瑶镇水库重力坝设计.doc

学生毕业论文(设计)论文题目： 瑶镇水库重力坝设计 教学系(部)： 建筑工程系 专业.年级： 水利水电建筑专业 2008级 学 号： 0804020130 学生姓名： 胡 勇 成 绩： 指导教师： 向泽蓉 2011 年 6 月 15 日目录第一章 基本资料.第一节 工程概况及工程目的第二节 基本资料第二章 枢纽布置第一节 坝轴线选择第二节 坝型确定第三节 枢纽布置 第三章 坝体剖面设计 第一节 坝顶高程确定第二节 非溢流坝剖面设计第三节 溢流坝剖面设计第四节 水力计算第四章 挡水坝结构计算第一节 作用及其组合第二节 承载力极限状态验算 第三节 正常使用极限状态验算第五章 溢流坝结构计算（选做）第一节 荷载计算及组合第二节 承载力极限状态验算第三节 正常使用极限状态验算第六章 细部结构设计第一节 混凝土分区及标号选择第二节 坝体分缝第三节 坝体廊道系统第四节 止水和排水第五节 坝体布置第六节 地基处理第一章 基本资料：第一节 工程概况及工程目的：瑶镇水库位于榆林市神木县瑶镇乡境内秃尾河干流上游瑶镇村附近，枢纽距榆神二级公路约17 km，距神木县城约50 km，神木至尔林兔公路从坝肩通过，交通比较方便。瑶镇水库枢纽是提高秃尾河水资源利用率梯级开发规划中的第一级控制工程，建设瑶镇水库枢纽工程，对解决区域经济开发、城镇居民生活以及生态环境用水的需要具有重要作用。瑶镇水库是一座以城镇供水为主，兼顾农业灌溉、生态用水等综合利用的中型水利工程，是解决神木县锦界工业区工业用水和城镇居民生活用水的有效工程措施，同时兼顾瑶镇水库以下和采兔沟水库以上的农田灌溉面积3500亩，其中稻田1000亩，水浇地2500亩以及瑶镇水库以下公草湾处0.9万亩的生态林用水。第二节 基本资料秃尾河属黄河一级支流，流域长度100km，流域宽度40km，为羽状水系，河流长度133 .9km（包括宫泊沟长度23km），河流高差512.3m，比降3.83%，总流域面积3373km2。100 km2以上支流右岸6条，左岸3条。秃尾河发源于神木县西部风沙滩地中的湖泊海子，瑶镇水库坝址位于神木县瑶镇乡境内秃尾河干流上游瑶镇乡附近。干流在沟岔村以上分为两支，左支称宫泊沟，源自北部的宫泊海子，长23.4km，流域面积323 km2；右支称圪丑沟，源自大海子，长19.5 km，流域面积410 km2。沟岔村至瑶镇水库区间流域面积37 km2，水库控制流域面积为770 km2。流域平均气温7.8oC，最高月（七月）平均气温23.9 oC，最低月（元月）平均气温-9.8 oC，年平均日照2871小时，年平均水面蒸发量1431.8mm，年平均降水380mm，年平均无霜期175天，年平均冰封期84天，最大积雪深度120mm，水温15 oC以上150天，最大风速19m/s，年最大冻土深146cm。第二章 枢纽布置第一节 坝轴线选择坝轴线为原地质勘探线，即西安市周至县马召镇黑河干流秦岭峪口处，坝轴线方向NE785634。坝轴线大致是将坝轴线右端上移了150m，左端保持不变。坝址两岸地形不完全对称，为左陡右缓，左岸单宽山梁东岭，与金盆古河道毗邻，地形坡度50-55，右岸地形坡度40-50，直至黄石沟分水岭，河床高程487m，宽64m，坝顶高程处河谷宽368m。该坝址中的F5、F20、F23、F37、F75 断层通过分水岭，其中断层F75、F37 规模较大，破碎带宽10m-20m，F5、F23 次之，破碎带宽3m-5m。断层走向与岩层产状致，但其渗透性很小，断层破碎带单位吸根据室内外岩石饱和抗压强度Rw 指标以及声波试验，从承载力条件的角度看，金盆坝址建基面的选择是可行的。强风化层波速1500m/s-2500m/s，弹性10 万t/m2-16t/m2,允许承载力10kg/cm2-15kg/cm2。弱风化层波速3000m/s，弹模40 万t/m2，允许承载力20kg/cm2。坝基35m 下为新鲜岩石，左岸地下水埋深70m 左右，右岸地下水位埋深近80m。坝址基岩主要由片岩类组成，透水性较小且呈层状分布。两坝轴线各类岩石渗透性能统计结果见下表5-1：5-1 坝轴线各类岩石渗透性能统计表分区岩石名称指标左岸坝基右岸ScSeQu断层uSc断层ScSe断层单位吸水量() L/minm平均值0.1300.020.5220.0290.06450.0960.1630.0940.152小值平均值 值0.040.0070.0180.0170.0430.0310.0540.0160.034大值平均值 值0.470.0721.530.0540.1450.2270.2720.1500.325分类平均值较严重透水微透水严重透水中等透水中等透水中等透水较严重透水中等透水较严重透水以上看出，两坝轴线在水能利用、施工条件、地形条件及地质条件上几乎没有区别，故坝轴线比较重点研究两坝轴线在水工布置上、水流流态上及经济实用方面。坝轴线，天然河谷较窄，坝顶长度最短。混凝土工程量最省，但为了确保有足够的前沿宽度，需要向两岸开挖，致使开挖量增加，左岸岸顶地形较高，上坝困难；坝轴线与水流流向有一定的角度，对建筑物的作用力不利，且建筑物泄流流态也不利。坝轴线河岸较平直有利于下泄水流衔接，坝长适中。左岸较缓，有利于布置上坝公路。通过以上可以看出，坝轴线选择金盘河谷坝址处坝轴线。第二节 坝型确定比较重力坝、拱坝、土石坝三种坝型所要求的地形地质条件和各自的优缺点如下：重力坝对地形、地质条件适应性强，对地质条件的要求也较拱坝低。重力坝枢纽泄洪问题容易解决，重力坝可以做成坝身溢流，也可以在坝内不同高程设置泄水孔，不需另设溢洪道或泄水隧洞，枢纽布置紧凑。重力坝还具有施工导流方便、坝体应力较低、安全可靠等优点。拱坝对地形地质条件要求比较高，从本次设计的地质地形条件来看，修建拱坝的难度是很大的，因此不予考虑。 土石坝主要优点是可以就地就近取材，节省大量水泥、木材和钢材，减少工地的外线运输量，能适应各种不同的地形、地质和气候条件。缺点是土石坝为布置泄洪和施工导流所需的工程量大、造价较高，且对于防渗材料的选择，造价也较高。通过上述比较，我认为选择重力坝比较适合，因此我选择的是混凝土重力坝。第三节 枢纽布置浆砌石 重力坝方案由浆砌石重力坝段（主坝段）和右岸砂坝段（副坝段）以及冲砂洞、引水洞等组成。主坝与副坝之间，采用扶臂式钢筋混凝土挡土墙分隔。根据坝址处地形地质条件，河床段布置32m宽的浆砌石溢流坝段，左岸接74m长非溢流浆砌石重力坝坝段，右岸接18m长非溢流浆砌石重力坝坝段及190.5m长砂坝段。砂坝与重力坝之间用扶臂式钢筋砼挡土墙分隔。坝顶高程1163.4m，坝基最低高程为1135.50m，最大坝高27.9m。排砂砂洞布置在左岸非溢流坝段中，轴线桩号为：0+071.50，进口底板高程为1145m。引水洞位于左岸非溢流坝段，轴线桩号为：坝0+065.5，进口底板高程为1150.黑河水利枢纽主要由挡水建筑物大坝、泄水建筑物溢流坝及底孔组成。本次设计的枢纽布置方案为：溢流坝段位于原河槽部位，两侧为非溢流坝段。大坝为混凝土重力坝，上游面上半部铅直，1/3处起坡，坡率1：0.2，下游面坡率1：0.8，最大坝高140.33m，大坝轴线总长404m，泄流段总长116.74m，堰顶高程594m，分五孔，每孔净宽15m，底孔进口高程511.5m，孔口尺寸33.5m。排沙底孔位于大坝左岸，引水管道位于大坝右岸。大坝为常态混凝土重力坝，溢流段采用鼻坎挑流消能。溢流坝段每隔16m设一条横缝，非溢流坝段每隔20m设置一条横缝。第三章 坝体剖面设计 第一节 坝顶高程确定根据浆砌石坝设计规范SL25-91第8.1.1条规定，非溢流坝顶不得低于水库最高静水位，防浪墙顶不得低于正常运用和非常运用的水库静水位加相应的超高h，h 按下式计算： h =2h1+h0+hz式中：2h1-波浪高（m） h0-波浪中心线超出水库静水位的风壅高度（m） hz-安全超高（m）,基本荷载组合情况下为0.4m特殊荷载组合为0.3m经计算基本荷载组合情况下h为2.088m，特殊荷载组合情况下h 为1.294m，则防浪墙顶高程为：设计情况：116.20+2.088=1163.288（m）校核情况：1161.82+1.294=1163.114（m）设计情况控制防浪墙顶高程，考虑度，同时考虑坝顶交通要求及溢流坝段交通桥底洪水位顶超高的要求，本工程非溢流坝顶不设防浪墙，及非溢流坝顶高程取1163.4m第二节 非溢流坝剖面设计6.1.1. 坝体断面设计（1） 基本资料 设计洪水位（P =0.2 %） 上游：602.8m 下游：491.73m 校核洪水位（P = 0.02 %）上游：605.39 m下游：492.66 m 正常蓄水位 上游：594 m下游：486.44 m 死水位：520 m 混凝土容重：24 KN/m3 坝前淤沙高程：500 m 泥沙浮容重：8.0 KN/m3 泥沙内摩擦角：25O 混凝土与基岩间抗剪断参数值： f = 1.0c = 0.9 Mpa 坝体混凝土：C10 多年平均最大风速为：v 0 = 20 m/s 吹程 D = 3000 m 地震基本烈度：7度 扬压力系数：0.25（2） 坝顶高程的确定水库净水位的超高按公式计算，计算分设计洪水与校核洪水两种情况进行。a) 计算波浪爬高。已知D = 3 km，设计洪水时采用1.5倍多年平均最大风速，校核情况采用多年平均最大风速，将D、V值代入，计算。设计洪水状况：校核洪水状况：b) 安全超高：设计：0.5m 校核：0.4mc) 坝顶超高：设计状况：相应坝顶高程为校核状况：相应坝顶高程为可见校核状况下的高程为控制高程，我选择的坝顶高程为607.33m。坝基高程为467m，则坝高：607.33-467=140.33m。d) 坝顶宽度： 考虑交通要求，取10m。（3） 坝体断面设计上游坝坡做成折坡，折坡点位于坝高1/3处（即高程514处），在此上坝坡铅直，在此以下，坝坡坡率n取为0.2，下游坝坡坡率m取为0.8，基本三角形顶点高程为校核洪水位605.39m，非溢流坝横断面如图6-1所示。 图6-1 非溢流坝段剖面图6.1.2. 坝基面荷载作用的标准值计算（以单宽计算）本设计基本组合为正常蓄水位时的荷载组合，偶然组合为正常蓄水位加地震荷载。选取坝基面和折坡面作为计算截面。荷载计算如下：（1） 自重荷载：（2） 静水压力：上游水平水压力：下游水平水压力：上游垂直水压力：下游垂直水压力：（3） 扬压力：（4） 浪压力：波高波长因为正常蓄水位坝前水深，故可判断此波为深水波。单位长度浪压力标准值：（5） 淤沙压力：水平淤沙压力：垂直淤沙压力：（6） 地震惯性力：计算公式：水平向地震惯性力：其中各系数值为： 地震惯性力计算剖面如图6-2计算过程见表6-1。 图6-2 坝体分块表6-1质点重力G(KN)质点高度h(m)GEj/GE(hj/H)4分布系数i惯性力Fi(KN)弯矩(KNm)-13626.4133.450.01525.5557503.6867216.0624800115.890.01453.5394424.7349221.7333840112.560.00813.1917306.4134488.7441872090.890.01691.9420908.8682605.925864085.890.00621.2808276.6523761.7163466861.450.00651.26181093.6167201.8578012.4756.630.00111.2133243.0413763.2685301.615.670.000041.0994145.712283.35982470.3423.50.00031.10112270.2153349.751021206.415.670.000011.0979582.069120.92191285.210.068856754.94403013.29（7） 地震动水压力：上游面地震动水压力：=对坝基面力矩：下游面地震动水压力：对坝基面力矩：6.1.3. 坝基面稳定计算由规范8.结构计算基本规定中可知大坝坝体抗滑稳定和坝基岩体进行强度和抗滑稳定计算属于1）承载能力极限状态，在计算时，其作用和材料性能均应以设计值代入。基本组合，以正常蓄水位对应的上、下游水位代入，偶然组合以正常蓄水位对应的上、下游水位加地震荷载代入。而坝体上、下游面混凝土拉应力验算属于2）正常使用极限状态，其各设计状态及各分项系数 = 1.0，即采用标准值输入计算。此时结构功能限值C = 0。荷载组合计算结果见表6-2。表6-2 非溢流坝段坝基面荷载计算表名称符号垂直力(KN)水平力(KN)力臂(m)对基础中心力矩(KN*m)分项系数逆时针+顺时针-自重G15301.653.79 285173 1.0 自重G2 183850.5613.752 2528313 1.0 自重G32126.4 45.656 970831.0 上游水平水压力P179113 42.333 33490901.0 下游水平水压力P21854 6.48 12013.91.0 上游垂直水压力W17377.12 55.356 408367 1.0 上游垂直水压力W22167.03 55.92 121180 1.0 下游垂直水压力W31482.93 54.872 813711.0 浮托力U122905.75 0.00 0.0 1.0 渗透压力U226645.43 7.284 194085 1.2 渗透压力U312595.97 50.056 636172 1.2 浪压力PL86.52 122.495 10598 1.2 水平淤砂压力PSH2775.06 11 30526 1.2 垂直淤砂压力PSV871.2 57.856 50404 1.2 地震惯性力F6754.94 403013 1.0 上游面地震动水压力F025197.4 58.42 14720331.0 下游面地震动水压力F0590.398.9452801.0正常使用极限状态基本组合203176.84 62147.15 81974.58 1854 3696618.9 4107757 141029.69 80120.58 411138.1 承载能力极限状态基本组合203351.08 64666.34 82546.9 1854 3745516.7 4243216.2 138684.74 80692.9 497699.5 偶然组合203351.0864666.34 114499.24 2444.39 3750796.7 6118262.2 138684.74 112054.85 2367465.5 （1） 坝体混凝土与基岩接触面抗滑稳定极限状态根据水利水电枢纽工程等级划分标准，2级建筑物对应水利水电工程结构可靠度设计统一标准中的结构安全级别为级，相应结构重要系数为1.0。大坝采用标号C10的混凝土。材料性能分项系数为1.5，轴心抗压强度标准值9800KPa，则设计值材料抗剪断摩擦系数，凝聚力摩擦系数的材料性能分项系数为1.3，则设计值：；凝聚力的材料性能分项系数为3.0，则设计值：a、基本组合时，取持久状态对应的设计状况系数=1.0，结构系数d1=1.2。基本组合的极限状态设计表达式式中左边:0S() =1.01.080692.9 = 80692.9 KN对于抗滑稳定的作用效应函数S() = P右边:对于抗滑稳定的抗力函数R() = fRWR + CRAR经计算：左边= 80692.9 KN 右边= 118928.47KN 满足规范要求。b、偶然组合时，取偶然状态对应的设计状况系数=0.85，结构系数d2=1.2。偶然组合的极限状态设计表达式式中左边：0S() =1.00.85112054.85 = 112054.85KN对于抗滑稳定的作用效应函数S() = P右边：对于抗滑稳定的抗力函数R() = fRWR + CRAR经计算：左边= 112054.85KN 右边= 118928.47 KN 满足规范要求。（2） 坝址抗压强度极限状态a、基本组合时，取持久状态对应的设计状况系数=1.0，结构系数d1=1.8。满足规范要求。b、偶然组合时，取偶然状态对应的设计状况系数=0.85，结构系数d2=1.8。满足规范要求。（3） 上游坝踵不出现拉应力极限状态 上游坝踵不出现拉应力极限状态属正常使用极限状态，故设计状况系数、作用分项系数和材料性能系数均取1.0。此处，结构功能的极限值c=0。可知，上游坝踵处未出现拉应力。满足规范要求。由以上计算结果可知，所拟非溢流坝段剖面全部满足设计规定的要求。（4） 坝面其他应力计算（基本状况，截面上有扬压力作用）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其中 计算截面在上游坝面所承受的水压力（包括淤沙压力）强度计算截面在下游坝面所承受的水压力（包括淤沙压力）强度计算截面在上游坝面处的扬压力强度计算截面在下游坝面处的扬压力强度T计算截面沿上、下游方向的长度；n上游坝坡；m下游坝坡；W计算截面上全部垂直力之和，以向下为正；M计算截面上全部垂直力及水平力对计算截面形心的力矩之和，以使上游面产生压应力者为正。6.1.4. 折坡面荷载作用的标准值计算（以单宽计算）本设计基本组合为正常蓄水位时的荷载组合，偶然组合为正常蓄水位加地震荷载。选取坝基面和折坡面作为计算截面。折坡面荷载如图6-3：图6-3 折坡面荷载计算图荷载计算如下：（1） 自重荷载：（2） 静水压力上游水平水压力：（3） 扬压力（4） 浪压力（5） 地震惯性力计算公式：水平向地震惯性力：其中各系数值为： 地震惯性力计算过程见表6-3。质点重力G(KN)质点高度h(m)GEj/GE(hj/H)4分布系数i惯性力Fi(KN)弯矩(KNm)-13626.486.450.03154.80435.1637620.272480068.890.01682.53303.60209153384065.560.01112.20211.2013846.2741872043.890.01081.30608.4026702.685864038.890.00311.21261.3610164.2963466814.450.00021.08936.0313525.7278012.479.630.000011.09218.342102.6182306.870.073512974.10124876.85（6） 地震动水压力上游面地震动水压力：=对坝基面力矩：6.1.5. 折坡面稳定计算由规范8.结构计算基本规定中可知大坝坝体抗滑稳定和坝基岩体进行强度和抗滑稳定计算属于1）承载能力极限状态，在计算时，其作用和材料性能均应以设计值代入。基本组合，以正常蓄水位对应的上、下游水位代入，偶然组合以正常蓄水位对应的上、下游水位加地震荷载代入。而坝体上、下游面混凝土拉应力验算属于2）正常使用极限状态，其各设计状态及各分项系数 = 1.0，即采用标准值输入计算。此时结构功能限值C = 0。荷载组合计算结果见下表。表6-4 非溢流坝段折坡处荷载计算名称符号垂直力(KN)水平力(KN)对基础中心力臂(m)对基础中心力矩(KN*m)分项系数逆时针+顺时针-自重G122560 31.551711791 1.0 自重G259746.895.5193297431.0 上游水压力P131392 26.667 837130 1.0 渗透压力U14748.04 31.714150579 1.2 渗透压力U26222.38 5.7335654 1.2 浪压力PL86.52 75.497 6532 1.2 地震惯性力F2974.10 124877 1.0 地震水压力F09998.352 36.8 367939 1.0 正常使用极限状态基本组合82306.89 10970.42 31478.52 0.00 1041534 102989571336.47 31478.52 11639承载能力极限状态基本组合82306.89 13164.5 31495.82 0.00 10415341068448 69142.39 31495.82 26914偶然组合82306.89 13164.5 44468.27 0.00 1041534 156126469142.39 44468.27 519730（1） 坝体抗滑稳定极限状态根据水利水电枢纽工程等级划分标准（SDJ12-78）3级建筑物对应水利水电工程结构可靠度设计统一标准中的结构安全级别为级，相应结构重要系数为1.0。大坝采用标号C10的混凝土。材料性能分项系数为1.5，轴心抗压强度标准值9800KPa，则设计值材料抗剪断摩擦系数，凝聚力摩擦系数的材料性能分项系数为1.3，则设计值：；凝聚力的材料性能分项系数为3.0，则设计值：a、基本组合时，取持久状态对应的设计状况系数=1.0，结构系数d1=1.2。基本组合的极限状态设计表达式式中左边:0S() =1.01.031495.82 = 31495.82 KN对于抗滑稳定的作用效应函数S() = P右边:对于抗滑稳定的抗力函数R() = fRWR + CRAR经计算：左边= 31495.82KN 右边= 95285.94 KN 满足规范要求。b、偶然组合时，取偶然状态对应的设计状况系数=0.85，结构系数d2=1.2。偶然组合的极限状态设计表达式式中左边：0S() =1.00.8544468.27 = 37798.03KN对于抗滑稳定的作用效应函数S() = P右边：对于抗滑稳定的抗力函数R() = fRWR + CRAR经计算：左边= 37798.03KN 右边= 95285.94 KN 满足规范要求。（2） 坝址抗压强度极限状态a、基本组合时，取持久状态对应的设计状况系数=1.0，结构系数d1=1.8。满足规范要求。b、偶然组合时，取偶然状态对应的设计状况系数=0.85，结构系数d2=1.8。满足规范要求。（3） 上游坝踵不出现拉应力极限状态上游坝踵不出现拉应力极限状态属正常使用极限状态，故设计状况系数、作用分项系数和材料性能系数均取1.0。此处，结构功能的极限值c=0。可知，上游坝踵处未出现拉应力。满足规范要求。由以上计算结果可知，所拟非溢流坝段剖面全部满足设计规定的要求。（4） 坝面其他应力计算（基本状况，截面上有扬压力）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其中 计算截面在上游坝面所承受的水压力（包括淤沙压力）强度计算截面在下游坝面所承受的水压力（包括淤沙压力）强度计算截面在上游坝面处的扬压力强度计算截面在下游坝面处的扬压力强度T计算截面沿上、下游方向的长度；n上游坝坡；m下游坝坡；W计算截面上全部垂直力之和，以向下为正；M计算截面上全部垂直力及水平力对计算截面形心的力矩之和，以使上游面产生压应力者为正。第三节 溢流坝剖面设计该工程采用开敞式溢流坝，溢流坝曲线由顶部曲线段、中间直线段和下部反弧段三部分组成，溢流面曲线可采用WES曲线，曲线的具体如图6-4。其中的Hd为定形设计水头，按堰顶最大作用水头Hmax的75-95计算，可知Hmax=11.39m。图6-4由于上游堰高，故取 堰顶下游采用WES曲线，方程为：故可得堰面曲线见表6-5x0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.0011.0012.0012.985y0.00 -0.076 -0.276 -0.583-0.993 -1.501 -2.103 -2.797 -3.581 -4.453 -5.411-6.455-7.582-8.773表6-5 WES曲线坐标表用以下方法可求得切点坐标为（12.985，-8.733）。具体过程如下： 再代入可得直线段后接反弧段，采用挑流消能，挑流鼻坎高程取494.00m（下游最高水位为492.66m）。反弧段最低点流速：其中值由长江流域规划办公室提供的公式初步确定为 = (1 - 0.055 / KE0.5)1/3 =(1 - 0.055 / 0.2778)1/3 =0.93则水深反弧段半径一般取（610）hc ，因流速较大，取R=10hc =17.3m，挑角取30。由直线与圆相切可得圆心角为51+30=81。初步拟定的剖面图如图6-5所示。图6-5 溢流坝断面图第四节 水力计算第四章 挡水坝结构计算一 荷载计算及其组合荷载组合可分为基本组合与特殊组合两类。基本组合属于设计情况或正常情况，由同时出现的基本荷载组成。特殊组合属校核情况或非常情况，由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。设计时应从这两类组合中选择几种最不利的、起控制作用的组合情况进行计算，使之满足规范中规定的要求。1、设计水位情况（1）坝体自重 W1=1210024=28800KN W2=1/257.48224=56520.96KN W3=1/25310.624=6741.6KN（2）水平水压力上游水平水压力：P1=1/21096.796.7=46754.45KN下游水平水压力：P2=1/2102424=2880KN（3）垂直水压力上游垂直水压力：Q1=10.643.710=4632KN Q2=1/210.65310=2809KN下游垂直水压力：Q3=1/22416.810=2016KN（4）扬压力排水处扬压力折减系数：a=0.3 UI=802410=19200KN U2=1/269.572.70.310=7579KN U3=10.572.70.310=2290.05KN U4=1/210.572.70.710=2671.73KN图35 扬压力计算简图（5）浪压力防洪高水位时风速采用50年一遇的风速，即：V=32.25m/s,D=3km。各波浪要素计算如下： 2hl=0.0076V-1/12(gD/V2)1/3V2/g =0.007632.25-1/12(9.813000/32.252)1/332.252/9.81 =1.84m 2Ll=0.331V-1/2.15(gD/V2)1/3.75V2/g =0.33122.5-1/2.15(9.813000/22.52)1/3.7522.52/9.81 =16.939m ho=4hl2/2Ll=3.141.842/16.939 =0.6m式中：2hl当gD/V2=20250时，为累计频率5%的波高； 当gD/V2=2501000时，为累计频率10%的波高。规范规定应采用累计频率为1%时的波高，对应于5%波 高，应乘以1.24；对应于10%波高，应乘以1.41； V计算风速，设计情况采用50年一遇风速，校核情况 采用多年平均最高风速； D吹程，可取坝前沿水库到对岸水面的最大直线距离；坝前水深 H1=224.7-128=96.7m因为gD/V2=29,在20-250之间，所以累积频率为1%时的波高为： 2hl(1%)=1.841.24=2.28m又因为防洪高水位情况下，半个波长Ll=16.939/2=8.47m,H1Ll,则浪压力按深水波计算： Pl=ro(Ll+2hl(1%)+ho)Ll/2-roLl2/2 =10(8.47+2.28+0.6)8.47/2-8.472/2 =122KN（6）泥沙压力水平泥沙压力：Pml=rnhn2tan2(450-/2)/2 =825.82tan2(45-18/2)/2=1405.47KN垂直泥沙压力：Pm2=1/280.225.82=532.51KN式中：rn 泥沙的浮重度； hn 泥沙的淤积厚度； 泥沙的内摩擦角。具体参见荷载计算简图及荷载计算表1（见第二部分 计算说明书）。2、校核洪水位情况（1）坝体自重 W1=1210024=28800KN W2=1/257.48224=56520.96KN W3=1/25310.624=6741.6KN（2）水平水压力上游水平水压力：P1=1/21099.22=49203KN下游水平水压力：P2=1/21028.82=4147KN（3）垂直水压力上游垂直水压力：Q1=10.646.210=4897KN Q2=1/210.65310=2809KN下游垂直水压力：Q3=1/228.820.1610=2903KN（4）扬压力排水处扬压力折减系数：a=0.3 UI=8028.810=23040KN U2=1/269.570.40.310=7339KN U3=10.570.40.310=2218KN U4=1/210.570.40.710=2587KN（5）浪压力校核洪水位时风速采用多年平均的风速，即：V=21.5m/s,D=3km。各波浪要素计算如下： 2hl=0.0076V-1/12(gD/V2)1/3V2/g =0.007621.5-1/12(9.813000/21.52)1/321.52/9.81 =1.108m 2Ll=0.331V-1/2.15(gD/V2)1/3.75V2/g =0.33121.5-1/2.15(9.813000/21.52)1/3.7521.52/9.81 =11.29m ho=4hl2/2Ll=3.141.1082/11.29 =0.34m式中：2hl当gD/V2=20250时，为累计频率5%的波高； 当gD/V2=2501000时，为累计频率10%的波高。 规范规定应采用累计频率为1%时的波高，对应于5%波 高，应乘以1.24；对应于10%波高，应乘以1.41； V计算风速，设计情况采用50年一遇风速，校核情况 采用多年平均最高风速； D吹程，可取坝前沿水库到对岸水面的最大直线距离；坝前水深 H1=227.2-128=99.2m因为gD/V2=65,在20-250之间，所以累积频率为1%时的波高为： 2hl(1%)=1.1081.24=1.37m又因为校核洪水位情况下，半个波长Ll=11.29/2=5.65m,H1Ll,则浪压力按深水波计算： Pl=ro(Ll+2hl(1%)+ho)Ll/2-roLl2/2 =10(5.65+1.37+0.34)5.65/2-5.652/2 =48KN（6）泥沙压力水平泥沙压力：Pml=rnhn2tan2(450-/2)/2 =825.82tan2(45-18/2)/2=1405.47KN垂直泥沙压力：Pm2=1/280.225.82=532.51KN式中：rn 泥沙的浮重度； hn 泥沙的淤积厚度； 泥沙的内摩擦角。具体参见荷载计算简图及荷载计算表1（见第二部分 计算说明书）。 二 、稳定分析现行规范混凝土重力坝设计规范（DL5108-1999）中规定，重力坝的抗滑稳定验算应采用概率极限状态设计原则。该方法中反映了坝体上的作用（荷载）的不定性和变异性，荷载均为随机变量。重力坝的抗滑稳定计算按承载能力极限状态进行计算和验算。抗滑稳定分析的目的：是核算坝体沿坝基面或沿地基深层软弱结构面抗滑稳定的安全度。抗滑稳定计算时以一个坝段或去单宽作为计算单元。计算公式选择抗剪断公式：Ks=f(W-U)+cA/ P关于安全系数Ks，设计规范规定，不分工程级别，基本荷载组合时，采用3.0；特殊荷载组合（1），采用2.5；特殊荷载组合（2），不小于2.3。 PWSU图36 重力坝坝体抗滑稳定计算简图1、设计水位时的稳定分析(1) 确定坝体上的作用的标准值.在基本组合情况下,坝体上作用标准值的计算过程见表1,可直接采用其计算结果。(2) 根据(DL5108-1999)中表8.2.1-1查各项作用的分项系数.例如,渗透压力在表8.2.1-1中查得分项系数为1.2,静水压力在表中查得分项系数为1.0,等等.(3) 计算坝体上作用的设计值,见表2.例如,扬压力标准值U1=19200KN,扬压力设计值UIR=192001.0=19200KN.(4) 计算作用效应函数 S(.)=PR PR,坝基面上全部切向作用之和,即作用设计值水平方向的代数和，见表2. S(.)=45625.8KN(5) 计算抗滑稳定抗力系数本次设计选定的地基为较完整的角闪斜长片麻岩，根据混凝