水利水电工程专业毕业设计.doc

黔西南民族职业技术学院水利电力工程系毕业设计说明及计算书题目：都匀市明英水电站枢纽布置设计专 业：水利水电建筑工程班 级： 09水建（1）班 姓 名：学 号：指导教师：李康宁、黄启敏、罗礼红 2011年 月 日前 言3工程特性表6第一章 综合说明71.1 流域概况71.2 水文气象71.2.1水文及气象71.2.2水文气象及径流条件8第二章 工程地质82.1 地形地质82.1.1 测区地质82.1.2 工程区地质92.2 区域及水库地质92.2.1 地形地貌92.2.2地层92.2.3地质构造92.2.4水文地质92.2.5库区工程地质评价102.3库区工程地质102.3.1 地形地貌102.3.2地层102.3.3地质构造112.3.4水文地质112.3.5库区工程地质评价112.4坝区工程地质122.5枢纽区工程地质122.6 岩体力学参数132.7 天然建筑材料132.8 工程地质评价14第三章 工程任务及规模15第四章 工程布置及建筑物164.1坝轴线、坝型的确定164.1.1坝轴线的确定164.1.2 坝型选择174.2非溢流重力坝的设计184.2.1 剖面设计18实用剖面的确定194.2.2坝体强度和稳定承载能力极限状态验算214.3溢流重力坝的设计374.4进水口段的确定434.6.2主厂房的平面设计454.6.3副厂房的平面设计48第五章 施工组织设计49第六章结束语50前 言 设计题目：水利水电工程枢纽毕业设计 一、项目名称：都匀市明英水电站枢纽 二、工程地点及建筑规模： 都匀市明英水电站位于都匀市东南部的坝固镇明英附近的马尾河中下游河段明英水电站工程等别为等挡水坝为4级建筑物次要建筑物为5级 三、设计要求 1、设计者必须发挥独立思考能力创造性的完成设计任务在设计中应遵循技术规范尽量采用国内外的先进技术与经验； 2、设计者对待设计计算、绘图等工作应具有严肃认真一丝不苟的工作作风以使设计成果达到较高水平； 3、设计计算要求方法先进、依据可靠、数据正确、结果可信； 4、设计者必须充分重视和熟悉原始资料明确设计任务在规定的时间内圆满完成要求的设计内容设计结果要有独特见解有创新、有应用价值； 5、设计成果包括：设计说明书和计算书一份、设计图纸7张1#-2#图设计说明书和计算书要求格式规范、字迹工整、条理清楚、文字通顺、整齐美观总字数至少在6000字以上并有必要的图表设计绘图要求结构合理、工艺性好、表达完整清晰要符合GB规定 四、设计内容 1、本次毕业设计的重点为枢纽总体布置大坝设计水电站厂房布置设计； 2、坝轴线、坝型选择和枢纽布置方案比较与选择； 3、大坝设计包括非溢流坝和溢流坝设计； 4、水电站厂房布置设计包括发电进水口、压力管道、主厂房、副厂房、变压器场、开关站的布置设计； 5、坝体细部构造设计与地基处理方案的初步拟定； 6、施工组织设计； 7、设计绘图要求结构合理、工艺性好、表达完整清晰符合GB规定 五、毕业设计的目的 毕业设计是完成培养高级技术人才基本训练的最后一个重要环节也是专业学习中非常重要的校内实践性教学环节通过毕业设计使学生所学的专业知识得到系统的梳理和巩固并受到综合训练培养并提高学生运用所学专业知识解决实际问题的能力在毕业设计中学生应该做到以下要求: 1、对所学专业的知识进行全面、系统的复习和巩固； 2、提高运用所学专业知识解决实际问题的能力； 3、了解水利水电工程项目建设的全过程 熟悉各设计阶段的任务和内容； 4、提高对设计资料分析的能力及使用各种规范的能力； 5、学会通过图纸和设计说明书正确表达设计意图； 6、提高利用计算机分析计算的能力及利用计算机制图的能力工程特性表序 号 及 名 称单 位数 量备 注一、水文1.流域面积 全流域 km21164 坝址以上 km29832.利用水文系列年限 a303.多年平均年径流量 万m3710004.代表性流量 多年平均流量m3/s22.5 实测最大流量m3/s1700实测日期2000年6月8日 调查历史最大流量 m3/s2810发生日期1908年 设计洪水流量(P= 3.3 %) m3/s2641 校核洪水流量(P= 0.5 %) m3/s4114 施工导流流量(P=20%) m3/s13.75.泥沙 多年平均悬移质年输沙量 万t0.39 多年平均推移质年输沙量万t0.06二、水库 1.水库水位 校核洪水位 m691.14 设计洪水位m689.12 正常蓄水位 m683.30 死水位m683.302.水库容积 总库容(校核洪水位以下库容)万m3980.00 正常蓄水位以下库容 万m3431.70 防洪库容 万m3921.00防洪高水位至防洪限制水位 调节库容万m30正常蓄水位至死水位 兴利库容 万m30 死库容万m358.903.水量利用系数 %87三、下泄流量及相应下游水位 1.设计洪水位时最大泄量m3/s2231 相应下游水位 m665.52.校核洪水位时最大泄量m3/s3654 相应下游水位 m666.33.调节流量(P= %) m3/s38.7水电站满载发电流量 相应下游水位 m665.1 4.最小流量m3/s6.9基荷发电流量第一章 综合说明1.1 流域概况都匀市明英水电站位于都匀市东南部的坝固镇明英附近的马尾河中下游河段为马尾河流域下游小水电梯级开发的五个电站之一马尾河是长江流域沅江水系主干流清水江的上游河段电站交通方便有简易公路到达坝固镇并经大坝通往右岸下游的甲丹等村寨1.2 水文气象1.2.1水文及气象都匀市位于贵州省南部苗岭南坡东经107o47北纬25o5126o26东邻丹寨县、三都水族自治县南抵独山县、平塘县西接贵定县北靠麻江县马尾河是长江流域沅江水系主干流清水江的上游河段马尾河的主流谷江河发源于苗岭中段最高峰斗蓬山（海拔1961m）南麓自贵定县摆洗村向东流约1km进入都匀市境内弯河寨经谷江后称谷江河流至陆家寨与杨柳街河及摆楠河汇合后由北向南贯穿都匀市区市区河段又称剑江河市区南端马尾以下称马尾河该河段落差较大宜建小型水电站充分利用水资源发展低能耗电力都匀地区气候属中亚热带湿润气候温和湿润雨量充沛明英电站坝址以上流域内有都匀气象台属国家基本站点具有1958年2001年共41年资料资料项目齐全代表性好根据都匀气象台资料都匀地区多年平均气温15.9极端最高、最低气温为36.3（1966年8月17日）与-6.9(1977年1月30日)月平均最高、最低气温为24.3(7月份)和5.6(1月份)无霜期237328d平均289d多年平均相对湿度79%平均水面蒸发量800mm（E601蒸发器）陆面蒸发量650mm洪水期多年平均最大风速13.3m/s洪水期50年重现期的最大风速19.5 m/s风区长度1.5km流域内有文峰塔水文站杨柳街、谷江、朗里、王司雨量站朗里雨量站有19652000年共36年降水资料多年平均降水量为1428.6mm都匀市区上游4个雨量站（含朗里雨量站）多年平均降雨量为1422.7mm在水资源调查评价中将多年平均值乘以0.8的修正系数以与周围各站协调明英电站坝址下游下司水文站控制流域面积2159km2为桃花坝址以上流域面积的2.24倍下司站有19591998年共39年（缺1970年）实测水文资料资料整编质量及代表性较好可用于水文水利计算P=2%、1%、0.5%的洪峰流量为3030、3572、4114 m3/s枯季五年一遇施工洪水流量为194.5 m3/s年输沙量为2631 m3泥沙浮容重6.5 kN/m3泥沙内摩擦角30o1.2.2水文气象及径流条件都匀地区气候属中亚热带湿润气候温和湿润雨量充沛根据都匀市气象站1958年至2001年实测统计多年平均气温15极端最高气温36极端最低气温-6.9多年平均降雨量14210.6mm年最大降雨量1840mm年最小降雨量960mm日最大降雨量100mm多年平均水温12极端最高水温24极端最低水温3洪水期多年平均最大风速13.3m/s水库控制流域面积983km2多年平均径流量 13.4 m3/s4月10月为汛期11月 3 月为枯水期明英水电站工程水工建筑物主要在枯水季节施工明英电站坝址以上4.5km在建的桃花电站集雨面积964km2装机容量33000kW调节库容为1792万m3而明英电站集雨面积983km2与桃花电站相差19km2不到2%区间没有大的支流及引水工程故明英电站的水能计算应以桃花电站调节后的径流量为基础推求水能参数而桃花电站对明英电站的洪水没有影响枯水期最大洪峰流量有桃花电站的控制所以其枯水期最大洪峰流量为桃花电站发电机组尾水流量与明英电站到桃花电站区间径流量之叠加对本工程的施工导流有所影响第二章 工程地质2.1 地形地质2.1.1 测区地质测区位于贵州南部是贵州高原向广西丘陵过渡的斜坡地带主要山峰河谷的走向与背向斜轴向一致背斜宽坦形成山岭向斜狭窄形成河谷为典型的隔槽式褶皱山区本区发育的断层主要有蔓洞逆断层：位于测区东北蔓洞至兴仁一带走向北东区内长约32km产状12960断距7001000m；造纸山断层：位于王司背斜南端北起新场南止于潘洞附近长仅9.5km产状9760断层北端具有强烈的重晶室化、白云石化及微弱的硅化两盘志留系页岩的拖曳小褶曲发育这两个断层距离水库区均较远对大坝的稳定及水库的渗漏基本无影响此两断层在挽近无活动迹象属稳定型地质构造2.1.2 工程区地质工程区地处贵州高原向广西丘陵过渡的斜坡地带左岸地形较为平坦右岸多为陡岩以中低山地貌为主地面一般海拔8001100m相对高差100300m库区地貌以溶蚀类地貌为主主要表现为丘峰浅洼地貌河谷多为宽浅的U型横向谷河流坡降4.2岩层总体倾向右岸偏上游致使左岸以顺向边坡为主右岸以反向边坡为主；库区两岸坡度多在1020之间植被较发育库区河流两岸有两级阶地分布一级阶地高出水面14m二级阶地57m水库不存在可渗漏邻谷库区内地下水向河流补给有较好的水文地质条件库区内库岸相对稳定无大型固体径流源不存在水库诱发地震的条件工程地质条件较好2.2 区域及水库地质2.2.1 地形地貌库区地貌以溶蚀类地貌为主主要表现为丘峰浅洼地貌河谷多为宽浅的U型横向谷河流坡降4.2岩层总体倾向右岸偏上游致使左岸以顺向边坡为主右岸以反向边坡为主；库区两岸坡度多在1020之间植被较发育库区河流两岸有两级阶地分布一级阶地高出水面14m二级阶地57m2.2.2地层库区出露地层为寒武系上统炉山组地层可分为上下两段2.2.3地质构造库区范围无区域性地质构造通过局部发育有次一级断裂对水库稳定及库区蓄水无影响2.2.4水文地质库区河流流向近北东30地下水类型以纯炭酸岩溶洞裂隙水为主岩性主要为厚层块状白云岩地下水埋藏较浅泉点出露高程均高于河流两岸山体地下水向河流补给水库周边无低矮邻谷两岸山体宽厚不存在邻谷和库区渗漏问题2.2.5库区工程地质评价库区两岸坡度多在1020之间植被较发育库岸相对稳定由于库区为宽谷型河谷故不存在水库浸没问题工程区地下水类型以纯炭酸岩溶洞裂隙水为主地下水埋藏较浅地下水位较高两岸山体均有地下水出露且均多高于河水水位水库两岸山体雄厚库区内又无大的垂直河床方向的构造发育库区成库条件良好无绕渗及邻谷渗漏之忧总之水库不存在可渗漏邻谷库区内地下水向河流补给有较好的水文地质条件库区内库岸相对稳定无大型固体径流源不存在水库诱发地震的条件工程地质条件较好2.3库区工程地质2.3.1 地形地貌库区地貌以溶蚀类地貌为主主要表现为丘峰浅洼地貌河谷多为宽浅的U型横向谷河流坡降4.2岩层总体倾向右岸偏上游致使左岸以顺向边坡为主右岸以反向边坡为主；库区两岸坡度多在1020之间植被较发育库区河流两岸有两级阶地分布一级阶地高出水面14m二级阶地57m2.3.2地层库区出露地层为寒武系上统炉山组地层可分为上下两段现由新到老分述如下：第四系（Q）：以坡积、冲积、崩积、残积层为主成份为砂、粘土、砂卵石、碎石及块石等松散堆积物厚010m炉山组上段（?3l2）：为浅灰、浅灰微带红色厚层粗晶白云岩夹暗色白云岩下部20100m为含砾鲕状白云岩夹浅灰色白云岩底部还有一层黄绿色粘土质砂砾岩厚62694m炉山组下段（?3l1）：为浅灰、灰白带肉红色厚层中晶白云岩夹深灰色白云岩底部常有含砾鲕状白云岩一层（与中统分界的标志）或多孔白云岩夹少量白云岩白云岩中含被重结晶破坏过的白云岩砾石向上每隔50100m夹有含砾鲕状白云岩一层厚421826m2.3.3地质构造库区范围无区域性地质构造通过局部发育有次一级断裂对水库稳定及库区蓄水无影响2.3.4水文地质库区河流流向近北东30地下水类型以纯炭酸岩溶洞裂隙水为主岩性主要为厚层块状白云岩地下水埋藏较浅泉点出露高程均高于河流两岸山体地下水向河流补给地下水一般流量1090 l/s地下水径流模数3.016.43 l/ sm22.3.5库区工程地质评价库区范围无区域性地质构造通过局部发育有次一级断裂对水库稳定及库区蓄水无影响库区两岸坡度多在1020之间植被较发育库岸相对稳定由于库区为宽谷型河谷故水库浸没问题不严重库区河流流向近北东30岩层走向主要为北东010与河流流向大体一致工程区地下水类型以纯炭酸岩溶洞裂隙水为主地下水埋藏较浅地下水位较高两岸山体均有地下水出露且均多高于河水水位水库两岸山体雄厚库区内又无大的垂直河床方向的构造发育库区成库条件良好无绕渗及邻谷渗漏之忧总之水库不存在可渗漏邻谷库区内地下水向河流补给有较好的水文地质条件库区内库岸相对稳定无大型固体径流源不存在水库诱发地震的条件工程地质条件较好2.4坝区工程地质坝址区地形为近横向宽浅的不对称U型谷右岸多为陡岩左岸地形较为平坦地形坡度约1525河流坡降4.2坝区出露地层为第四系（Q）、寒武系上统炉山组上段（?3l2）现由新到老分述如下：第四系（Q）：为砂土、亚粘土、粘土夹碎石、卵砾石等厚度05.0m寒武系上统炉山组上段第四层（?3l2-4）：出露岩石为浅灰带肉红色厚层到块状细-中晶白云岩细小晶洞较发育局部有硅化现象厚度100.0m寒武系上统炉山组上段第三层（?3l2-3）：出露岩石为深灰色中厚层至厚层粗晶白云岩岩体节理裂隙较发育厚75.0m寒武系上统炉山组上段第二层（?3l2-2）：出露岩石为浅灰色中厚层白云岩夹薄层灰质白云岩厚34.0m寒武系上统炉山组上段第一层（?3l2-1）：出露岩石为灰白带肉红色中厚层至厚层微-细晶白云岩厚度100.0m岩层总体倾向NE倾向上游偏右岸倾角2431坝区构造较简单无区域性断裂及褶皱发育仅在大坝下游发育有两条规模较小的断层2.5枢纽区工程地质坝区构造较简单无区域性断裂及褶皱发育仅在大坝下游发育有两条规模较小的断层距离大坝较远对水库蓄水及稳定均无影响近坝区两岸山体雄厚无低矮邻谷存在坝区岩性以白云岩为主岩体节理裂隙发育岩溶弱发育无深部基础渗漏之忧局部沿裂隙或开挖破碎带渗漏经基础固结及帷幕灌浆后能达到稳定及防渗要求坝后河床基岩裸露岩体中至弱风化未见断裂构造发育岩体垂直弱风化深 35m 节理裂隙发育岩体完整性一般岩体抗冲刷力一般推荐值如下：白云岩： （强风化）a=1.61.9 抗冲流速2m/s （弱风化）a=1.41.5 抗冲流速3m/s2.6 岩体力学参数坝区地层为寒武系上统岩炉山组上段地层出露岩石为白云岩及灰质白云岩岩体节理裂隙发育且局部有细小晶洞发育根据水利水电工程地质手册及岩石力学参数手册建议微-弱风化岩体物理力学参数如表3-3： 表2-1 岩石物理力学指标推荐值岩石类别白云岩灰质白云岩抗压强度（Mpa）干燥5545饱和4530弹性模量(Gpa)干燥5045饱和4740泊桑比0.220.240.220.24抗剪断强度指标fR0.90.9C (Mpa)0.50.5抗剪强度指标f0.750.75纯摩（层面）0.550.5抗冲刷系数1.452.7 天然建筑材料大坝枢纽及厂房扩建工程共需砂石料约2.5万m3为方便施工减小投资特选定以下两个料场：1、料场（主料场）：该料场位于大坝下游左岸距大坝320m需新建公路200m；出露岩石为?3l1地层灰白带肉红色厚层至块状细-中晶白云岩局部有细小晶洞发育岩体节理裂隙发育物理力学性质参考值：密度(2.77g/cm3)、饱和抗压强度(50MPa)其物理力学性质较好储量相对较少且距离大坝相对较远可作为备用砂石料场有用层储量约15.6万m32、料场（备用料场）：该料场位于大坝上游右岸距约大坝310m有简易公路通往；出露岩石为?3l2地层浅灰带肉红色中厚层至厚层中-粗晶白云岩岩体节理裂隙发育局部为铁质浸染物理力学性质参考值：密度(2.75g/cm3)、饱和抗压强度(45MPa)其物理力学性质较好交通方便储量丰富且较易开采是理想的砂石料场有用层储量约179.6万m3两个料场砂石料总有用层储量约195.2万m3为大坝枢纽工程工程所需砂石料的10倍以上储量丰富完全能够满足工程所需各料场的砂石储量如表2-2：表2-2 砂 石 料 储 量 表料场编号勘察精度建材类别岩(土)性产地名称产地高程（m）地形坡度产地面积(万m2)平均厚度有用层储量(万m3)无用层储量(万m3)运距及开采条件有用层（m）无用层（m）详查砂石料白云岩坝下游左岸68072715-5000.819.53.115.62.5距大坝约320m需新建公路200m开采较方便砂石料白云岩坝上游右岸70578625-3505.731.52.6179.614.8距大坝约310m有简易公路开采方便2.8 工程地质评价坝址区地形为近横向宽浅的不对称U型谷右岸多为陡岩左岸地形较为平坦地形坡度约1525两岸多为岩质边坡边坡较稳定河床段覆盖层厚约03m主要为亚砂土夹岩屑、碎石、块石砂卵砾石层等冲积、洪积、残坡积物坝址两岸岩层产状911022431岩层倾上游偏右岸坝区构造较简单无区域性断裂及褶皱发育仅在大坝下游发育有两条规模较小的断层距离大坝较远对水库蓄水及稳定均无影响近坝区两岸山体雄厚无低矮邻谷存在坝区岩性以白云岩为主坝肩、坝基岩体为?3l2-4及?3l2-3浅灰带肉红色厚层到块状细-中晶白云岩及深灰色中厚层至厚层粗晶白云岩岩体节理裂隙发育岩溶弱发育无深部基础渗漏之忧局部沿裂隙或开挖破碎带渗漏经基础固结及帷幕灌浆后能达到稳定及防渗要求坝后河床基岩裸露出露地层为?3l2-3地层出露岩石为深灰色中厚层至厚层粗晶白云岩岩层倾上游偏右岸岩体节理裂隙发育裂面均为砂泥质冲填岩体中至弱风化未见断裂构造发育岩体垂直弱风化深 35m 节理裂隙发育岩体完整性一般岩体抗冲刷力一般推荐值如下： 白云岩： （强风化）a=1.61.9 抗冲流速2m/s （弱风化）a=1.41.5 抗冲流速3m/s 第三章 工程任务及规模明英电站位于都匀市东南部的坝固镇明英附近的马尾河中下游河段距离明英2.5km、坝固镇5km为满足泄洪的要求大坝按4级建筑物设计设计洪水标准为30年一遇设计非常校核洪水标准为200年一遇洪水标准校核相应下泄流量分别为2231m3/s 1和3654 m3/s 第四章 工程布置及建筑物4.1坝轴线、坝型的确定4.1.1坝轴线的确定方案一：坝轴线取在上游如图所示：上游坝轴线所处的河谷断面呈对称的U型河谷地质属稳定型地质构造岩层总体倾向上游致使左岸以顺向边坡为主库区两岸坡度为10-20之间植被较为发育库区河流两岸有两级阶级分布坝轴线较长库容小比较开阔开挖量大工程成本高宜修重力坝且筑坝的材料需求大方案二：坝轴线取在中游如图所示：上游坝轴线所处的河谷断面左右岸呈对称的U型河谷岩层总体倾向上游致使左岸以顺向边坡为主库区两岸坡度为10-20之间植被较为发育库区河流两岸有两级阶级分布库容相对较大淹没耕地面积较小右岸有悬崖部分层理破坏大破碎带多坝轴线适中投资减少工期缩短宜修重力坝方案三：坝轴线取在下游如图所示：上游坝轴线所处的河谷断面左右岸呈对称的U型河谷岩层总体倾向上游致使左岸以顺向边坡为主库区两岸坡度为10-20之间植被较为发育库区河流两岸有两级阶级分布下坝线左坝坝岸较长工程量较大左坝岸占有耕地工程成本高综上所述：根据各坝线的位置进行综合性比较最终确定中坝线为坝轴线4.1.2 坝型选择1、土石坝修筑土石坝坝身不能溢流必须修建溢洪道导致建筑物分散不利于管理施工导流条件差围堰时要修筑导水隧洞或明渠导流工程成本高土料运输受气候的影响大土石坝的填筑材料为散粒体结构抗剪强度低防渗处理工作大颗粒间粘结力小土石坝的抗冲能力低颗粒间存在较大的孔隙导致产生沉降2、拱坝拱坝对地形的要求需要坝址上游宽阔左右岸对称岸坡平顺无突变该处是宽浅的不对称U型谷不能修筑拱坝3、重力坝重力坝对地形、地质条件适应性好任何形状的河谷都可以修建重力坝枢纽泄洪及导流问题容易解决结构简单体积大有利于机械化施工传力系统明确便于分析与设计运行期间的维护及检修工作量较少建筑物布置集中便于管理综上所述:根据重力坝土石坝和拱坝的特点进行综合性比较最终选择混凝土重力坝4.2非溢流重力坝的设计4.2.1 剖面设计（一） 基本剖面的设计 根据重力坝的荷载特点与工作特点基本剖面为三角形如图2-1所示表2-1 正常蓄水位时的各项参数上游水深H1下游水深H2上下游水位差H上游坝坡坡率n下游坝坡坡率m坝底宽度B扬压力折减系数抗剪断参数f抗剪断凝聚力c24.30m6.50m17.80m00.830.08m0.251.11.0 （二）实用剖面的确定4.2.1.1坝底高程、坝底宽度的确定根据地形图资料得河底高程为668m由地质资料可知该坝坝址覆盖层厚度为0-3m弱风化层厚度为3-5m所以开挖深度为5m水深4m河底高程664m坝底高程为659m根据工程实践经验下游坝坡坡率m=0.6-0.8取m=0.8则坝底宽度B=30.08m4.2.1.2坝顶宽度的确定因为要考虑交通要求所以宽度取6m4.2.1.3坝顶高程该工程属于小（1）型坝的安全级别为4级正常蓄水位时：hc取0.3校核洪水位时：hc取0.2坝顶高程： 1）设计洪水位时 风速V=19.5m/s 吹程D=1500m波高：波长：壅高：因为 所以所以正常蓄水位对应的坝顶高程为684.86m 2）校核洪水位时 风速V=13.3m/s 吹程D=1500m波高：波长：壅高：因为 所以所以校核洪水位对应的坝顶高程为692.10m 所以相比之下取校核洪水位对应的坝顶高程为692.10m为坝顶高程4.2.1.4细部结构帷幕灌浆：根据要求帷幕中心线距上游坝面6.25m设置一排帷幕孔距4m廊道：选用城门洞形宽3.5m高4m廊道底面距坝基面为4m廊道距上游面4m4.2.2坝体强度和稳定承载能力极限状态验算4.2.2.1荷载组合计算11、荷载组合计算：1）、坝体自重: 2)、静水压力表2-2 校核洪水位时的各项参数上游水深H1下游水深H2上下游水位差H上游坝坡坡率n下游坝坡坡率m坝底宽度B扬压力折减系数32.14m7.30m24.84m00.830.080.25 上游水压力： 下游水压力： 3）、扬压力： 4）、淤沙压力： 坝前泥沙淤积高度: 淤沙的容重: 淤沙的内摩擦角: 则淤沙压力: 5)、浪压力：坝前水深所以浪压力按深水波计算浪压力 ： 2、承载能力极限状态1）、正常蓄水位（基本组合）时抗滑稳定性极限状态验算表2-4 正常蓄水位时的荷载作用荷载符号大小(KN)作用方向作用点距坝基面形心距离（m）产生力矩（KN.m）力矩和（KN.m）自重W14766.4012.0457387.4631081.63W28697.701.01-8813.67静水压力P12893.408.0-23436.55P2207.032.15448.55扬压力U11916.1000U2682.410.9-1601.39U3209.3311.92-2729.64U4313.9912.98-4303.78浪压力PL187.6433.10-4005.59淤沙压力PS130.003.3-433.33下游水重W165.6213.32-2203.85因为结构安全级别为3级则结构重要性系数设计状况系数 结构系数: 作用效应函数: 抗力函数 : 则 所以 经过计算可知该重力坝在校核洪水位情况下坝基面的抗滑稳定性满足要求2）、坝趾抗压强度极限状态 因为结构安全级别为3级则结构重要性系数设计状况系数 结构系数 作用效应函数: 选用混凝土抗压强度性能分项系数为1.5则设计值为：抗力函数： 则 3）、校核洪水位（偶然组合）时抗滑稳定性极限状态表2-3 校核洪水位时的荷载作用荷载符号大小(KN)作用方向作用点距坝基面形心距离（m）产生力矩（KN.m）力矩和（KN.m）自重W14766.4012.0457387.46-3091.03W28697.701.01-8813.67静水压力P15061.6010.71-54226.61P2261.122.4635.39扬压力U12151.9200U2952.310.97-2234.74U3292.1211.92-3809.22U4438.1812.98-6005.95浪压力Pl85.3733.10-2569.24淤沙压力PS130.003.3-433.33下游水重W208.9013.11-2735.16 因为结构安全级别为3级则结构重要性系数设计状况系数结构系数作用效应函数： 抗力函数： 则 所以 经过计算可知该重力坝在校核洪水位情况下坝基面的抗滑稳定性满足要求4)、坝趾抗压强度极限状态 因为结构安全级别为3级则结构重要性系数设计状况系数 结构系数 选用混凝土 作用效应函数: 选用混凝土抗压强度性能分项系数为1.5则设计值为：抗力函数： 则 所以经计算该重力坝在校核洪水位情况下坝趾抗压强度满足要求5）、上游坝踵不出现拉应力极限状态因此上游坝踵不出现拉应力极限状态属于正常使用极限状态故设计状况系数作用分项系数和材料性能分项系数都采用1.0扬压力系数直接用标准值0.25代入计算结构功能的极限值c=0. 4.2.2.2坝体应力计算(一)正常蓄水位（基本组合）时坝体边缘应力计算表2-5 正常蓄水位时的荷载作用荷载符号大小(KN)作用方向作用点距坝基面形心距离（m）产生力矩（KN.m）力矩和（KN.m）自重W14766.4012.0457387.4631081.63W28697.701.01-8813.67静水压力P12893.408.0-23436.55P2207.032.15448.55扬压力U11916.1000U2682.410.9-1601.39U3209.3311.92-2729.64U4313.9912.98-4303.78浪压力PL187.6433.10-4005.59淤沙压力PS130.003.3-433.33下游水重W165.6213.32-2203.85 表2-6 正常蓄水位时的各项参数上游水深H1下游水深H2上下游水位差H上游坝坡坡率n下游坝坡坡率m坝底宽度B淤沙高程m扬压力折减系数2430m650m1780m00.83008669000.251、不计扬压力 上游面垂直正应力： 下游面垂直正应力： 上游面剪应力： 下游面剪应力： 上游面水平正应力： 下游面水平正应力： 上游面主应力： 下游面主应力： 2、计入扬压力时 上游面垂直正应力： 下游面垂直正应力： 上游面剪应力： 下游面剪应力： 上游面水平正应力： 下游面水平正应力： 上游面主应力： 下游面主应力： （二）、正常蓄水位时坝体内部应力的计图2-4 坝内主应力计算简图1、坝内垂直正应力根据在水平截面上呈直线分布的假定可得距下游坝面x处的为：其中a、b由边界条件和偏心受压公式确定当x=0时当x=B时 2、坝内剪应力 根据呈线性分布由平衡条件可得出水平截面上剪应力呈二次抛物线分布即： 其中、由边界条件确定 所以： 3、坝内水平截面正应力 根据在水平截面呈二次抛物线分布由平衡条件可得出水平正应力 呈三次抛物线分布即： 其中、可由边界条件确定由于的三次抛物线分布与直线相当接近因此可近似地作为直线分布即： 所以： 4、坝内主应力 、 5、将坝底四等分分别计算各等分点的主应力 1）、A点的应力：X=7.52m 2）、B点的应力：X=15.04m 3）、C点的应力：X=22.56m 4）、E点的应力：X=30.08m 所以经过计算在正常蓄水位时坝体应力没有出现拉应力满足应力要求（三）、校核洪水位时坝体边缘应力的计算 表2-7 校核洪水位时的荷载作用荷载符号大小(KN)作用方向作用点距坝基面形心距离（m）产生力矩（KN.m）力矩和（KN.m）自重W14766.4012.0457387.46-3091.03W28697.701.01-8813.67静水压力P15061.6010.71-54226.61P2261.122.4635.39扬压力U12151.9200U2952.310.97-2234.74U3292.1211.92-3809.22U4438.1812.98-6005.95浪压力Pl85.3733.10-2569.24淤沙压力PS130.003.3-433.33下游水重W208.9013.11-2735.16表2-8 校核洪水位时的各项参数上游水深H1下游水深H2上下游水位差H上游坝坡坡率n下游坝坡坡率m坝底宽度B淤沙高程m扬压力折减系数32.14m7.30m24.84m00.830.08100.251、不计扬压力的情况 上游面垂直正应力： 下游面垂直正应力： 上游面剪应力： 下游面剪应力： 上游面水平正应力： 下游面水平正应力： 上游面主应力： 下游面主应力： 2、计入扬压力的情况 上游面垂直正应力： 下游面垂直正应力： 上游面剪应力： 下游面剪应力： 上游面水平正应力： 下游面水平正应力： 上游面主应力： 下游面主应力： （四）校核洪水位时坝体内部应力的计算1、坝内垂直正应力根据在水平截面上呈直线分布的假定可得距下游坝面x处的为： 其中a、b由边界条件和偏心受压公式确定当x=0时当x=B时 2、坝内剪应力 根据呈线性分布由平衡条件可得出水平截面上剪应力呈二次抛物线分布即： 其中、由边界条件确定 所以： 3、坝内水平截面正应力 根据在水平截面呈二次抛物线分布由平衡条件可得出水平正应力 呈三次抛物线分布即： 其中、可由边界条件确定由于的三次抛物线分布与直线相当接近因此可近似地作为直线分布即： 所以： 4、坝内主应力 、 5、将坝底四等分分别计算各等分点的主应力 1）、A点的应力：X=7.52m 2）、B点的应力：X=15.04m 3）、C点的应力：X=22.56m 4）、C点的应力：X=30.08m 经过计算在校核洪水位时坝体应力满足要求4.3溢流重力坝的设计一、堰顶高程的确定（一）基本资料 1、泄水方式的选择：为使水库有较好的超泄能力采用开敞溢流式孔口2、洪水标准的确定；本次设计的重力坝是4级建筑物根据规范查山区、丘陵区水利工程建筑物洪水标准采用30年一遇的洪水标准设计200年一遇的洪水校核 3、设计资料：设计洪水位情况下溢流坝的下泄流量为2231m3/s 电站引用流量 6.9m3/s；校核洪水位情况下溢流坝的下泄流量为3654 m3/s电站引用流量 38.7m3/s4、初步拟定采用曲线型实用堰（二）计算 1、计算公式通过溢流孔的下泄流量： 初拟闸孔总净宽: 设计闸孔总净宽： 溢流前缘总长： （m）式中：-经过电站和泄水孔等的下泄流量； -系数正常运用时取0.750.9校核运用时取1.0-单宽流量m3/s.m对一般软弱岩石常取3050m3/s.m左右对地质条件好、下游尾水较深和采用消能效果较好的消能工可以选取较大的