大坝剖面尺寸确定.doc

第二章 大坝剖面尺寸的确定2.1 坝顶高程的确定2.1.1坝顶高程计算方法2.1.1.1 坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定： （2-1）其中：Y-坝顶超高，m；R-最大波浪在坝顶的爬高，m；e-最大风壅水面高度，m；A-安全超高，m，该坝为级建筑物，正常运行时取A=0.7，非常运行时取A=0.5。2.1.1.2 坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应按以下运用条件计算，取其最大值:1.设计水位加正常运用条件下的坝顶超高;2.正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高;3.校核洪水位加非常运用条件下的坝顶超高； 4.正常蓄水位加非常运用条件下的坝顶超高加地震安全加高。2.1.1.3 波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田试验站公式 = （2-2） T=4.438hm （2-3）L= （2-4）其中： hm 平均波高，m；T 平均波周期，s；L 平均波长，m；D 风区长度.km； 坝前水深，m；W 计算风速, m/s；2.1.1.4 风壅高度可按下式计算: （2-5）式中： e 计算处的风壅水面高度，m； D 风区长度，km； K 综合摩阻系数3.610-6； 计算风向与坝轴线的夹角0。2.1.1.5 波浪爬高设计波浪爬高值应根据工程等级确定，3级坝采用累积频率为1%的爬高值.平均波浪爬高可按下式或有关规定计算: （2-6）式中： Rm 波浪的平均爬高； K 斜坡的糙率渗透性系数，护面类型选用砌石护坡，根据护面类型查规范得0.75； Kw 经验系数，查规范得1.0； m 单坡的坡度系数，若坡角为，即等于ctg，本设计取m=3查规范1%累积频率下的爬高与平均爬高的比值为2.232.1.2 计算过程（河底高程为1932.0m）2.1.2.1 设计水位加正常运用条件下的坝顶超高设计水位 1996.47m 吹程D=2.12 风速W=1.512=18m/s坝前水深=64.47m =0根据公式（2-2）求解得：hm=0.385434mT=4.438hm=2.755258sL= =11.84652m查规范1累积频率下的爬高与平均爬高的比值为2.23R1%=2.230.506794=1.180831m坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定：Y=R+e+A =1.180831+0.002048+0.7 =1.882879m坝顶高程：1996.47+1.882879=1998.373m2.1.2.2 正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高正常蓄水位1994.7m 吹程D=2.12 风速W=1.512=18m/s 坝前水深Hm=62.7m =0根据公式（2-2）求解得hm=0.385403m T=4.438hm=4.4380.385403=2.755148sL= =11.84558m = 0.751.0 / = 0.506754m查规范不同累积频率下的爬高与平均爬高的比值为2.23 R1% =2.230.506754=1.180737m坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定： Y=R+e+A=1.882785m坝顶高程：1994.7+1.882785=1996.583m2.1.2.3 校核洪水位加非常运用条件下的坝顶超高校核洪水位 1998.58m 吹程D=2.12 风速W=12m/s 坝前水深Hm=66.58m =0根据公式（2-2）求解得hm= 0.246289m T=4.438hm= 2.202469sL= = 7.569826m= 0.751.0 / = 0.323837m查规范不同累积频率下的爬高与平均爬高的比值为2.23 R1%=2.230.323837= 0.754541 m坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定： Y=R+e+A = 0.754541+0.00091+0.5 = 1.255451m坝顶高程： 1998.58+ 1.255451= 1999.855m2.1.2.4 正常蓄水位加非常运用条件下的坝顶超高加地震安全加高正常蓄水位1994.7m 吹程D=2.12 风速W=12m/s 坝前水深Hm=62.7m =0根据公式（2-2）求解得hm= 0.24627m T=4.438hm= 2.202384sL= = 7.569243m= 0.751.0 / = 0.323812m查规范不同累积频率下的爬高与平均爬高的比值为2.23 R1%=2.230.323812= 0.754482m坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定： Y=R+e+A = 0.754482+0.00091+0.5 = 1.255393m根据DL5073-1997水工建筑物抗震设计规范要求，地震安全加高按设计地震烈度和坝前水深情况取为0.51.5m，本设计取1.0坝顶高程 1994.7+1.255393+1.0=1996.955m综上所述，四种情况中取最大值，即校核洪水位加非常运用条件下的坝顶高程：1999.855m，则坝高：1999.855-1932.0=67.855m,取为68m.设计的坝顶高程是针对坝沉降稳定以后的情况而言的，因此，竣工时的坝顶高程就预留足够的沉降量，一般施工质量良好的土石坝，坝体沉降量约为坝高的0.2%0.4%，此处取为0.3%坝顶高程：1998.855+0.3%68=2000.059m，为方便计算取为2000.0m综合情况见下表2-1：表 2-1 各种工况下的坝顶高程 计算情况计算项目正常运用情况非常运用情况正常蓄水位设计洪水位正常蓄水位校核洪水位上游静水位（m）1994.71996.471994.71998.58河底高程（m）1932.0坝前水深（m）62.764.4762.766.58吹程 （km）2.12风向与坝轴线夹角 （）0风浪引起坝前雍高 （m）0.0020480.0020480.000910.00091风速V（m/s）1812波高hm (m)0.3854030.3854340.246270.246289护坡粗糙系数0.75上游坝面坡脚arctg1/3.0波浪沿坝面爬高（m）1.1807371.1808310.7544820.754541安全超高（m）0.70.5地震安全加高（m）01.00坝顶高程（m）1996.5831998.3731996.9551999.855综上所述，此大坝坝顶高程为2000.0m，坝高为68m。2.2坝宽的确定土石坝坝顶宽度根据运行、施工、构造、交通和人防等方面的要求综合研究后确定 ，SL274-2001碾压土石坝设计规范要求高坝的最小顶宽为1015m，中低坝则为510m。此坝坝高为68m，为中坝，故其坝顶宽度取为10m。2.3坝坡与马道土石坝坝坡的选择取决于坝型、坝高、坝的等级、坝体及坝基材料材料的性质、承受的荷载、施工和运行等主要因素。一般可参考已建坝的实践经验或用近似的计算方法初步拟定坝坡，然后进行稳定等计算确定合理的坝坡。在满足稳定要求的前提下，应尽可能使坝坡陡些，以减小坝体工程量。根据规范规定与实际结合，上游坝坡考虑在一半坝高处变坡一次，上部取2.5，下部取3.0，下游坝坡自上而下均取为2.5，在1975m、1950m各高程处变坡一次。在坝坡改变处，尤其在下游坡，通常设置1.52.0m的马道以使汇集坝面的雨水，防止冲刷坝坡，并同时兼作交通、观测、检修之用，综合上述等各方面的因素取其宽度为2.0m。2.4坝体排水 由于本地区石料比较丰富，故采用堆石棱体排水比较适宜，另外采用棱体排水可以降低坝体浸润线，防止坝坡冻涨和渗透变形，保护下游坝址受尾水淘刷，并可支撑坝体，增加下游坝坡的稳定性，工作可靠，便于观测和检修，适宜下游有水的情况。根据规范棱体排水顶面高程应高出下游最高水位，超出高度应大于波浪沿坡面的爬高，此坝为三