鐘呂水利樞紐堆石壩設(shè)計計算書-finalg

目錄TOC\o"2-2"\p""\h\z\t"樣式(中文)黑體三號居中,1"第一章調(diào)洪演算31.1洪水調(diào)節(jié)計算………………31.2防浪墻頂高確定……………7第二章L型擋墻計算102.1L型擋墻荷載計算…………102.2最危險工況判定…………142.3L型擋墻的抗滑穩(wěn)定計算…………………142.4L型擋墻的基底應(yīng)力計算…………………16…………………17…………18第三章復(fù)合土工膜強(qiáng)度及厚度校核23…………23…………24第四章壩坡穩(wěn)定計算254.1第一組滑動面……………254.2第二組滑動面……………264.2第三組滑動面……………264.4第四組滑動面……………274.5第五組滑動面……………284.6第六組滑動面……………284.7第七組滑動面（馬道）……………………294.8第八組滑動面（馬道）……………………304.9第九組滑動面（馬道）……………………304.10第十組滑動面（馬道）……………………31第五章壩坡面復(fù)合土工膜穩(wěn)定計算32………………32…………………32第六章副壩的設(shè)計34……………………38第七章攔洪水位確定42………………42…………………42第八章工程量計算45…………………45……………50第九章導(dǎo)流洞施工計算53……………………53………………53………………53…………54附圖一：水庫水位庫容關(guān)系曲線56附圖二：壩址水位流量關(guān)系曲線56附圖三：調(diào)洪演算Q～H曲線(設(shè)計)576364第一章調(diào)洪演算1.1洪水調(diào)節(jié)計算洪水調(diào)節(jié)計算方法利用瞬態(tài)法，結(jié)合水庫特有條件，得出用于水庫調(diào)洪計算的實用公式下：Q-q=△v/△t(1-1)式中：Q——計算時段中的平均入庫流量（m3/s）；q——計算時段中的平均下泄流量（m3/s）；△v——時段初末水庫蓄水量之差(m3)；△t——計算時段，一般取1-6小時，本設(shè)計取4小時。即在一個計算時段內(nèi)，入庫水量與下泄水量之差為該時段中蓄水量的變化。洪水調(diào)節(jié)具體計算用三角形法（高切林法）擬出洪水過程線，如圖1-1、1-2。根據(jù)本工程軟弱巖基，選用單寬流量約為20m3/s～40m3/s，允許設(shè)計洪水最大下泄流量240m3/s～260m3/s，故閘門寬度約為6m～13m，選擇四種寬度進(jìn)行比較，假定溢流前緣凈寬分別為7m、8m、正常蓄水位m，庫容為萬m3；繪圖（如附圖），列表計算各曲線坐標(biāo)點參數(shù)如下：圖1-1設(shè)計洪水過程線(P=2%)圖1-2校核洪水過程線(P=0.1%)表1-1設(shè)計洪水水位～流量關(guān)系表工況高程（m）下泄流量（m3/s)面積(m2)增加庫容△Vi（萬m3）初始庫容V（萬m3）最終庫容V（萬m3）水位（m）設(shè)計工況271100159964001501599640020015996400250159964002721001661714015016617140200166171402501661714027310017237860150172378602001723786025017237860表1-2溢洪道下泄能力曲線表閘門寬（m)流量系數(shù)m堰上水頭（m）側(cè)收縮系數(shù)ε下泄流量Q(m3/s)堰頂高程271時水位（m)堰頂高程272時水位（m)堰頂高程273時水位（m)701027127227312722732742273274275327427527642752762775276277278627727827972782792808279280281801027127227312722732742273274275327427527642752762775276277278627727827972782792808279280281續(xù)表1-2溢洪道下泄能力曲線表901027127227312722732742273274275327427527642752762775276277278627727827972782792808396.472792802810102712722731272273274227327427532742752761042752762775276277278627727827972782792808279280281計算結(jié)果統(tǒng)計高程（m）下泄流量（m3/s)面積(m2)增加庫容△Vi（萬m3）初始庫容V（萬m3）最終庫容V（萬m3）水位（m）27315011723786017237860200717237860172378602501723786017237860300172378601723786035017237860172378604001723786017237860計算結(jié)果統(tǒng)計表1-3方案比較表方案堰頂高程(m)堰頂寬（m）設(shè)計洪水位(m)設(shè)計下泄流量(m3/s)127172271832719427110527276272872729827210927371027381127391227310200注：1.超高△Z=校核洪水位-正常蓄水位；5m33.計算見附圖。1.2防浪墻頂高確定根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》SL274-2001，堰頂上游L型擋墻在水庫靜水位以上高度按下式確定：y=R+e+A(1-2)式中：y——壩頂超高；R——最大波浪在壩坡上的爬高，按式（1-3）中的h1%計算；E——最大風(fēng)雍水面高度，按式（1-4）中的hz計算；A——安全超高，按表1-4選用。庫區(qū)多年平均最大風(fēng)速12.6m/s，吹程。表1-4土壩壩頂安全超高值(m)運用情況壩的級別=1\*ROMANI=2\*ROMANII=3\*ROMANIII=4\*ROMANIV、=5\*ROMANV正常非常波浪要素采用鶴地水庫公式：，，（1-3）式中—累積頻率為2%的波高(m)；Lm—平均波長(m)；V0為水面以上10m處的風(fēng)速，正常運用條件下=3\*ROMANIII級壩，采用多年平均最大風(fēng)速的1.5倍；非常運用條件下的各級土石壩，采用多年平均最大風(fēng)速。設(shè)計波浪爬高值根據(jù)工程等級確定，3級壩采用累積頻率為1%的爬高值。按上述公式算出的為，再根據(jù)頻率法按下表可得出。表1-5不同累積頻率下的波高與平均波高比值(hp/hm)hm/Hm12451014205090正常蓄水位和設(shè)計設(shè)計洪水位狀況V=1.5×12.6=/s.查表1-5，因為hm/Hm接近于0，故，則A=得，Δh正=Δh設(shè)=R+e+A=1.259+0.534+0.7=▽正=Z正+Δh正=27+2.493=27▽頂=Z設(shè)+Δh設(shè)=277.53+2.493=校核狀況V=/s查表1-5，因為hm/Hm接近于0，故，則A=得，Δh校=R+e+A=0.697+0.246+0.4=▽校=Z校+Δh校=278.98+1.343=綜上，取▽頂=。第二章L型擋墻計算2.1L型擋墻荷載計算L型擋墻的危險工況一般為：正常蓄水位或校核洪水位。（1）荷載計算方法①土壓力：土壓力采用朗肯土壓力理論計算，取單寬1m。（2-1）式中：E——土壓力；γ——土的容重；H——土體厚度；K——土壓力系數(shù)，分別根據(jù)實際情況按（2-1）、（2-2）和（2-3）計算。1）主動土壓力系數(shù)：=（2-2）式中：—內(nèi)摩擦角，由于擋墻后壩頂路面，采用的是細(xì)堆石料，故試驗參數(shù)選用A組，=38.58°。==。2）被動土壓力系數(shù)==4.314（2-3）3）靜止土壓力系數(shù)：（2-4）式中：——。計算得K0。②靜水壓力：（2-5）式中：——水的容重；H——水深。③浪壓力：壩前水深H大于，為深水波。（2-6）式中：——水的容重；——累積頻率1%的波高；——波浪中心線高出計算靜水位；L1、L2——見圖2-1。（2）工況一：正常蓄水位由于擋墻底高程在正常蓄水位上，雖然浪壓力會對擋墻產(chǎn)生作用，但較小故忽略，因此作用在擋墻上的力只有墻后填土壓力。由于在墻后填土的作用下墻有背離填土移動的趨勢，故墻后填土壓力應(yīng)為主動土壓力。圖2-1浪壓力計算示意圖墻身底截面處以上的土壓力其產(chǎn)生的彎矩M=21.506×kN·m（逆時針）圖2-2工況一下荷載示意圖底板截面的土壓力（3）工況二：設(shè)計洪水位①墻身底截面處以上：靜止水壓力：圖2-2工況一荷載示意圖浪壓力：=kN作用點距墻身底截面判斷墻后填土壓力是何種土壓力：若是被動土壓力，則=399.927KN遠(yuǎn)大于靜止水壓力與浪壓力，故不可能是被動土壓力。靜止水壓力和浪壓力之和大于主動土壓力，故墻后填土壓力應(yīng)為靜止土壓力。其產(chǎn)生的彎矩×kN·m（逆時針）②底板截面以上：靜止水壓力：圖2-3工況二荷載示意圖浪壓力：==kN作用點距底板底截面在底板底截面產(chǎn)生的彎矩M3=×1.534=kN·m（順時針）判斷墻后填土壓力是何種土壓力：若是被動土壓力，則=KN遠(yuǎn)大于靜止水壓力與浪壓力，故不可能是被動土壓力。靜止水壓力和浪壓力之和大于主動土壓力，故墻后填土壓力應(yīng)為靜止土壓力。靜止土壓力:=kN·m（4）工況三：校核洪水位①墻身底截面處以上：靜止水壓力：產(chǎn)生的彎矩M0=37.908×kN·m（順時針）浪壓力：=作用點距墻身底截面在墻身底截面產(chǎn)生的彎矩M3=14.246×2.077=29.589kN·m（順時針）判斷墻后填土壓力是何種土壓力：若是被動土壓力，則=399.927KN遠(yuǎn)大于靜止水壓力與浪壓力，故不可能是被動土壓力。且靜止水壓力和浪壓力之和亦大于主動土壓力，故該工況下土壓力近似為靜止土壓力。=KN產(chǎn)生的彎矩M1=×3/3=KN·m(逆時針)圖2-4工況三荷載示意圖②底板截面以上：靜止水壓力：浪壓力：=作用點距底板底截面在底板底截面產(chǎn)生的彎矩M3=14.364×2.562=36.801kN·M（順時針）靜止土壓力:=KN（5）工況四：完建（壩建好但沒蓄水）與正常蓄水位工況相同。2.2最危險工況判定由于抗滑穩(wěn)定驗算和基底應(yīng)力驗算時不同工況下雖然荷載大小不同，但兩種工況下的規(guī)范允許值也不同，故不宜判斷何種工況為最危險工況，為避免判斷錯誤，對兩種工況均進(jìn)行驗算。擋墻配筋計算時的最危險工況判定具體見2.6。2.3L型擋墻的抗滑穩(wěn)定計算摩擦公式：（2-7）式中：KC——f——，取f=0.5； ——作用在擋墻上全部垂直于基底面的荷載（kN）；——作用在擋墻上全部平行于基底面的荷載（kN）。工況一：正常蓄水位（如圖2-2）主動土壓力：（←）；土蓋重：(↓)；擋墻自重：(↓)；則抗滑穩(wěn)定系數(shù)K≥[K]=1.25，滿足要求。工況二：設(shè)計洪水位靜止土壓力：（←）；靜止水壓力：（→）；浪壓力：（→）；土蓋重：(↓)；擋墻自重：(↓)；水重：(↓)則抗滑穩(wěn)定系數(shù)K≥[K]=1.25，滿足要求。工況三：校核洪水位(如圖2-3)靜止土壓力：（←）；靜止水壓力：（→）；浪壓力：（→）；土蓋重：(↓)；擋墻自重：(↓)；水重：(↓)則抗滑穩(wěn)定系數(shù)K≥[K]=1.1，滿足要求。工況四：完建(壩建好但沒蓄水)此工況與正常蓄水位工況相同。2.4L型擋墻的基底應(yīng)力計算（2-8）式中：——擋墻基底應(yīng)力的最大值或最小值；——作用在擋墻上全部垂直于基底面的荷載（kN）；——作用在擋墻上的全部荷載對于擋墻底板底部中點的力矩之和；A——擋墻基底面的面積（A=1×4=4m2W——擋墻基底面對于基底面中點平行前墻方向的截面矩（）。工況一：正常蓄水位（如圖2-2）墻身自重對底板底部中點的力矩×1.15=（逆時針）；蓋土重對底板底部中點的力矩M2=×0.55=（順時針）；主動土壓力對底板底部中點的矩M3=2×/3=(逆時針)；(順時針)；計算得：。工況二：設(shè)計洪水位(如圖2-3)；墻身自重對底板底部中點的力矩M1=（逆時針）；蓋土重對底板底部中點的力矩M2=1（順時針）；水重對底板底部中點的力矩×1.7=1(逆時針)；靜止土壓力對底板底部中點的矩M4=(逆時針)；靜水壓力對底板底部中點的矩M5=×/3=(順時針)；浪壓力對底板底部中點的力矩×1.534=(順時針)；(順時針)計算得：。工況三：校核洪水位(如圖2-4)；墻身自重對底板底部中點的力矩M1=（逆時針）；蓋土重對底板底部中點的力矩M2=（順時針）；水重對底板底部中點的力矩M3=×1.7=(逆時針)；靜止土壓力對底板底部中點的矩M4=×/3=(逆時針)；靜水壓力對底板底部中點的矩M5=×/3(順時針)；浪壓力對底板底部中點的力矩M6=×62=(順時針)；(順時針)；計算得：。工況四：完建(壩建好但沒蓄水)此工況與正常蓄水位工況相同。四種工況下?lián)鯄ζ骄讘?yīng)力均小于地基允許承載力，最大基底應(yīng)力均不大于地基允許承載力的1.2倍；且擋墻基底應(yīng)力的最大值與最小值之比為分別為1.10、1.49、1.91、1.10，小于規(guī)范允許2.5。所以基底應(yīng)力滿足要求。L型擋墻抗傾覆穩(wěn)定計算根據(jù)《水工擋土墻設(shè)計規(guī)范》（SL379-2007）規(guī)定，土質(zhì)地基上的擋土墻，在同時滿足以下2個規(guī)定的要求時，可不進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定計算。在各種計算情況下，擋土墻平均基底應(yīng)力不大于地基允許承載力，最大基底應(yīng)力不大于地基允許承載力的1.2倍；擋土墻基地應(yīng)力的最大值與最小值之比不大于2.5（特殊組合）。本設(shè)計擋土墻同時滿足以上2個規(guī)定，故不進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定計算。L型擋墻配筋計算（1）墻身配筋計算①最危險工況判定：（2-9）式中：——安全級別，該防浪墻屬3級，結(jié)構(gòu)安全級別為=2\*ROMANII級，；——設(shè)計狀況系數(shù)。正常工況；偶然狀況為0.85、——永久、可變荷載分項系數(shù)，浪壓力取1.2；靜止土壓力和主動土壓力取1.2；。工況一：正常蓄水位墻身底截面上只受到主動土壓力產(chǎn)生的彎矩。其產(chǎn)生的彎矩M1＝kN·m（逆時針）。工況二：設(shè)計洪水位靜止土壓力產(chǎn)生的彎矩M1=kN·m（逆時針）；靜止水壓力產(chǎn)生的彎矩M2=kN·m（順時針）；浪壓力產(chǎn)生的彎矩M3=kN·m（順時針）。工況三：校核洪水位(如圖2-5)靜止土壓力產(chǎn)生的彎矩M1=kN·m（逆時針）；靜止水壓力產(chǎn)生的彎矩M2=kN·m（順時針）；浪壓力產(chǎn)生的彎矩M3=kN·m（順時針）。工況四：完建與正常蓄水位工況相同。 故最危險工況為工況三，即校核洪水位工況。②配筋計算：根據(jù)《水工擋土墻設(shè)計規(guī)范》(SL_379-2007)，墻身配筋可按固支在底板上的懸臂板按受彎構(gòu)件計算。由于防浪墻處于水位變動區(qū)，故環(huán)境類級為三類，混凝土保護(hù)層厚度c=30mm，a=35mm，取單位寬度1m進(jìn)行計算，混凝土采用C20，則軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。鋼筋采用Ⅱ級鋼筋，截面抵抗矩系數(shù)：（2-10）式中：——結(jié)構(gòu)系數(shù)，，屬于適筋破壞。鋼筋面積：配筋率：故采用最小配筋率配筋：選配Φ10＠110（），分布鋼筋采用φ10＠250。在下游側(cè)采用構(gòu)造對稱配筋，配Φ10＠110，分布鋼筋采用φ10＠250。配筋圖見細(xì)部構(gòu)造圖。（2）底板配筋計算①最危險工況判定：工況一：正常蓄水位與完建根據(jù)《水工擋土墻設(shè)計規(guī)范》（SL-379-2007），前趾和底板配筋可按固支在墻體上的懸臂板按受彎構(gòu)件計算。圖2-52-2截面受力圖基底反力作用點距2-2截面：基底反力在2-2截面產(chǎn)生的彎矩：(逆時針)；蓋土重在此截面產(chǎn)生的彎矩（順時針）；自重在截面產(chǎn)生的彎矩（順時針）；各力在2-2截面產(chǎn)生的彎矩之和：工況二：設(shè)計洪水位圖2-62-2截面受力圖基底反力作用點距2-2截面：基底反力在2-2截面產(chǎn)生的彎矩(逆時針)；各力在2-2截面產(chǎn)生的彎矩之和：工況三：校核洪水位圖2-72-2截面受力圖基底反力作用點距2-2截面：基底反力在2-2截面產(chǎn)生的彎矩：(逆時針)；各力在2-2截面產(chǎn)生的彎矩之和：故最危險工況為校核洪水位工況。由于防浪墻處于水位變動區(qū)，故環(huán)境類級為三類，混凝土保護(hù)層厚度c=30mm，a=35mm，取單位寬度1m進(jìn)行計算，混凝土采用C20，則軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。鋼筋采用Ⅱ級鋼筋，。截面抵抗矩系數(shù)：（2-10）式中：——結(jié)構(gòu)系數(shù)，，屬于適筋破壞。鋼筋面積：配筋率：故采用最小配筋率配筋：選配Φ10＠110（），分布鋼筋采用φ10＠250。第三章復(fù)合土工膜強(qiáng)度及厚度校核3.1厚土工膜250m高程以上鋪設(shè)厚復(fù)合土工膜，故其所承受最大水壓力：在垂直于長條方向，拉應(yīng)力最大，為（取b=）計算結(jié)果如下：表3-1土工膜拉伸實驗曲線數(shù)據(jù)應(yīng)變（%）1235101520拉應(yīng)力T（kN/m）應(yīng)變（%）1235810拉應(yīng)力（kN/m）表3-2土工膜拉伸實驗曲線數(shù)據(jù)(縱向)注：，表3-3土工膜拉伸實驗曲線數(shù)據(jù)(橫向)應(yīng)變（%）1235810拉應(yīng)力（kN/m）8.47注：，取表（3-1）、表（3-2）、和表（3-3）分別與兩條土工膜拉伸實驗曲線相交，見附圖八，得數(shù)據(jù)如下表：表3-4土工膜拉伸試驗交線數(shù)據(jù)邊界情況TK1K長條縫縱向橫向注：T、單位為kN/m，、單位為%；K1=/T，K2=/；根據(jù)經(jīng)驗，當(dāng)K1、K2均大于5時，即認(rèn)為所用土工膜強(qiáng)度滿足要求。3.2厚土工膜250高程以下鋪設(shè)厚復(fù)合土工膜，故其所承受最大水壓力：在垂直于長條方向，拉應(yīng)力最大，為（取b=）計算結(jié)果如下表：表3-5土工膜拉伸實驗曲線數(shù)據(jù)應(yīng)變（%）1235101520拉應(yīng)力T（kN/m）。表3-6土工膜拉伸實驗曲線數(shù)據(jù)(縱向)應(yīng)變（%）1235810拉應(yīng)力（kN/m）注：，表3-7土工膜拉伸實驗曲線數(shù)據(jù)(橫向)應(yīng)變（%）1235810拉應(yīng)力（kN/m）注：，取表（3-5）、表（3-6）、和表（3-7）分別與兩條土工膜拉伸實驗曲線相交，見附圖九，得數(shù)據(jù)如下表：表3-8土工膜拉伸試驗交線數(shù)據(jù)邊界情況TK1K長條縫縱向橫向3注：T、單位為kN/m，、單位為%；K1=/T，K2=/；根據(jù)經(jīng)驗，當(dāng)K1、K2均大于5時，即認(rèn)為所用土工膜強(qiáng)度滿足要求。第四章壩坡穩(wěn)定計算第二組土的浮重度由4.1第一組滑動面圖4-1壩坡穩(wěn)定示意圖;；；；；；··························；把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得：；。4.2第二組滑動面圖4-2壩坡穩(wěn)定示意圖;；；；；；把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得：；。4.2第三組滑動面圖4-3壩坡穩(wěn)定示意圖;；；；；；；把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得：；。4.4第四組滑動面圖4-4壩坡穩(wěn)定示意圖;；；；；；；把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得：；。4.5第五組滑動面圖4-5壩坡穩(wěn)定示意圖;；；；；；；把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得：；。4.6第六組滑動面圖4-6壩坡穩(wěn)定示意圖;；；；；；；把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得：；。4.7第七組滑動面（馬道）圖4-7壩坡穩(wěn)定示意圖;；;；把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得：。4.8第八組滑動面（馬道）圖4-8壩坡穩(wěn)定示意圖;；;；把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得：。4.9第九組滑動面（馬道）圖4-9壩坡穩(wěn)定示意圖;；;；把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得：。4.10第十組滑動面（馬道）圖4-10壩坡穩(wěn)定示意圖;；;；把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得：。表4-1：安全系數(shù)統(tǒng)計表組數(shù)123456789102.000經(jīng)以上計算并統(tǒng)計得，以上十組中最小安全系數(shù)為1.21，都大于規(guī)范規(guī)定的最小安全系數(shù)，所以下游壩坡穩(wěn)定。第五章壩坡面復(fù)合土工膜穩(wěn)定計算現(xiàn)澆混凝土保護(hù)層厚10㎝，設(shè)豎縫，縫距15m，縫內(nèi)放瀝青處理過的木條1m長，間斷1㎝，且在護(hù)坡混凝土板線設(shè)=1㎝、孔距2m的排水孔，使其暢通排水。因此水庫水位降落時，混凝土護(hù)坡與復(fù)合土工膜間的水與水庫水位同步下降，對混凝土板不產(chǎn)生反壓力。故竣工期、滿蓄期以及水位下降期抗滑穩(wěn)定分析相同?，F(xiàn)澆混凝土與復(fù)合土工膜的摩擦系數(shù)采用0.6，粘結(jié)力按0.0、0.1kg/cm2分別計算穩(wěn)定安全系數(shù)。由受力平衡可得安全系數(shù)為：（5-1）式中：——為摩擦系數(shù)；——為壩坡與水平面夾角；——為粘結(jié)力；——為混凝土保護(hù)層厚度（取10㎝）；——為混凝土密度。當(dāng)不考慮粘結(jié)力時當(dāng)粘結(jié)力為時：顯然，經(jīng)過涂瀝青處理和現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡后，壩坡是穩(wěn)定的?？紤]不利運行情況，分竣工期未蓄水和水庫滿蓄運行兩種情況。由于蓄水后水壓力使復(fù)合土工膜對下墊層施加很大壓力，使其安全系數(shù)更大，故只計算竣工期未蓄水情況。復(fù)合土工膜與墊層水泥漿之間摩擦系數(shù)根據(jù)文獻(xiàn)資料采用0.577，粘結(jié)力c=0.0、0.1kg/㎝2分別計算。由受力平衡可得安全系數(shù)為：（5-2）式中：——為摩擦系數(shù)；——為壩坡與水平面夾角；——為粘結(jié)力；——為混凝土保護(hù)層厚度（取10㎝）；——為混凝土密度；為土工膜重量。當(dāng)不考慮粘結(jié)力時當(dāng)粘結(jié)力為時：故復(fù)合土工膜滿足抗滑穩(wěn)定要求。第六章副壩的設(shè)計由于右岸山體頂高程較低，低于壩高，且有個埡口，故應(yīng)修建副壩，以擋水。6.1副壩的型式選擇副壩的形式可以選為：重力式擋墻、堆石壩體等，本工程如果考慮原料的來源方便，考慮采用與主壩一樣材料的復(fù)合土工膜堆石壩。根據(jù)地形條件得出，河岸右側(cè)副壩所在位置的山坡上下游坡度都較陡，如按上下游坡度1：1.52則布置不下。故本設(shè)計擬采用重力式擋墻。副壩采用重力式混凝土擋墻，臨水面垂直，背水面傾斜，在副壩的壩頂做公路面，使其與主壩同寬，為5m，壩頂高程與主壩同高，為。壩底高程為副壩與主壩連接處的高程，為268m。其剖面見圖6-1：圖6-1副壩剖面圖其中，壩底最小寬度B=（6-1）式中：H——三角形基本剖面的高，H=；——混凝土容重，3；——水容重，3；——揚壓力折減系數(shù)，河岸取為0.35；則B==m，同時要考慮副壩壩頂交通要求，取副壩底寬B=。下游坡度m=，在0.6～0.8之間，滿足要求。6.2副壩的穩(wěn)定驗算采用摩擦公式，計算校核水位下的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K：K=（6-2）式中：∑W——作用于滑動面以上的力在鉛直方向分量代數(shù)和；∑P——作用于滑動面以上的力在水平方向分量代數(shù)和；——作用于滑動面上的揚壓力；——。1．荷載計算：工況一：正常蓄水位揚壓力帷幕灌漿位置在離副壩上游1m處。Fa=考慮在河岸段，揚壓力折減系數(shù)浪壓力：（6-3）式中：——水的容重；——波浪波長；——波浪浪高；——波浪中心線高出靜水位高度。 =9.81×9.317×（1.259+0.534）/43）靜水壓力4）副壩重2．穩(wěn)定驗算（抗剪強(qiáng)度公式）：（6-14）由《水工建筑物》（沈長松、王世夏主編，河海大學(xué)出版社出版，2007）表2-7得，擋墻的K=1.05（3級建筑物，基本組合），則K=2.147＞1.05，抗滑穩(wěn)定滿足要求。工況二：設(shè)計洪水位1）揚壓力Fa=考慮在河岸段，揚壓力折減系數(shù)浪壓力由公式（6-3）計算可得： =9.81×9.317×（1.259+0.534）/43）靜水壓力4）副壩重2．穩(wěn)定驗算（抗剪強(qiáng)度公式）：（6-4）由本校教材《水工建筑物》（沈長松、王世夏主編，河海大學(xué)出版社出版，2007）表2-7得，擋墻的K=1.05（3級建筑物，基本組合），則K=1.365＞1.05，抗滑穩(wěn)定滿足要求。工況三：校核洪水位1）揚壓力Fa=考慮在河岸段，揚壓力折減系數(shù)2）浪壓力：由公式（6-3）計算可得： =9.81×6.211×（0.697+0.246）/43）靜水壓力4）副壩重2．穩(wěn)定驗算（抗剪強(qiáng)度公式）：（6-4）由本校教材《水工建筑物》（沈長松、王世夏主編，河海大學(xué)出版社出版，2007）表2-7得，擋墻的K=1.0（3級建筑物，特殊組合），則K=1.076＞1.05，抗滑穩(wěn)定滿足要求。趾板最大剖面設(shè)計1）確定趾板尺寸的原則：（1）趾板是面板壩防滲系統(tǒng)中的重要組成部分，其基本尺寸必須滿足壩基滲流控制和止水系統(tǒng)可靠工作的要求，并結(jié)合地基處理措施確定。（2）趾板的尺寸必須能夠滿足填筑壩體和壩基（包括岸坡）之間的變形協(xié)調(diào)的要求，保證面板端部具有良好的受力和變形條件。（3）應(yīng)滿足施工方面的要求。2）趾板的寬度S：為防止趾板地基在設(shè)計水頭作用下產(chǎn)生沖蝕，必須根據(jù)趾板地基的地質(zhì)條件，選擇合理的允許滲透坡降來確定趾板的寬度，即趾板寬度與巖基性質(zhì)和作用水頭H有關(guān)。一般采用1/10～1/20的水頭寬度，同時為了方便灌漿施工，趾板的寬度不小于3m，根據(jù)水頭大小分段采用時，可在施工縫處按折線改變其寬度。最大剖面趾板底寬S=52.42/（10～20）=2.7～5.3m。取4m各段趾板滿足水力坡降的取值范圍見表6-1：表6-1趾板尺寸段數(shù)趾板寬度（s）趾板厚度（h）面板端部下堆石體厚度（m）趾板底高程最大水頭（m)滿足規(guī)范的寬度取值范圍（m）13233444154164174184194110411141--1241--1341--144123415411641174118411931203121312231233270備注：趾板最小寬度為3m，最小厚度。3）趾板的厚度h：趾板的厚度應(yīng)滿足自身的穩(wěn)定和起到灌漿蓋板的作用，同時還應(yīng)考慮溫度應(yīng)力和施工要求。由于趾板地基是經(jīng)過灌漿處理的，因此，對于大多數(shù)壩的趾板要保證其最小設(shè)計厚度為。高壩趾板的設(shè)計厚度可采用～。本設(shè)計取趾板厚度h=。6.7.2趾板各剖面設(shè)計根據(jù)《混凝土面板壩工程》（蔣國澄主編，湖北科技技術(shù)出版社，1996），得橫剖面上趾板坡角，公式如下：（6-5）式中：B，C——為BC段趾板兩端點的高程；L——趾板BC段在壩軸線方向上的投影長度；M——面板垂直于壩軸線方向上的設(shè)計坡度，即堆石壩上游坡面。當(dāng)CB垂直于壩軸線時，L=0，則=0。當(dāng)CB平行于壩軸線時，則公式變?yōu)椋河缮鲜龉娇捎嬎愠鲋喊迤陆?，從而可確定趾板各剖面尺寸，各剖面趾板坡角計算結(jié)果如表6-5：表6-2趾板各坡角計算表趾板段1趾板段2趾板段3河床段趾板垂直段趾板5趾板段6趾板段7CBC-B0L060mcosθ1θ0趾板配筋趾板的結(jié)構(gòu)應(yīng)力較小，一般在趾板內(nèi)布置一定數(shù)量的溫度鋼筋。趾板鋼筋的各向含筋率可按照平板段設(shè)計厚度的0.3％才采用。鋼筋采用單層雙向配筋，保護(hù)層厚度為10cm。在周邊接縫處加配構(gòu)造鋼筋。鋼筋布置在趾板頂部，單層雙向，各向含鋼筋率為0.3％～0.4％。本設(shè)計采用單層雙向配筋，保護(hù)層厚度取為10cm。橫向配筋率取為0.3％，縱向配筋率取為0.3％。取單寬1m，=0.3%，則：=1000×(400-100)×0.3%=900mm2圖6-2趾板配筋圖查《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》（河海大學(xué)、大連理工大學(xué)、西安理工大學(xué)、清華大學(xué)合編，中國水利水電出版社，2007）附錄三表2，選用φ18＠280，As=909mm2。圖6-2趾板配筋圖垂直段趾板穩(wěn)定計算垂直段趾板受到的荷載有：1.自身重力；2.揚壓力；3.水壓力。荷載計算1.自身重：W=23.5×1×4=94KN2.揚壓力：揚壓力：折減系數(shù)取0.3，帷幕布置在此塊趾板的中間。趾板上游處揚壓力水頭為，趾板下游處揚壓力水頭，×=m。U×2×0.5+()×2×0.5）×1×9.81=KN3.水壓力：P2=1×4××KNK=（78.21+-滿足要求。第七章攔洪水位確定7.1洪水調(diào)節(jié)原理洪水過程線采用頻率為5%的設(shè)計流量。洪峰流量近似為/s與第四章洪水調(diào)節(jié)相同，通過假定下瀉流量，在圖中求出增加的庫容，再通過庫容查庫容水位關(guān)系曲線，得到流量—水位曲線1。計算隧洞下瀉能力曲線2。曲線1和曲線2的交點即為攔洪水位及其對應(yīng)的下泄流量。7.2隧洞下泄能力曲線的確定①明流計算：（7-1）式中：——進(jìn)口洞內(nèi)水深；——出口洞內(nèi)水深；——進(jìn)口洞內(nèi)流速；——出口洞內(nèi)流速；；——平均謝才系數(shù)；——平均水力半徑；——隧洞長度。圖7-1隧洞泄水能力曲線由于下瀉流量較小，無須考慮無壓段及半有壓段情況.②有壓流計算：半有壓流與有壓流的臨界點B2（Q2，H2），H2=Km·A（7-2）式中：（采用喇叭口）；；面積；濕周；水力半徑；則謝才系數(shù)；取=1，L=330m，則m-1；∴H2=Km·A=2.462×2.4=可解得。則半有壓流與有壓流的臨界點B2（22.800，5.909）由公式（7-3）式中：——出口計算水深；自由出流時：；淹沒出流時：；——局部水頭損失之和，進(jìn)口采用喇叭口時，；——謝才系數(shù)混凝土襯砌：n=0.014；；分別假定不同的Q，用公式（7-3）計算相應(yīng)的上游水位H，顯系計算如下表：有壓段計算列表：表7-1有壓段流量水位關(guān)系表下泄流量Q(m3/s)V(m/s)R（m）CL（m）h2（m）上游水深H0（m）相應(yīng)上游水位H(m)33025330353304033045330503305533060330表7-2流量—水位關(guān)系表：下泄流量Q(m3/s)蓄水庫容V(m3)相應(yīng)上游水位H(m)2030405060通過畫圖計算得：攔洪水位，取安全超高，故攔洪高程為，下泄流量3/s。第八章工程量計算8.1堆石體施工8施工強(qiáng)度計算a.將大壩分成四期：第Ⅰ期：上游圍堰；第Ⅱ期：壩底到攔洪高程，即；第Ⅲ期：攔洪高程到溢洪道高程，即；第=4\*ROMANIV期：溢洪道高程至壩頂，即.圖8-1壩體分期示意圖根據(jù)大壩分期按下列公式計算（梯形河谷適用）各期工程量：（8-1）式中：V——計算部分壩體工程量（m3）；L——計算部分壩體頂部長度（m）；H——計算部分壩體高度（m）；b——計算部分壩體頂寬（m）；——計算部分壩體底部長度（m）；，——分別為計算部分壩體上、下游邊坡。c.分期工程量計算=1\*ROMANI期：上游圍堰和下游圍堰（1）上游圍堰H=3m;L=;b=5m;l=;;=（2）下游圍堰H=2m;L=;b=5m;l=;;=施工工期為~09.10.31，有效工日T=17天Ⅱ期：壩底到攔洪高程，即(1)H=;L=;b=;l=;;=(2)H=;L=;b=;l=;;=施工工期2010.11.1~2010.4.30，有效工日天Ⅲ期：攔洪高程到溢洪道高程，即H=;L=;b=;l=;;=施工工期為2011.5.1~2013.5.10，有效工日=4\*ROMANIV期：溢洪道高程至壩頂，即H=;L=;b=5m;l=;;=施工工期為~08.7.30，有效工日T=10+16+18=44天：表8-1施工強(qiáng)度匯總表施工分期Ⅰ(圍堰)ⅡⅢⅣ說明位置高程(m)252.5～273工程量(m3)施工工期2010.10.1～202010.11.1～2020～2020～20有效工日(天)1711143444平均施工強(qiáng)度()最大施工強(qiáng)度()8施工機(jī)械選擇及數(shù)量分析開挖機(jī)械：正向鏟W200(2m3運輸機(jī)械：自卸汽車佩爾利尼T20（載重量20T，容積11.7m3整平機(jī)械：推土機(jī)移山-80；碾壓機(jī)械：振動碾YT3-50（自重15T，加重50T）①周期性運行機(jī)械生產(chǎn)率（正向鏟挖掘機(jī)、自卸汽車）（8-2）式中：——土斗或車箱幾何容積；—