H江碾压混凝土重力坝设计计算书（一）

1 目录 第一章 工程规模的确定 .3 第一节 水利枢纽与水工建筑物的等级划分 .3 第二节 永久建筑物洪水标准 .3 第二章 调洪演算 .4 第一节 洪水调节计算 .4 一、调洪演算计算过程 .4 二、计算结果统计： .10 第三章 非溢流坝剖面设计 .11 第一节 剖面尺寸拟定 .11 一、坝顶高程确定 .11 第二节 非溢流坝剖面设计 .13 一、坝顶宽度 .13 二、开挖线的确定 .13 三、折坡点高程拟订 .13 四、坝面坡度拟定 .13 第三节 非溢流坝段坝体强度和稳定承载能力极限状态验算 .23 一 、荷载计算成果 .23 二 、坝体强度和稳定承载能力极限状态验算 .39 第四节 应力计算 .48 一、 边缘应力 .48 二、内部应力 .49 三、截面应力计算表 .50 应力图 .64 第四章 溢流坝段剖面设计 .68 第一节 孔口设计 .68 一、 孔口净宽拟定 .68 二、溢流坝段总长度确定 .68 三、闸门设计 .68 第二节 消能防冲 .68 一、消能防冲设计 .68 二、挑流鼻坝设计 .68 三、 反弧半径的确定 .69 四、挑距和冲抗的估算 .69 第三节 剖面设计 .71 一、堰面曲线的拟定 .71 第四节 荷载计算 .72 一、荷载的计算 .72 二、荷载计算成果 .73 第五节 坝基面坝体强度和稳定承载能力极限状态验算 .80 一、正常蓄水位时坝体沿坝基面的抗滑稳定性及强度验算 .80 二、校核洪水位时坝体沿坝基面的抗滑稳定性及强度验算 .81 2 三、正常蓄水位地震时坝体沿坝基面的抗滑稳定性及强度验算 .82 第六节 应力计算 .83 一、应力计算表 .83 二、 应力分布图 .88 第五章 非溢流坝渗流和应力有限元计算 .92 第一节 渗流有限元计算 .92 一、材料信息 .92 二、节点坐标 .92 三、渗流计算成果 .93 第二节 有限元应力计算 .97 一、材料信息 .97 二、应力计算成果 .97 第六章 第二建筑物（压力钢管）的设计计算 .108 第一节 引水管道的布置 .108 一、压力钢管的型式 .108 二、管道轴线布置 .108 三、 进水口设计 .109 第二节 闸门及启闭设备 .110 第三节 细部结构 .110 一、通气孔 .110 二、充水阀 .110 三、伸缩节 .110 第四节 压力钢管结构设计 .110 一、确定钢管厚度 .110 二、承受内水压力的结构分析 .112 三、混凝土开裂情况的判别 .114 四、 钢管稳定强度分析 .116 第七章 施工组织设计 .118 第一节 施工导流方案 .118 一、导流标准 .118 二、导流方案的选择 .118 三、导流建筑物 .118 四、导流时段的确定 .118 第二节 施工总进度安排 .119 第三节 导流工程参数 .119 一、导流工程特性表 .119 3 第一章第一章 工程规模的确定工程规模的确定 第一节第一节 水利枢纽与水工建筑物的等级划分水利枢纽与水工建筑物的等级划分 参考水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000 1、可确定该工程规模为大（1）型工程等级为级 2、水工建筑物级别（永久性水工建筑物）工程等级为级，则主要建筑物 级别 1 级，次要建筑物 3 级 3、临时性水工建筑物级别 保护对象为 1 级主要永久建筑物，3 级次要永久建筑，则临时性水工建筑 物为 4 级。 第二节第二节 永久建筑物洪水标准永久建筑物洪水标准 正常运用（设计）洪水重现期 500 年，频率为 0.2 非常运用（校核）洪水重现期 10000 年，频率为 0.01 4 第二章第二章 调洪演算调洪演算 第一节第一节 洪水调节计算洪水调节计算 一、调洪演算计算过程一、调洪演算计算过程 根据本工程软弱岩基，允许单宽流量 q 取为 250 m3/s，允许校核洪水最大下 泄流量 28150 m3/s,再扣除发电流量 2500m3/s，即溢流前缘净宽 B=(Q 校-Q 机)/q =102m, 故溢流前缘净宽大于 102m。假定三种方案，堰宽和堰顶高程分别为 ：B=715m 堰顶= 353.90m; B=715m 堰顶= 354.9m; B= 715m 堰 顶= 356.9m ; 故根据公式： (2-1) 2 3 2 HgmBq 求得的 q，堰顶高程及其相应 q 的作出 Hq 关系曲线。 正常蓄水位 376.9m，库容为 164 亿 m3； 用列表试算法进行调洪演算 列表计算如下： 表 2-1 B=715m 堰顶=353.9m 设计情况调洪演算 时间 t (h) 入库洪 水流量 Q(m3/s) 时段平 均入库 流量 Q 平均 (m3/s) 下泄流量 q(m3/s) 时段平 均下泄 流量 q 平均 (m3/s) 时段内水 库存水量 变化 V(亿 m3) 水库存水 量 V(亿 m3) 水库水位 Z(m) 4.52252122521 164376.9 62330022910.522542 22532 0.020466162.0205376.8149 12260002465022725 22633 0.435571162.456376.941 18273002665023066 22895 0.811032163.2671377.1758 24276002745023449 23257 0.905612164.1727377.438 30270002730023787 23618 0.795293164.968377.6682 36259002645024022 23905 0.54977165.5177377.8274 42248002535024140 24081 0.274108165.7919377.7067 48234002410024136 24138 -0.0082165.7836377.7144 5422100227502401324075 -0.28618165.4975377.8215 6020700214002378223898 -0.53963164.9578377.6653 5 6619600201502346323623 -0.75024164.2076377.4481 7218500190502307823271 -0.91171163.2959377.1842 7817500180002403623557 -1.20032162.0956377.8367 结论: 最大下泄流量为 q24136（m3/s)； 在 48h 时出现最大下泄流量； 对应的水库水位为 Z设计377.71m。 表 2-2 B=715m 堰顶=354.9m 校核情况调洪演算 时间 t (h) 入库洪 水流量 Q(m3/s) 时段平 均入库 流量 Q 平均 (m3/s) 下泄流量 q(m3/s) 时段平均下 泄流量 q平均 (m3/s) 时段内水库存 水量变化 V(亿 m3) 水库存水 量 V(亿 m3) 水库水位 Z(m) 3.82282022820 164376.9 6245002366022880 22850 0.110849613162.1108376.8411 12278002615023167 23024 0.675315541162.7862377.0366 18283302806523600 23384 1.01116645163.7973377.3293 24267702755023951 23776 0.815254319164.6126377.5653 30246602571524109 24030 0.363963499164.9765377.6707 36226002363024066 24087 -0.098783318164.8778377.6421 42217702218523898 23982 -0.388163746164.4896377.5297 48215502166023699 23799 -0.461948984164.0277378.396 5424000227752361723658 -0.190760964163.8369378.3408 6028000260002382823723 0.491828355164.3287378.4832 6630660293302332024074 1.135190887165.4639378.8118 7234000323302304124681 1.652201022167.1161377.2901 7835200346002391225477 1.970523643169.0866377.8606 84351003515023764263381.903297475170.9899378.4116 90342203466023499271311.626064879172.616378.8823 96330003361023073277861.257842951173.8738378.2465 102310003200023444282590.808025249174.6819378.4804 108290003000024136285180.320032478175.0019377.05 11427440282202355628574-0.076560342174.9253377.0509 12025500264702335928457-0.42939785174.4959377.0266 12624500250002304128200-0.691309212173.8046377.0264 结论: 最大下泄流量为 q24136（m3/s)； 6 在 108h 时出现最大下泄流量； 对应的水库水位为 Z设计378.06m。 表 2-3 B=715m 堰顶=356.9m 设计情况调洪演算 时间 t (h) 入库洪水 流量 Q(m3/s) 时段平 均入库 流量 Q 平均 (m3/s) 下泄流 量 q(m3/s) 时段平 均下泄 流量 q 平均 (m3/s) 时段内水库 存水量变化 V(亿 m3) 水库存 水量 V(亿 m3) 水库水 位 Z(m) 1.72109421094 164376.9 6233002219721174 21134 0.16450046 8 162.16 45 376.85 66 12260002465021469 21321 0.71896344 162.88 35 377.06 48 18273002665021910 21689 1.07147005 1 163.95 49 377.37 5 24276002745022386 22148 1.14521190 2 165.10 01 377.70 65 30270002730022811 22598 1.01554161 9 166.11 57 377.00 05 36259002645023128 22969 0.75184939 166.86 75 377.21 82 42248002535023322 23225 0.45908853 9 167.32 66 377.35 11 48234002410023678 23356 0.16077512 1 167.48 74 377.39 76 5422100227502333323362 - 0.13212836 5 167.35 53 378.35 94 6020700214002316423249 - 0.39944003 8 166.95 58 378.24 37 6619600201502290223034 - 0.62283828 6 166.33 3 378.06 34 7218500190502256822735 - 0.79603186 2 165.53 7 378.83 3 7817500180002217422372 - 0.94425266 164.59 27 378.15 96 7 7 结论: 最大下泄流量为 q23678（m3/s)； 在 48h 时出现最大下泄流量； 对应的水库水位为 Z设计377.39m。 表 2-4 B=715m 堰顶=353.9m 校核情况调洪演算 时间 t (h) 入库洪 水流量 Q(m3/s ) 时段平 均入库 流量 Q 平均 (m3/s) 下泄流量 q(m3/s) 时段平 均下泄 流量 q 平均 (m3/s) 时段内水库 存水量变化 V(亿 m3) 水库存 水量 V(亿 m3) 水库水 位 Z(m) 1.82137221372 164376.9 6245002293621479 21426 0.22835637 2 162.22 84 377.87 51 12278002615021881 21680 0.96545023 8 163.19 38 377.15 46 18283302806522417 22149 1.27781212 164.47 16 377.52 45 24267702755022866 22641 1.06024174 2 165.53 19 377.83 15 30246602571523116 22991 0.58841247 2 166.12 03 377.00 18 36226002363023161 23139 0.10614183 4 166.22 64 377.03 25 42217702218523075 23118 - 0.20159054 5 166.02 48 378.97 42 48215502166022951 23013 - 0.29228808 165.73 25 378.88 96 5424000227752293522943 - 0.03633612 4 165.69 62 378.87 9 6028000260002320523070 0.63281735 3 166.32 9 378.06 23 6630660293302374723476 1.26443084 9 167.59 34 378.42 83 7234000323302451424131 1.77104581169.36378.94 8 4451 7835200346002542624971 2.07996910 5 171.44 45 378.54 32 84351003515026317 25872. 08 2.00403095 9 173.44 85 378.12 33 90342203466027090 26703. 85 1.71852752 8 175.16 7 378.62 09 96330003361027699 27394. 97 1.34244586 9 176.50 95 378.00 95 102310003200028104 27901. 92 0.88518538 7 177.39 47 378.26 58 108290003000028592 28193. 66 0.39016952 8 177.78 48 378.37 87 114274402822028277 28280. 09 - 0.01298046 177.77 18 379.37 49 120255002647028106 28191. 83 - 0.37191584 177.39 99 379.26 73 126245002500027814 27960. 38 - 0.63944156 8 176.76 05 379.06 32 结论: 最大下泄流量为 q28592（m3/s)； 在 108h 时出现最大下泄流量； 对应的水库水位为 Z设计378.37m。 表 2-5 B=715m 堰顶=354.9m 设计情况调洪演算 时间 t (h) 入库洪水 流量 Q(m3/s) 时段 平均 入库 流量 Q平均 (m3/s) 下泄流量 q(m3/s) 时段 平均 下泄 流量 q平均 (m3/s) 时段内水 库存水量 变化 V(亿 m3) 水库存 水量 V(亿 m3) 水库水 位 Z(m) 4.91970419704 164376.9 6202001995219720 19712 0.0095115 04 162.00 95 376.81 18 12233002175019887 19804 0.4204231 65 162.42 99 376.93 35 18260002465020282 20085 0.9861208163.41377.21 9 66189 24273002665020814 20548 1.3180222 99 164.73 41 377.10 05 30276002745021374 21094 1.3728770 45 166.10 7 377.99 8 36270002730021879 21626 1.2255171 53 167.33 25 378.15 28 42259002645022271 22075 0.9450869 82 168.27 76 378.22 64 48248002535022536 22403 0.6364777 94 168.91 4 378.28 06 54234002410022671.322604 0.3231964 34 169.23 72 378.90 42 60221002275022678.122675 0.0162464 35 169.25 35 378.38 89 66207002140022567.522623 - 0.2641393 65 168.98 93 378.83 24 72196002015022358.922463 - 0.4996644 63 168.48 97 378.68 78 78185001905022074.422217 - 0.6840059 02 167.80 57 379.48 97 结论: 最大下泄流量为 q28283（m3/s)； 在 60 出现最大下泄流量； 对应的水库水位为 Z设计378.38m. 表 2-6 B=715m 堰顶=356.9 校核情况调洪演算 时间 t (h) 入库洪 水流量 Q(m3/s ) 时段平 均入库 流量 Q 平均 (m3/s) 下泄流量 q(m3/s) 时段平 均下泄 流量 q 平均 (m3/s) 时段内水库 存水量变化 V(亿 m3) 水库存 水量 V(亿 m3) 水库水 位 Z(m) 01996019960 164376.9 6245002223020162 20061 0.46841787 162.46 84 376.94 46 12278002615020666 20414 1.23890811163.70377.30 10 7333 18283302806521295 20981 1.53019133 7 165.23 75 377.74 63 24267702755021832 21564 1.29303763 4 166.53 06 377.12 06 30246602571522159 21996 0.80336593 2 167.33 39 377.35 32 36226002363022296 22227 0.30295268 1 167.63 69 377.44 09 42217702218522286 22291 - 0.02286228 1 167.61 4 377.43 43 48215502166022232 22259 - 0.12934733 7 167.48 47 378.39 68 54240002277522278.7822255 0.11227691 9 167.59 69 378.42 93 60280002600022602.9322441 0.76877372 6 168.36 57 378.65 19 66306602933023193.0422898 1.38931362 4 169.75 5 378.05 41 72340003233024003.2023598 1.88608501 6 171.64 11 378.60 01 78352003460024955.1824479 2.18609472 5 173.82 72 379.23 3 84351003515025883.33 25419. 26 2.10184054 175.92 9 379.84 15 90342203466026691.79 26287. 56 1.80844596 9 177.73 75 379.36 5 96330003361027335.26 27013. 53 1.4248375 179.16 23 379.77 75 102310003200027772.08 27553. 67 0.96040664 2 180.12 27 380.05 55 108290003000027981.64 27876. 87 0.45859715 6 180.58 13 380.18 83 114274402822028454.08 27992. 87 0.04906060 4 180.63 04 380.11 25 120255002647027859.75 27931. 92 - 0.31577479 8 180.31 46 380.11 11 126245002500027591.23 27725. 49 - 0.58870644 179.72 59 379.94 07 11 结论: 最大下泄流量为 q28454（m3/s)； 在 114h 时出现最大下泄流量； 对应的水库水位为 Z设计380.11m 二、计算结果统计：二、计算结果统计： 表 2-13 调洪演算结果统计表 方 案 堰顶 （m） B（m ） 工况 q（m3/s ） H上（m） 设计 24136377.71 1353.9715 校核 28592377.90 设计 23390378.06 2354.9715 校核 28283378.38 设计 23678379.90 3356.9715 校核 28454380.11 注：正常蓄水位 376.9m 校核洪水位时最大下泄流量限制为 28480m3/s 校核洪水位不超过正常蓄水位 5m 结果：选取方案 3 校核水位满足要求，校核时的最大流量较接近限制的最大下泄 流量。 12 第三章第三章 非溢流坝剖面设计非溢流坝剖面设计 第一节第一节 剖面尺寸拟定剖面尺寸拟定 一、坝顶高程确定 1、确定特征水位和特征流量 Q设 =22390 m3/s, H设=378.06m； Q校 =28283 m3/s，H校=378.4m； 2、正常情况下 在正常运用条件下，采用相应洪水期多年平均最大风速的 1.52.0 倍，本坝 区多年平均最大风速为 13.7m/s,吹程为 2km. Vo =13.7(1.52.0)=(20.5527.4)m/s 由鹤地公式：,得 h2% =1.56m 3 1 2 0 8 1 0 0 %2 )(00625 . 0 g 2 v gD v v h ,得 Lm =12.13m 2 1 2 0 2 0 )(0386 . 0 v gD v gLm 查水工建筑物书表 2-12 得：P=2%时，hm=0.7,得 h1%1.694m hZ=0.743m mm L H cth L h2 %1 得：h=1.694+0.743+0.7=3.137m 顶=H正+h =376.9+3.137=380.037m 3、校核情况下 Vo =13.7m/s，D=2000m 由鹤地公式：,得 h2% =0.781m 3 1 2 0 8 1 0 0 %2 )(00625 . 0 g 2 v gD v v h ,得 Lm =7.55m 2 1 2 0 2 0 )(0386 . 0 v gD v gLm 13 查水工建筑物书表 2-12 得：P=2%时，hm=0.35,得 h1%0.847m hZ=0.299m mm L H cth L h2 %1 得：h=0.847+0.299+0.4=1.55m 顶=H校+h 378.38+1.55=379.93m 综合以上两种情况，取大值，381.2m，防浪墙顶高程为 381.2m。根据规范取 1.2 米的防浪墙高度，最终确定坝顶高程 380m. 第二节第二节 非溢流坝剖面设计非溢流坝剖面设计 一、坝顶宽度一、坝顶宽度 根据坝顶有双线公路交通要求，坝顶宽度取 12m。 二、开挖线的确定二、开挖线的确定 由于坝顶高程 380.0m，由上坝线地质剖面图及规范规定，坝基最底点高程 195m 。 三、折坡点高程拟订三、折坡点高程拟订 经济流速取为 6 米，根据公式 Q=V*A，A=D2/4，得到压力钢管直径 D 为 10.67m，利用 GORDON 公式： dcvScr 式中：C:经验系数为 0.550.73; V：经济流速为 6.0m; =0.55 6=10.78mdcvScr 7 . 10 折=死- SCr-D-=329.9-10.789-10.67-18.5=290m; 四、坝面坡度拟定四、坝面坡度拟定 选取上游坡度、下游坡度拟订若干种方案，对不同的方案分别进行正常nm 工况、校核工况和地震工况下的荷载计算。 14 可变参数：上游坡度、下游坡度、计算截面高程、上游水位、下nm 上 上 游水位及波浪要素、 上 m L %1 h z h 不变参数：g 取 9.81kN/m3，设计水位高程=376.39m，折坡点高程 m，坝基高程m。290 折 195基 ,设计水位=181.4m,大坝高度=185m95Hc 上游坝面折点高度dHH 泥沙淤积高度 Hs=92.6m 水容重 w=9.81N/m2 混凝土容重 c=24N/m2 泥沙浮容重 s=12N/m2 泥沙内摩擦角 s=240 凝聚力 C=1100 ， 坝基抗剪断摩擦系数 f=1.1 1、荷载计算 力以竖直向下或水平向右为正，产生的弯矩以逆时针为正： 1-1 断面（195m) 1)自重作用 c THnHm设计 G1= 2 2 1 CnCH =-1GL 2 T 3 2 CHn 11 1GG LGM 2 12cGH 2 1 6 2 c G LTHn 22 2GG LGM 2 3 1 (12) 2 dcGHm m 3 12 12 23 G LTm d（H） 33 3GG LGM 15 图 3-1 自重分块 合计： () 123 GGGG 123 GGGG MMMM 2)静水作用 竖向： P上=（2H上-)CH81. 9H 2 1 Cn 3 nH HH-H )H-2(H -T 2 1 L C C C P 上上 上上 上 H PP MP L 上上 上 2 下下H 2 1 P 81. 9m mHTLP下下 3 1 2 1 - 上上 上PP LPM 水平向： 2 上HP 2 1 1 9.81 16 上HLP 3 1 1 11 1PP MPL 2 下HP 2 1 2 9.81 下HLP 3 1 2 22 2PP MP L 合计： () 上上 PPP () 21 PPP 12 PPPPP MMMMM 下上 3)扬压力 图 3-2 1-1 截面的扬压力分布图 1U81 . 9 )7(0.2 2 1 nHHHC）（上上 上上 上上 HH HH TL C U 0.2 H0.22 3 7 2 1 1 1 1 1U U MUL 81 . 9 )140.52 . 0( 2 1 2mHHHUd（）下上 7 0.20.5 0.25 . 02 3 14 2 1 2 nH HH HHmH TLC d U 上下 上下 22 2UU LUM 17 9.8175 . 0( 2 1 3）下下HHU 下下 下下 HH HH TLU 0.5 5 . 02 3 7 2 1 3 33 3UU LUM 合计： 123 UUUU 123 UUUU MMMM 4)浪压力： 上游水位 图 3-3 波浪压力计算简图 wk1% 1 () 9.81 4 mz PLhh (+) 3 1 3 -1 mL Hy上 %1 hzh 3 -2 mL Hy上 +) 2 ( 4 1m Pwk L M %1 hzh2 2 1 2 ( 2 1 y L yL m m） 5)淤沙压力： 竖向： 2 1 2 ss sk PHn A A 11 23 sk s P LTH n A sksk P sk P LPM 18 水平： 22 1 (45) 22 s ss sk PH tg 1 3 sk s P LH sksk PskP LPM 2-2 断面（290） 1)自重作用 mHHT cd )( 22 图 3-4 自重分块 122G12 ()c 坝顶 122 1 6 2 GLT 2 222 1 (12) 2 cGT m 12222 12 (12) 23 GLTT 2)静水作用 2 22 1 1 9.81 2 PH水深 1 22 1 3 P LH 水深 3)浪压力 19 wk1% 1 () 9.81 4 mz PLhh 1221% 1 () 23 2 mm z ll yHhh水深 222 3 ml yH水深 +) 2 ( 4 1m Pwk L M %1 hzh2 2 1 2 ( 2 1 y L yL m m） 4)扬压力 图 3-5 2-2 截面扬压力分布图 725 . 0 ( 2 1 22221 ） 水深水深 HHU W 7 0.25H 0.25(2 3 1 2 1 222-2 2222 221 水深水深 水深水深 ） H HH TLU )725 . 0 2 1 2222 THU W2 （ 水深 )7( 3 2 2 1 22222 TTLU 3-3 断面（359.5） 1)自重作用 12 33 T 133G12 ()c 坝顶 0 1G L 2)静水作用 2 33 1 1 9.81 2 PH水深 1 33 1 3 P LH 水深 3)浪压力 20 wk1% 1 () 9.81 4 mz PLhh 1331% 1 () 23 2 mm z ll yHhh水深 233 3 ml yH水深 +) 2 ( 4 1m Pwk L M %1 hzh2 2 1 2 ( 2 1 y L yL m m） 4)扬压力 图 3-6 3-3 面扬压力分布图 725 . 0 ( 2 1 33331 ） 水深水深 HHU W 7 0.25 25. 02 3 1 2 1 3333 3333 331 水深水深 水深水深 HH HH TLU 525 . 0 2 1 332 水深 HU W 5 3 2 2 1 332 TLU 5)地震作用力计算 a、地震惯性力 采用拟静力法计算地震作用效应，沿建筑物高度作用于质点 I 的水平地震惯 性力代表值按下式计算： gGaFiEihi/ n j j E Ej i i H h G G H h 1 4 4 )(41 )(41 4 . 1 地震力分块示意图： 21 图 3-7 坝体分块 地震惯性力计算 地震力 分块 GEihiGEi/GE (hi/H) 4 (GEi/GE )*(hi/H )4 aiFi 1 99562.7 52 15.4339 1521 0.33041 2174 4.79213 E-05 1.58338 E-05 1.11226 8441 2768.51 2675 2 78427.3 92 47.2813 6129 0.26027 1683 0.00422 0698 0.00109 8528 1.13082 9873 2217.20 0943 3 55821.5 76 78.5820 6605 0.18525 129 0.03220 4615 0.00596 5947 1.25530 8526 1751.83 2508 4 41390.1 6 111.029 0586 0.13735 8726 0.12834 2642 0.01762 8982 1.68295 1724 1741.44 1029 5 20222.6 6038 144.324 4474 0.06711 1576 0.36642 4039 0.02459 1295 2.74199 0422 1386.25 8527 6 5904.40 5634 174.749 2958 0.01959 4552 0.78756 4408 0.01543 1972 4.61531 5901 681.267 4301 总计 GEi= 301328. 9 4 6 0.06473 2556 b、地震动水压力 沿坝轴线单位宽度的总地震动水压力为： 2 0 1 0.65iwFaH 22 其作用点位于水位以下 0.54H1处。 当迎水坝面倾斜，且与水平面夹角为时，动水压力要乘以折减系数c =c 90 2、抗压强度承载能力极限状态 （3-8） 2 ( )()(1) RRR RR WM T Sm AJ （3-9）( ) c Rf （3-10） 0 1 ( ) c d f S 3、抗滑稳定极限状态： 1）作用效应函数： （3-10） R PS)( 2）抗滑稳定抗力函数 （3-11） RRRR AcWfR)( 式中： 坝基面上全部切向作用之和，kN； R P 坝基面上全部法向作用之和，kN，向下为正； R W 坝基面扛剪断摩擦系数； R f 坝基面扛剪断黏聚力，kPa； R c 坝基面的面积， R A 2 m 抗滑稳定性需满足 ： 0 )(S 2 1 d )(R 4、坝踵应力 （3-12）0 RRR yu RR WM T AJ 式中： 全部作用对坝基面形心的力矩之和，kNm，逆时针方向为 R M 23 正； 坝基面上全部法向作用之和，kN，向下为正； R W 坝基面的面积，m2； R A 坝基面形心轴到下游面的距离，m。 R T 5、计算结果 满足稳定条件和应力条件，剖面面积 0 1 1 ( )( ) d SR 0 yu 最小，经过优化程序可得出结果：n=0.15， m mH HmHA d C 2 2 )12( 2 1 12 2 1 m=0.71。 第三节第三节 非溢流坝段非溢流坝段坝体强度和稳定承载能力极限状态验算坝体强度和稳定承载能力极限状态验算 一一 、荷载计算、荷载计算成果成果 由 EXCEL 表格计算 各个高程的荷载计算成果如下: 1 表 3-1 坝基面（1-1 面）正常水位下荷载计算成果 标准值（103KN）设计值（103KN） 垂直力水平力垂直力水平力 力矩标准值 （103KN.m ） 力矩设计值（103KN.m） 荷载作用 及 分项系数 对截面 形心 的力臂 （m） +-+- G1（1.0 ） 16.2516.2561.701002.251002.25 G2（1.0 ） 53.2853.2850.952714.402714.40 坝体自 重 G2（1.0 ） 231.2 4 231.246.231441.081441.08 P上 （1.0） 162.30162.30-60.639840.479840.47 水平水 压力P下 （1.0） 4.565.6510.1746.3946.39 P1（1.0 ） 18.7918.7964.911219.541219.54 垂直水 压力P2（1.0 ） 3.203.20-64.08204.67204.67 Psk（1.2 ） 21.7026.04-30.87669.73803.67 泥沙压 力Psk（1.2 ） 7.729.2666.57513.71616.45 25 浪压力 Pwk（1.2 ） 0.0720.086 - 180.69 13.1015.72 U1（1.1 ） 22.4925.03-63.931431.811574.99 U2（1.2 ） 28.8334.69-0.6619.0922.91 扬 压 力 U3（1.2 ） 1.571.8968.08106.95128.34 总计 277.24179.50270.41183.865134.545293.97 标准值（103KN）设计值（103KN） 垂直力水平力垂直力水平力 力矩标准值 （103KN.m ） 力矩设计值（103KN.m） 荷载作用 及 分项系数 对截面 形心 的力臂 （m） +-+- G1（1.0 ） 17.3617.3661.081105.541105.54 G2（1.0 ） 54.3054.3050.852811.662811.66 坝体 自重 G2（1.0 ） 231.4 6 231.467.031562.841562.84 P上 （1.0） 158.57 158.57 . -59.939503.579503.57 水平水 压力P下 （1.0） 4.564.5610.1746.3946.39 26 表 3-2：坝基面（1-1 面）校核洪水位时荷载计算成果表 P1（1.0 ） 18.4918.4965.431210.051210.47 垂直水 压力P2（1.0 ） 32.393.24-64.48208.90208.90 Psk（1.2 ） 21.7026.04.-30.87669.73803.67 泥沙压 力Psk（1.2 ） 7.719.2667.07517.60621.11 浪压力 Pwk（1.2 ） 72.500.087 - 178.59 12.9515.54 U1（1.1 ） 22.4824.74-63.44142.661569.26 U2（1.2 ） 28.9234.71-0.6418.4022.08 扬 压 力 U3（1.2 ） 1.571.8868.59107.74129.29 总计 278.1175.78271.29180.134714.844872.65 荷载作用 及 分项系数 标准值（103KN）设计值（103KN） 对截面 形心 的力臂 （m） 力矩标准值 （103KN.m） 力矩设计值 （103KN.m） 27 垂直力水平力垂直力水平力 +-+- G1（1.0 ） 16.2516.2555.425900.38900.38 G2（1.0 ） 53.28053.28044.6752380.282380.28 坝体 自重 G2（1.0 ） 228.02228.0211.962727.472727.47 P上 （1.0） 164.95 164.9 5 -61.13 - 10082.6 4 - 10082. 64 水平 水压力 P下 （1.0） 22.2822.2822.47500.61500.61 P1（1.0 ） 19.00119.0058.631113.681113.68 垂直 水压力P2（1.0 ） 15.6015.60-49.20-767.37 - 767.37 P,sk（1. 2） 17.6421.17-27.83-491.05 - 589.26泥沙 压力Psk（1.2 ） 6.287.5360.75381.21457.45 浪压力 Pwk（1.2 ） 0.0210.025 - 182.51 -3.87-4.66 U1（1.1 22.9425.23-56.66 - 1299.62 - 1429.5 28 ）8 U2（1.2 ） 39.1246.9412.19476.93572.32 压 力 U3（1.2 ） 3.474.1761.81214.57257.49 总计 272.8 8 160.33263.32 163.8 6 -394.94 - 3963.8 3 标准值（103KN）设计值（103KN） 垂直力水平力垂直力水平力 力矩标准值 （103KN.m） 力矩设计值 （103KN.m） 荷载作用 及 分项系数 对截面 形心 的力臂 （m） +-+- G1（1.0 ） 17.3617.3661.081105.541105.54 G2（1.0 ） 54.3054.3050.852811.662811.66 2811.6 6 坝体 自重 G2（1.0 ） 231.46231.467.031562.841562.84 1562.8 4 P上 （1.0） 168.24 168.2 4 -61.73 - 1038.58 - 1038.5 8 水平 水压力 P下 （1.0） 20.6020.6021.6444.88444.88 29 表 3-3：坝基面（1-1 面）正常水位时发生 7 度地震荷载计算成果表 荷载作用标准值（103KN）设计值（103KN）对截面力矩标准值力矩设计值 P1（1.0 ） 19.2519.2565.391258.791258.79 垂直 水压力P2（1.0 ） 14.6214.62-56.36-824.22 - 824.22 P,sk（1. 2） 21.7026.04-30.87-669.73 - 803.67泥沙 压力Psk（1.2 ） 7.729.2667.07517.59621.11 浪压力 Pwk（1.2 ） 0.020.03 - 184.32 -3.91-4.69 U1（1.1 ） 23.1625.48-63.44 - 1469.44 - 161.64 U2（1.2 ） 39.2247.065.84229.15274.98 扬 压 力 U3（1.2 ） 3.344.0068.59228.90274.69 总计 277.5169.36268.21173.7-5430.3-551.7 30 垂直力水平力垂直力水平力（103KN.m）（103KN.m）及 分项系数 形心的 力臂 （m） +-+- G1（1.0 ） 16.2516.2561.701002.