混凝土重力壩畢業(yè)設(shè)計(jì)

混凝土重力壩畢業(yè)設(shè)計(jì)重力壩的斷面基本呈三角形，筑壩材料為混凝土或漿砌石。重力壩具有安全可靠，耐久性好，設(shè)計(jì)和施工技術(shù)簡(jiǎn)單；對(duì)不同的地形和地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在水利工程中。由于工程需要，擬對(duì)二龍溝水庫(kù)重力壩進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過對(duì)水文氣象條件等設(shè)計(jì)資料的分析，并考慮了地質(zhì)條件、地形條件、筑壩材料、施工條件及綜合效益等方面選取了混凝土重力壩壩型。按照相關(guān)規(guī)范對(duì)壩基進(jìn)行設(shè)計(jì)，基本內(nèi)容包括重力壩樞紐布置、重力壩非溢流壩段設(shè)計(jì)、大壩細(xì)部構(gòu)造及地基處理等。根據(jù)設(shè)計(jì)總要求，設(shè)計(jì)要求偏重于重力壩非溢流壩段設(shè)計(jì)、大 人類建壩歷史已近5000年，重力壩是出現(xiàn)最早的一種壩型。主要依靠自身抗滑穩(wěn)定，其中混凝土重力壩是在漿砌石重力壩的基混凝土重力壩也占有較大的比重，在20座高100m以上的高壩就有10座。重力壩之所以得到廣泛應(yīng)用，是我國(guó)從上世紀(jì)50年代以來(lái)，隨著水利水電事業(yè)蓬勃發(fā)展，重力壩也大量興該水利樞紐位于某河上游，全河流域面積3200km2，流向自北向南，干流的1200萬(wàn)m3，發(fā)電引水高程為347.5m，最大引水流量為74m3/s，發(fā)電裝機(jī)容量4萬(wàn)kW。灌溉下游左岸耕地2.5萬(wàn)hm2km2，灌溉最大引水流量40m3/s，引水高程352.5m。河槽處為半風(fēng)化的花崗巖，風(fēng)化層厚度為2m，基巖具有足夠的抗壓強(qiáng)度，巖體較完整，無(wú)特殊不利地質(zhì)構(gòu)造。兩岸風(fēng)化較深呈帶狀，覆蓋層較少，厚度一般壩基的力學(xué)參數(shù)：抗剪斷系數(shù)（混凝土與基巖之間）為f'=0.9,c'=700kPa?；鶐r的允許抗壓強(qiáng)度3000kPa。河流泥沙計(jì)算年限采用50年，壩前淤沙高程為345m，泥沙的浮重度為9.5kN/m3，內(nèi)摩擦角為12。。壩體混凝土重度采用24kN/m3。壩址以上控制集雨面積123.0km2，多年平均流量3.1m3/s，平均年徑流量9776.2萬(wàn)m3。流壩相應(yīng)的泄量為1250m3/s；上游校核洪水位為386.7m，相應(yīng)的下游水位為335.2m，庫(kù)容為1200萬(wàn)m3，溢流壩相應(yīng)的泄量為1680m3/s；上游正常高水位為庫(kù)容為40萬(wàn)m3。淤沙高程為345m，相應(yīng)的庫(kù)容為35萬(wàn)m3。15m，從右岸至左岸依次為：1號(hào)-6號(hào)壩段為擋水壩段，7號(hào)、8號(hào)壩段為溢流根據(jù)上述所提供的地形、地質(zhì)條件及水文氣象資壩區(qū)為巖漿巖出露河段，系中生代印支期的基性侵入體（輝綠巖庫(kù)區(qū)無(wú)溶存在，右岸有緩傾軟弱結(jié)構(gòu)面，以原生冷凝面為主，石英脈侵入或方解石填單位吸水量的相對(duì)不透水層埋藏在河床底以下45—50m深處，向兩岸逐步過算和壩體上下游面拉應(yīng)力正常使用極限狀態(tài)計(jì)算m/s；非溢流壩壩頂安全超高值（單位：m）水工建筑物安全級(jí)別（水工建筑物級(jí)別）（2、3）（4、5）設(shè)計(jì)情況0.70.50.4校核情況0.50.40.3官?gòu)d公式適用于v0上公式3-1可得：h1=0.0166×V05/4×D1/3＝0.83482壩頂高程▽=靜水位+Δh＝349.9＋1.777941=1351.6779m。以上公式3-1可得：h1=0.0166×V05/4×D1壩頂高程▽=靜水位+Δh＝350.4＋1.35228=351.75228m。經(jīng)過比較選取大者，可以得出壩頂或放浪墻頂高程為351.75228m，并取放因無(wú)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。我取10%的壩高，即為8.27m.坡系數(shù)常采用m=0.6～0.8；在此壩的設(shè)計(jì)中坡點(diǎn)高度82.75228*1/2=41.376144經(jīng)過m取各值的比較計(jì)算，采用下游壩坡系3.2荷載計(jì)算及組合PskH、PskV為水平泥沙壓力和豎直泥沙壓力，PL為浪壓力。H1為壩前水深，UWW水深為H時(shí)，單位寬度上的水平靜水壓力P為P=1/2YcH2PPP壓力按PSKH=1/2hs2tg2(45-φs/2)計(jì)算。PSKVPz)×L]/4=23.79KN→揚(yáng)壓力包括滲透壓力和浮托力兩部分。滲透壓力是由上下游水位差H產(chǎn)生生向上的水壓力。揚(yáng)壓力折減系數(shù)α=0.25。2）＝U2）＝U4H2αYH)×1/2＝12×（9.81×80.9－9.81×2.9－0.25×荷載作用垂直力（KN）水平力（KN）對(duì)截面形心力臂(m)力矩（KN*M）↓↑→←+-W14111.516827.74114053.476W21787420.48366059.52W341321.17440.4317768.1水壓力PH133587.29427.56925665.82PH241.250.9740水壓力PV1321029.11593458.15PV21680.5830.4951240.88PV332.573836泥沙壓力PSKH1239.045.877273.16PSKV247.830.497555.422浪壓力PL176.959474.PL2198.6576.7515246.3963576.43↓34709.55→-314265.12揚(yáng)壓力U100U22296U35213U4344355718.8534709.55→-314265.12PPPPP2）＝U2）＝=5197KNU4荷載作用垂直力（KN）水平力（KN）對(duì)截面形心力臂(m)力矩（KN*M）↓↑→←+-W14111.516827.74114053.476W21787420.48366059.52W341321.17440.4317768.1水壓力PH13250027.58896350PH264.6378.2水壓力PV13250.729.11594644.13PV21680.5830.4951240.88PV3147.4331.524647泥沙壓力PSKH1239.045.877273.16PSKV247.830.497555.42浪壓力PL128.1576.952166.14PL222.0776.751693.8768633.2↓33680.5→-292878.9揚(yáng)壓力U12368U22289U35197U4343355346.2↓→-292878.9重力壩沿壩面失穩(wěn)的機(jī)理是：首先在壩踵處基巖和膠結(jié)面出現(xiàn)微裂松弛區(qū)，隨后在壩趾處基巖和膠結(jié)面出現(xiàn)局部區(qū)域的剪切屈服，進(jìn)而屈服范圍逐漸增大并表3-2抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)荷載組合壩的級(jí)別1Ks基本組合特殊組合（1）特殊組合（2）計(jì)算以一個(gè)壩段（單寬）作為計(jì)算單元，公式采用抗剪強(qiáng)度公式，將壩體與基巖看成是一個(gè)接觸面，而不是膠結(jié)面。當(dāng)接觸面呈水平時(shí)，其抗滑穩(wěn)定安全系Ks=f(ΣW一U)/ΣP，f取1.0。Ks=f(ΣW一U)/ΣP＝1.0×55718.85/34709.55＝1.605根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，1.605＞1.10，有以上計(jì)算可知，設(shè)計(jì)洪水情況下，壩基面滿Ks=f(ΣW一U)/ΣP＝1.0×55346.2/33680.5＝1.643根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，1.643＞1.05，有以上計(jì)算可知，校核洪水情況下，壩基面滿應(yīng)力分析的目的是檢驗(yàn)所擬壩體斷面尺寸是否經(jīng)濟(jì)合理，并為確定壩內(nèi)材料應(yīng)力分析采用材料力學(xué)法，其基本假定為：①壩體混凝土為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的彈性材料。②視壩段為固接于地基上的懸臂梁，不考慮地基變形對(duì)壩體應(yīng)力的影響，并認(rèn)為各壩段獨(dú)立工作，橫縫不傳力。③假定壩體水平截面上的正在一般情況下，壩體的最大和最小應(yīng)力都出現(xiàn)在壩面，所以應(yīng)該校核壩體邊（1）運(yùn)用期：在各種荷載組合下（地震荷載除外壩基面的最大鉛直正應(yīng)本設(shè)計(jì)分設(shè)計(jì)情況和校核情況兩種情況分別分析水平截面上的正應(yīng)力。因?yàn)榧俣é襶按直線分布，所以按偏心受壓公式計(jì)算上、下游的邊緣應(yīng)力σyu和σyd。壩頂上游設(shè)置防浪墻，與壩體連成整體，其結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。防浪墻在壩體橫縫處留有伸縮縫，縫內(nèi)設(shè)止水。墻高為1.2m，厚度為40cm，以滿足運(yùn)用安全的要求。壩頂采用混凝土路面，向兩側(cè)傾斜，坡度為2%，兩邊設(shè)有排水管，閘門的布置：工作閘門布置在溢流壩的頂稍微偏向下游一些，以防閘門部分閘墩：閘墩的墩頭形狀為上游采用半圓形，下游采用流線型。其上游布置工作橋，頂部高程取非溢流壩壩頂高程即307.3m；下游布置交通橋，橋面高程為非導(dǎo)水墻：邊墩向下游延伸成導(dǎo)水墻，其長(zhǎng)度延伸到挑流鼻坎的末端。邊墩的游側(cè)設(shè)排水溝，并在最低處設(shè)集水井。平行于壩軸線方向廊道向兩岸沿地形逐漸在壩體下述部位布置止水設(shè)施：壩體橫縫內(nèi)（包括上游壩面、溢流壩面及壩第二道止水片下游設(shè)排水孔和檢查井，井中設(shè)有攀梯。溢流壩下游面用熱浸瀝青止水片：第一道止水片采用金屬銅片，第二道止水片采用金屬銅片或橡膠。青收縮開裂或與井壁脫離開時(shí)可加熱恢復(fù)其對(duì)于本樞紐，為滿足混凝土的澆筑能力和溫度控制的需要，沿壩軸線方向每為了減小壩體的滲透壓力，在靠近壩的上游防滲層后面，沿壩軸線方向，布置一排豎向排水管。其中心線距離上游壩面(1/10～1/12)倍壩前水深，一般為2~250mm。排水管的上部延伸至最高水位以上，下部直通廊道，豎直布置，不宜有壩基排水范圍：基礎(chǔ)排水一般設(shè)一排主排水孔。對(duì)于地址條件良好的基礎(chǔ)應(yīng)充分利用排水作用，除設(shè)主排水孔外，高壩可設(shè)置輔助排水孔2～3排，中壩可設(shè)排水孔的位置及方向：防滲帷幕下游設(shè)置主排水孔，輔助排水孔可設(shè)置在基與上游面平行布置，排水管與各層廊道內(nèi)的排水溝相連，滲水經(jīng)排水管流至排水溝，再由排水溝流至集水井排走。排水管間距3m，多孔混凝土管內(nèi)徑為15cm。天然地基常存在著不同程度的缺陷，必須經(jīng)過處理才可作為基礎(chǔ)。常用的處岸坡開挖成臺(tái)階狀。參照《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》DL5018-1999基礎(chǔ)開挖的深度應(yīng)根據(jù)壩基應(yīng)力、巖石強(qiáng)度及整體性，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基的要求和加固處理的效果、工期和費(fèi)用等研究而定。因?yàn)閴胃咝∮?0m，可建在弱風(fēng)化中部至上部基巖上。以上部分全部清除。在本設(shè)計(jì)中，順河流方向開挖成略向上游傾斜的鋸帷幕灌漿的目的：降低壩底的滲透壓力，減少繞壩滲透，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生滲灌漿的材料：一般采用水泥漿，必要時(shí)也可采用化學(xué)漿。位置：應(yīng)在靠近上游壩面的壩軸線附近，自河床向兩岸延伸。鉆孔和灌漿常在基礎(chǔ)廊道內(nèi)，靠近兩岸可在壩頂或平洞內(nèi)進(jìn)行。帷幕灌漿鉆孔的方向：原則上應(yīng)盡量穿過最多的裂隙本工程為減小滲透壓力對(duì)壩體穩(wěn)定的影響，減小揚(yáng)壓力，在灌漿廊道設(shè)一排帷幕帷幕灌漿是為了降低壩底的滲透壓力，提高基巖的整體性和強(qiáng)度，降低地基中：幕灌漿的范圍是河床及兩岸。灌漿的材料一般用水泥漿，必要時(shí)也可用化學(xué)漿。帷幕灌漿鉆孔的方向鉛直。對(duì)中、小型工程，帷幕灌漿的深度可按照下式估12324為進(jìn)一步降低壩底面的揚(yáng)壓力，應(yīng)在防滲帷幕后設(shè)置排水孔幕。排水孔幕距一般向下游傾斜，與帷幕成10°~15°交角。主排水孔孔距2～3m（在砼壩體內(nèi)幕2～3排，布置在壩基面縱向排水廊道內(nèi)，孔距約3～5m，孔深約6～12m。固結(jié)灌漿是一種用低壓淺層灌水泥漿的方法來(lái)加固地基，適用于裂隙發(fā)育又無(wú)其它缺陷時(shí)的地基。目的是為了提高基巖的整體性和基巖的承載能力，減少不孔時(shí)一種用低壓淺層灌水泥漿的方法來(lái)加固地基，適用于裂隙發(fā)育又無(wú)其他缺陷度等。在壩踵壩址附近關(guān)注孔相對(duì)較密，呈梅花形布置，其他部位樹疏一些。孔距排距由灌漿試驗(yàn)確定，一般為3～6m。根據(jù)勘測(cè)結(jié)果，本設(shè)計(jì)巖層性質(zhì)堅(jiān)硬致在壩踵、壩址附近采用固結(jié)灌漿。灌漿孔布置呈梅花形。灌漿孔的深度一般為5~本文對(duì)二龍溝水庫(kù)重力壩設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，通過對(duì)壩型、壩址的分析對(duì)比，選擇的混凝土重力壩這種壩型，并介紹了主壩體的設(shè)計(jì)，對(duì)非溢流壩段經(jīng)濟(jì)剖面的選擇，目前采用了一些經(jīng)驗(yàn)因素與假設(shè)。根據(jù)設(shè)