防洪墙-2.xls

开开敞敞式式溢溢流流堰堰水水力力计计算算 开开敞敞式式溢溢流流堰堰泄泄流流能能力力计计算算公公式式 式子 Q 流量 m3 s B 溢流堰净宽 m Hw 堰顶以上作用水头 m m 流量系数 见表C1 混凝土重力坝设计规范 P71 C 上游面坡度影响修正系数 上游面为铅直面时 C 1 0 侧收缩系数 据闸墩厚度及墩头形状而定 0 9 0 95 s 淹没系数 视淹没程度而定 不淹没时 s 1 0 QCm sBHwHdHw HdHmax P 上游堰 高 0 0001 00 4260 931 0150 01 29601 626 9 3071 00 4260 931 0150 51 2960 38581 626 12 2341 00 4260 931 0150 61 2960 4631 626 15 4161 00 4260 931 0150 71 2960 54011 626 18 8351 00 4260 931 0150 81 2960 61731 626 22 4751 00 4260 931 0150 91 2960 69441 626 26 3231 00 4260 931 0151 01 2960 77161 626 29 5441 01 00 4260 4260 930 931 01 015151 081 081 2960 83331 626 29 4211 00 4260 931 0151 0771 0771 2960 8311 626 39 0171 00 4260 931 0151 31 2961 00311 626 43 6041 00 4260 931 0151 41 2961 08021 626 54 2761 01 00 4260 4260 930 931 01 015151 621 621 2961 251 626 63 2531 00 4960 931 0151 6211 6211 2961 25081 626 经经水水文文计计算算 1 Q设设 29 4m3 s 对对应应水水位位 258 08 2 Q校校 54 3m3 s对对应应水水位位 258 62 258 62 3 堰堰顶顶高高程程 257 0 4 坝坝顶顶高高程程 260 0 反反推推计计算算得得 2 3 2 Ws HgBCmQ P Hd 4 62963 4 62963 4 62963 4 62963 4 62963 4 62963 4 62963 4 62963 4 62963 4 62963 4 62963 4 62963 4 62963 坝坝顶顶高高程程的的确确定定 坝坝顶顶计计算算公公式式 H h静 h h hl h0 hc hl 0 0166V5 4D1 3 L 10 4hl0 8 基基本本数数据据 工工况况 设设计计洪洪水水位位校校核核洪洪水水位位 258 08258 08258 62258 62 多多年年平平均均最最大大风风速速 V018 0018 0012 0012 00 吹吹程程假假定定D0 800 80 Pi3 1415926543 141592654 坝坝基基高高程程226 70226 70 hl波波高高0 5713409880 571340988 0 3441765750 344176575 L波波长长6 6458363796 645836379 4 4305575864 430557586 安安全全超超高高 设设计计情情况况校校核核情情况况 0 30 200 20 ex7 66474E 12 4 56382E 19 e x1 30468E 13 4 71253E 20 cth1 0001 001 025649890 63 Hz波波浪浪中中心心线线高高 于于静静水水位位的的高高度度 0 154308906 0 083995129 0 1714023 坝坝顶顶高高程程259 11259 25 取取两两者者较较大大值值 259 25 260260 坝坝顶顶宽宽度度12 00 L H cth L h hz l 2 2 一一 基基本本数数据据 尺尺寸寸数数据据 其中 H1 设计洪水位与正常高水位 h1为相应下游水位 H2 较核洪水位 h2为相应下游水位 H3 泥砂淤积高程 H0 河床清基后高程 H 坝顶高程 YnnYmmb 100 260 88 地地质质数数据据 其中 砂 泥砂干容重 KN m3 空隙率 内摩擦角 L1 坝基帷幕灌浆距上游坝踵 L2 排水孔幕距坝锺 剩余水头系数 T 坝体计算断面沿上 下游方向的长度 m 地震设计烈度为6级 砂 KN m3 砂 KN m3 砼 KN m3 水 KN m3 砂 6 51324100 35 二二 坝坝基基面面强强度度几几抗抗滑滑稳稳定定计计算算 注注 a 重重心心位位置置于于W1与与W2之之间间 b 重重心心位位置置于于W3与与W1之之间间 判判断断重重心心位位置置 T 2关系判断下游面b上游面 17 25满满足足a21 8484 66 判判断断力力矩矩的的正正 负负 深深水水波波 浅浅水水波波判判断断 H 坝高 波长 设计深深 浅浅水水波波判判断断 33 36 65 H 2 3 352 故故 波波浪浪压压力力按按深深水水波波计计算算 荷载计算公式 垂直力 自重 W1 6393 60 W27154 78 W31302 94 水压 P1 P2 水重 Q1376 53 Q2542 89 Q3510 76 浪压力 Pk 泥砂压力 Pm1 Pm235 13 小计16316 63 扬压力 u13898 5 u22143 54 u3562 24 u4120 48 小计 合计16316 636724 76 1 基基本本荷荷载载组组合合 正正常常蓄蓄水水位位 1 抗抗滑滑稳稳定定计计算算 抗抗剪剪公公式式 W U Pf K K K 9591 87174389 860 40 870 871 05 抗抗剪剪断断公公式式 W U Pf C 9591 8724389 8580 58590 0034 50 2 坝坝基基面面强强度度计计算算 1 上上 下下游游边边界界垂垂直直正正应应力力计计算算 yu 上游边缘垂直正应力 不计扬压力时 yd 下游边缘垂直正应力 不计扬压力时 yu 上游边缘垂直正应力 计扬压力时 yd 下游边缘正应力 计扬压力时 a 考考虑虑扬扬压压力力时时 单单位位 KN KN m2 计算公式 W U V MT yu yd 9591 8717 5232 2134 52 25 51 1 6 65 53 30 04 4 4 40 0 b 不不考考虑虑扬扬压压力力时时 W MT yu yd 16316 631711868 8434 55 53 32 2 7 78 84 41 13 3 1 12 2 可可见见 上上游游面面为为压压应应力力 下下游游面面计计和和不不计计扬扬压压力力均均小小于于坝坝基基允允许许压压应应力力 考虑计与不计扬压力 因为 扬压力是一种可能存在而不一定存在的荷载 而且扬压力不是一个准确计算得值 2 2 主主应应力力计计算算 2 6 T M T W y 参阅 重力坝 潘家铮主编 P115 1u 上游边缘垂直正应力 计扬压力时 1d 下游边缘垂直正应力 计扬压力时 1u 上游边缘垂直正应力 不计扬压力时 1d 下游边缘正应力 不计扬压力时 a 计计扬扬压压力力时时 1u yu 1 n2 1u1u 1d1d n 1d yd 1 m2 261 72261 72499 22499 220 20 b 不不计计扬扬压压力力时时 1u yu 1 n2 n2pu 1u1u 1d1d yu 1d yd 1 m2 m2pd541 54541 54605 19605 19532 78 3 坝坝体体内内部部应应力力计计算算 用重力法分析坝内应力步骤 参阅 重力坝 潘家铮主编 P120 a 先计算上 下游边界垂直正应力 y 然后根据单元微分体的平衡条件依次 计算剪应力 xy及水平正应力 x 最后计算主应力 1 2 b 先计算上下游边界应力 然后计算内部各点的应力 c 先计算无扬压力情况 然后计算扬压力产生的应力 并予跌加 y a bx 依据 y呈线性分布的假定 a yd V T 6 M T2 b 12 M T3 a 无无扬扬压压力力情情况况 yab V M y a bx413 123 4716316 6311868 84 X0 005 007 0010 00 y y413 12430 46437 39447 80 xy 2 2 主主应应力力计计算算 坝坝体体剖剖面面拟拟定定 计计算算设设计计工工况况 HH0H1h1H2h2 260226 7258 08238258 62238 ff C L1L2 180 40 585905 34 水平力 对坝底中心点力臂 m 力矩 逆时针 顺时针为 8 598 5954921 02 2 6919246 37 14 1418427 86 4923 52210 4651500 04012 638 453 772404 83 14 925617 80 15 708521 56 14 247271 52 67 26529 411978 04 55 20929 161610 15 92 729180052 45227 2483106 16 76588 84 5083 516483 693 65892692092 0680223 22141 0 000 3 083 086609 248333 15 2515 258574 16 15 9215 921917 64 92092 0697324 27 5083 52693 66 4389 86 K K K 5 905 902 5 3 0 抗压 1850 抗压 1850 考虑计与不计扬压力 因为 扬压力是一种可能存在而不一定存在的荷载 而且扬压力不是一个准确计算得值 m yu yd 0 80251 65304 40 ydpu P1pd P2 H1 H0 413 12313 80113 00219 66219 66 T 34 50 34 90 534 16 H3 234 052 TT L2 0 70 734 530 5 11868 8411868 84 5232 21 5232 21 开开敞敞式式溢溢流流堰堰的的堰堰面面曲曲线线计计算算 一一 堰堰顶顶下下游游段段堰堰面面曲曲线线 式中 Hd 定型设计水头 按堰顶最大作用水头Hmax的75 95 计算 K n 与上游面倾斜坡度有关的参数 当上游面垂直 k 2 0 n 1 85 X Y 以溢流坝顶点为坐标原点的坐标 X以向下有为正 Y以向下为正 表表一一基基本本数数据据 HmaxHdkn备注 1 621 29621 85取Hmax的80 计 1 621 21521 850 75 1 621 5391 53921 850 95 二二 堰堰顶顶上上游游段段堰堰面面曲曲线线 上游坝面为铅直面 R1 R2 R3等参数见下表 Ri R1R2R3Hd为1 539米 R1 0 5Hd R2 0 2Hd R3 0 04Hd 0 76950 30780 06156 L 距原点水 平距离 0 175Hd0 276Hd0 282Hd 0 2690 4250 4341 5391 539 表表二二堰堰面面曲曲线线 当下游面为铅直面时 堰顶下游堰面曲线为 x1 85 2 0Hd0 85y X00 20 40 60 81 Y0 950 0000 0180 0640 1350 2290 347 Y 0 95Y 0 95 0 5Hd 0 851 85x0 85 0 8 非溢流坝段下游坡斜率 X0 0000 5001 0001 5001 3001 3002 500 Y 0 950 0000 3560 6410 9050 8010 8011 397 9 557 16259 0725 Hd7 7 5 5 x01234567 y0 000 090 330 691 171 772 483 30 ykHx n d n 1 y 0 000 170 300 420 540 660 770 87 1 m1 282 Hw0 51 01 52 02 53 03 54 0 Hw Hd0 0670 1330 2000 2670 3330 4000 4670 533 m0 4360 4360 4360 4360 4360 4360 446 Hw Hd0 40 50 60 70 80 911 1 Hw P0 0 4 43 36 60 0 4 45 51 10 0 4 46 64 40 0 4 47 76 60 0 4 48 86 60 0 4 49 94 40 0 5 50 01 10 0 5 50 07 7 C1 000 B24 g9 8 s1 0 936 m0 0 4 43 36 60 0 4 43 36 60 0 4 43 36 60 0 4 43 36 60 0 4 43 36 60 0 4 43 36 60 0 4 44 46 60 0 4 45 55 5 H0 511 522 533 54 Q15 33143 36179 660122 644171 400225 312290 437362 007 0 1750 2760 282 x1 31252 072 115 0 50 20 04 R3 751 50 3 hpHyiqcos hp 1 02697 543 71432 3 0 615032 1 1984760 171576433 1 02681 182490 155689676 1 02671 1664980 139798247 1 02661 1505020 123902145 1 02651 1345010 108001368 1 02641 1184960 092095913 1 02631 1024860 07618578 1 02621 0864710 060270967 1 02611 0704510 044351471 1 0261 0544270 02842729 1 02591 0383980 012498424 1 02581 022365 0 003435131 1 02571 006327 0 019373375 1 21 31 4 0 4860 5630 646 3 000 1 631 89101111 0111 111 1411 1611 18 4 235 256 397 627 637 747 807 827 85 K n 与上游面倾斜坡度有关的参数 当上游面垂直 k 2 0 n 1 85 X Y 以溢流坝顶点为坐标原点的坐标 X以向下有为正 Y以向下为正 0 981 081 181 2811 2821 2911 291 29671 298719 4 55 05 56 06 57 07 58 08 5 0 6000 6670 7330 8000 8670 9331 0001 0671 133 1 21 3 0 0 5 51 10 0 5 51 13 3 0 0 4 46 64 40 0 4 47 72 20 0 4 47 79 90 0 4 48 86 60 0 4 49 91 10 0 4 49 96 60 0 5 50 01 10 0 5 50 05 50 0 5 50 08 8 4 555 566 577 588 5 440 506524 822614 461710 360809 220913 574 1023 398 1136 4271252 008 6 856 96 9577 057 17 157 27 25 9 09 510 0 1 2001 2671 333 0 0 5 51 10 0 5 51 12 20 0 5 51 13 30 0 5 51 13 30 0 5 51 13 3 99 51010 511 1369 459 1490 9751613 364 1735 867 1861 322 7 37 357 47 457 57 557 67 657 7 7 757 87 857 97 9588 058 18 15 8 28 258 38 358 48 458 58 558 6 8 658 78 758 88 858 98 9599 05 9 19 159 29 259 39 359 49 459 5 9 55 重重力力坝坝稳稳定定计计算算 基本数据泄流量Q 坝顶高程259 25上游水位548 0堰顶净宽B 坝基高程467 0相应下游水位 490 0闸门高h 三角形顶点高程553 0泥沙高程502 5 1 坝顶宽b6 0f 抗剪断摩擦系数0 8 2 下游坡率m0 8c 抗剪断凝聚力100 0 1 上游坡率n0 0r砼 2 4 2 风速V013 0r水1 0g 吹程假定D15 0r沙1 4y计算水深 荷载大小力臂力矩 V1坝自重6922 711 2 77395 3 V2坝自重 4174 627 5 114858 9 V3下游水自重206 3 27 6 5685 9 H1上游静水压力 3280 527 0 88573 5 H2下游静水压力264 57 7 2027 8 H3泥沙压力 252 111 8 2982 6 H4浪压力 1 280 4 96 9 H5动水压力0 0 0 0 V7动水重0 0000 0 0 V8扬压力 1542 80 0 0 0 V9扬压力 210 331 4 6592 6 V10扬压力 31 927 8 885 3 V11扬压力 174 24 2 728 3 持久状况基本组合WPUM 合计 正常情况 2954 3 3269 3 1959 2 132774 6 Ks 2 3 结论满足 3 0 不不计计扬扬压压力力 水平截面上正应力 yu 133 0 yd221 1 剪应力 u0 0pu81 0 d154 5pd23 0 水平正应力 xu81 0 xd143 5 主应力 1u 133 0 1d341 6 2u81 0 2d23 0 x0 010 020 030 0 x 内内部部应应力力计计算算 坝内水平截面上正应力a221 1b 5 3 y 221 1168 3115 562 7 坝内剪应力a1154 5b1 4 9 154 5106 358 210 0 坝内水平正应力a2143 5b2 3 3 d0 5 u0 0 x143 5115 193 074 4 坝内主应力 1341 6251 3163 580 2 223 032 045 057 0 1 119 2 119 3 124 294 0 计计扬扬压压力力 y浮托力 23 0 x xy0 0 全断面渗透压力 a36 5b30 1 y全断面渗透压力0 01 01 92 9 x y 0 0 y局部三角形断面渗透压力 r0 1p051 5 a43 6b4 0 2 y3 61 90 3 1 3 yu 7 4 yd3 6 o 点下游段 o 下游水位以上 y为计算断面水深 a52 8b5 0 1 o 下游水位以下a52 8b5 0 1 剪应力 xy o 以上 2 81 91 10 3 o 下游水位以下2 81 71 00 7 o 点上游段 a5 0 0 b5 0 1 剪应力 xy尾水以上 剪应力 xy尾水以下 水平正应力 o 点下游段 a62 2b6 0 03 水平正应力尾水位以下 0 065 x水平正应力尾水位以上2 21 91 51 2 x水平正应力尾水位以下2 21 82 02 7 o 点上游段 a6 0 0 b6 10 3 x水平正应力尾水位以上 x水平正应力尾水位以下 扬扬压压力力情情况况 x66 360 050 040 0 y 19 4 20 1 20 8 21 4 x水平正应力尾水位以上 20 8 20 2 19 5 18 9 x水平正应力尾水位以下 20 8 20 2 19 1 17 4 剪应力 xy尾水以上2 81 91 10 3 剪应力 xy尾水以下2 81 71 00 7 总总 应应 力力 y201 6148 294 741 3 x水平正应力尾水位以上122 794 973 555 5 x水平正应力尾水位以下122 794 873 957 0 剪应力 xy尾水以上157 3108 359 310 3 剪应力 xy尾水以下157 3108 059 210 7 主主应应力力 1324 3233 0144 360 9 2尾水位以上0 010 023 935 9 2尾水位以下0 010 224 335 9 1尾水位以上 119 2 119 6 125 486 9 1尾水位以上 度 119 2 119 6 125 784 4 参参考考检检验验计计算算应应力力检检验验 应应用用期期 yu 173 2坝面正应力 y yd202 8 不不计计扬扬压压力力 ymax221 1 u0 0 ymin 128 9 d140 3 计计扬扬压压力力 ymax201 6 xu81 0 ymin 152 8 xd132 4 0 0 24 0L坝轴线下游宽67 1 7 0帷幕灌浆廊道离坝轴线距离5 0 52 0帷幕灌浆廊道离排水管中心线距离 2 0 22 0坝底宽67 1 0 5 H水头差58 0 0 1坝高 207 75 9 8宽高比 0 32 81 0 计扬压力情况 WPUM 995 1 3269 3 1959 2 140980 8 40 050 059 366 3 0 07 0 9 9 42 8 91 9 128 9 c10 0 38 1 86 3 131 1 164 8 重重力力坝坝稳稳定定计计算算 不不计计扬扬压压力力 内内部部应应力力计计算算 c20 0d20 0 p 58 0 56 135 210 7 12 4 77 690 9100 2104 1 11 5 98 5 181 4 245 4 92 4 103 1 107 8 110 8 3 94 85 76 4 3 0 4 6 6 1 7 3 c50 0 c50 00190 0 6 1 4 2 2 2 8 0 71 21 92 7 c5 0 0 c5 尾水位以下 0 1 2 4 5 3 c60 0d60 0 c60 0d60 0 0 90 60 30 1 3 85 47 28 7 c6 0 0 d6 0 0 c6 0 00 031 0 3 71 8 0 38 7 30 020 07 00 0 22 1 22 8 23 4 23 9 18 2 17 6 16 6 88 3 15 3 12 8 9 80 8 0 6 1 4 2 2 5 1 0 71 21 9 2 6 12 2 65 6 115 3 152 8 37 917 7 5 9 100 7 计计扬扬压压力力 扬扬压压力力情情况况 总总 应应 力力 40 822 41 0 11 6 38 7 87 7 133 3 169 9 37 4 85 1 129 2 167 4 59 073 183 545 2 33 2 121 1 204 7 298 6 31 5 117 4 198 9 263 8 89 7 101 5 106 3 127 7 85 9 98 4 103 3 105 5 坝体最小主应力 min r H 420 3 0 坝基容许应力 263 8 0 压应力 0 坝面正应力 y 重力坝稳定计算 基本数据泄流量Q1080 0 坝顶高程259 25上游水位553 8堰顶净宽B24 0 坝基高程467 0相应下游水位493 6闸门高h7 0 三角形顶点高程552 0泥沙高程502 5 152 0 坝顶宽b6 0f 抗剪断摩擦系数0 8 222 0 下游坡率m0 8c 抗剪断凝聚力 133 0 10 5 上游坡率n0 0r砼2 4 20 2 风速V013 0r水1 0g9 8 吹程假定D15 0r沙 1 4 y计算水深86 8 荷载大小力臂 力矩 V1坝自重6762 611 174726 7 V2坝自重 4160 227 1 112839 8 V3下游水自重276 8 26 2 7258 1 H1上游静水压力 3767 128 9 108995 3 H2下游静水压力354 88 9 3151 0 H3泥沙压力 252 111 8 2982 6 H4浪压力 1 286 2 103 9 H5动水压力 24 7 28 0 691 8 V7动水重28 8629 33 2 956 8 V8扬压力 1766 20 0 0 0 V9扬压力 218 131 0 6753 1 V10扬压力 36 127 3 986 0 V11扬压力 267 64 1 1083 6计扬压力情况 持久状况基本组合WPUMW 合计 校核情况 2908 0 3690 2 2288 0 154567 0620 0 Ks 2 0 结论满足 2 5 不计扬压力情况 水平截面上正应力 yu 167 1 yd254 8 剪应力 u0 0pu86 8 d178 0pd26 6 水平正应力 xu86 8 xd165 5 主应力 1u 167 1 1d393 7 2u86 8 2d26 6 x0 010 020 030 040 0 x 内部应力计算 坝内水平截面上正应力a254 8b 6 4 y 254 8191 2127 663 90 3 坝内剪应力a1178 0b1 5 7c1 178 0121 464 98 3 48 3 坝内水平正应力a2165 5b2 3 9c2 d0 5 u0 0p x165 5131 2104 782 761 7 坝内主应力 1393 7286 3182 085 888 2 226 636 150 360 8 26 2 1 119 2 119 6 125 765 2 90 3 计扬压力 y浮托力 26 6 x xy0 0 全断面渗透压力 a310 1b30 2 y全断面渗透压力0 01 53 04 66 1 x y 0 0 y局部三角形断面渗透压力 r0 1p050 1 a43 5b4 0 2 y3 51 90 2 1 4 3 0 yu 7 3 yd3 5 o 点下游段 o 下游水位以上 y为计算断面水深 a52 7b5 0 1c5 o 下游水位以下a52 7b5 0 1c5 剪应力 xy o 以上 2 71 91 00 1 0 7 o 下游水位以下2 71 61 00 60 7 o 点上游段 a5 0 0 b5 0 1 c5 c5 尾水位以下 剪应力 xy尾水以上 剪应力 xy尾水以下 水平正应力 o 点下游段 a62 1b6 0 04c6 水平正应力尾水位以下 0 067c6 x水平正应力尾水位以上2 11 81 41 00 7 x水平正应力尾水位以下2 11 71 92 63 7 o 点上游段 a6 0 0 b6 10 0 c6 c6 x水平正应力尾水位以上 x水平正应力尾水位以下 扬压力情况 x66 360 050 040 030 0 y 23 1 23 2 23 4 23 5 23 6 x水平正应力尾水位以上 24 5 23 4 22 2 21 0 19 9 x水平正应力尾水位以下 24 5 23 4 21 7 19 5 16