A江水利枢纽工程混合曲线拱坝设计计算书

- 1 - 目录 第一章 调洪演算.- 2 - 1.1 调洪演算的原理.- 2 - 1.2 调洪方案的选择.- 2 - 1.2.1 对以下四种方案进行调洪演算- 2 - 1.2.2 方案比较- 6 - 1.2.3 2 浅孔+2 中孔方案选定后坝顶高程的计算.- 6 - 第二章 大坝工程量比较- 8 - 2.1 大坝剖面设计计算.- 8 - 2.1.1 混凝土重力坝设计- 8 - 2.2 大坝工程量比较.- 16 - 2.2.1 重力坝工程量- 16 - 2.2.2 拱坝工程量- 16 - 2.2.3 重力坝与拱坝工程量比较- 17 - 第三章 第一主要建筑物的设计.- 17 - 3.1 拱坝的型式尺寸及布置.- 17 - 3.1.1 坝型选择- 17 - 3.1.2 拱坝的尺寸- 17 - 3.2 荷载组合.- 20 - 3.2.1 正常水位+温降.- 20 - 3.2.2 设计水位+温升.- 20 - 3.2.3 校核水位+温升.- 20 - 3.2.4 正常水位+温降+地震.- 20 - 3.3 拱坝的应力计算.- 20 - 3.3.1 对荷载组合 1，2，3 使用 FORTRAN 程序进行电算- 20 - 3.3.2 对荷载组合 4 进行手算- 22 - 3.4 坝肩稳定验算.- 37 - 3.4.1 计算原理- 37 - 3.4.2 验算工况- 38 - 3.4.3 验算步骤- 38 - 4.1 泄水建筑物的型式尺寸- 41 - 4.2 坝身进水口设计- 42 - 4.2.1 管径的计算- 42 - 4.2.2 进水口的高程- 42 - 4.3 泄槽设计计算- 42 - 4.3.1 坎顶高程- 42 - - 2 - 4.3.2 坎上水深 hc.- 43 - 4.3.3 反弧半径 R.- 43 - 4.3.4 坡度（直线段）- 43 - 4.3.5 挑射角- 43 - 4.4 导墙设计- 44 - 4.5 消能防冲计算- 44 - 4.5.1 水舌挑距- 44 - 4.5.2 冲刷坑深度- 45 - 4.5.3 消能率计算- 46 - 4.6 泄水孔口应力及配筋- 48 - 4.6.1 孔口应力- 48 - 4.6.2 配筋- 51 - 附录- 51 - 参考文献54 - 3 - 第一章第一章 调洪演算调洪演算 1.1 调洪演算的原理 先对一种泄洪方案，求得不同水头下的孔口泄洪能力，并作孔口泄洪能力曲 线，再假定几组最大泄流量，对设计（校核）洪水过程线进行调洪演算，求得这 几组最大泄流量分别对应的水库存水量，查水位库容曲线，得出这几组最大泄流 量分别对应的上游水位，并作最大泄流量与上游水位的关系曲线。上述两条曲线 相交得出一交点，此交点坐标即为设计（校核）情况下的孔口最大泄流量及相应 的水库水位，再对其它泄洪方案按同样的方法进行调洪演算，最后选定的泄洪方 案孔口最大泄流量应接近并不超过容许值，并最好与所给限制流量差值在 100m3/s 以内。 1.2 调洪方案的选择 1.2.1 对以下四种方案进行调洪演算 4 表孔+2 中孔 2 浅孔+2 中孔 4 中孔 坝身泄流与利用导流隧洞 1.2.1.1 方案一 4 表孔+2 中孔 浅孔: 进口底高程为 164m, 出口底高程为 154m， （1-1） 10 2QAgH 式中：B孔口宽,m ； H孔口高,m ； A孔口面积(=BH)，m2； 流量系数（=0.80） ； H0出口中心处水头,m。 中孔: 进口高程底 135m, 出口底高程 130m 20 2QAgH 式中：B孔口宽,m ； H孔口高,m ； A孔口面积(A=BH) ,m2； - 4 - 流量系数， （=0.96-0.227a/H0 ） ； a孔口高度,m； H0-出口中心处水头，m。 起调流量为 表 1-1 4 表孔流量 高宽 出口 高程 上游 水位 4 孔面积 起调流 量 方案 （m ） （m ） (m) （m） 流速 系数 侧收 缩系 数 （m3） （m3/s ） 设计 412.0179.0185.00.480.98192.001499 1 校核 412.0179.0185.00.480.98192.001499 表 1-2 2 中孔流量 高宽 出口高 程 上游 水位 出口中 心处水 头 2 孔面 积 起调流 量 方案 （m ） （m ） （m） （m）（m） 流量 系数 （m3）（m3/s） 设计 7 6.5130.0 185.0 48.25 0.923 91.00 2700 1 校核 7 6.5130.0 185.0 48.25 0.923 91.00 2700 表 1-3 4 表孔+2 中孔最大泄洪量与最高水位结果表 最高水位总起调流量（） 3 /ms最大泄洪量（） 3 /ms 设计188.545386200 校核190.745387300 - 5 - 1.2.1. 2 方案二 2 浅孔+2 中孔 浅孔，中孔均用以下公式： （13） 2 2QAgH 浅孔进口高程 164m，出口高程 154m，两孔尺寸 8m8m(宽 高) 式中：B孔口宽,m ； H出口中心线高程,m ； A孔口面积(A=BH) ,m2； 侧收缩系数， （=0.96-0.227a/H0 ） ； a孔口高度,m； H0-出口中心处水头，m。 表 1-4 2 浅孔流量 高宽 出口 高程 上游 水位 2 孔面积 起调流 量 方案 （m ） （m ） (m) （m） 侧收 缩系 数 （m3） （m3/s ） 设计 88164185.00.88128.002630 1 校核 88164185.00.88128.002630 表 1-5 2 中孔流量 高宽 出口高 程 上游 水位 出口中 心处水 头 2 孔面 积 起调流 量 方案 （m ） （m ） （m） （m）（m） 流量 系数 （m3）（m3/s） 设计 7 6.5130.0 185.0 48.25 0.923 91.00 3101 1 校核 7 6.5130.0 185.0 48.25 0.923 91.00 3101 - 6 - 表 1-6 最大泄洪量与最高水位结果表 最高水位总起调流量（） 3 /ms最大泄洪量（） 3 /ms 设计187.360696270 校核190.060696510 1.2.1.3 方案三 4 中孔 中孔: 进口底高程 135m, 出口底高程 130m （1-4） 0 2QAgH 式中：B孔口宽,m ； H孔口高,m ； A孔口面积(=BH)，m2； 流量系数（=0.97-0.3a/H0 ） ； a孔口高度,m； H0出口中心处水头，m。 表 17 4 中孔流量 4 中孔高（m）宽（m） 上游 水位 （m） 进口高 程 （m） 出口 高程 （m） 两孔面积 （ 3 /ms ） 起调流量 （ 3 /ms ） 设计771851351300.929733986126 校核771851351300.929733986126 表 18 最大泄洪流量与最高水位结果表 最高水位 （m） 总起调流量（） 3 /ms最大泄洪流量（） 3 /ms 设计187.161266250 校核190.161266450 - 7 - 1.2.1.4 方案四 坝身泄流与利用导流隧洞 因客观因素，现对坝身泄流与利用导流隧洞不进行调洪计算，只对其进行定 性分析。 1.2.2 方案比较 方案一即泄水建筑物采用 2 浅孔+2 中孔时所需坝顶高程最小，加之方案一与 方案三都存在对坝体的结构影响较大的问题（方案二的 4 表孔使得坝体堰顶以上 失去空间结构作用，方案三的 4 中孔使得坝体同一高程开孔数量过多，该层拱圈 削弱过多） ，并由调洪演算结果看，故本设计选择 2 浅孔+2 中孔的泄流方案，浅 孔位于两岸，中孔位于水电站进水口两侧，对称布置。 设计洪水时，允许泄量 6500m3/s，校核洪水时，允许泄量 7500m3/s。设置两 浅孔，孔口宽 8m，高 8m，进口底高程为 164m，出口底高程为 154m；两中孔，孔 口宽 7.5m，高 7m，进口底高程为 135m，出口底高程为 130m，设计洪水时，下泄 流量 6270m3/s，校核洪水时，下泄流量 6510m3/s，均小于允许下泄流量，设计洪 水位为 187.3m，校核洪水位为 190m。 1.2.3 2 浅孔+2 中孔方案选定后坝顶高程的计算 拱坝坝顶超出水库静水位的高度h 为 （1-5） bzc hhhh 式中 hb波高（m） ，当=20250 时，为累计频率为 5%的波高；当 2 0 gD V =2501000 时，为累计频率为 10%的波高；按式（1-6）求出； 2 0 gD V hz波浪中心线高出静水位的高度 (m),按式（1-7） 、 （1-8）计算； hc取决于坝的级别和计算情况的安全超高（等级为 1 级时：设计 hc=0.7m，校核 hc=0.5m） 。 （1-6） 1/121/3 0 22 00 0.0076() b ghgD V VV - 8 - （1-7） 74 1515 0 22 00 0.3319() m gLgD V VV （1-8） 2 2 b z mm hH hcth LL 式中 V0计算风速, m/s； D库面吹程，m； H水深，m。 1.2.3.1 设计洪水位情况下 H D V0gD/V02Lm hb 2 b m h L cth(2H/Lm)hz 95.3400018121.110.2410.9760.29 10.29 查表得 ： hc=0.7m 坝顶=0.976+0.29+0.7+186.9=188.9m 1.2.3.2 校核洪水位情况下 H D V0gD/V02Lm hb 2 b m h L cth(2H/Lm)hz 99.25400012272.56.820.590.16 10.16 查表得 hc=0.5m 校核=0.59+0.16+0.5+189.8=191.25m 综上：取坝顶高程为 191.25m，坝高为 99.25m。 - 9 - 第二章第二章 大坝工程量比较大坝工程量比较 2.1 大坝剖面设计计算 2.1.1 混凝土重力坝设计 坝前最大水深 H=190-92=98m 最大坝高=191.25-92=99.25m 2.1.1.1 基本剖面 （1）. 按应力条件确定坝底最小宽度 （2-1） )( 1 0 c H B 式中 c=24kN/m3 ； 0=10kN/m3； 1=扬压力折减系数,取 0.3（河床坝段=0.20.3，岸坡坝段 =0.30.4） 。 则 B=67.58m 98 24 (0.3) 10 （2）.按稳定条件确定坝底最小宽度 （2-2） 1 0 c KH B f 式中 K=1.05(查水工建筑物表 4-1)；f=0.7 ； =0 ； 1=0.25。 则 =68.32m 1.05 98 24 0.700.25 10 B 综合（1） 、 （2） ，取两值中的较大值，取坝底最小宽度 B=68.5m 2.1.1.2 实用剖面 （1）.坝顶宽度： - 10 - 取坝高的 810%，即（810）%99.25=(7.9689.96)m，取为 10.0m。 （2）.下游坡度： ，1/70/980.715mB H 且坝底宽约为坝高 0.7-0.9 倍，则取 m=0.74。 （3）.上游折坡点： 上游设折坡，折坡点距坝底的高度取为坝高的（）范围内，即（ 3 1 3 2 3 1 ）99.6=(33.266.4)m,取为 50m，上游折坡点高程为折 =142m。 3 2 （4）.上游坡度： 上游折坡的坡度取为 1:0.15。 （5）.坝底宽度： 坝底宽度为 500.15+97.930.74=80m。 191.6 142.0 92.0 10 1：0.74 1：0.15 84.4215.18 图 2-1 重力坝剖面图（单位：m） 2.1.1.3 排水装置 设计洪水最大下泄流量 6270m3/s，则 Z下=113.74m，下游水深 113.74- 92=21.74m ，水头 H=113.74=76.19m。 基础帷幕灌浆廊道上游壁到上游坝面的距离应不小于 0.05-0.10 倍水头，且 不小于 4-5m，即（0.050.1） 75.41=（3.7717.541）m，取 5m，宽取 2.5m， - 11 - 高取 3m，廊道底离坝底距离不小于 1.5 倍底宽，取 5m。 基础排水廊道兼作灌浆廊道宽取 2.0m，高取 2.5m。 坝内纵向排水廊道上游壁到上游坝面不小于（0.050.10）倍水头，并不小 于 3m，即（0.050.1） 75.41=（3.7717.541）m,取帷幕排水廊道距上游坝 面距离为 5m。 2.1.1.4 荷载计算 图 2-2 坝体自重计算图 图 2-3 坝底扬压力计算图 - 12 - 表 2-1 荷载设计值计算表(设计水位状况) 水平应力 （kN/m） 铅直应力 （kN/m） 力臂力矩 荷载 （kN/m） （m） + （逆时 针） -（顺时针） 自 重 W1 W2 W3 4500 23904 63315 35 27.5 1.67 157500 657360 105736.1 W水上 W水下 3307.5 1837.5 1714 36.25 37.5 34.64 119896.9 68906.25 59372.96 水 压 力 P上 P下 44222.5 2318 31.67 7.24716798.5 1400527 扬 压 力 U1 U2 U3 U4 4851.1 7007.2 3234.1 17061.5 35 3.333 32.5 0 169789 23355 105108 0 浪 压 力 PL23.16952200.2 泥 沙 压 力 Pn1 Pn218996 40469 33 7.667 14164.15 14564.2 46141.4231898982.732153.91140361.91774916.36 - 13 - 表 2-2 荷载设计值计算表(校核水位状况) 水平应力 （kN/m） 铅直应力（kN/m）力臂力矩 荷载 （kN/m） （m） + （逆时 针） -（顺时针） 自 重 W1 W2 W3 4500 23904 63315 35 27.5 1.67 157500 657360 105736.1 W水上 W水下 3594.75 1837.5 1875.9 36.25 37.5 34.45 130309.7 68906.25 64624.76 水 压 力 P上 P下 47951.4 2535.8 32.643 7.50719036.3 1565277.6 扬 压 力 U1 U2 U3 U4 4993.4 7212.7 3328.9 17673.7 35 3.333 32.5 0 174769 24040 108189 0 浪 压 力 PL23.1697.932268.06 泥 沙 压 力 Pn1 Pn218996 40469 33 7.667 14164.15 14564.2 2.1.1.5 稳定校核 用定值安全系数计算法沿坝基面的抗滑稳定分析： 若认为坝体与基岩胶结较差，用下式计算 (2-3) ()fWU K P - 14 - 为作用于滑动面以上的力在铅直方向投影的代数和；W 为作用于滑动面以上的力在水平方向投影的代数和；P U 为作用于滑动面上的扬压力； f 为滑动面上的抗剪摩擦系数，f=0.7； K 为按抗剪强度计算公式计算的抗滑稳定安全系数，查水工建筑物表 4-1 有 K=1.10，1.05。 若认为坝体与基岩胶结良好，按下式计算 （2-4） () fWUc A K P 为作用于滑动面以上的力在铅直方向投影的代数和，用标准值；W 为作用于滑动面以上的力在水平方向投影的代数和，用标准值；P U 为作用于滑动面上的扬压力； 为滑动面上的抗剪摩擦系数, =0.75；ff 为坝体与坝基连接面的抗剪断凝聚力, =0.5MPa； c c A 为坝体与坝基连接面的面积； 为按抗剪断强度计算公式计算的抗滑稳定安全系数，查水工建筑物表 4-1K 有=3.0、2.5。K 第一种方法偏于安全。 （1）设计状况 = =K=1.10 ()fWU K P 0.7 67244.15 1.12 42078.6 所以在设计水位情况下，坝体抗滑稳定满足要求。 （2）偶然状况 = =K=1.05 ()fWU K P 0.7 68812.31 1.03 46680.66 偶然状况的抗滑稳定系数偏小，不满足要求，故需采用一些工程措施，因为坝基 - 15 - 岩较坚硬，可将坝基开挖成若干倾向上游的斜面，在坝踵和坝趾设置深入基岩的 齿墙，以增强坝基抗滑稳定性。 2.1.1.6 应力分析（取坝基面） 水平截面上的边缘正应力 y 和 y y = （2- 2 6 B M B W 5） y = （2- 2 6 B M B W 6） 式中 W作用在计算截面以上全部荷载的铅直分力总和（向下为正） ； M作用在计算截面以上全部荷载对截面形心的力矩总和（逆时针正） ； B计算截面沿上下游方向的宽度。 （1） 设计状况 M=MG+MU+MP= -634554.46 kNm (计入扬压力) W=66828.8kN(计入扬压力) a. y = =0.241MPa 2 6 B M B W y = =1.43 MPa 2 6 B M B W b.边缘剪应力 和 （m=0.74 n=0.15） =(0.1955-0.241) 0.15=-0.0068MPanpp yu )( =ym=1.430.74=1.0582MPamppu y )( c铅直截面上的边缘正应力和和(计入泥沙压力) x x 2=0.1955-（0.1955-0.241） 0.152 =0.1965MPa npppp uux )()( =y m2=1.430.742=0.783MPa 2 )()(mpppp uyux d.上游边缘主应力和 1 2 (1+0.152)0.241-0.1955 0.152=0.242 MPa 2 1 )()1 (nppn uy - 16 - =0.1955 MPa u pp 2 e. 下游边缘主应力和 1 2 =(1+0.742) 1.43=2.213 MPa 22 1 )()1 (mppm uy =0 MPa u pp 2 (2)校核状况 M=MG+MU+MP= -800720.12 kNm (计入扬压力) W=99431.84N(计入扬压力) a.y = =0.492MPa 2 6 B M B W y = =1.994MPa 2 6 B M B W b.边缘剪应力 和 （m=0.74 n=0.15） =(0.1955-0.492) 0.15=-0.0445MPanpp yu )( =y m=(1.994+0.1955)0.74=1.583MPa () yu pp m c.铅直截面上的边缘正应力和和(计入泥沙压力) x x 2=0.1955-（0.1955-0.492） 0.152 =0.202MPa npppp uux )()( =ym2=1.9940.742=1.092MPa 2 )()(mpppp uyux d.上游边缘主应力和 1 2 (1+0.152)0.492-0.1955 0.152=0.499MPa 2 1 )()1 (nppn uy =0.1955 MPa u pp 2 e. 下游边缘主应力和 1 2 =(1+0.742) 1.994=3.086 MPa 22 1 )()1 (mppm uy =0 MPa u pp 2 综上，设计状况与偶然状况下坝踵、坝趾处没有出现过大拉应力，且主压应力未 - 17 - 大于允许压应力，故满足应力要求。 2.2 大坝工程量比较 2.2.1 重力坝工程量 在142m 及176.42m 将坝体沿水平向分成三块，从上往下依次为 I、II、III， 工程量计算利用下式分别对三个坝块进行计算： （2-7）HmmbLHmmbL H V 212211 233 6 式中 V所求坝块的体积，m3； H所求坝块的高度，m； L1所求坝块坝面长度，m； L2所求坝块坝底长度，m； b所求坝块坝顶宽度，m； m1、m2所求坝块上、下游坡度。 表 2-3 重力坝分块工程量计算列表 L1L2bm1m2HV I283 2595 1000 1518 41175.75 II 2595 192100 0743442 171729.75 III1927435.5 015074 50362158.33 则 V=VI+VII+VIII=575063.83m3 2.2.2 拱坝工程量 拱坝工程量计算利用下式分别对四个坝块进行计算： （2-8） 2 hAA 下上 V 其中 A/360（R外 2-R 内 2） 第 i 层拱圈的中心角； R1第 i 层拱圈的外半径，m； 相 关 数 据 坝 体 分 块 - 18 - R2第 i 层拱圈的内半径，m。 表 2-4 拱坝各高程拱圈面积计算列表 高程(m)R内(m)R外(m)中心角（） 拱圈面积 Ai(m2) 191.25187195104.52786.87 166.7156.625169.3751013663.50 141.8126.25143.75102.54226.42 116.993.875116.125994036.75 9258.585.560.82062.90 V=2786.87+2062.90+2(3663.50+4226.42+4036.75)24.9/2=357353.72 m3 2.2.3 重力坝与拱坝工程量比较 经比较，拱坝较重力坝可节约工程量： （V- V）/ V=（575063.83-357353.72）/575063.83=37.86 第三章 第一主要建筑物的设计 3.1 拱坝的型式尺寸及布置 3.1.1 坝型选择 坝型选择双曲拱坝。 3.1.2 拱坝的尺寸 3.1.2.1 坝顶的厚度 Tc 根据结构、人防、运用等要求并考虑改善坝体应力，初步设计，采用下列经 验公式： （3-1） 1 4 . 201 . 0 LHTC Tmin=35m - 19 - 式中 H坝高（m） ，H=99.6m； L1坝顶高程处两拱端新鲜基岩之间的直线距离（m） ，L1=306m。 0.01 (H+2.4L1)=0.01 (99.6+2.4 306)=8.41mTmin=35m 3.1.2.2 坝底的厚度 TB ( 拱坝在高程上分为 5 层) （3-2） a n B HLLK T 11 式中 L1坝顶高程处两拱端新鲜基岩之间的直线距离（m） ，L1=306m； Ln-1坝体倒第二层拱圈处两拱端新鲜基岩之间的直线距离（m） ，Ln- 1=148m； H坝体高度，m； K=0.0035； 拱的允许压应力（MPa ） ，国内a一般取 4-7MPa。 a TB=0.0035(306+148) 99.6/6=26.38m 取 TB=25m 3.1.2.3 上游面的曲线采用二次抛物线 （3- 2 21 H y x H y xZ 3） 式中：， 112 2XX 2 2 1 21 B T X 其中、为经验系数， （1=0.60.65，2=0.30.6） 。 1 2 取 10.64，20.40， H=99.25m，则 x2=0.4027/(20.64-1)=38.57 x1=20.6438.57=49.37 则上游面的曲线方程为 2 49.3738.57 yy Z HH 3.1.2.4 下游面的曲线 Tc，TB沿高程线性内插，然后光滑修匀。设第 i 层拱圈的厚度为 Ti , 则 Ti=Tc+(TB-Tc) =8+(27-8)/99.6=8+0.1908 （3- H yi i y i y - 20 - 4） 下游面曲线方程为 i ZZT 表 3-1 拱冠梁端面的几层典型拱圈的几何尺寸 层数 12345 高程 191.25166.7141.8116.992 纵座标 y 024.8149.62 74.4399.25 上游面横坐标z 0-9.93-15.04-15.33-10.8 拱厚 Ti 8.4112.5316.6420.7625 下游面横坐标z2 82.822.466.9216.2 检验倒悬度：见附图，均满足小于 1：3 的要求。 表 3-2 各层拱圈特性参数 高程拱圈厚平均半径中心角右半中心角左半中心角 1/2 弦 长 岸坡平 均坡度 （m）（m）（m）（）（）（）（m）（） 191.258.41187.15104.55353149.6645 166.4312.53162.781014850122.3145 141.6216.64134.52102.54949101.6645 116.820.7696.34104485273.7145 922563.3660.8414141.4045 - 21 - 图 3-1 拱冠梁横剖面示意图（单位：m） 3.2 荷载组合 3.2.1 正常水位+温降 3.2.2 设计水位+温升 3.2.3 校核水位+温升 3.2.4 正常水位+温降+地震 3.3 拱坝的应力计算 3.3.1 对荷载组合 1，2，3 使用 FORTRAN 程序进行电算 3.3.1.1 正常水位+温降 n= 5 u= .20 AT=-47.00 BT= 3.39 RG= 2.40 FS=10.00 RS= .85 EC=2200000.0 EF=2200000.0 GC= .000008 HW= 6.25 HS= 76.25 X1= 38.56 X2= 31.10 DESIGN POINT 0 X1= 38.5600 X2= 31.1000 LEVEL HI AF SL T R 1 .00 45.00 149.66 8.41 187.15 2 24.81 45.00 122.31 12.53 162.78 3 49.62 45.00 101.66 16.64 134.52 4 74.43 45.00 73.71 20.76 96.34 5 99.25 45.00 41.40 24.88 63.36 LEVEL SM= SS= 1 258.13 159.17 121.59 301.98 .00 .00 .00 .00 2 298.94 115.03 54.82 254.30 69.42 41.57 -12.71 113.84 3 291.83 58.96 .03 210.64 84.17 119.74 13.90 168.60 4 236.20 -6.52 -36.43 150.47 35.20 241.90 130.30 120.34 5 94.56 -52.21 -33.96 53.08 -78.75 412.80 327.77 -32.65 - 22 - LEVEL DISPLASE PA PAT 1 .045317 .000317 9.32 .00 2 .037196 .000389 16.23 1.01 3 .026395 .000484 23.15 2.78 4 .013731 .000438 29.99 8.29 5 .003373 .000193 23.91 9.32 设计水位+温升 n= 5 u= .20 AT= 47.00 BT= 3.39 RG= 2.40 FS=10.00 RS= .85 EC=2200000.0 EF=2200000.0 GC= .000008 HW= 3.95 HS= 76.25 X1= 38.56 X2= 31.10 DESIGN POINT 0 X1= 38.5600 X2= 31.1000 LEVEL HI AF SL T R 1 .00 45.00 149.66 8.41 187.15 2 24.81 45.00 122.31 12.53 162.78 3 49.62 45.00 101.66 16.64 134.52 4 74.43 45.00 73.71 20.76 96.34 5 99.25 45.00 41.40 24.88 63.36 LEVEL SM= SS= 1 290.20 223.04 197.53 319.96 .00 .00 .00 .00 2 307.50 171.46 126.92 271.94 92.55 19.33 -12.71 113.84 3 298.07 115.03 68.71 231.68 116.86 87.93 13.90 168.60 4 246.91 49.88 25.59 175.19 79.43 196.18 130.30 120.34 5 122.74 -3.45 12.24 84.90 -3.07 327.19 327.77 -32.65 LEVEL DISPLASE PA PAT 1 .030908 .000118 11.38 .00 2 .027668 .000213 18.41 .59 3 .020911 .000348 26.20 2.34 4 .011314 .000345 35.08 6.72 5 .003020 .000157 34.16 8.14 - 23 - 校核水位+温升 n= 5 u= .20 AT= 47.00 BT= 3.39 RG= 2.40 FS=10.00 RS= .85 EC=2200000.0 EF=2200000.0 GC= .000008 HW= 1.25 HS= 76.25 X1= 38.56 X2= 31.10 DESIGN POINT 0 X1= 38.5600 X2= 31.1000 LEVEL HI AF SL T R 1 .00 45.00 149.66 8.41 187.15 2 24.81 45.00 122.31 12.53 162.78 3 49.62 45.00 101.66 16.64 134.52 4 74.43 45.00 73.71 20.76 96.34 5 99.25 45.00 41.40 24.88 63.36 LEVEL SM= SS= 1 316.43 241.32 212.80 349.72 .00 .00 .00 .00 2 332.90 183.46 134.54 294.40 98.66 14.81 -12.71 113.84 3 318.31 121.00 71.07 247.40 114.42 93.12 13.90 168.60 4 259.95 51.05 25.30 184.54 67.31 211.34 130.30 120.34 5 126.90 -4.52 11.82 88.13 -22.07 349.62 327.77 -32.65 LEVEL DISPLASE PA PAT 1 .034554 .000154 12.37 .00 2 .030384 .000255 19.86 .70 3 .022534 .000389 27.89 2.53 4 .011990 .000373 36.83 7.13 5 .003142 .000167 35.27 8.41 3.3.2 对荷载组合 4 进行手算 3.3.2.1 拱冠梁法计算拱梁荷载分配 (1)变形协调方程为： （3-5） 1 () n ijiiiii i aBPxA - 24 - 式中：i1，2，3，n,拱冠梁与水平拱交点的序号，即拱的层数； j单位荷载作用点的序号； pi作用在第 i 层拱圈中面高程上总的水平径向荷载强度，包括水压力、 泥沙压力等； xi拱冠梁在第 i 层上所分配到的水平径向荷载强度，为未知数； （pi-xi）第 i 层拱圈所分配到的水平径向均布荷载强度； xj梁在 j 点所分配到的荷载强度； aij梁在 j 点的单位荷载所引起 i 点的径向变位，称为梁的“单位变位” ； 作用于梁上竖直方向荷载引起的拱冠梁 i 处的径向变位； i B 单位径向荷载作用下拱冠处的径向变位，称为拱的变位系数； i 第 i 层拱圈由于该层均匀温度变化时在拱冠处的径向变位。 i At (2)计算步骤： a.梁的径向变位系数 的计算。 ij a 查表得各块的变位系数 ,1,2 见附表第二页，查表所得的各 块的变位系数 ,1,2拱冠梁变位系数 aij的计算见下表 表 3-3 拱冠梁变位系数 aij的计算 h4/t13h4/t23 636.9701192.5989185 aij 1113.3903322.0903527.912981 a110.414086000.8333330.50.333333 a120.1420320.5549870.7957820.6666670.50.166667 a1300.1937950.249795000 a14000000 a15000000 a210000.3333330.50 a2200.55498700.1666670.50 a2300.1937950000 a24000000 - 25 - a25000000 a31000000 a32000000 a33000000 a34000000 a35000000 a41000000 a42000000 a43000000 a44000000 a45000000 a51000000 a52000000 a53000000 a54000000 a55000000 续表 h4/t33h4/t43 82.2331811842.34723018 113.848145 2.4178188.743114.173787 2.652859 9.185259 001.8333330.51.666667002.8333330.54 0031200516 0.647125 1.834174 1.1666670.50.33333300413 0.228202 0.5828850000.714157 3.011784 1.6666670.50.5 000000.252925 0.966236000 001.3333330.50.833333002.3333330.52.666667 0021100414 0.647125 0.917087 0.6666670.50.16666700312 0.228202 0.2914420000.714157 2.007856 1.1666670.50.333333 000000.252925 0.644157000 000.8333330.50001.8333330.51.333333 0011000312 0.64712500.1666670.5000211 - 26 - 0.22820200000.714157 1.003928 0.6666670.50.166667 000000.252925 0.322079000 00000001.3333330.50 0000000210 0000000110 000000.71415700.1666670.50 000000.2529250000 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 h2/t1h2/t2h2/t3h2/t4 73.1909849.1249880336.9913521629.65010116 112.59498712.68064412.736849 0.77203200.500.500.5 0.3670210.8337950.50101 00.40239700.8682020.501 0000.42248100.8907710.5 000000.4354620 000.500.500.5 00.8337950.50101 00.40239700.8682020.501 0000.42248100.8907710.5 000000.4354620 00000.500.5 0000101 0000.8682020.501 0000.42248100.8907710.5 000000.4354620 0000000.5 0000001 - 27 - 0000001 000000.8907710.5 000000.4354620 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 h3/t52h2/t5h 24.6705924.740224.81 111 -1/Ecaij 41.22.841.79-4.5E-07-0.00308 67.535.1753.58-4.5E-07-0.00418 44.924.4413.58-4.5E-07-0.00198 22.523.6993.58-4.5E-07-0.0007 3.7451.6031.79-4.5E-07-0.00011 30.92.471.79-4.5E-07-0.00181 50.644.4353.58-4.5E-07-0.0027 33.693.7013.58-4.5E-07-0.00142 15.892.9593.58-4.5E-07-0.00053 2.8081.2331.79-4.5E-07-8.7E-05 20.62.11.79-4.5E-07-0.00086 33.763.6953.58-4.5E-07-0.00138 22.462.9613.58-4.5E-07-0.00086 11.262.2193.58-4.5E-07-0.00037 1.8720.8631.79-4.5E-07-6.7E-05 10.31.731.79-4.5E-07-0.0003 16.882.9553.58-4.5E-07-0.0005 11.232.2213.58-4.5E-07-0.00035 5.631.4793.58-4.5E-07-0.0002 0.9360.4931.79-4.5E-07-4.7E-05 01.361.79-4.5E-07-3.5E-05 - 28 - 02.2153.58-4.5E-07-6.5E-05 01.4813.58-4.5E-07-5.7E-05 00.7393.58-4.5E-07-4.9E-05 00.1231.79-4.5E-07-2.2E-05 b. 拱圈变位系数 i的计算及均匀温度变化的计算： i A (36) 0i c R r E 由，T/R 查表 41 求得 A 0 r (37) 0i rRcA 由，T/R 查表 42 求得，（） A 0 r 47 3.39T 以上两式子中为半中心角，R 为平均半径，T 为拱厚，c 为坝身材料线胀系数 A 0.000008。 计算结果如下表： 表 3-4 截面高程（m） 拱厚 T（m） 平均半径 R（m） T/R半中心角 1191.258.41187.150.044110016 53 2166.4312.53162.780.0806021749 3141.6216.64134.520.12912834949 4116.8120.7696.340.20622131450 5 922563.36 0.4 41 - 29 - 续表 拱圈变位系数 i T/R水平均匀径向压力下 r0R/Ec i 1 530.044937216-48.398893618.50682E-05-0.004117206 2 490.076975058-27.24579277.39909E-05-0.002015941 3 490.123699078-17.333350466.11455E-05