混凝土壩設計與施工清楚明了

混凝土壩設計與與施工專業(yè)：水利水電電建筑工程班級：姓名：：指導老師前言本次壩工混泥土土的設計與施施工的實訓是是參考課程《水水工建筑物》、《水水力學》和《混混泥土壩設計計與施工》來來完成的，當當然少不了陳陳老師的精心心指導和耐心心講解和大家家的全力配合合，這次混泥土的設設計與施工的的實訓，獲益益匪淺，大家家都很認真，對對大壩的尺寸寸的確定、荷荷載的計算、大大壩的穩(wěn)定分分析等做了詳詳細的計算和和說明。謝謝謝大家的積極極參與和思考考。謝謝老師師的精心指導導。編者20xx年111月目錄：一基本本資料二二擋水壩段剖剖面設計三三荷載計算四四穩(wěn)定分析五五細部構造六溢流壩壩體體設計第一章基本本資料一、工程概況順河水量豐沛，順順河中游與豫豫運河上游的的禮河、還鄉(xiāng)鄉(xiāng)河分水嶺均均較單薄，并并處于低山丘丘陵區(qū)，最窄窄處僅10余公里。通通過禮河、洲洲河及輸水渠渠道，可通向向唐山市；經(jīng)經(jīng)還鄉(xiāng)河、陡陡河可通秦皇皇島市。為解解決唐山市、秦秦皇島市兩地地區(qū)用水，國國家決定修建建順河水庫。順順河水庫位于于河北省唐山山、承德兩地地區(qū)交界處，壩壩址位于遷西西縣揚岔子村村的順河干流流上，控制流流域面積33700平方公里，總總庫容為25.5億立方米。水水庫距遷西縣縣城35公里，有公公路相通。水庫樞紐由主壩壩、電站及泄泄水底孔等組組成，水庫主主要任務是調(diào)調(diào)節(jié)水量，供供天津市和唐唐山地區(qū)工農(nóng)農(nóng)業(yè)及城市人人民生活用水水，結合引水水發(fā)電，并兼兼顧防洪要求求，盡可能使使其工程提前前竣工獲得收收益，盡早建建成。根據(jù)水庫的工程程規(guī)模及在國國民經(jīng)濟中的的作用，樞紐紐定為一等工工程，主壩為為I級建筑物，其其他建筑物按按II級建筑物考考慮。二、水文分析（1）.年徑流流：順河水量量較充沛，順順河站多年平平均年徑流量量為24.5億立方米占占全流域的53%，年內(nèi)分配配很不均勻，主主要集中在汛汛期七、八月月份。豐水年年時占全年50~600%，枯水年占30~400%，而且年際際變化也很大大。（2）.洪水：：多發(fā)生在七七月下旬至八八月上旬，有有峰高量大漲漲落迅速的特特點，據(jù)調(diào)查查近一百年來來有六次大水水，其中1883年最大，由由紅痕估算洪洪峰流量約為為24400—274000m3/s,,實測的45年資料中最最大洪峰流量量發(fā)生在1962年為188000m3/s(3).泥沙：：本流域泥沙沙顆粒較粗，中中值粒徑0.03775毫米，全年年泥沙大部分分來自汛期七七、八月份，主主要產(chǎn)于一次次或幾次洪峰峰內(nèi)且年際變變化很大，由由計算得，多多年平均懸移移質(zhì)輸沙量為為1825萬噸多年平平均含沙量7.45公斤/立方米。推推移質(zhì)缺乏觀觀測資料。可可計入前者的的10%，這樣總入入庫沙量為2010萬噸。淤砂砂浮容量為0.9噸/立米，內(nèi)摩摩擦角為12度。淤砂高高程157.5米。三、氣象庫區(qū)年平均氣溫溫為10℃左右，一月月最低月平均均產(chǎn)氣溫為零零下6.8℃，絕對最低低氣溫達零下下21.7℃（1969年）7月份最高月月平均氣溫25℃，絕對最高高達39℃（1955年）,本流域無霜霜期較短（90—180天）冰凍期期較長（120—200天），順河河站附近河道道一般12月封凍，次次年3月上旬解凍凍，封凍期約約70—100天，冰厚0.4—0.6米，岸邊可可達1米，流域內(nèi)內(nèi)冬季盛行偏偏北風，風速速可達七八級級，有時更大大些，春秋兩兩季風向變化化較大夏季常常為東南風，多多年平均最大大風速為21.5米/秒，水庫吹吹程D=3公里。四、工程地質(zhì)庫區(qū)地質(zhì)：順河河水庫、庫區(qū)區(qū)屬于中高山山區(qū)，河谷大大都為峽谷地地形，只西城城至北臺子一一帶較為寬闊闊沿河兩岸階階地狹窄，斷斷續(xù)出現(xiàn)不對對稱，區(qū)域內(nèi)內(nèi)無嚴重的坍坍岸及滲透問問題。第四大大巖層（Arl4）為角閃斜斜長片麻巖。具具粗粒至中間間細粒千狀花花崗變晶結構構，主要礦物物為斜長石、石石英及角閃石石，本巖層體體厚層塊狀、質(zhì)質(zhì)地均一、巖巖性堅硬、抗抗風化力強、工工程地質(zhì)條件件較好，總厚厚度185米左右。巖巖石物理力學學性質(zhì)：巖石石容重2.68—2.70噸/立米，飽和和抗壓強度，弱弱風化和微分分化巖石均在在650公斤/厘米2以上，有的的可達1100公斤/厘米2以上，混凝凝土與巖石的的摩擦系數(shù)微微分化及弱風風化化下部，可可取f=1.110、c/=7.5kkg/cm22。地震：庫區(qū)附近近歷史地震活活動較為頻繁繁，近年來微微繁。弱震任任不斷發(fā)生，其其中1936年和1976年兩年內(nèi)發(fā)發(fā)生6度左右地震震，1977年6月國家地震震局地震地質(zhì)質(zhì)大隊對本區(qū)區(qū)域地震問題題作了鑒定，水水庫的基本烈烈度為6度，考慮到到樞紐的重要要性，和水庫庫激發(fā)地震的的可能性攔河壩設防防烈度采用7度五、樞紐建筑物物特性指標項目單位指標備注水位校核洪水位米227.2設計洪水位米225.7P=0.01%%正常蓄水位米224.7P=0.1%汛期限制水位米216.0死水位（發(fā)電）米180.0校核洪水位尾水水位米156.8設計洪水位尾水水位米152.0正常蓄水位尾水水位米138.4庫容總庫容億立米25.5計入十年淤積調(diào)洪庫容億立米7.4興利庫容億立米19.5共用庫容億立米5.6死庫容億立米4.2計入十年淤積壩型混凝土重力壩壩頂溢孔數(shù)孔19堰頂高程米210.0閘墩的中墩厚度度為3米每孔凈寬米15.0（橫縫設在閘墩墩中間）工作閘門尺寸米×米15×15弧形鋼閘門啟閉機（2×770噸）臺19固定式卷揚機設計洪水位下泄泄能力米3/秒32300校核洪水位下泄泄量42900限泄2750003泄水孔進口底高程米160.0底孔數(shù)目孔4工作閘門尺寸（寬×高）米×米5×7弧形鋼閘門啟閉機臺4設計水位泄水能能力米3/秒4340校核水位泄水能能力米3/秒4430二、壩體混凝土土與基巖接觸觸面的抗滑穩(wěn)穩(wěn)定極限狀態(tài)態(tài)：R0?S（rGGGk，rQQk,ak）≤1/rd1R(fk/rm,ak)1作用效應函函數(shù)S(·)=∑PPR2抗滑穩(wěn)定抗抗力函數(shù)R(·)=f//R∑WR+C/RAR式中∑PR-壩壩基面上全部部切向作用之之和f/R-壩壩基面抗剪斷斷摩擦系數(shù)C/R-壩基基面抗剪斷黏黏聚力,KPa∑WR-壩基面面上全部法向向作用之和,KN.結構系數(shù)γd==1.2材料性能分項系系數(shù)摩擦系數(shù)f/R的γm=1.33凝聚力C/R的的γm=3水工建筑物結構構安全級別和和重要性系數(shù)數(shù)γo水工建筑物級別別水工建筑物結構構安全級別結構重要性系數(shù)數(shù)1Ⅰ1.12、3Ⅱ1.04、5Ⅲ0.9設計狀的取值見見表。設計狀況系數(shù)ΨΨ設計狀況設計狀況系數(shù)持久狀況１．０短暫狀況０．９５偶然狀況０．８５計算作用效應函函數(shù)S（·）時，作用v值，是考慮慮作用（荷載載）對標準值值的不利變異異。設計值等等于標準值乘乘以分項系數(shù)數(shù)Y

G.即設計值Qd=QKK

*γG.各作用的分分項系數(shù)見表表3-13..

永久作用和可變變作用分項系系數(shù)序號作用類別分項系數(shù)１自重１．０２水壓力１）靜水壓力２）動水壓力，時時均壓力３）離心力、沖沖擊力、脈沖沖壓力１．０１．０５１．１,１．１１,１．３３揚壓力１）滲透壓力２）浮托力３）揚壓力（有有抽排）４）殘余揚壓力力（有抽排）１．２（實體重重力壩）１．１（寬縫、空空腹重力壩）１．０１．１（主抽水水孔之前）１．２（主抽水水孔之后）４淤沙壓力１．２５浪壓力１．２三、設計內(nèi)容與與步驟I一

分析資料要求對任務書中中的基本資料料做簡單說明明。

非溢流重力壩段段設計

擬定非溢流重力力壩剖面尺寸寸。計算決定定壩頂高程，根根據(jù)運用、交交通、

構造等

要求擬定壩頂頂寬度，采用用工程類比或或由基本剖面面擬定上下游游坡度。

安全控制驗算與與改善措施?？箍够€(wěn)定驗算算與判別應力力驗算與強度度判

別若判別不符合合規(guī)范要求，則則提出改善措措施，這是培培養(yǎng)思維能力力的重要

措施，

根據(jù)實際情情況考慮建基基面壩內(nèi)應力力（采用3點）計算。

溢流壩段剖面設設計

根據(jù)滿足安全、運運用、經(jīng)濟、施施工、美觀要要求的非溢流流壩剖面修改改為溢流壩剖剖面。限于時時間按°1。所擬剖面面修改。

選擇堰型。

根據(jù)堰犁詵擇定定型設計水頭頭設計計算堰堰頂曲線求出出與非溢流壩壩下游裝的切切點（三種情情況應處理解解決）畫出溢溢流壩上部剖剖面。

擬定溢流壩上部部結構，包括括選擇閘門和和啟閉機，閘閘門和啟閉機機布置，閘墩墩型式選擇與與尺寸擬定，交交道橋及工作作橋等，并畫畫在溢流壩剖剖面圖上。

選擇消能工型式式，采用水力力學法決定消消能結構的各各部分尺寸估估算消

能效果及應應采用的消能能防沖措施。并并將消能防沖沖措施畫在溢溢流壩剖面圖圖上。

重力壩細部構造造設計

壩頂布置與構造造。

壩身廊道與排水水（僅在剖面面上表示）。

橫縫構造（在溢溢流壩剖面、平平面上表示）。

混凝土標號分區(qū)區(qū)（用溢流壩壩）。第二章?lián)跛畨螇味纹拭嬖O計計一、確定樞紐等等級及水利工工程建筑物的的等級由該樞紐工程概概況知該水庫庫總庫容為億億m3，并根據(jù)水水庫的工程規(guī)規(guī)模在國民經(jīng)經(jīng)濟中的作用用樞，屬于大大（1）型，主壩壩為Ⅰ級建筑物，其其他建筑物為為Ⅱ級建筑物。二、壩體設計㈠、剖面擬定定1、剖面設計計原則⑴設計斷面要滿滿足穩(wěn)定和強強度要求；⑵力求剖面較小小；⑶外形輪廓簡單單；⑷工程量小，運運用方便，便便于施工。（二）、擬定定基本剖面重力壩的基本剖剖面是指在自自重、靜水壓壓力（水位與與壩頂齊平）和和揚壓力三項項主要荷載作作用下，滿足足穩(wěn)定和強度度要求，并使使工程量最小小的三角形剖剖面，如圖，在在已知壩高H、水壓力P、抗剪強度度參數(shù)f、c和揚壓力U的條件下，根根據(jù)抗滑穩(wěn)定定和強度要求求，可以求得得工程量最小小的三角形剖剖面尺寸。根根據(jù)工程經(jīng)驗驗，一般情況況下，上游壩壩坡坡率n=0～0.2，常做成鉛鉛直或上鉛直直下部傾向上上游；下游壩壩坡坡率m=0.6～0.8；底寬約為為壩高的0.7～0.9倍。（三）、確定基基本尺寸1、確定壩頂高高程圖1壩基基剖面圖⑴超高值Δ的計計算①基本公式壩頂高程應高于于校核洪水位位，壩頂上游游防浪墻頂高高程應高于波波浪頂高程，防防浪墻頂至設設計洪水位或或校核洪水位位的高差QUOTE，可可由式（3-1）計算。QUOTE（3-1）QUOTE—防浪墻頂與設設計洪水位或或校核洪水位位的高差，m；QUOTE—累計頻率的波波浪高度，m；QUOTE—波浪中心線至至設計洪水位位或校核洪水水位的高差，m；QUOTE—安全加高，按按表3－1采用,對于Ⅰ級工程，設設計情況QUOTE＝0.7m，校核情況況QUOTE＝0.5m。表1壩的安全加加高QUOTE運用情況壩的級別123設計情況（基基本情況）0.70.50.4校核情況（特特殊情況）0.50.40.3計算砼壩（一）確定工程程等級及水工工建筑物級別別樞紐為一等工程程，主壩為1級建筑物（二）擋水壩段段剖面尺寸確確定壩基高高程：127m確定壩頂高程=++設計：=0..5+0.77+0.7==1.9校核：=0..5+0.77+0.5==1.7壩頂高程設計：225.77+1.9==227.66m校核：227.22+1.7==228.99m所以取最大值值228.88m壩高=228..9-1277=101..9m壩頂寬度：取壩壩高的8%~100%即101..9×（8%~100%)=8..152~110.19取壩頂寬度度為10mm、n的確定上游壩坡nn=0~0..2取0下游壩坡mm=0.6~~0.8取0.8壩底寬度的計算算224..7-1277=97.77m78.16所以壩壩底寬度為78.166m三荷載計算（分分析）自重：w=?ccA?c=24KKN/m3如圖：A=1011.9×100+68.116×85..2×=29903.622W=24××3922..62=944142.888KN/mm靜水壓力上游下游垂直直：9.12×111.4=511.98m2220=2550m2233.84299.8=3555.22揚壓力浪壓力：淤沙壓力淤沙浮容容重為0.9t//m3則內(nèi)摩擦角角為12°淤沙高程157.55m則hs=1557.5-1127=300.5m===22707.559KN四穩(wěn)定分析1、部位2、方法正常：滑動力==1.1×11×（46>711.92×11+10000×1.2++2707..59×1..2-6366.8×1))=556442.65=572239.999滑滑動力≤抗滑力，所所以滿足抗滑滑穩(wěn)定設計：滑動力==1.1×00.85×（477344.28×11+10000×1.2++2707..59×1..2-30662.5×11）=45928..03=533000.58滑滑動力≤抗滑力，滿滿足抗滑穩(wěn)定定校核：滑動力==1.1×00.85×（491966.2×1++1000××1.2+22707.559×1.22-43511.4×1))=46089..8=518099.79滑滑動力≤抗滑力，滿滿足抗滑力穩(wěn)穩(wěn)定五細部構造壩頂構造壩頂路面應具有有2～3％的橫向坡坡度，并設置置混凝土排水水溝(30×330cm)以排出壩頂頂雨水，壩頂頂上游的防浪浪墻（寬0.4m，高2.1m）要承受波波浪和漂浮物物的作用，因因此墻身應有有足夠的剛度度、強度和穩(wěn)穩(wěn)定性，宜采采用與壩體連連成整體的鋼鋼筋砼結構，而而下游側則可可設防護欄，為為滿足運用要要求和交通要要求，在壩頂頂上布置照明明設施，即在在上游側每隔隔25m設一對照明明燈，一只朝朝向壩頂路面面方向，一只只朝向水庫方方向。根據(jù)大大壩正常運行行需要，在壩壩頂還要設置置通向壩體內(nèi)內(nèi)部各層廊道道、電站的電電梯井，便于于觀測和維修修人員快速進進出。二、壩體排水壩體排水為了減減小滲水對壩壩體的不利影影響，在靠近近壩體上游面面需要設置排排水管幕，排排水管應通至至縱向排水管管道，其上部部應通至上層層廊道或壩頂頂（溢流面以以下），以便便于檢修管距距可采用采用用3m，排水管幕幕距上游壩面面的距離，一一段要求不小小于壩前水深深的1/15～1/25，且不少于2m，（1/15～11/25）（224.77-153..5）=（2.85～4.75）m故根據(jù)規(guī)定排水水管設置在距距上游面4m處，以使?jié)B滲透坡降控制制在允許范圍圍內(nèi)。排水管管采用預制多多孔混凝土管管，內(nèi)徑可為為15cm～25cm（取20cm），隨著壩壩體混凝土的的澆筑而加高高。滲入排水水管的水可匯匯集到下層縱縱向廊道，沿沿積水溝或集集水管經(jīng)橫向向廊道的排水水溝匯入集水水井，再用水水泵或自流排排水排向下游游，排水溝斷斷面常用30cm××30cm，低坡3%，排水管施施工時必須防防止被混凝土土的雜物等堵堵塞。排水管管與廊道的連連通采用直通通式.三、廊道系統(tǒng)為了滿足施工運運用要求，如如灌漿，排水水，觀測，檢檢查和交通的的需要，在壩壩體內(nèi)設置各各種廊道，這這些廊道互相相連通，構成成廊道系統(tǒng)。1、壩基灌漿廊廊道帷幕灌漿需要在在壩體澆灌到到一定高度后后進行，以便便利用混凝土土壓重提高灌灌漿壓力，保保證灌漿質(zhì)量量。本次設計計基礎灌漿廊廊道斷面取3.0×22.5m，形狀采用城門水水洞型。廊道道的上游壁離離上游側面的的距離應滿足足防滲要求，在在壩踵附近距距上游壩面0.05～0.1倍作用水頭頭、且不小于于4～5m處設置，為為滿足壓力灌灌漿，基礎灌灌漿廊道距基基巖面不宜小小于1.5倍廊道寬度度，取5m。灌漿廊道兼有排排水作用，并并在其上游側側設排水溝，下下游側設壩基基排水孔幕，在在靠近廊道最最低處設置集集水井，匯集集從壩基和壩壩體的滲水，然然后經(jīng)由水泵泵抽水排至下下游壩外。2、檢查及壩體體排水廊道為了檢查巡視和和排除滲水，常常在靠近壩體體上游面適當當高度方向每每隔15～30m設置檢查和和排水廊道，斷斷面形式多采采用城門洞形形，最小寬度度為1.2m，最小高度度為2.2m，距上游面面的距離應不不少于0.05～0.07倍水頭，且且不小于3m,該重力壩選選取4m，上游測設設排水溝。各層廊道在左右右兩岸應各有有一個出口，并并用鉛直的井井使各層廊道道連通。排水水廊道斷面尺尺寸統(tǒng)一擬定定為3m×2..5m，城門洞形形。六溢流壩壩體體設計堰頂高程的確定定已知Q=323300m3//s，B=19××15=2885m.當H=時，流量示示數(shù)QUOTE=QUOTE=14.755m，查表得6-44墩頭形狀矩形0.200.400.800.860.920.98楔型或半圓形0.150.300.450.510.570.63尖圓形0.150.150.250.320.390.46閘墩系數(shù)=0..47，按圓弧形形墩