大工20春《水工建筑物課程設(shè)計(jì)》 答案

1、目：某混凝土重力壩設(shè)計(jì)請(qǐng)把你所在的學(xué)習(xí) 中心名稱完整填寫。 閱后刪除此文本框一二k學(xué)習(xí)中心：業(yè):級(jí):年春/秋季學(xué) 號(hào)：學(xué) 生：指導(dǎo)教師:春季入學(xué)則去* 掉“/秋”字， 秋季入學(xué)則去 掉“/春”字。 添加內(nèi)容時(shí)注 意文字保持整 齊、下劃線要完 整。閱后刪除此 文本框。/大&現(xiàn)二大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 水工建筑物課程設(shè)計(jì)答案在后面將某混凝土重力壩設(shè) 計(jì)改為具體重力壩設(shè) 計(jì)的名稱。閱后刪除 此文本框1項(xiàng)目基本資料1.1氣候特征根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀缶?0年統(tǒng)計(jì)資料，多年平均最大風(fēng)速14 m/s，重現(xiàn)期為50年 的年最大風(fēng)速23m/s，吹程：設(shè)計(jì)洪水位2.6 km，校核洪水位3.0 km。最大凍土深度為1.25m。河

2、流結(jié)冰期平均為150天左右，最大冰厚1.05m。1.2工程地質(zhì)與水文地質(zhì)1.2.1壩址地形地質(zhì)條件左岸：覆蓋層23m，全風(fēng)化帶厚35m，強(qiáng)風(fēng)化加弱風(fēng)化帶厚3m， 微風(fēng)化厚4m。河床：巖面較平整。沖積沙礫層厚約01.5m，弱風(fēng)化層厚1m左右， 微風(fēng)化層厚36m。壩址處河床巖面高程約在38m左右，整個(gè)河床皆為微、弱風(fēng) 化的花崗巖組成，致密堅(jiān)硬，強(qiáng)度高，抗沖能力強(qiáng)。右岸：覆蓋層35m，全風(fēng)化帶厚57m，強(qiáng)風(fēng)化帶厚13m，弱風(fēng)化 帶厚13m，微風(fēng)化厚14m。1.2.2天然建筑材料粘土料、砂石料和石料在壩址上下游23km均可開采，儲(chǔ)量足，質(zhì)量好。粘 土料各項(xiàng)指標(biāo)均滿足土壩防滲體土料質(zhì)量技術(shù)要求。砂石料滿

3、足砼重力壩要求。 1.2.3水庫水位及規(guī)模死水位：初步確定死庫容0.30億m3,死水位51m。正常蓄水位：80.0m。注：本次課程設(shè)計(jì)的荷載作用只需考慮壩體自重、靜水壓力、浪壓力以及揚(yáng) 壓力。表狀況壩底高程(m)壩頂高程(m)上游水位(m)下游水位(m)上游坡率下游坡率設(shè)計(jì)情況3184.982.5045.5001 : 0.8校核情況3184.984.7246.4501 : 0.8本設(shè)計(jì)僅分析基本組合(2)及特殊組合(1)兩種情況：基本組合(2)為設(shè)計(jì)洪水位情況，其荷載組合為：自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙 壓力+浪壓力。特殊組合(1)為校核洪水位情況，其荷載組合為：自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙

4、壓力+浪壓力。1.3大壩設(shè)計(jì)概況1.3.1工程等級(jí)本水庫死庫容0.3億m3,最大庫容未知，估算約為5億m3左右。根據(jù)現(xiàn)行 水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)(DL5180-2003)，按水庫總庫容確定本 工程等別為II等，工程規(guī)模為大(2)型水庫。樞紐主要建筑物擋水、泄水、引水 系統(tǒng)進(jìn)水口建筑物為2級(jí)建筑物，施工導(dǎo)流建筑物為3級(jí)建筑物。1.3.2壩型確定壩型選擇與地形、地質(zhì)、建筑材料和施工條件等因素有關(guān)。確定本水庫大壩 為混凝土重力壩。1.3.3基本剖面的擬定重力壩承受的主要荷載是水壓和自重，控制剖面尺寸的主要指標(biāo)是穩(wěn)定和強(qiáng) 度要求。由于作用于上游面的水壓力呈三角形分部，所以重力壩的基本剖面是

5、三 角形，根據(jù)提供的資料，確定壩底寬度為43.29m (約為壩高的0.8倍)，下游邊坡 m=0.8，上游面為鉛直。2設(shè)計(jì)及計(jì)算內(nèi)容2.1壩高計(jì)算按照所給基本資料進(jìn)行壩高計(jì)算，詳細(xì)寫明計(jì)算過程和最終結(jié)果。2.2擋水壩段剖面設(shè)計(jì)按照所給基本資料進(jìn)行擋水壩段剖面設(shè)計(jì)，詳細(xì)寫明計(jì)算過程和最終結(jié)果。2.3擋水壩段荷載計(jì)算按照所給基本資料進(jìn)行擋水壩段荷載計(jì)算，詳細(xì)寫明計(jì)算過程和最終結(jié)果。2.4擋水壩段建基面抗滑穩(wěn)定計(jì)算按照所給基本資料進(jìn)行擋水壩段建基面抗滑穩(wěn)定計(jì)算，詳細(xì)寫明計(jì)算過程和 最終結(jié)果。2.5擋水壩段建基面邊緣應(yīng)力計(jì)算和強(qiáng)度校核按照所給基本資料進(jìn)行擋水壩段建基面邊緣應(yīng)力計(jì)算和強(qiáng)度校核，詳細(xì)寫明 計(jì)

6、算過程和最終結(jié)果。3設(shè)計(jì)書及圖紙第二章壩體荷載作用和壩體穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算最終結(jié)果要以表格的形式給出，具體的格式見表二和表三。表二荷載計(jì)算荷載垂直力(kN)水平力(kN)力臂(m)力矩(kN.m)方向f；fJ/ +-自重W1W3水壓力P1P2揚(yáng)壓力PL浪壓力UU2U3U4合計(jì)注：建議自重按三角形和矩形分塊計(jì)算，揚(yáng)壓力折減系數(shù)=0.25表三擋水壩段建基面處設(shè)計(jì)校核抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Ks正常工況下邊緣 應(yīng)力a.上游邊緣垂直 正應(yīng)力b.下游游邊緣垂 直正應(yīng)力c.上游面剪應(yīng)力d.下游面剪應(yīng)力非正常工況下邊 緣應(yīng)力e.上游邊緣水平 正應(yīng)力f.下游游邊緣水平 正應(yīng)力g.上游邊緣主應(yīng) 力h.下游游邊緣主 應(yīng)力CAD

7、圖內(nèi)容為擋水壩段剖面圖，無需繪制壩體細(xì)部構(gòu)造圖(如廊道細(xì)部構(gòu)造、 止水片細(xì)部構(gòu)造)圖紙大小為A2,剖面圖應(yīng)包括擋水壩段主要構(gòu)造。剖面圖還應(yīng) 包括：壩頂構(gòu)造；灌漿排水廊道、排水管幕；壩基排水廊道；防滲帷幕灌漿；各種特征水位的標(biāo)注；圖紙標(biāo)題及相關(guān)說明。由專作業(yè)時(shí)刪除此k水工建筑物課程設(shè)計(jì)要求文本框，并刪除該頁u水工建筑物課程設(shè)計(jì)是大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院水利水電工程專業(yè)開及以后內(nèi)容 J、-展的一項(xiàng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是在學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上進(jìn)行的一次綜合性的實(shí)踐設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)和實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)、設(shè)計(jì)計(jì)算與工程制圖的能力，使學(xué)生牢 固掌握課程中學(xué)到的重力壩的設(shè)計(jì)原理、應(yīng)力與穩(wěn)定的分析方法。該課程設(shè)計(jì)要

8、 求如下：能根據(jù)課題要求，通過查閱資料，獨(dú)立完成課題的方案設(shè)計(jì)、合理地選擇 擋水壩段斷面并進(jìn)行設(shè)計(jì)情況與校核情況的分析，撰寫設(shè)計(jì)說明書，并應(yīng)用CAD 畫出完整的擋水壩段的剖面圖并將CAD圖插入到設(shè)計(jì)說明書中以文檔形式上專。完成課程設(shè)計(jì)模板提供的全部課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，字?jǐn)?shù)要求達(dá)到3000字以上。學(xué)生在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的過程中，有問題可通過課程論壇答疑。學(xué)生需要以附件形式（附件的大小限制在10M以內(nèi)）將完成的畢業(yè)清考課程 設(shè)計(jì)以“離線作業(yè)”形式上傳至課程平臺(tái)中的“離線作業(yè)”模塊，通過選擇已完 成的課程設(shè)計(jì)，點(diǎn)“上交”即可，如下圖所示。誕仲al覽 在城作業(yè) 事概作業(yè)玄時(shí)吏帝號(hào)作業(yè)老#Mite m提姿曰JH作

9、1 蕾思否彩器血L洶仰杠臺(tái)州煎時(shí)，學(xué)生可隨時(shí)提交課程設(shè)計(jì)，如需修改，可直接上傳新文件，平臺(tái)會(huì)自動(dòng)覆 蓋原有文件。課程設(shè)計(jì)批閱老師會(huì)在離線作業(yè)關(guān)閉后集中批閱課程設(shè)計(jì)，在離線作業(yè)截止時(shí)間前不進(jìn)行 任何形式的批閱。注意：本課程設(shè)計(jì)應(yīng)該獨(dú)立完成，不準(zhǔn)抄襲他人或者請(qǐng)人代做，如有 雷同作業(yè)，成績(jī)以零分計(jì)。大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院2020年5月大壬現(xiàn)二大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院水工建筑物課程設(shè)計(jì)題 目:某混凝土重力壩設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中心：專 業(yè)：水利水電工程年 級(jí)： 秋季學(xué) 號(hào)：學(xué) 生：指導(dǎo)教師：1項(xiàng)目基本資料1.1氣候特征根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀缶?0年統(tǒng)計(jì)資料，多年平均最大風(fēng)速14 m/s，重現(xiàn)期為50年 的年最大風(fēng)速23m/s，吹

10、程：設(shè)計(jì)洪水位2.6 km，校核洪水位3.0 km。最大凍土深度為1.25m。河流結(jié)冰期平均為150天左右，最大冰厚1.05m。1.2工程地質(zhì)與水文地質(zhì)1.2.1壩址地形地質(zhì)條件左岸：覆蓋層23m，全風(fēng)化帶厚35m，強(qiáng)風(fēng)化加弱風(fēng)化帶厚3m， 微風(fēng)化厚4m。河床：巖面較平整。沖積沙礫層厚約01.5m，弱風(fēng)化層厚1m左右， 微風(fēng)化層厚36m。壩址處河床巖面高程約在38m左右，整個(gè)河床皆為微、弱風(fēng) 化的花崗巖組成，致密堅(jiān)硬，強(qiáng)度高，抗沖能力強(qiáng)。右岸：覆蓋層35m，全風(fēng)化帶厚57m，強(qiáng)風(fēng)化帶厚13m，弱風(fēng)化 帶厚13m，微風(fēng)化厚14m。1.2.2天然建筑材料粘土料、砂石料和石料在壩址上下游23km均可

11、開采，儲(chǔ)量足，質(zhì)量好。粘 土料各項(xiàng)指標(biāo)均滿足土壩防滲體土料質(zhì)量技術(shù)要求。砂石料滿足砼重力壩要求。 1.2.3水庫水位及規(guī)模死水位：初步確定死庫容0.30億m3,死水位51m。正常蓄水位：80.0m。注：本次課程設(shè)計(jì)的荷載作用只需考慮壩體自重、靜水壓力、浪壓力以及揚(yáng) 壓力。表狀況壩底高程(m)壩頂高程(m)上游水位(m)下游水位(m)上游坡率下游坡率設(shè)計(jì)情況3184.982.5045.5001 : 0.8校核情況3184.984.7246.4501 : 0.8本設(shè)計(jì)僅分析基本組合(2)及特殊組合(1)兩種情況：基本組合(2)為設(shè)計(jì)洪水位情況，其荷載組合為：自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙 壓力+浪壓

12、力。特殊組合(1)為校核洪水位情況，其荷載組合為：自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙 壓力+浪壓力。1.3大壩設(shè)計(jì)概況1.3.1工程等級(jí)本水庫死庫容0.3億m3,最大庫容未知，估算約為5億m3左右。根據(jù)現(xiàn)行 水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)(DL5180-2003)，按水庫總庫容確定本 工程等別為II等，工程規(guī)模為大(2)型水庫。樞紐主要建筑物擋水、泄水、引水 系統(tǒng)進(jìn)水口建筑物為2級(jí)建筑物，施工導(dǎo)流建筑物為3級(jí)建筑物。1.3.2壩型確定壩型選擇與地形、地質(zhì)、建筑材料和施工條件等因素有關(guān)。確定本水庫大壩 為混凝土重力壩。1.3.3基本剖面的擬定重力壩承受的主要荷載是水壓和自重，控制剖面尺寸的主要指標(biāo)

13、是穩(wěn)定和強(qiáng) 度要求。由于作用于上游面的水壓力呈三角形分部，所以重力壩的基本剖面是三 角形，根據(jù)提供的資料，確定壩底寬度為43.29m (約為壩高的0.8倍)，下游邊坡 m=0.8，上游面為鉛直。2設(shè)計(jì)及計(jì)算內(nèi)容2.1壩高計(jì)算按重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范中有關(guān)規(guī)定，本水庫壩頂高程=波浪高+浪高中心線 高出靜水位高度+安全超高最大波浪在壩坡上的爬高R計(jì)算：風(fēng)浪要素的計(jì)算A、風(fēng)速3：本水庫多年平均最大風(fēng)速14.0m/s，重現(xiàn)期最大風(fēng)速23.0m/s :B、風(fēng)區(qū)吹程長(zhǎng)度D：風(fēng)作用于水域的長(zhǎng)度；D 設(shè)計(jì)=2600m, D校核二3000m。風(fēng)浪爬高計(jì)算:采用莆田試驗(yàn)站公式計(jì)算風(fēng)浪各要素及波浪爬高，計(jì)算得：h 設(shè)計(jì)=2

14、.05m， h 校核=1.11m。浪高中心線高出靜水位高度：h設(shè)計(jì)0=0.62m，h校核=0.33m安全加高值：A設(shè)計(jì)=0.5m，A校核二0.4m。壩體安全超高成果：設(shè)計(jì)壩頂高程2.5+2.05+0.62+0.5=85, 6校核壩頂高程 二84.72+1.11+0.33+0.4=8G.56m水庫壩頂高程為84.9m，需設(shè)防浪墻高1.7m，即：防浪墻頂高程為86 .6m。2.2擋水壩段剖面設(shè)計(jì)1、壩頂高度確定根據(jù)資料提供，確定壩頂高程為84.90米。2、壩頂寬度壩頂寬度 B=0.1H=0.1*(84.9-31)=5.39m為適應(yīng)施工和運(yùn)用檢修的需要，并考慮壩體各部分尺寸協(xié)調(diào)，壩頂寬度取壩 高的1

15、0%左右，即5.5米。2.3擋水壩段荷載計(jì)算荷載組合分二種(1)基本荷載組合：壩體自重設(shè)計(jì)洪水位壩體上游靜水壓力設(shè)計(jì)洪水位揚(yáng)壓力設(shè)計(jì)洪水位泥沙壓力基本組合為設(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）特殊荷載組合：壩體自重校核洪水位上下游靜水壓力校核洪水位揚(yáng)壓力校核洪水位泥沙壓力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。皿g,55CKJ圖1重力壩設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖4329137791由也-業(yè)座9一-菱機(jī)村6182表二設(shè)計(jì)洪水情況荷載計(jì)算表荷載計(jì)算何載垂直力（KN）水平力（KN）力臂（m）力矩（kN.m）方向t!f -+/ +X -自重G

16、1681840.54276416G 22053025.21517473GW419.81.93810.2水壓力P 11326117.2227651P210514.85081揚(yáng)壓力PL1627721.6135867PL243841.318115P L3218326.257263PL465842.027605浪壓力U17.851.3398泥沙壓力Pn1092. 3253合計(jì)955727768133781051799780467151表三校核洪水情況荷載計(jì)算表荷載計(jì)算何載垂直力（KN）水平力（KN）力臂（m）力矩（kN.m）方向t!f -+/ +X -自重G1681840.54276416G 2205

17、3025.21517473GW4772.06983.5水壓力P11442917.9258379P211945.26146.6揚(yáng)壓力PL1668821.6144802PL245441.318743PL3225926.259243PL468042.028550浪壓力U 1853.7417泥沙壓力Pn1092. 3253合計(jì)10081278261454611948010195103882.4擋水壩段建基面抗滑穩(wěn)定計(jì)算1、按抗剪斷公式計(jì)算(S/1W+C1A)K1抗剪斷計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)fi滑動(dòng)面上的抗剪斷摩擦系數(shù)C滑動(dòng)面上的抗剪斷凝聚力A滑動(dòng)面截面積SP 計(jì)算截面上的所有切向力SW作用于計(jì)算截面上

18、的所有法向力2、參數(shù)確定按地質(zhì)資料砼和微風(fēng)化巖石的抗剪斷系數(shù)為Ci=700Kpafi=1.03、抗滑穩(wěn)定計(jì)算見附表四抗滑穩(wěn)定按抗剪斷公式計(jì)算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，計(jì)算過程見下表，4、抗滑穩(wěn)定按承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算穩(wěn)定安全系數(shù)，計(jì)算結(jié)果見下表，基本公 式：Yo. 6.S(.)WR(.)/y項(xiàng)目Y6fREW RC RAS(。)校核水位10.850.7717745233.343.2913352正常水位110.7718211233.343.2913378d抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算y6S（。）R（。）/yd11349197921337820091抗滑穩(wěn)定計(jì)算項(xiàng)目EWfACEPKK結(jié)論校核水位183101.043.2970

19、013334.03.652.5滿足要求設(shè)計(jì)洪水 位187581.043.2970012308.33.993.0滿足要求計(jì)算結(jié)果見下表。表四抗滑穩(wěn)定計(jì)算表類型何載組合計(jì)算安全系數(shù)K允許安全系數(shù)(K)非溢流壩基本組合3.653.0特殊組合3.992.5滿足規(guī)范要求。表五穩(wěn)定驗(yàn)算表類型何載組合計(jì)算值Y06S(.)允許值r（.）/y d非溢流壩基本組合1134919792特殊組合1337820091滿足規(guī)范要求。2.5擋水壩段建基面邊緣應(yīng)力計(jì)算和強(qiáng)度校核1、應(yīng)力分析根據(jù)砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范SL25-91,實(shí)體重力壩應(yīng)力計(jì)算以材料力學(xué)為基本分 析方法，計(jì)算各種荷載組合下壩體垂直正應(yīng)力和壩體主應(yīng)力。荷載組合分基

20、本組 合與特殊組合二種。(1)基本組合(設(shè)計(jì)洪水位)應(yīng)力計(jì)算邊緣應(yīng)力計(jì)算(1) 壩基面0下計(jì)算不計(jì)揚(yáng)壓力時(shí)：, SW 6SM 277686X5714770y 下= =+ =2471KpaTT243.2943.292計(jì)入揚(yáng)壓力：SW 6SW 187586X3326280y 下= =+ =1498KpaTT243.2943.292(2)特殊組合(校核洪水位)應(yīng)力計(jì)算邊緣應(yīng)力計(jì)算壩基面0下計(jì)算不計(jì)揚(yáng)壓力時(shí)：,SW6SM278266X5419690y 下=+ =2378KpaT T243.2943.292計(jì)入揚(yáng)壓力：, SW 6SW 183106X2906310y 下= =+ =1353KpaT T2

21、43.2943.292抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算項(xiàng)目TEWEMEW/T+6 E M/T2比較結(jié)論校核 洪水位不計(jì)揚(yáng)壓力43.292782654196923780滿足要求計(jì)入揚(yáng)壓力43.291831029063113530滿足要求設(shè)計(jì) 洪水位不計(jì)揚(yáng)壓力43.292776857147724710滿足要求計(jì)入揚(yáng)壓力43.291875833262814980滿足要求壩體邊緣的主應(yīng)力0上、0下計(jì)算上游邊緣按不計(jì)揚(yáng)壓力的情況計(jì)算，按下式計(jì)算0 上=0 上(1+n2)-P 上 n20上壩體上游邊緣的主應(yīng)力0下壩體上游邊緣垂直正應(yīng)力n壩體上游邊坡P上上游壩面水壓力強(qiáng)度(包括泥沙壓力)下游邊緣按以下兩種情況校核不計(jì)揚(yáng)壓力時(shí)0

22、 下二0 下 X (1+m2)-P 下 m22、壩內(nèi)應(yīng)力計(jì)算將揚(yáng)壓力作為水平截面上的荷載進(jìn)行計(jì)算。原點(diǎn)在下游面，取X=0, 10, 20,30, 40, 43.29，各點(diǎn)計(jì)算。水平截面上的垂直正應(yīng)力0 y0 =a+bx ya=0 下=1042.50 -0156.8-1042.5b= -下 二 =8.986T 43.29水平正應(yīng)力0尸氣+.0 =P -（ P -0 ）n2 x上上上 y上0 下= PT+（0 下-P 下）m2 剪應(yīng)力 t =a +b x+c X2 計(jì)算T上,T上 T=（P 上-6y 上）n T T=y 下-p Jm 計(jì)算a,b,c,a= t =729.75 r T 下 + 2T

23、k rT +T 上 k下b= T壘T J2l P ） 下+ T /3c=T 2主應(yīng)力各點(diǎn)的主應(yīng)力及其方向，按以下兩式計(jì)算氣 6 + 6Y / 2：b2中=arctg上兩式中61,6x，6廠k 2）堂項(xiàng)=arctg2b b6第一第二主應(yīng)力2-垂直水平正應(yīng)力剪應(yīng)力1第一主應(yīng)力與水平夾角設(shè) a= 2 G +b .）b= 2G -b ）c=vB2 +t 2則氣=A 土 Cb2抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算項(xiàng)目Y 06T1+m2EWrEMrS（。）y6S（。）比較R（。）/Y d結(jié)論校核水位不計(jì) 揚(yáng)壓力10.8543.291.6427826290631-471.88-401V11111.1滿足要求計(jì)入 揚(yáng)壓力10.8543.291.6417745290631-853.79-726V11111.1滿足要求設(shè)計(jì)水位不計(jì) 揚(yáng)壓力1143.291.6427768571477-1948.7-1949V11111.1滿足要求計(jì)入 揚(yáng)壓力1143.291.6418211332628-1056.6-1057V11111.1滿足要求3設(shè)計(jì)書及圖紙表二設(shè)計(jì)洪水情況荷載計(jì)算表荷