467.82X7=16.5X8=19.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.25y7=407.81y8=347.80y9=315.42y10=231.42y11=210.23y12=163.762）壩內(nèi)剪應(yīng)力則 計(jì)算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 = 8.25X5= 11.0X6 =

32、13.75T1=537.51T2=503.74T3=474.56T4=431.02T5=400.01T6=331.24X7=16.5X8=19.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.24T7=296.41T8=241.53T9=198.14T10=131.42T11=69.70T12=-3.983）壩內(nèi)水平正應(yīng)力x則 計(jì)算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 = 8.25X5= 11.0X6 = 13.75x1=417.42x2=390x3=362.58x4=335.13x5=307.93x6=280.49X7=16.5X8=19.25X9=2

33、2.0X10=24.75X11=27.5X12=30.25x7=253.01x8=225.83x9=198.38x10=142.96x11=95.23x12=6.414）壩內(nèi)主應(yīng)力1和2 計(jì)算結(jié)果如下表所示11=1122.0812=1083.2913=1052.3014=1030.3115=918.3116=912.9221=49.7022=50.6023=47.4924=42.4025=38.6926=22.511=-35.77°2=-35.63°3=-35.47°4=-35.25°5=-34.84°6=-34.17°17=822.

34、5218=645.1919=572.92110=412.84111=336.63112=273.4227=23.728=-2.0529=18.39210=26.65211=32.14212=-0.277=-26.50°8=-32.07°9=-29.79°10=-26.42°11=-18.15°1=1.37°主矢量圖如圖16所示圖16 主應(yīng)力矢量圖 長度單位：m；應(yīng)力單位：MPa1.2.4.3 特殊組合(1)1、不計(jì)入揚(yáng)壓力1）壩內(nèi)水平截面上的正應(yīng)力 則 計(jì)算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 = 8.25X5=

35、 11.0X6 =13.75y1=986.46y2=918.48y3=850.5y4=782.52y5=714.54y6=646.56X7=16.5X8=19.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.24y7=578.58y8=510.6y9=452.62y10=374.64y11=306.66y12=247.132）壩內(nèi)剪應(yīng)力則 計(jì)算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 = 8.25X5=11.0X6 = 13.75T1=608.2T2=570.41T3=537.38T4=487.63T5=402.26T6=376.45X7=16.5X8=19

36、.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.24T7=304.8T8=266.9T9=2284.47T10=138.6T11=66.08T12=-3.953）壩內(nèi)水平正應(yīng)力x則 計(jì)算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 =8.25X5=11.0X6 =13.75x1=543.34x2=541.14x3=538.94x4=536.74x5=534.54x6=532.34X7=16.5X8=19.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.24x7=530.14x8=527.94x9=525.74x10=523.54x11=521

37、.34x12=519.264）壩內(nèi)主應(yīng)力1和2 計(jì)算結(jié)果如下表所示11=1449.4612=1293.0713=1258.6714=1225.8915=1195.5316=1167.7321=138.222=132.5423=114.8824=107.6325=82.9226=67.671=-35.85°2=-35.74°3=-34.45°4=-34.31°5=-33.21°6=-32.34°17=114718=1082.1719=1051.32110=931.26111=878.01112=851.3827=65.3528=60.1

38、229=57.91210=23.93211=-15.12212=-39.547=-31.43°8=-30.24°9=-28.82°10=-26.7°11=-23.57°1=-19.42°主矢量圖如下圖19所示圖17 主應(yīng)力矢量圖 長度單位：m；應(yīng)力單位：MPa2、計(jì)入揚(yáng)壓力1）壩內(nèi)水平截面上的正應(yīng)力 則 計(jì)算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 = 8.25X5= 11.0X6 =13.75y1=862.05y2=784.83y3=707.61y4=630.59y5=553.17y6=475.95X7=16.5X

39、8=19.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.24y7=398.73y8=321.51y9=244.29y10=167.07y11=89.85y12=12.842）壩內(nèi)剪應(yīng)力則 計(jì)算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 = 8.25X5= 11X6 =13.75T1=603.44T2=567.26T3=524.36T4=483.54T5=440.53T6=384.71X7=16.5X8=19.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.24T7=334.67T8=270.76T9=198.46T10=134.38T11=

40、71.45T12=19.373）壩內(nèi)水平正應(yīng)力x則 計(jì)算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 = 8.25X5= 11.0X6 = 13.75x1=422.4x2=389.07x3=355.74x4=322.41x5=289.08x6=255.75X7=16.5X8=19.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.24x7=222.42x8=189.09x9=155.76x10=122.43x11=89.1x12=56.584）壩內(nèi)主應(yīng)力1和2 計(jì)算結(jié)果如下表所示11=1324.6812=1197.813=1070.6614=953.2115=82

41、2.5516=697.5621=1.1122=2.8823=5.0424=4.2625=4.2626=11.271=-35.55°2=-35.73°3=-35.88°4=-35.2°5=-35.15°6=-35.45°17=559.3018=438.9619=301.96110=213.03111=84.97112=28.1827=13.5528=21.0229=21.91210=21.84211=21.92212=31.837=-33.168=-34.549=-33.0110=-33.0111=-26.131=-44.11主矢量圖如

42、下圖110所示圖18 主應(yīng)力矢量圖 長度單位：m；應(yīng)力單位：MPa力單位：MPa2 溢流壩段2.1 孔口尺寸和泄流能力2.1.1 確定孔口尺寸和孔口數(shù)量已知堰頂高程462m，采用設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的流量進(jìn)行孔口尺寸確定，查教材水工建筑物P85表311，由該工程建筑物級在正常運(yùn)用（設(shè)計(jì)）情況下，洪水重現(xiàn)期T = 100年，即最大下泄流量采用頻率f = 1的洪水流量。則 通過溢流孔口的下泄流量為 教材水工建筑物365式中：Q0 經(jīng)過電站和泄水口的流量，電站泄量為1000 m3/s，泄水孔泄量設(shè)計(jì)時(shí)為800 m3/s，校核時(shí)為900 m3/s。 系數(shù)，正常運(yùn)行時(shí)取0.750.9，校核運(yùn)用時(shí)取1.0。則 ，

43、取4600 m3/s為了滿足泄洪能力的要求，孔口凈寬初步擬定為33.00米。分為3孔，閘墩厚為4米。所以溢流壩寬為45米。其孔口高按閘門長采用的高寬比1.52.0來確定，初步擬定為13米高。2.1.1.2溢流壩最大高度和坡度的擬定。2.1.1.2.1最大壩高度的確定462.0-422 = 40m 其中基礎(chǔ)開挖高層為422.00米。2.1.1.2.2 上、下游坡度的確定參考基本資料得： 下游坡度為 1：1.3，上游則和非溢流壩段一致為 1：0。2.1.2 泄洪能力的驗(yàn)算分別對校核洪水和設(shè)計(jì)洪水位進(jìn)行驗(yàn)算，其標(biāo)準(zhǔn)分別為4600 m3/s和3800 m3/s。校核洪水位時(shí);>1.33 為高堰式

44、中Hd=(0.780.95)Hmax 取0.8Hmax=16me/Hd = 13/(482-462)= 0.65<0.75 所以為閘孔出流= 4545.21 m <4600 m3/s= 4708.71 m 4600 m3/s 水力學(xué)821， 5% 滿足要求 設(shè)計(jì)洪水位時(shí) 為堰流 水力學(xué)86其中系數(shù) 所以 =0.502 m3/s 3800 m3/s V= m3/s 3800 m3/s V= m3/s 3800 m3/s 滿足要求2.2 檢修門槽空蝕性能驗(yàn)算2.2.1校核洪水位時(shí)堰頂壓力驗(yàn)算校核洪水位閘門全開時(shí)出現(xiàn)的負(fù)壓不得超過36米，最大負(fù)壓 其中（由查規(guī)范得） 2.2.2 平板門門

45、槽空蝕驗(yàn)算 水工建筑物370 P0水流未受邊界局部變化處的絕對壓強(qiáng)Pv氣化壓強(qiáng) KPa 150C時(shí)水的氣化壓強(qiáng)為0.710=7KPar水的容重所以 當(dāng)閘門全開時(shí) k 空蝕滿足要求2.3 溢流壩曲面設(shè)計(jì)堰頂高程為462米，堰面曲線主要由頂部曲線段、中間直線段、反弧段三部分組成。2.3.1 上游前緣段計(jì)算本設(shè)計(jì)采用兩圓弧法第一個(gè)圓弧半徑為 =6.75m= -2.363m R2=0.2HS=2.7mb2=0.276HS=-3.73m 參考水工建筑P94 373R2=0.04HS=0.54mb2=-0.282HS=-3.81m當(dāng)x=b2=2.98時(shí)y = 0.11 2.3.2頂部曲線段采用WES型溢流堰頂部曲線段，及OC段，（坐標(biāo)原點(diǎn)O在堰頂，如圖21所示） 據(jù)此方程可會出曲線OC段 所以C點(diǎn)坐標(biāo)為（XC YC）對曲線方程求一階導(dǎo) CD段為直線，坡度為1