水工建筑物重力壩課程設(shè)計(jì)(交大水利2012級(jí))(共23頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一章 工程綜合說明1.1工程等別及建筑物級(jí)別 水電站裝機(jī)容量20萬千瓦，平均發(fā)電量5.09億度。工程建成后，可增加保灌面積50萬畝。根據(jù)工程的效益、庫容、灌溉面積、防洪標(biāo)準(zhǔn)及重要程度等綜合因素確定本工程屬于等工程，其主要建筑物為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)，臨時(shí)建筑為5級(jí)。1.2 樞紐總體布置本樞紐河谷底寬100米左右，主廠房平面尺寸8118，根據(jù)初步布置，溢流壩段與主廠房并列布置。廠房壩段布置在偏左岸。由于壩址上游30公里處有鐵路干線另有公路相通，所以進(jìn)廠公路布置在左岸便于運(yùn)送設(shè)備。開關(guān)站布置在進(jìn)廠公路一側(cè)。過木筏道布置在右岸，與廠方隔開，以防筏道運(yùn)行時(shí)木材滑落，影響進(jìn)

2、廠交通。第二章 壩型及主要建筑物的型式選擇2.1壩型選擇壩址地形地質(zhì)條件：河谷斷面比較寬淺，近似梯形。壩基為花崗斑巖，風(fēng)化較淺，巖性均一，巖層新鮮堅(jiān)硬完整。筑壩材料：壩區(qū)大部分為花崗斑巖,基巖埋深淺,極易開采,在壩址下游勘探有6個(gè)沙料場(chǎng),儲(chǔ)量豐富,符合規(guī)范要求。但壩址處缺乏筑壩土料。根據(jù)以上情況分析如下：拱壩方案：此處河谷斷面呈梯形狀，不是v字形。沒有適宜的地形條件，故該方案不可取。土石壩方案：由于當(dāng)?shù)厝狈ν亮希试摲桨敢膊豢扇?。重力壩方案：混凝土重力壩和漿砌石重力壩都能充分利用當(dāng)?shù)氐牡匦蔚刭|(zhì)條件，泄洪問題容易解決，施工導(dǎo)流容易。漿砌石重力壩雖可以節(jié)約水泥用量，但不能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施工，施工速度慢

3、，施工質(zhì)量難以控制，故此方案也不可取?；炷林亓尾捎脵C(jī)械化施工，施工方便，施工速度快，工期短。綜合以上方案：本工程壩型宜用混凝土重力壩。2.2 樞紐組成建筑物（1）擋水建筑物：混凝土重力壩（2）泄水建筑物：壩身泄水（3）水電站建筑物：壩后式廠房、引水管道及開關(guān)站等（4）其他建筑物：過木筏道等第三章、非溢流壩面設(shè)計(jì)3.1 剖面擬定3.1.1 剖面設(shè)計(jì)原則1、設(shè)計(jì)斷面要滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求；2、力求剖面較?。?、外形輪廓簡(jiǎn)單；4、工程量小，運(yùn)用方便，便于施工。3.1.2 擬定基本剖面重力壩的基本剖面是指在自重、靜水壓力（水位與壩頂齊平）和揚(yáng)壓力三項(xiàng)主要荷載作用下，滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，并使工程量最小

4、的三角形剖面，如圖31，在已知壩高 H、水壓力P、抗剪強(qiáng)度參數(shù)f、c 和揚(yáng)壓力 U 的條件下，根據(jù)抗滑穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，可以求得工程量最小的三角形剖面尺寸。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，上游壩坡坡率 n=00.2，常做成鉛直或上部鉛直下部?jī)A向上游；下游壩坡坡率m=0.60.8；底寬約為壩高的 0.7 3.1.3 擬定實(shí)用剖面一、確定壩頂高程1、超高值h 的計(jì)算（1）基本公式壩頂高程應(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（3-1）計(jì)算。h = h 1%+ h z + h c （3-1）h防浪墻頂與設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位的高差，m；H1%

5、累計(jì)頻率為 1%時(shí)的波浪高度，m；h z波浪中心線至設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位的高差，m； hc 安全加高，按表 31 采用,對(duì)于級(jí)工程，設(shè)計(jì)情況 h 0.4m，校核情況 hc0.3m。V 為計(jì)算風(fēng)速，m/s，設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位采用不同的計(jì)算風(fēng)速值。正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，采用重現(xiàn)期為 50 年的最大風(fēng)速 20m/s；校核洪水位時(shí)，采用多年平均風(fēng)速 13m/s。D 為吹程，km，按回水長(zhǎng)度計(jì)算：正常蓄水位時(shí)回水長(zhǎng)度為 4.50km，設(shè)計(jì)洪水位時(shí)回水長(zhǎng)度為 4.50km，校核洪水位時(shí)回水長(zhǎng)度為4.00km。波高 h1 ，當(dāng) gD/V2 =20250 時(shí)，為累計(jì)頻率 5%的波高 ；當(dāng) gD/V2

6、 =2501000時(shí)，為累計(jì)頻率 10%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；對(duì)應(yīng)于10%波高，應(yīng)乘以1.41。首先計(jì)算波浪高度 hl 和波浪長(zhǎng)度 L 和波浪中心線超出靜水面的高度 hz 。（1）設(shè)計(jì)洪水位時(shí)h 計(jì)算風(fēng)速采用 50年一遇的風(fēng)速 17m/s，吹程 D=4.5km。波浪三要素計(jì)算如下：波高 =0.016617（5/4）4.5（1/3）=0.95m=10.40.95(0.8)=9.95m =3.140.950.95/9.98m=0.28m 9.84500/17/17=1521.240.95=1.18m ； hz = 0.28 m ； hc =

7、0.4mh = h1% + hz + hc=1.18+0.28+0.4=1.86m（2）校核洪水位時(shí)h 計(jì)算風(fēng)速采用多年平均風(fēng)速 13m/s，D=4km。波浪三要素計(jì)算如下：0.016613(5/4) 4(1/3)=0.6510.40.65(0.8)=7.373.140.650.65/7.37=0.189.84000/13/13=231 =1.240.65=0.806m ； hz = 0.18m ； hc= 0.3mh = h1% + hz + hc= 0.806+0.18+0.3=1.29m2、壩頂高程計(jì)算壩頂高程按式（3-5）計(jì)算，并選用其中較大值壩頂高程=設(shè)計(jì)洪水位+h設(shè)壩頂高程=校核洪

8、水位+h校 （3-5）根據(jù)以上兩種水位時(shí)h 計(jì)算結(jié)果，得出兩種狀況下壩頂高程。（1） 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的防浪墻頂高程：防浪墻頂高程=設(shè)計(jì)洪水位+h=186.64+1.86=188.5m（2）校核洪水位時(shí)的防浪墻頂高程：防浪墻頂高程=校核洪水位+h=189.6+1.29=190.89m為保證大壩的安全運(yùn)行，應(yīng)該選用其中的較大值防浪墻頂190.9m取防浪墻高1.2米。水庫壩頂高程190.9-1.2=189.7m 二、壩確定基高程河床高程 100m，校核洪水位為 189.60m，地基開挖時(shí)河床上的沖積砂夾石層、沖積粘土夾碎石層必須清除。 弱風(fēng)化層厚 5.56.5m，微風(fēng)化層厚 67m，原則上應(yīng)考慮技術(shù)加

9、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?；A(chǔ)中存在的局部工程地質(zhì)缺陷，例如表層夾泥裂縫、強(qiáng)風(fēng)化區(qū)、斷層破碎帶、節(jié)理密集帶及巖溶充填物等均應(yīng)結(jié)合基礎(chǔ)開挖予以挖除。初步定出開挖深度 6m，通過立式圖上確定的壩基開挖線定出建基面最低開挖高程為94m，因此，最大壩高為95.7m，屬于中壩 。 三、擬定壩頂寬度壩頂寬度應(yīng)根據(jù)設(shè)備布置、運(yùn)行、檢修、施工和交通等需要確定并應(yīng)滿足抗震特大洪水時(shí)維護(hù)等要求。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 9.6 米，考慮到上游防浪墻、下游側(cè)護(hù)欄、排水溝槽及兩邊人行

10、道等，取壩頂寬為 10m，以滿足大壩維修作業(yè)通行需要。四、擬定剖面尺寸根據(jù)規(guī)范SL319-2005規(guī)定，非溢流壩段的基本斷面呈三角形，其頂點(diǎn)宜在壩頂附近?；緮嗝嫔喜吭O(shè)壩頂結(jié)構(gòu)。壩體的上游面可為鉛直面、斜面或折面。實(shí)體重力壩上游壩坡宜采用1010.2，壩坡采用折面時(shí)，折坡點(diǎn)高程應(yīng)結(jié)合電站進(jìn)水口、泄水孔等布置，以及下游壩坡優(yōu)選確定。下游壩坡可采用一個(gè)或幾個(gè)坡度，應(yīng)根據(jù)穩(wěn)定和應(yīng)力要求并結(jié)合上游壩坡同時(shí)選定。下游壩坡宜采用10.610.8；對(duì)橫縫設(shè)有鍵槽進(jìn)行灌漿的整體式重力壩，可考慮相鄰壩段聯(lián)合受力的作用選擇壩坡。擬定壩體形狀為基本三角形。壩的下游面為均一斜面，斜面的延長(zhǎng)線與上游壩面相交于最高庫水位

11、處，為了便于布置進(jìn)口控制設(shè)備，又可利用一部分水重幫助壩體維持穩(wěn)定，本次設(shè)計(jì)采用上游壩面上部鉛直，下部?jī)A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)。上游設(shè)置成折面可利用淤沙增加壩體自重，一般折點(diǎn)取在壩高1/32/3附近，取128米。通過最優(yōu)方案的比較，上游壩坡取 1：0.2，下游壩坡取 1：0.7。五、壩底寬度擬定壩底寬度約為壩高的0.70.9 倍，本工程的壩高為95.7m，通過已經(jīng)確定的上下游壩坡坡率，最終確定壩底寬度 B=73.72m。3.2 荷載計(jì)算及其組合重力壩的主要荷載主要有：自重、靜水壓力、浪壓力、泥沙壓力、揚(yáng)壓力、地震荷載等，常取 1壩長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算。荷載組

12、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。本次設(shè)計(jì)考慮的基本荷載組合為正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位；特殊組合為校核洪水位和地震情況，它們分別考慮的荷載如表 3-2所示。（1）自重 W壩體自重的計(jì)算公式： W =Vc （kN） （3-6）式中 壩體體積，3；由于取1壩長(zhǎng)，可以用斷面面積代替，通常把它分成如圖3-3 所示的若干個(gè)簡(jiǎn)單的幾何圖形分別計(jì)算重力；c壩體混凝土的重度（本設(shè)計(jì)中混凝

13、土的重度24kN/m ）四種情況下自重相同。W11=240.5346.8=2774.4kNW12=241095.7=22968kNW13=240.556.9281.31=55537.98kNW1=W11+W12+W13=81280.38kN（2）靜水壓力 P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PH和垂直水壓力P V兩種。表 3-3 不同情況下上下游水深 特征水位H上游水深H1（m） 下游水深H2(m) 上下游水位差(m)正常蓄水位90.259.580.75設(shè)計(jì)洪水位 92.6420.1572.49校核洪水位95.6021.574.10a.正常蓄水位：上游水平水壓力：P

14、H1 =Pu=1/29.8190.2590.25=39951.53KN 下游水平水壓力：PH2 =Pd=1/29.819.59.5 =442.68KN 上游垂直水壓力： P V1 =9.816.856.25=3752.33KNP V2 =9.811/26.834=1134.04KN下游垂直水壓力：P V3 =9.811/29.50.79.5=309.87 KNb.設(shè)計(jì)洪水位：上游水平水壓力：PH1 =Pu=1/29.81=42095.54 KN下游水平水壓力：PH2 =Pd=1/29.81=1991.54 KN上游垂直水壓力：P V1 =9.816.858.64=3911.76KNP V2 =

15、9.811/26.834=1134.04KN下游垂直水壓力：P V3 =W3=9.811/220.1521.50.7=1394.08 KNc.校核洪水位：上游水平水壓力：PH1 =Pu=1/29.81=44828.56 KN下游水平水壓力：PH2 =Pd=1/29.81=2267.34 KN上游垂直水壓力：P V1 =9.816.861.6=4109.21KNP V2 =1134.04KN下游垂直水壓力：P V3 =9.811/221.521.50.7=1587.14 KN地震情況按正常蓄水位情況考慮。 (3) 揚(yáng)壓力 U根據(jù)規(guī)范，排水處揚(yáng)壓力折減系數(shù)：=0.25,如圖 3-3所示，將揚(yáng)壓力分

16、成四部分，U1，U2，U3，U4。a.正常蓄水位：U1=1/210（80.75-0.2580.75）9.81=2970.59KNU2=9.810.2580.7510=1980.39KNU3 =1/29.810.2580.7563.72=6309.50KNU4 =9.819.573.72=6870.34KNU=U1+U2+U3+U4=18127.78KNb.設(shè)計(jì)洪水位：U1=1/210（72.49-0.2572.49）9.81=2666.75KNU2=9.810.2572.4910=1777.82KNU3 =1/29.810.2572.4963.72=5664.10KNU4=9.8120.157

17、3.72=14572.34KNU=U1+U2 +U3+U4=24681.0KN c.校核洪水位：U1=1/210（74.10-0.2574.10）9.81=2726.0KN U2=9.810.2574.1010=1817.30KNU3 =1/29.810.2574.1063.72=5784.06KNU4=9.8121.573.72=15548.66KN U=U1+U2+U3+U4=25876.02KN地震情況按正常蓄水位計(jì)算。（4）泥沙壓力 P s一般計(jì)算年限取50100年，水平泥沙壓力s 為：式中：sb 泥沙的浮容重，kN/m；hs壩前淤沙厚度，；s 淤沙的內(nèi)摩擦角，（）故泥沙壓力Psh=1

18、/28.52121（45- 5）=1319.64kNPsv=1/2214.28.5=374.85 kN（5）浪壓力1.波浪要素計(jì)算及波態(tài)判別根據(jù)規(guī)范SL319-2005，波浪要素按官?gòu)d水庫公式計(jì)算（適用于V020m/s 及DL m /2，屬于深水波。b.設(shè)計(jì)洪水位： =9.95 m = 1.18m =0.28 因 HL m /2，屬于深水波。c.校核洪水位Lm=7.4 mh1%=0.806 m= 3.140.8060.806/7.4= 0.276m 因 HL m /2，屬于深水波。3.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。a.正常蓄水位：P1=L (h1% +hz)/4

19、=36.36kNb.設(shè)計(jì)洪水位：P l =36.36kN c.校核洪水位：P l =L m (h1% +h z)/4=9.87.4（0.806+0. 276）/4=17.89kN地震情況按正常蓄水位計(jì)算。地震時(shí)，壩前、壩后的水也隨著震動(dòng)，形成作用在壩面上的激蕩力。在水平地震作用下，單位寬度上的總地震動(dòng)水壓力 F0為H 1為壩前水深，m。作用點(diǎn)位于水面以下0.54H1 處。因設(shè)計(jì)的重力壩迎水面有折坡，且水面以下直立部分的高度小于水深的一半，所以應(yīng)取水面與壩面的交點(diǎn)和坡腳點(diǎn)的連線作為替代坡度。計(jì)算地震動(dòng)水壓力時(shí)，乘以折減系數(shù)/90，為建筑物迎水面與水平面的夾角。經(jīng)計(jì)算，=90，故F0 =0.650

20、.19.80.251090.2590.25=12737.55kN（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)。荷載計(jì)算結(jié)果匯總及相關(guān)荷載彎矩值參見附表（1-1）、（1-2）、（1-3）、（1-4）。3.3 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。抗滑穩(wěn)定計(jì)算時(shí)取單寬作為計(jì)算單元。正常蓄水位情況和地震情況按單一安全系數(shù)法驗(yàn)算，設(shè)計(jì)洪水位情況和校核洪水位

21、情況按承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算。1.單一安全系數(shù)法：因壩體混凝土與基巖接觸良好，本次設(shè)計(jì)單一安全系數(shù)法采用抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行穩(wěn)定分析，計(jì)算公式如下：式中：K 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=0.75；c 壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷凝聚力，KPa，c=500KPa；A 壩基接觸面截面積，m2 。W 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；P 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)K值應(yīng)不小于表3-6的規(guī)定。2.分項(xiàng)系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法：承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)

22、式抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)作用效應(yīng)函數(shù)為P,壩基面上全部切向作用之和,即作用設(shè)計(jì)值水平方向的代數(shù)和。抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)抗力函數(shù)W 為壩基面上全部作用的法向作用設(shè)計(jì)值之和，既法向力設(shè)計(jì)值代數(shù)和。各基本變量及揚(yáng)壓力系數(shù)應(yīng)以設(shè)計(jì)值代入計(jì)算。各分項(xiàng)系數(shù)可查附錄一附表。下面對(duì)不同荷載組合情況下大壩抗滑穩(wěn)定進(jìn)行分析。（1）基本組合a.正常蓄水位單一安全系數(shù)法：=4.53滿足規(guī)范要求。b.設(shè)計(jì)洪水位：承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法：荷載設(shè)計(jì)值及相應(yīng)計(jì)算結(jié)果見附表，由附錄一附表查得各分項(xiàng)系數(shù)。（1）計(jì)算作用效應(yīng)函數(shù)S(. )=P=41460 kN（2）抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù)查得 f的分項(xiàng)系數(shù)為1.3，C的分項(xiàng)系數(shù)為 3.0。壩基面抗

23、剪斷系數(shù)設(shè)計(jì)值 f=1.35/1.3=1.04壩基面抗剪斷黏聚力設(shè)計(jì)值C=1300/3.0=433.33kPa抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù)R(.)= fW +cA =1.0461466.14+433.3373.72=95874.21 kN（3）驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定性持久狀況（基本組合）設(shè)計(jì)狀況系數(shù)=1.0；結(jié)構(gòu)重要性參數(shù)0 =1.0；基本組合結(jié)構(gòu)系數(shù)d =1.2。根據(jù)式左邊=1.01.041460=41460 kN右邊=1/1.295874.21=79895.18 kN41460 kN79895.18 kN計(jì)算結(jié)果表明，重力壩在設(shè)計(jì)洪水位情況下滿足承載能力極限狀態(tài)下的抗滑穩(wěn)定要求。c.校核洪水位：承載能力極限狀態(tài)

24、設(shè)計(jì)法：荷載設(shè)計(jì)值及相應(yīng)計(jì)算結(jié)果見附表，由附錄一附表查得各分項(xiàng)系數(shù)。（1）計(jì)算作用效應(yīng)函數(shù)S(.)=P=44166.26 kN（2）抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù)查得 f的分項(xiàng)系數(shù)為1.3，C的分項(xiàng)系數(shù)為3.0。壩基面抗剪斷系數(shù)設(shè)計(jì)值 f=1.35/1.3=1.04壩基面抗剪斷黏聚力設(shè)計(jì)值C=1300/3.0=433.33kPa抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù)R(.)= fW +cA =1.0460619.17 +433.3373.72=94986.81 kN（3）驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定性偶然狀況（偶然組合）設(shè)計(jì)狀況系數(shù)=0.85；結(jié)構(gòu)重要性參數(shù)0 =1.0；根據(jù)水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范抗滑穩(wěn)定結(jié)構(gòu)系數(shù)d =1.2。根據(jù)式左邊=1.0

25、0.8544166.26=37541.32 kN右邊=1/1.294986.81=79155.68 kN37541.32 kN79155.68 kN計(jì)算結(jié)果表明，重力壩在校核洪水位情況下滿足承載能力極限狀態(tài)下的抗滑穩(wěn)定要求。3.4 應(yīng)力分析用材料力學(xué)法計(jì)算邊緣應(yīng)力。在一般情況下，壩體的最大和最小應(yīng)力都出現(xiàn)在壩面，應(yīng)校核壩體邊緣應(yīng)力是否滿足強(qiáng)度要求。當(dāng)采用材料力學(xué)法分析壩體應(yīng)力時(shí)，SL319-2005混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的強(qiáng)度指標(biāo)如下（本次設(shè)計(jì)只考慮運(yùn)用期）。重力壩壩基面壩踵、壩趾的垂直應(yīng)力應(yīng)符合下列要求：運(yùn)用期1） 在各種荷載組合下（地震荷載除外），壩踵垂直應(yīng)力不應(yīng)出現(xiàn)拉應(yīng)力，壩趾垂直應(yīng)力

26、應(yīng)小于壩基容許壓應(yīng)力；2） 在地震荷載作用下，壩踵、壩趾的垂直應(yīng)力應(yīng)符合水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（SL 203-97）的要求；重力壩壩體應(yīng)力應(yīng)符合下列要求：運(yùn)用期1） 壩體上游面的垂直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力（計(jì)揚(yáng)壓力）。2） 壩體最大主壓應(yīng)力，應(yīng)不大于混凝土的允許壓應(yīng)力值。3） 在地震情況下，壩體上游面的應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（SL 203-97）的要求。同樣采用單一安全系數(shù)法和分項(xiàng)系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)式對(duì)四種情況分別分析水平截面上的正應(yīng)力。1.單一安全系數(shù)法 因?yàn)榧俣▂按直線分布，所以按偏心受壓公式計(jì)算上、下游的邊緣應(yīng)力yu 和yd 。W作用于計(jì)算截面以上全部荷載的鉛直分力的總和，kN

27、；M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，kNm；B計(jì)算截面的長(zhǎng)度，m。壩體最大主應(yīng)力按下游邊緣最大主應(yīng)力計(jì)算：2.分項(xiàng)系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法：（1）壩趾抗壓強(qiáng)度承載能力極限狀態(tài)：壩趾抗壓強(qiáng)度計(jì)入揚(yáng)壓力情況下的極限狀態(tài)作用效應(yīng)函數(shù)為壩趾抗壓強(qiáng)度極限狀態(tài)抗力函數(shù)為式中：R a為混凝土抗壓強(qiáng)度。（2）壩踵應(yīng)力約束條件的正常使用極限狀態(tài)以壩踵鉛直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力作為正常使用極限狀態(tài)。a.正常蓄水位：利用承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)式和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)判別大壩是否滿足強(qiáng)度要求。荷載及力矩設(shè)計(jì)值及相應(yīng)計(jì)算結(jié)果見附表，由附錄一附表查得各分項(xiàng)系數(shù)。（1）計(jì)算作用效應(yīng)函數(shù) =(66651.

28、61/73.72-6(-)/ 73.72/73.72) (1+0.750.75) =2374.45 kN/m2（2）驗(yàn)算抗壓強(qiáng)度持久狀況（基本組合）設(shè)計(jì)狀況系數(shù)=1.0；結(jié)構(gòu)重要性參數(shù)0=1.0；抗壓基本組合結(jié)構(gòu)系數(shù)d =1.8，混凝土性能分項(xiàng)系數(shù) 1.5。 根據(jù)式左邊=1.01.02374.45=2374.45 kN/m2右邊=5345 kN/m22374.45 0計(jì)算結(jié)果表明，重力壩在正常蓄水位情況下應(yīng)力滿足規(guī)范要求。b.設(shè)計(jì)洪水位： =61466/73.72+ 6(-)/ 73.72/73.72=112.30壩踵鉛直應(yīng)力沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力，符合規(guī)范要求。=61466/73.72- 6(-)/

29、 73.72/73.72=1549.33 kN/m2壩趾鉛直應(yīng)力小于壩基容許壓應(yīng)力，符合規(guī)范要求。壩體最大主應(yīng)力按下游邊緣最大主應(yīng)力計(jì)算： =(1+0.750.75) 1549.33=2420 kN/m2小于混凝土的容許壓應(yīng)力。c.校核洪水位：偶然狀況，只需采用承載能力極限狀態(tài)法判別大壩是否滿足強(qiáng)度要求。荷載及力矩設(shè)計(jì)值及相應(yīng)計(jì)算結(jié)果見附表，由附錄一附表查得各分項(xiàng)系數(shù)。（1）計(jì)算作用效應(yīng)函數(shù) =(60619.17/73.72-6(-)/ 73.72/73.72) (1+0.750.75) =2663 kN/m2 （2）驗(yàn)算抗壓強(qiáng)度偶然狀況（特殊組合）設(shè)計(jì)狀況系數(shù)=0.85；結(jié)構(gòu)重要性參數(shù)0 =

30、1.0；抗壓基本組合結(jié)構(gòu)系數(shù)d =1.8。根據(jù)式 左邊=1.01.02663=2663右邊=5296 26635296 滿足強(qiáng)度要求經(jīng)計(jì)算初擬的方案滿足應(yīng)力和穩(wěn)定的要求，且其折點(diǎn)處的應(yīng)力和穩(wěn)定也均滿足要求，初步符合要求。第四章 細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)4.1 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(3030cm)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

31、方向，一只朝向水庫方向。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)和維修人員快速進(jìn)出。4.2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 1/101/12，且不少于 2m，（1/101/12）（102.35107.52）=（8.5310.75）m故根據(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 15cm25cm（取2

32、0cm），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30cm30cm，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，如圖 5-3所示。4.3 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，這些廊道互相連通，構(gòu)成廊道系統(tǒng)。4.3.1 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 3.03.5m，形狀采用城門洞型。廊道的上游壁離上

33、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 8.5m，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。4.3.2 檢查及壩體排水廊道為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

34、力壩選取 10m，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2m2.5m，城門洞形。第5章 地基處理天然地基，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?wù)是：（1）防滲；（2）提高基巖的強(qiáng)度和整體性5.1 清基開挖5.1.1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)度及完整性，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

35、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。5.1.2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)避免有高低懸殊的突變，以避免造成壩體內(nèi)應(yīng)力集中。在壩踵和壩址處可開挖齒坎以利穩(wěn)定。采用爆破開挖時(shí)應(yīng)避免放大炮，以避免造成新的裂隙或是原有裂隙張開?；鶐r開挖到最后0.51.0m，應(yīng)采用受風(fēng)鉆鉆孔，小藥量爆破；遇有宜風(fēng)化的頁巖、粘土巖等，應(yīng)留0.20.3m 的保護(hù)巖層，待到澆筑混凝土前再挖除。對(duì)岸坡壩段，在平行壩軸線方向宜開挖成臺(tái)階狀，但須避免尖角。5.1.2 壩基清理基巖開挖后，在澆灌混凝土

36、前，需要進(jìn)行徹底的清理和沖洗，包括：清除松動(dòng)的巖塊，打掉突出的尖角?；又性械目碧姐@孔、井、洞等均應(yīng)回填封堵。固結(jié)灌漿孔一般布置在應(yīng)力較大的壩踵和壩趾附近，以及節(jié)理裂隙發(fā)育和破碎帶范圍內(nèi)。專心-專注-專業(yè)附表1-1正常蓄水位情況下荷載計(jì)算成果表（力的單位：kN，力矩的單位：kNm）荷載作用及風(fēng)向系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值(KN）設(shè)計(jì)值（KN）對(duì)截面形心的力臂（m）力矩標(biāo)準(zhǔn)值（KN.m）力矩設(shè)計(jì)值（KN.m）垂直力水平力垂直力水平力+（逆時(shí)針）-（順時(shí)針）+（逆時(shí)針）-（順時(shí)針）壩體自重W11（1.0）2774.42774.432.3389696.3589696.35W12（1.0）229682296825.

37、06.08.08W13（1.0）55537.9855537.981.0960456.6560456.65水平壓力PH1（1.0）39951.5339951.5330.08.19.19PH2（1.0）442.68442.683.171403.301403.30豎直水壓力Pv1（1.0）3752.333752.3333.46.96.9Pv2（1.0）1134.041134.0434.5939226.4439226.44Pv3（1.0）309.87309.8734.6410733.9010733.90泥沙壓力PsH（1.2）1319.641583.577.009237.4811084.98Psv（1

38、.2）374.8535.4613292.1815950.62浪壓Pl（1.2）36.3643.6389.633258.953910.74揚(yáng)壓力U1（1.2）2967.543564.6633.5399501.56.05U2（1.2）1980.392367.4731.8663095.2375714.33U3（1.2）6309.507571.365.6235459.3942551.04U4（1.2）6870.346870.34000小 計(jì)86851.4718127.7841307.53442.6886926.4420274.8341578.73442.68-.96.7.4.22總 計(jì)68723.69

39、40864.8566651.6141136.05-.74-.82荷載作用及風(fēng)向系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值(KN）設(shè)計(jì)值（KN）對(duì)截面形心力臂（m）力矩標(biāo)準(zhǔn)值（KN.m）力矩設(shè)計(jì)值（KN.m）垂直力水平力垂直力水平力+（逆時(shí)針）-（順時(shí)針）+（逆時(shí)針）-（順時(shí)針）壩體自重W11（1.0）2774.42774.432.3389696.3589696.35W12（1.0）229682296825.06.08.08W13（1.0）55537.9855537.981.0960456.6560456.65水平水壓力PH1（1.0）42095.5442095.5430.88.3.28PH2（1.0）1991.541991.546.7213383.1513383.15豎直水壓力Pv1（1.0）3911.763911.7633.46.49Pv2（1.0）1134.041134.0434.5939226.4439226.44Pv3（1.0）