河海大学混凝土宽缝重力坝毕业设计.docx

河海大学混凝土宽缝重力坝毕业设计第1章 绪论11.1水利枢纽与水工建筑物的等级划分11.2 永久建筑物洪水标准1第2章 洪水调节22.2调洪演算22.1.1 洪水调节计算方法22.1.2前沿净宽确定22.1.3 计算下泄流量22.1.4设计情况32.1.5校核情况5第3章 非溢流坝段计算93.1非溢流坝段经济剖面尺寸拟定93.1.1超高值的计算93.1.2坝顶高程计算13第4章 非溢流段的设计和计算144.1荷载组合计算及力矩计算144.1.1自重计算及力矩计算144.2.2 静水压力计算及力矩计算224.1.3扬压力计算及力矩计算264.1.4.淤沙压力及力矩计算314.1.5.浪压力及其力矩334.1.6.地震荷载344.2 抗滑稳定分析364.2.1正常蓄水位下坝基面抗滑稳定分析374.2.2设计洪水位下坝基面抗滑稳定分析374.2.3校核洪水位下坝基面抗滑稳定分析374.2.4地震荷载情况下坝基面抗滑稳定分析374.3 应力计算与分析384.3.1整体应力计算与分析的方法384.3.2垂直正应力y的计算394.3.3剪应力的计算404.3.4垂直面上正应力x的计算404.3.5计算工况选定正常蓄水位工况414.3.6计算工况选定设计洪水位工况464.3.7计算工况选定校核洪水位工况514.3.8计算工况选定地震工况564.3.9局部应力计算61第5章 溢流坝剖面的设计645.1溢流段孔口设计及剖面设计所需参数645.2消能防冲设计655.2.1鼻坎形式655.2.2挑射角度655.2.3鼻坎高程655.2.4反弧半径655.2.5水舌挑距和冲刷坑深度665.3溢流面顶部设计675.4溢流曲线形状的确定69第6章 第二建筑物设计716.1引水管道的布置716.1.1压力钢管形式716.1.2进水口尺寸设计716.1.3其他参数736.2闸门及启闭设备736.3细部构造736.3.1通气孔和进人孔736.3.2充水阀设计736.4压力钢管的结构设计746.4.1压力钢管的厚度746.4.2内水压力计算以及结构分析756.4.3混凝土开裂情况判别776.4.4钢管稳定强度分析79第7章 施工组织设计817.1导流标准817.2导流方案817.3施工导流工程特性81参考文献8285第1章 绪论1.1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sl252-20001、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。1.2 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第2章 洪水调节2.2调洪演算2.1.1 洪水调节计算方法利用瞬态法，结合水库特有条件，得出专用于水库调洪计算的实用公式如下： (2.1)式中：计算时段中的平均入库流量（m3/s）；计算时段中的平均下泄流量（m3/s）；时段初末水库蓄水量之差(m3)；计算时段，本设计取6小时。即在一个计算时段内，入库水量与下泄水量之差为该时段中蓄水量的变化。2.1.2前沿净宽确定根据所给资料，工程建成后可以对下游起到防洪作用，最大的下泄流量为，设最大单宽流量为，则沿流宽度根据公式 （2.2） 确定，可得：调洪演算采用坝址洪水过程线，根据水量平衡原理用列表试算法法计算。2.1.3 计算下泄流量采用wes式溢流堰。其下泄流量可用公式 （2.3）式中：c上游面坡度影响修正系数；m流量系数；侧收缩系数；s淹没系数；b溢流堰净宽 ；hw堰上作用水头。近似计算中可以认为=k，设计情况k=2.01，校核情况k=2.04则泄流能力计算公式就近似为2.1.4设计情况参数k=2.01； b=102m； h2-h1是堰上作用水头，h1=353m，根据h2从353m到379m.求出各水位的下泄流量q，得出q-f（v）曲线根据以上数据和不同堰上作用水头可得不同水深时的下泻流量，列于表中：表2.1设计水位对应泄流z-q曲线水位z/m库容v/亿m下泄流量q/（m/s）353.00 107.50 0.00 355.00 112.00 579.88 357.00 116.00 1640.16 359.00 121.00 3013.17 361.00 125.00 4639.07 363.00 129.00 6483.30 365.00 136.00 8522.52 367.00 140.00 10739.60 369.00 145.00 13121.28 371.00 150.00 15656.87 373.00 153.00 18337.55 375.00 158.00 21155.84 377.00 165.00 24105.33 379.00 171.00 27180.43 计算中v取溢洪道堰顶以上库容，计算时段取t=6h=21600s计算过程见下表表2.2 p=0.2%时的计算表用表中第(1)、(2)、(4)三栏相应的数据绘制成qt，qt关系曲线，如图所示。图2.1 设计洪水位调洪曲线然后利用第(1)、(8)栏相应的数据绘制成zt关系曲线，如图所示。图2.2 设计洪水位水位-时间z-t曲线查图可知，最大下泄流量qm发生在t=3日14:00时刻左右，是qt曲线与qt曲线的交点即为所求。所以由上面的调洪演算可知道大坝设计洪水位为375.99m对应的下泄流量为23118.2m3/s。2.1.5校核情况参数k=2.04； b=102m； h2-h1是堰上作用水头，h1=353m，根据h2从353m到379m，求出各水位的下泄流量q，得出q-f（v）曲线根据以上数据和不同堰上作用水头可得不同水深时的下泻流量，列于表中：表2.3 校核水位对应泄流z-q曲线水位z/m库容v/亿m下泄流量q/（m/s）353.00 107.50 0.00 355.00 112.00 588.54 357.00 116.00 1664.64 359.00 121.00 3058.14 361.00 125.00 4708.31 363.00 129.00 6580.07 365.00 136.00 8649.72 367.00 140.00 10899.90 369.00 145.00 13317.12 371.00 150.00 15890.56 373.00 153.00 18611.24 375.00 158.00 21471.60 377.00 165.00 24465.11 379.00 171.00 27586.10 计算中v取溢洪道堰顶以上库容，计算时段取t=6h=21600s计算结果见下表表2.4 p=0. 01%时的计算表绘制调洪曲线用表中第(1)、(2)、(4)三栏相应的数据绘制成qt，qt关系曲线，如图所示。图2.3 校核洪水位调洪曲线然后利用第(1)、(8)栏相应的数据绘制成zt关系曲线，如图所示。图2.4 校核洪水位水位-时间z-t曲线查图可知，最大下泄流量qm发生在t=13日20:00时刻左右，是qt曲线与qt曲线的交点即为所求。所以由上面的调洪演算可知道大坝设计洪水位为378.59m对应的下泄流量为27701.55m3/s。经过计算比较之后，选定堰顶高程353m最为合适，在溢流净宽相同的前提下，溢流堰顶高程越低，其泄流能力越强，工程造价越低。353m堰顶高的结果中校核洪水最大下泄流量为27701.55m3/s ，对应校核洪水位378.59m,均小于要求中校核洪水最大下泄流量限制27750 m3/s，校核洪水位不超过正常蓄水位的4.9m，即378.6m。第3章 非溢流坝段计算3.1非溢流坝段经济剖面尺寸拟定3.1.1超高值的计算（1）基本公式坝顶应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程，其与设计洪水位或校核洪水位的高差，可由式（2.1）计算，应选择两者中防浪墙顶高程较高者作为选定高程。 （3.1）式中防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差； 累计频率为1%的波浪高度； 波浪中心线至设计洪水位或校和洪水位的高差； 安全超高 ，按下表采用表3.1 安全超高值安全级别运用情况（1）（2、3）（4、5）设计洪水位校核洪水位0.70.50.50.40.40.3本大坝级别为级，hc设计=0.7；hc校核=0.5（2）波浪要素的计算由于根据流域地形地质情况，断定该河谷属于内陆型峡谷宜按官厅公式计算： (3.2) (3.3) （3.4）式中hl-当=20250时，为累积频率5%的波高h5%；当=2501000时，为累积频率10%的波高h10% .经过计算设计情况时gd/v02=34.7；校核情况时gd/v02=76.6，所以hl为累积频率5%的波高h5%，由于所求hl为累积频率5%的波高，为了计算精确，采用重力坝规范计算h1%的值。表3.2 累积频率为的波高与平均波高的比值0.1123451013203002.972.422.232.112.021.951.711.611.430.940.12.702.262.092.001.921.871.651.561.410.960.22.462.091.961.881.811.761.591.511.370.980.32.231.931.821.761.701.661.521.451.341.000.42.011.781.681.641.601.561.441.391.301.010.51.801.631.561.621.491.461.371.331.251.01在计算和时，设计洪水位和校核洪水位采用不同的计算风速值。计算风速在水库正常蓄水位和设计洪水位时，宜采用相应洪水期多年平均最大风速的1.52.0倍，校核洪水位时宜采用相应洪水期多年平均最大风速，见下表表3.3 计算风速计算情况库水位(m)吹程(km)最大风速(m/s)计算风速(m/s)设计情况375.9922424校核情况378.5922416正常情况373.7022432坝顶高程或坝顶上游防浪墙顶高程按下式计算：坝顶高程=设计洪水位+坝顶高程=校核洪水位+式中，、分别为计算的坝顶（或防浪墙顶）据设计洪水位和校核洪水位的高度。由于正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水在计算坝顶超出静水位h时，所采用的风速计算值及安全超高值不一样，所以在决定坝顶高程时，应按正常蓄水位、设计洪水情况（持久状况）和校核洪水情况（偶然状况）分别求出坝顶高程，但坝顶高程应高于校核水位。(3) 设计洪水位时计算根据以上所求，可以知道风速，吹程，水深h=180.99m，hc设计=0.7各波浪要素计算如下：波高 根据重力坝规范计算，hp/h=1.111/180.99=6.1410-3，此值接近于0，所以h5%/hm=1.95.解hm=hh5%（hmh）/（h5%hm）=180.991.1110.006141.95=0.796mhmh=0.0044，内插法得h5%hm=1.94648，hm=h5%1.94648=0.571m，0.571/180.99=3.1510-3再用内插法得h5%hm=1.94748，hm=h5%1.94748=0.571m，至此得出hm=0.571m。利用同样的方法可以求出h1%=2.4150.571=1.379m。波长9.81l242=0.33124-12.159.81200024213.75 求得l=11.36m =3.141.111211.36cth23.14180.9911.36=0.34cth100.05=0.34m 所以求得：（4）校核洪水位时计算根据以上所求，可以知道风速，吹程，水深h=183.59m，hc校核=0.5各波浪要素计算如下：波高 （官厅公式）根据重力坝规范计算，hp/h=0.67/183.59=3.6510-3，此值接近于0，所以h5%/hm=1.95.初解hm=hh5%（hmh）/（h5%hm）=183.590.670.003651.95=0.48mhmh=0.0026，内插法得h5%hm=1.94792，hm=h5%1.94792=0.344m，0.344/183.59=1.873510-3再用内插法得h5%hm=1.9485，hm=h5%1.9485=0.344m，至此得出hm=0.344m。利用同样的方法可以求出h1%=2.4170.344=0.830m。波长9.81l162=0.33116-12.159.81200016213.75 求得l=7.566m =3.140.6727.566cth23.14183.597.566=0.19cth152.39=0.19m 所以求得：（5）正常蓄水位时计算根据以上所求，可以知道风速，吹程，水深h=178.7m，hc=0.7。各波浪要素计算如下：波高 根据重力坝规范计算，hp/h=1.59/178.7=8.910-3，此值接近于0，所以h5%/hm=1.95.初解hm=hh5%（hmh）/（h5%hm）=178.71.590.00891.95=1.14mhmh=0.0064，内插法得h5%hm=1.94488，hm=h5%1.94488=0.818m，0.818/178.7=4.5810-3再用内插法得h5%hm=1.9463，hm=h5%1.9463=0.817m，至此得出hm=0.817m。利用同样的方法可以求出h1%=2.4130.817=1.971m。波长9.81l322=0.33132-12.159.81200032213.75 求得l=15.15m=3.141.59215.15cth23.14178.715.15=0.51m 所以求得：3.1.2坝顶高程计算根据以上两种水位时计算结果，得出两种状况下坝顶高程。（1）设计洪水位时的坝顶高程： 坝顶=设计洪水位+=375.99+2.42=378.41m（2）校核洪水位时的坝顶高程： 坝顶=校核洪水位+=378.59+1.52=380.11m保证大坝的安全运行，应该选用其中的较大值坝顶380.11m，当坝顶设置有与坝体连成整体的防浪墙（取1.2m）时，可降低坝顶的高程，所以取坝顶高程为380.00m。坝基面高程为坝基=190m；坝高为z=坝顶-坝基=190m。第4章 非溢流段的设计和计算4.1荷载组合计算及力矩计算初步拟定了坝段尺寸，宽缝重力坝存在一定缝宽，对设计和计算加大了很多工作量，根据参考的文献可把宽缝尺寸简化为工字形，然后根据cad面域的计算方式可算出坝基面的形心点位置，同理也能算出折坡面的形心位置。为了方便力矩的计算，力矩取顺时针为负，其计算前提为：坝基面为计算截面时，其形心点距离下游坝面为77.81m；折坡面为计算截面时，其形心点距离上游坝面为31.17m。4.1.1自重计算及力矩计算坝体自重w（kn）的计算公式： w=vc （4.1）式中v-坝体体积，m3；c-混凝土重度，取24kn/m3宽缝重力坝计算自重应计入20m坝段宽的坝体自重，应减去宽缝节约的混凝土方量。计算方法：由计算得知坝体体积为v=v实-v宽缝；c=24.利用cad做尺寸测量可以得到较准确的尺寸。如下图，说明：cad尺寸只做面积计算，其体积计算非根据cad立体图算出，故保证了体积的准确性。图4.1 非溢流坝段剖面复杂部分立体图计算结果表如下：表4.1 自重计算截面情况实体体积m宽缝体积m坝体体积m重度 kn/m自重 kn坝基面274438.469743.6204694.8244912676折坡面59908.385027.0454881.34241317152所以计算结果为：坝基面为计算截面时自重w=4912676kn；折坡面为计算截面时自重w=1317152kn。力矩计算：坝基面情况：在计算坝基面自重情况时，由于宽缝的存在，坝体部分体积为空腔，所以计算力矩时不能将空腔部分算进去，即宽缝空腔无自重，不存在自重产生的力矩。为此，将大坝的一个坝段切成a,b,c,d,e,f标号的6小块，计算每一规则小块对于坝基面形心点所产生的力矩，再把力矩求和即是大坝一个坝段的自重力矩。对大坝切开，将一个坝段按顺序沿1-1面、2-2面、3-3面、4-4面、5-5面切开。如下示意图图4.2 坝段切块示意图 图4.3 a块切块的尺寸图（1）a块的重量和力矩a块 自重：wa=vc=20157724=554400kn 力臂：la=39.19+152=46.69m 力矩：ma=wala=55440046.69=25884936knm方向为逆时针图4.4 b块切块的尺寸图（2）b块的重量和力矩b块 自重：wb=vc=0.537.9554.212024=493744.68kn 力臂：lb=39.19-37.95/3=26.54m 力矩：mb=wblb=493744.6826.54=13103983.81knm方向为逆时针图4.5 c块切块的尺寸图（3）c块的重量和力矩c块 自重：wc=vc=0.526.3+1281131224=2510769.6kn 力臂：lc=57.19-52.24=4.95m 力矩：mc=wclc=2510769.64.95=12428309.52knm方向为逆时针计算梯形的形心，可以取左下角点作为坐标原点，那么，把梯形分成3部分，2个直角三角形和1个矩形，矩形形心横坐标为35.75，面积为2971.9，第一个三角形形心横坐标为15.07，面积为851.27，第三个三角形的形心横坐标为75.27，面积为4469.15，梯形面积为8717.95，故梯形形心横坐标为（35.752971.9+15.07851.27+75.274469.15）/8717.95=52.24，所以梯形形心位于距宽缝上部52.24m处。 图4.6 d块切块的尺寸图（4）d块的重量和力矩d块 自重：wd=vc=16952420=729600kn 力臂：ld=73.19-16=57.19m 力矩：md=wdld=72960057.19=41725824knm方向为逆时针图4.7 e块切块的尺寸图（5）e块的重量和力矩e块 自重：we=vc=71132420=379680kn 力臂：le=77.81-43.05=34.76m 力矩：me=wele=379680-34.76=-13197676.8knm方向为顺时针图4.8 f块切块的尺寸图（6）f块的重量和力矩f块 自重：wf=vc=0.516+19.65182024=154008kn 力臂：lf=151-77.81-19-8.944=49.24m 力矩：mf=wflf=15400849.24=7583353.92knm方向为逆时针计算梯形的形心，可以取左下角点作为坐标原点，那么，把梯形分成2部分，1个直角三角形和1个矩形，矩形形心横坐标为8，面积为288，三角形形心横坐标为17.217，面积为32.85，梯形面积为320.85，故梯形形心横坐标为（8288+32.8517.217）/320.85=8.944，所以梯形形心位于距上游坝面8.944m处。折坡面情况：在计算折坡面自重情况时，计算原理与取坝基面时一致，也是把一个坝段切成小块。为此，将大坝的一个坝段切成5小块，计算每一规则小块自重对于折坡面形心点所产生的力矩，再把力矩求和即是大坝一个坝段的自重力矩。对大坝切开，如下示意图。图4.9 折坡面切块示意图被分成的方块标号按照坝基面的方式一致，对于折坡面计算，折坡面形心点位于距上游坝面31.17m处，根据自重与力矩的乘积就可以得到各方块力矩，其和为大坝自重力矩。a块 自重：wa=vc=20157724=554400kn 力臂：la=31.17-15/2=23.67m 力矩：ma=wala=55440023.67=13122648knm方向为逆时针b块 自重：wb=vc=0.537.9554.212024=493744.68kn 力臂：lb=31.17-15-37.95/3=3.52m 力矩：mb=wblb=493744.683.52=1737981.27knm方向为逆时针c块 自重：wc=vc=0.526.3+42.5181224=178329.6kn 力臂：lc=19.1766-15.17=4.0066m 力矩：mc=wclc=178329.6-4.0066=-714495.4knm方向为顺时针计算梯形的形心，可以取左下角点作为坐标原点，那么，把梯形分成3部分，2个直角三角形和1个矩形，矩形形心横坐标为16.75，面积为473.4，第一个三角形形心横坐标为2.4，面积为32.4，第三个三角形的形心横坐标为34.1，面积为113.4，梯形面积为619.2，故梯形形心横坐标为（16.75473.4+2.432.4+34.1113.4）/619.2=19.1766，所以梯形形心位于距宽缝上部19.1766m处。e块 自重：we=vc=7182420=60480kn 力臂：le=65.5-31.17-9.8=24.53m 力矩：me=wele=60480-24.53=-1483574.4knm方向为顺时针f块 自重：wf=vc=0.516+19.65182024=154008kn 力臂：lf=31.17-8.944=22.226m 力矩：mf=wflf=15400822.226=3422981.8knm方向为逆时针综上，最终结果：表4.2 非溢流坝段自重及力矩截面情况实体体积m宽缝体积m坝体体积m重度 kn/m自重 kn力矩knm坝基面274438.469743.6204694.8244822202.2887528730.45折坡面59908.385027.0454881.34241440962.2816085541.274.2.2 静水压力计算及力矩计算静水压力是作用在上下游坝面的主要荷载，计算时常分解为水平水压力ph和垂直水压力pv两种。水平水压力ph（kn）计算公式： ph=12wh2 （4.2）式中 h-计算点处的作用水头；w-水的重度，常取9.81kn/m垂直水压力按水重计算。宽缝重力坝以一个坝段计算，应计入20m坝段宽的静水压力。图4.10 静水压力计算分区示意图坝基面为计算对象分别计算出正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位三种情况下的静水压力。每种情况下，都要计算出水平水压力和垂直水压力，利用excel计算，结果如下。表4.3 水平水压力计算结果水平水压力计算对象水位计算水头水平水压力正常上游373.7183.73310452.19设计上游375.99185.993393502.68校核上游378.59188.593489043.05正常下游246.856.8316494.144设计下游250.260.2355518.324校核下游254.664.6409386.996表4.4 垂直水压力计算结果垂直水压力计算对象水位坝面水头体积水头垂直水压力正常上游373.788.751756183.7507726.36设计上游375.9990.9952626.2185.99516263.02校核上游378.5993.5953614.2188.59525955.3正常下游246.839.7622583.6856.8221545.9设计下游250.242.1425368.2860.2248862.83校核下游254.645.2229212.1264.6286570.9根据静水压力的分布图可知正常蓄水位水平力：2993958kn；垂直力：729272.3kn。设计洪水位水平力：3037984kn；垂直力：765125.8kn。校核洪水位水平力：3079656kn；垂直力：812526.2kn。正常蓄水位工况力矩计算区：静水压力p1=3310452.19kn； 力臂l1=计算水头/3=61.23m； 力矩m1=-3310452.1961.23=-202710022.4knm方向为顺时针区：静水压力p2=507726.36kn； 力臂l2=151-77.81-9.5=63.69m； 力矩m2=507726.3663.69=32337091.87knm区：静水压力p3=316494.144kn； 力臂l3=计算水头/3=18.9m； 力矩m3=316494.14418.9=5992289.13knm区：静水压力p4=221545.9kn； 力臂l4=77.81-39.76/3=64.56m； 力矩m4=-221545.964.56=-14303003.3knm正常蓄水位工况下的力矩之和为m=-178683644.7knm方向顺时针。设计洪水位工况力矩计算区：静水压力p1=3393502.68kn； 力臂l1=计算水头/3=62m； 力矩m1=-3393502.6862=-210385854.5knm方向为顺时针区：静水压力p2=516263.02kn； 力臂l2=151-77.81-9.5=63.69m； 力矩m2=516263.0263.69=32880791.74knm区：静水压力p3=355518.324kn； 力臂l3=计算水头/3=20.07m； 力矩m3=355518.32420.07=7135252.76knm区：静水压力p4=248862.83kn； 力臂l4=77.81-42.14/3=63.76m； 力矩m4=-248862.8363.76=-15867494.04knm设计洪水位工况下的力矩之和为m=-186237304knm方向顺时针。校核洪水位工况力矩计算区：静水压力p1=3489043.05kn； 力臂l1=计算水头/3=62.86m； 力矩m1=-3489043.0562.86=-219332876.3knm方向为顺时针区：静水压力p2=525955.3kn； 力臂l2=151-77.81-9.5=63.69m； 力矩m2=525955.363.69=33498093.06knm区：静水压力p3=409386.996kn； 力臂l3=计算水头/3=21.53m； 力矩m3=409386.99621.53=8815466.65knm区：静水压力p4=286570.9kn； 力臂l4=77.81-45.22/3=62.74m； 力矩m4=-286570.962.74=-17978503.03knm校核工况下力矩之和为m=-194997819.7knm方向顺时针。折坡面为计算对象分别计算出正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位三种情况下的静水压力。每种情况下，计算出上游的水平水压力和垂直水压力，下游无水位，利用excel计算，结果如下。表4.5 折坡面水平水压力计算结果水平水压力计算对象水位计算水头水平水压力正常上游373.788.7771820.389设计上游375.9990.99812187.568校核上游378.5993.59859266.543根据静力分布图知折坡面下游无静水压力，上游只有静水水平压力。正常工况下，静水压力p=771820.389kn，力臂l=88.7/3=29.57m，力矩m=-22820156.17knm；设计工况下，静水压力p=812187.568kn，力臂l=90.99/3=30.33m，力矩m=-24633648.9knm；校核工况下，静水压力p=859266.543kn，力臂l=93.59/3=31.20m，力矩m=-26806251.92knm；4.1.3扬压力计算及力矩计算扬压力包括渗透压力和浮托力两部分。渗透压力是由上、下游水位差h产生的渗流在坝内或坝基面上形成的水压力；托浮力是由下游水面淹没计算截面而产生向上的水压力。扬压力分三种工况进行计算，分别是正常工况、设计工况、校核工况。为了方便计算，对扬压力进行分区计算，宽缝重力坝分项系数为1.1，渗透压力强度系数取0.3（岸坡段）。下图为扬压力分区示意图：图4.11 扬压力分区计算示意图坝基面为计算对象公式为u=0v （4.3）式中0为水的容重9.81kn/m3，为浮托力作用面积系数，值为1；v为计算断面以上尾水位以下包围的体积。正常工况：浮托力计算。a区： ua=-19.81kn/m320m151m56.8m= -1682768.16kn方向向上 la=77.81-151/2=2.31m ma=1682768.162.31=3887194.45knm逆时针方向渗透压力计算。 b区： ub=-1.19.8120638.07=-49297.6kn方向向上lb=151-77.81-3=70.19m mb=-49297.670.19=-3460198.85knm顺时针方向c区： uc=-1.19.81203438.070.5=-139676.55kn方向向上 lc=151-77.81-34/3-6=55.86m mc=-139676.555.86=-7802331.85knm顺时针方向 d区： ud=-1.19.8120688.830.5=-57513.87kn方向向上 ld=151-77.81-6/3=71.19m md=-57513.971.19=-4094412.53knm顺时针方向扬压力的力矩之和m=3887194.45-3460198.85-7802331.85-4094412.53=-11469748.8knm设计工况：浮托力计算。a区： ua=-19.81kn/m320m151m60.2m= -1783497.24kn方向向上 la=77.81-151/2=2.31m ma=1783497.242.31=4119878.62knm逆时针方向渗透压力计算。 b区： ub=-1.19.8120637.74=-48866.40kn方向向上lb=151-77.81-3=70.19m mb=-48866.4070.19=-3429932.34knm顺时针方向c区： uc=-1.19.81203437.740.5=-138454.79kn方向向上 lc=151-77.81-34/3-6=55.86m mc=-138454.7955.86=-7734084.50knm顺时针方向 d区： ud=-1.19.8120688.050.5=-57010.80kn方向向上 ld=151-77.81-6/3=71.19m md=-57010.8071.19=-4058598.52knm顺时针方向扬压力的力矩之和m=4119878.62-3429932.34-7734084.50-4058598.52=-11102736.7knm校核工况：浮托力计算。a区： ua=-19.81kn/m320m151m64.60m= -1913852.52kn方向向上 la=77.81-151/2=2.31m ma=1913852.522.31=4420999.32knm逆时针方向渗透压力计算。 b区： ub=-1.19.8120637.20=-48167.14kn方向向上lb=151-77.81-3=70.19m mb=-48167.1470.19=-3380851.50knm顺时针方向c区： uc=-1.19.81203437.200.5=-136473.56kn方向向上 lc=151-77.81-34/3-6=55.86m mc=-136473.5655.86=-7623413.13knm顺时针方向 d区： ud=-1.19.8120686.790.5=-56195.00kn方向向上 ld=151-77.81-6/3=71.19m md=-56195.0071.19=-4000521.75knm顺时针方向扬压力的力矩之和m=4420999.32-3380851.5-7623413.13-4000521.75=-10583787.1knm折坡面为计算对象 以折坡面为计算截面时，下游无水位，只计算上游渗透压力。图4.12 折坡面扬压力分区及尺寸示意图表4.6 折坡面扬压力计算结果工况正常工况设计工况校核工况上游水头88.790.9993.59h88.790.9993.59h26.6127.29728.077h-h62.0963.69365.513b区扬压力34457.82135347.4312436357.46884c区扬压力97630.493100151.0552103012.8284d区扬压力40200.79141238.6697842417.04698力矩mb970676.82995737.1381024189.897力矩mc1350880.91385757.1011425354.512力矩md1172657.11202931.9971237305.264.1.4.淤沙压力及力矩计算根据朗肯理论主动土压力公式，作用于单位长度挡水结构上的水平淤沙压力标准值可按下式计算： pskh=12sbhs2tan2（45-s2） （4.4） sb=sd-（1-n） （4.5）式中：sb-淤沙的浮重度，kn/m3 sd-淤沙的干重度，kn/m3s-淤沙的内摩擦角 hs-坝前淤积厚度，mn-淤沙孔隙率-水重度，kn/m3已知浮重度sb=12kn/m3，坝前淤积厚度为hs=287.6-190=97.6m，内摩擦角s=24，淤沙高程287.6m垂直方向的淤沙压力pskv按作用面上的淤沙重量计算。水平方向淤沙压力的计算标准值： pskh=0.51297.62tan2（45-24/2）20=482076kn lskh=97.6/3=32.53m mskh=-48207632.53=-15681932.28knm方向顺时针设计值： pskh=1.20.51297.62tan2（45-24/2）=578491.2kn lskh=97.6/3=32.53m mskh=-578491.232.53=-18818314.84knm垂直方向淤沙压力的计算图4.13 淤沙尺寸示意图淤沙厚度为97.6m，而折坡处距坝底高度为95m，垂直淤沙压力的计算方法和水重计算原理一样，故有：标准值： pskv=0.597.6-95+97.619sb20=228452kn lskv=151-77.81-19/2=63.69m mskv =22845263.69=14550107.9knm设计值： pskv=1.20.597.6-95+97.619sb20=274142.4kn lskv=151-77.81-19/2=63.69m mskv=274142.463.69=17