水利樞紐畢業(yè)設(shè)計計算書

PAGEPAGE2非溢流壩設(shè)計（一）、初步擬擬擬定壩型型的輪輪廓尺寸寸(1)壩頂高程程程的確定定①校核洪水位情情情況下：波浪高度2hhl=0.001166VV5//4D1/3=00..01666××185//44×41/33=0..98mm波浪長度2LLl=10..44×(22hll)0.8=1100.4××0..980..88=10..223m波浪中心線到靜靜靜水面的的高度度hh0=π(2hl)2/2LLl=3.1144×0..9882/10..223=00.330m安全超高按Ⅲ級級級建筑物物取值值hhc=0.33mm壩頂高出水庫靜靜靜水位的的高度度△h校=2hl+h0+hc=0.9988+0..300+0..3==1.558mm②設(shè)計洪水位情情情況下：波浪高度2hhl=0.001166((1..5V))5//4D1/3=00..01666××(1..5××18))5//4×41/33=1..62mm波浪長度2LLl=10..44×(22hll)0.8=1100.4××1..620..88=15..33m波浪中心線到靜靜靜水面的的高度度hh0=π(2hl)2/2LLl=3.1144×1..6222/15..33=0..544m安全超高按Ⅲ級級級建筑物物取值值hhc=0.44mm壩頂高出水庫靜靜靜水位的的高度度△h設(shè)=2hl+h0+hc=1.6622+0..544+0..4==2.556mm③兩種情況下的的的壩頂高程程分分別如下下：校核洪水位時：：：2255..3+11.558=22266.9mm設(shè)計洪水位時：：：2244..0+22.556=22266.566m壩頂高程選兩種種種情況最最大值值226..99m，可按227..000m設(shè)計，則則壩壩高227..000-11744.5==522.5m。(2)壩頂寬度度度的確定定本工程按人行行行行道要求求并設(shè)設(shè)置有發(fā)發(fā)電進(jìn)進(jìn)水口，布布置置閘門設(shè)設(shè)備，應(yīng)應(yīng)適當(dāng)加加寬以以滿足閘閘門設(shè)設(shè)備的布布置，運(yùn)運(yùn)行和工工作交交通要求求，故故取8米。(3)壩坡的確確定考慮到利用部分分分水重增增加穩(wěn)穩(wěn)定，根根據(jù)工工程經(jīng)驗驗，上上游坡采采用1：0.2，下游坡坡按按壩底寬寬度約約為壩高高的0.7～0.9倍，擋水水壩壩段和廠廠房壩壩段均采采用1：0.7。(4)上下游折折坡點點高程的的確定理論分析和工程程程實驗證證明，混混凝土重重力壩壩上游面面可做做成折坡坡，折折坡點一一般位位于1/3~~22/3壩高處，以以以便利用用上游游壩面水水重增增加壩體體的穩(wěn)穩(wěn)定。根據(jù)壩高確定為為為52.55m，則1/3HH==1/33×552.55=117.55m，折坡點點高高程=1744..5+117..5=11922m；2/3HH==2/33×552.55=335m，折坡點點高高程=1744..5+335==2099.55m，所以折折坡坡點高程程適合合位于192mm~~2099.55m之間，則則取取折坡點點高程程為2033..00m。擋水壩壩段段和廠房房壩段段的下游游折坡坡點在統(tǒng)統(tǒng)一高高程216..55m處。(5)壩底寬度度的確確定由幾何關(guān)系可得得得壩底寬寬度為為T=（203--1174..5）×0.22++8+((2116.55-1174..5))×0..7==43..1mm(6)廊道的確確定壩內(nèi)設(shè)有基礎(chǔ)灌灌灌漿排水水廊道道，距上上游壩壩面6.1m，廊道底底距距基巖面4m，尺寸2.5×3.000m（寬×高）。(7)非溢流壩壩段縱縱剖面示意圖（二）、基本組組組合荷載載計算算及穩(wěn)定定分析析由上述非溢流剖剖剖面設(shè)計計計算算得知校校核洪洪水位情情況下下的波浪浪三要要數(shù)：波浪中心線到靜靜靜水面的的高度度h0=0.33mm波浪高度2hlll=0.9988m波浪長2Ll===10..233m因為gD/v22==9.8111×400000/1882=1211..11mm,,在20～250m之間所以波高應(yīng)安轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為累累計頻頻率1%時的波高高：2hl（1%）=0.9988×1..244=1..222m。又因為半個波長長長Ll=10..223/22=55.122<HH（壩前水水深H=500..8m），所以浪壓力Plll按深水波波計計算。式中：其中灌漿漿漿處及排排水處處揚(yáng)壓力力折減減系數(shù)取α=0.2255水重度Υ=9...81KKN//m3混泥土等級強(qiáng)度度度C10混泥土重度2444KN//m33壩前淤沙浮容重重重0.955TT/m3=9.55KKN/m33水下淤沙內(nèi)摩擦擦擦角Φ=18°。（1）正常洪水水位位情況正常洪水位情況況況下荷載載計算算示意圖圖正常洪水位情況況況下的荷荷載計計算過程程見附附表1溢基基計算1105m形：洪位.0))))的的m55×8×40088..200..2244266339914566..991511980055×8×.443355×.11××59166331×2×87744××2×83366527×84488(.+.12×.77991526699×0(444112295005588336642222↓↓平力矩以針正時為②抗滑穩(wěn)定分析析析＝2884528×412.＝4.74＞[[[3.0]]，滑穩(wěn)（2）校核洪水水位位情況校核洪水位情況況況下荷載載計算算示意圖圖校核洪水位情況況況下的荷荷載計計算過程程見附附表2重壩荷算223m5形：洪位.3))))的的m55×8×40088..200..2244266339915800..991112338822391559955×8×.44113×.5.111××.5.100331×6×83399××6×83366529×80088(.+.12×.77991526699×0(4441122×00077992277220112778↓↓平力矩以針正時為抗滑穩(wěn)定分析＝2440924×41192＝3.19＞[[[2.5]抗滑求四、應(yīng)力分析（運(yùn)運(yùn)行期）（一）正常洪水水水位情況況下1、水平截面上上上的正應(yīng)力力2、剪應(yīng)力上游面水壓力強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)度：下游面水壓力強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)度：剪應(yīng)力：3、水平應(yīng)力4、主應(yīng)力（二）校核洪水水水位情況況下1、水平截面上上上的正應(yīng)力力2、剪應(yīng)力上游面水壓力強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)度：下游面水壓力強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)度：剪應(yīng)力3、水平應(yīng)力4、主應(yīng)力五、內(nèi)部應(yīng)力計計計算（一）正常洪水水水位情況況下坐標(biāo)原點設(shè)在下下下游壩面面，由由偏心受受壓公公式可以以得出出系數(shù)a和b，如下具體壩內(nèi)應(yīng)力計計計算過程程見附附表3（二）校核洪水水水位情況況下坐標(biāo)原點設(shè)在下下下游壩面面，由由偏心受受壓公公式可以以得出出系數(shù)a和b，如下具體壩內(nèi)應(yīng)力計計計算過程程見附附表4附表3非溢流壩壩內(nèi)應(yīng)應(yīng)應(yīng)力分析析計算算表正常洪水位情況況況下選取點距壩址距距距離X01020304043.1a=∑WWW/B--6∑M/B22521.89512.89512.89512.89512.89512.89b=1222∑M/B330.940.940.940.940.940.94水平截面正應(yīng)力力力σy=aa+bXX521.89522.29531.69541.09550.49553.40a1=τττd327.56327.56327.56327.56327.56327.56b1=(((-1/BB))×（6∑P/B++2τu+4τd）-61.47-61.47-61.47-61.47-61.47-61.47c1=﹙﹙﹙1/B2﹚×(6∑P/B++3τu+3τd)4壩內(nèi)剪應(yīng)力τ===a1+b1X+c1X2327.56-163.1444-405.8444-400.5444-147.2444-18.36a2=σσσxd283.25283.25283.25283.25283.25283.25b2=(((σxu-σxd)/BB4.474.474.474.474.474.47壩內(nèi)水平正應(yīng)力力力σx=a2+b2X283.25327.95372.65417.35462.05475.91壩內(nèi)主應(yīng)力751.18615.01865.73884.51660.01557.53壩內(nèi)主應(yīng)力539.37471.28596.64606.04493.78422.55第一主應(yīng)力方向向向﹣35°0′29°37′39°27′40°36′36°38′12°35′附表4非溢流壩壩內(nèi)應(yīng)應(yīng)應(yīng)力分析析計算算表校核洪水位情況況況下選取點距壩址距距距離X01020304043.1a=∑WWW/B--6∑M/B22176.09176.09176.09176.09176.09176.09b=1222∑M/B3313.7113.7113.7113.7113.7113.71水平截面正應(yīng)力力力σy=aa+bXX176.09313.19450.29587.39724.49766.99a1=τττd12.3612.3612.3612.3612.3612.36b1=(((-1/BB))×（6∑P/B++2τu+4τd）-39.69-39.69-39.69-39.69-39.69-39.69c1=﹙﹙﹙1/B2﹚×(6∑P/B++3τu+3τd)0.900.900.900.900.900.90壩內(nèi)剪應(yīng)力τ===a1+b1X+c1X212.36-294.5444-421.4444-368.3444-135.2444-26.43a2=σσσxd167.08167.08167.08167.08167.08167.08b2=(((σxu-σxd)/BB8.338.338.338.338.338.33壩內(nèi)水平正應(yīng)力力力σx=a2+b2X167.08250.38333.68416.98500.28526.10壩內(nèi)主應(yīng)力184.74577.99817.44880.25788.05769.86壩內(nèi)主應(yīng)力158.43295.18414.90446.31400.20391.11第一主應(yīng)力方向向向﹣34°58′′′41°57′41°03′38°28′25°12′6°12′六、壩內(nèi)應(yīng)力分分分析圖根據(jù)壩內(nèi)應(yīng)力分分分析計算算成果果，可做做出壩壩內(nèi)應(yīng)力力分布布圖，如如下所所示：（1）正常洪水水位位情況下（2）校核洪水水位位情況下二、溢流壩設(shè)計計計孔口型式及尺寸寸寸擬定已知：校核洪水水水位時泄泄流量量為33400m3//s設(shè)計洪水位時泄泄泄流量26000m3//s設(shè)：單寬流量為為為q=800m3//s··m閘門孔口數(shù)為555孔，每孔孔凈凈寬為8m。①前緣凈寬校核洪水位時：：：L=QQ溢/q=333340//800=411.775（m）設(shè)計洪水位時：：：L=QQ溢/q=226600//800=322.55（m）綜上所述，取LLL=400m堰頂高程由資料可知，堰堰堰頂高程程為213..000m。溢流壩的堰面曲曲曲線設(shè)計計①頂部曲線段開敞式溢流堰面面面曲線，采采用用冪曲線線時按按下式計計算：：定型設(shè)計水頭，按按堰頂最大作作用水頭的75%-995%計算，m；nnn、K—與上游壩壩面面坡度有有關(guān)的的指數(shù)和和系數(shù)數(shù)；xxx、y——溢流面曲曲線線的坐標(biāo)標(biāo)，其其原點設(shè)設(shè)在顏顏面曲線線的最最高點。按85%計算，則則則：上游壩面鉛直：：：k=2,,nn=1..855x-y關(guān)系如下下下表：x012345678910y00.0680.2450.5190.8831.3351.872.4883.1853.964.812原點上游曲線段段段R1=0.5HHHd=00.55×100.446=55.223(mm),,00.1775HHd=00.1175××100.466=11.833(mm)；R2=0.2HHHd=00.22×100.446=22.009(mm),,00.2776HHd=00.2276××100.466=22.899(mm)；R3=0.0444Hd==0..04××100.466=00.422(mm),00.2882HHd=00.2282××100.466=22.955(mm)。堰面曲線與直線線線段的切切點坐坐標(biāo)上游坡度垂直：：：A=1..0096BB=0..5992a==1.117665b==2.11766直線段與溢流曲曲曲線的切切點坐坐標(biāo)：θ1=arcttann1.443=555°°切點高程=堰頂高程-=22133-133.449=11999.511(mm)底部反弧段取=000.95時，壩頂頂水水面流速速為V1H0=校核洪水水位--坎頂高程=2255..3-11911.655=333.665((m)因為q=80mm3/s···m,則q/V1=80//228.11=22.855所以h=22..85m。又因為R=（444—10）h，所以取R=6hh==6×22.885=117..1(mm)取挑射角θ2===20°°則：圓心高程=坎頂頂頂高程+Rcoosθ2=1911..65++177.1ccoss20°°=2207..722(mm)圓心縱坐標(biāo)y000=堰頂高程-圓心高程=2133--2077.772=55.225（m）反弧段和直線段段段的切點點坐標(biāo)標(biāo)：圓心坐標(biāo)：E點坐標(biāo)（坎頂頂頂坐標(biāo)）：：離心力作用點坐坐坐標(biāo)：⑥溢流壩段縱剖剖剖面示意圖圖根據(jù)溢流壩的的的堰面曲線線設(shè)設(shè)計數(shù)據(jù)據(jù)畫出出溢流壩壩段的的縱剖面面示意意圖，如如下：：溢流壩段縱剖剖剖面示意圖圖三、基本組合荷荷荷載計算算及穩(wěn)穩(wěn)定分析析波浪三要數(shù)：波浪中心線到靜靜靜水面的的高度度h0=0.33mm波浪高度2hhl=0.001166VV5//4D1/3=00..01666××185//44×41/33=0..98mm波浪長度2LLl=10..44×(22hll)0.8=1100.4××0..980..88=10..223m因為gD/v22==9.8111×400000/1882=1211..11mm,,在20～250m之間所以波高應(yīng)安轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為累累計頻頻率1%時的波高高：2hl（1%）=0.9988×1..244=1..222m。又因為半個波長長長Ll=10..223/22=55.122<HH（壩前水水深H=500..8m），所以浪壓力Plll按深水波波計計算。式中：灌漿處及及及排水處處揚(yáng)壓壓力折減減系數(shù)數(shù)取α=0.2255水重度Υ=9...81KKN//m3混泥土等級強(qiáng)度度度C10混泥土重度2444KN//m33壩前淤沙浮容重重重0.955TT/m3=9.55KKN/m33水下淤沙內(nèi)摩擦擦擦角Φ=18°。（1）基本組合合荷荷載計算在CAD中繪制制制溢流壩段段縱縱剖面圖圖，并并利用面面域查查出一個個壩段段壩體面面積A1=111179..900m2,壩體重心心距距壩踵X1=2211.677m；一個閘閘墩墩面積A2=11881.775m2，閘墩重重心心距壩踵X2=1111.933m。溢流壩段基本組組組合荷載載計算算過程見見附表表5，基本組組合合荷載示示意圖圖如下：：溢流壩段基基本本組合荷載載載計算示示意圖圖附表5溢流重重力壩基基本荷荷載計算算表上游水位：22225.330mm下游水位:1900..65mm溢流壩高高：38.55mm計算情形形：：校核洪洪水位位225..330m情況荷載符號計算公式垂直力(KN)))水平力(KN)))對壩底面中點的的的偏心距(m)力矩(KN·mm)↓↑←→正負(fù)自重W1119.27×××242862.488812.1134658.9991W21179.9000×24428317.66602.4669661.3330水平水壓力P11/2×999.811×550.88212658.000416.93214342...80P21/2×999.811×116.115221279.33335.386887.0888垂直水壓力Q15.7×2222.33×99.8111246.955521.1926416.6662Q21/2×555.7××288.5××9..81796.8222.1417637.5555揚(yáng)壓力U148.0777×166.115×99.8817615.80000.000.00U21/2×4441.112××8.667××9.8811748.68883.385907.0555U36.95×××8.667××9.881591.1220.5