梅峰上坝址拱坝设计计算书(修).doc

梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 1 页 一 梅峰上坝址拱坝设计计算书 一 工程概况一 工程概况 梅峰水利工程在重庆市云阳县境内 长江北岸支流汤溪河水系 由下游二 级支流 小溪沟上游懂家沟和马龙沟 以及中游二级支流南溪上游双桥沟出口 的清岩溪借水工程组成 梅峰水利工程规划确定梅峰枢纽正常蓄水位 675 00m 和清岩溪联合调度 工程效益有 灌溉 供水 并可利用渠首水头差 发电 梅峰水利枢纽正常水位相应库容 982 万 m3 设计水位 675 09m 校核洪水位 676 01m 相应库容 1027 万 m3 拱坝以 50 一遇洪水设计 500 年一遇洪水校核 二 拱坝坝高及体型设计二 拱坝坝高及体型设计 1 1 坝顶高程计算 坝顶高程计算 拱坝中间为溢流坝段 两端为挡水坝段 溢流坝段为 2 孔泄流 孔口尺寸 为 7 4m 采用弧形闸门 堰顶高程为 671 00m 校核洪水频率 P 0 2 坝前校核洪水位 676 01m 坝下校核洪水位 595 72m 设计洪水频率 P 2 坝前校核洪水位 676 01m 坝下设计洪水位 595 31m 坝顶高于静水位的超高值 h hl hz hc hl 波浪高度 m hz 波浪中心线至正常或校核洪水位的高差 m hc 安全加高 m 混凝土重力坝规范 P43 坝的安全级别为 级 校核洪水位时 hc 0 3m 设计洪水位 hc 0 4m hl 0 0166V05 4D1 3 L 10 4 hl 0 8 V0 计算风速 m s 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 2 页 D 风作用于水域的长度 km 称为吹程 相应季节 50 年重现期的最大风速为 20m s 相应洪水期最大风速的多年平 均风速为 9 90 m s 吹程为 0 4km hz L H cth L hl 2 2 H 坝前水深 m 校核洪水位 H 73 41m 设计洪水位 H 72 49m 1 1 校核洪水位时 HL 0 0166 9 9 0 4 0 215M 4 5 3 1 L 10 4 0 215 0 8 3 041m hz 0 048m 041 3 41 732 041 3 215 0 2 cth h 0 215 0 048 0 3 0 56m 校核洪水位坝顶防浪墙高 Z校坝 Z校核水位 h Z校坝 676 01 0 563 676 57m 1 2 设计洪水位时 hl 0 0166 20 0 4 0 517m 4 5 3 1 L 10 4 0 517 0 8 6 135m hz 0 137m 135 6 49 722 135 6 517 0 2 cth h 0 517 0 137 0 4 1 054m 设计洪水位坝顶防浪墙高 Z设坝 Z设计水位 h Z设坝 675 09 1 0555 676 14m 坝顶高程取以上结果较大值 676 60m 2 2 剖面尺寸拟定 剖面尺寸拟定 2 1 坝体尺寸 坝顶宽度为 5 00m 最大坝高 H 80 6m 1 0 65 凸度 2 0 18 最大倒悬度 S 0 25 Z0 1H 0 65 80 6 52 39m DA 2H 0 18 80 6 14 51m 2 2 拱冠梁厚度设计 TC 5m T52 39 21m TB 24m 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 3 页 RU右 75 24 RU右 80 37 RU右 85 60 RU右 92 98 666 00 676 60 656 00 646 00 右弧面中心轨迹线 轴 线 R 98 52 下 649 02 RU右 48 23 RU右 53 83 RU右 59 00 RU右 64 77 RU右 69 88 636 00 626 00 616 00 606 00 左弧面中心轨迹线 596 00 629 71 上游面圆弧半径 下游面圆弧半径 RU左 77 65 RU左 83 27 RU左 88 39 RU左 92 65 RU左 98 00 RU左 48 23 RU左 55 84 RU左 63 01 RU左 70 71 5 00 6 253 60 10 333 08 13 063 31 14 454 31 14 616 09 13 548 68 11 20 12 14 7 4616 54 24 00 R上 82 14 拱坝体型剖面图 12 50 11 94 24 70 24 01 34 56 33 14 41 61 40 67 47 05 47 03 49 68 51 71 49 56 53 47 48 16 53 52 45 18 51 98 5 RU 64 77 Rd 44 07 626 00 RU 59 00 Rd 36 78 616 00 RU 53 83 Rd 30 49 606 00 606 00 RU 55 84 Rd 32 50 596 00 RU 48 23 Rd 24 23 RU 48 23 Rd 24 23 596 00 616 00 RU 63 01 Rd 40 79 626 00 RU 70 71 Rd 50 01 RU 69 88 Rd 51 12 636 00 636 00 RU 77 65 Rd 58 89 676 60 RU 98 00 Rd 93 00 646 60 RU 83 27 Rd 66 90 656 00 RU 88 39 Rd 74 98 666 00 RU 92 65 Rd 82 80 RU 92 98 Rd 87 98 676 60 RU 85 60 Rd 75 75 666 00 RU 80 37 Rd 66 96 656 00 RU 75 24 Rd 58 87 646 00 基 准 线 拱 坝 体 型 平 面 布 置 图 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 4 页 596 0024 00 606 0023 34 22 22 20 70 18 76 16 37 13 41 616 00 626 00 636 00 646 00 656 00 11 94 48 2348 2324 2324 2312 50 32 5030 4955 8453 8324 01 24 70 49 56 49 68 47 05 41 61 34 56 33 14 40 67 47 03 51 71 53 47 80 37 75 24 69 88 64 77 59 0063 01 70 71 77 65 83 27 88 39 66 96 58 87 51 12 44 07 36 78 74 98 66 90 58 89 50 01 40 79 拱圈厚度T 9 85 5 00 666 00 676 60 m m 高 程 48 16 45 18 53 52 51 98 85 60 92 98 92 65 98 00 75 75 87 98 82 80 93 00 半 中 心 角 左 拱 圈 右 拱 圈 拱圈内半径Rd m 左拱圈右拱圈右拱圈左拱圈 拱圈外半径Ru m 拱坝体型基本参数表 3 3 WESWES 溢流堰剖面设计溢流堰剖面设计 采用 WES 实用堰 2 表孔溢流 堰顶高程 671 00m 孔口尺寸为 4 7 高 宽 3 1 堰顶 O 点上游三段圆弧的半径及其水平坐标值为 Hd 675 09 671 00 4 09m R1 0 50 Hd 0 50 4 09 2 045m X1 0 175 Hd 0 175 4 09 0 716m R2 0 20 Hd 0 20 4 09 0 818m X2 0 276 Hd 0 276 4 09 1 129m R2 0 04 Hd 0 04 4 09 0 164m X2 0 282 Hd 0 282 4 09 1 153m 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 5 页 415 9 400 100 200 150 1 0 3 300375 8080 30 490 30 669 73 668 30 671 00 Y 1 1 1 0 3 44 50 X671 00 R600 674 52 交通桥 500650 50 676 60 100 658 68 664 35 661 44 667 85 R 600 1 0 6 51 25 溢流堰剖面图 3 2 O 点下游的曲线方程 85 1 5 0 dd H x H y 85 1 151 0 xy 按上式算得的坐标值如下 X m 123456789 y m 0 1510 5441 1531 9622 9654 1555 5267 0748 797 3 3 坡度 m 0 7 的下游直线段 CD 与曲线 OC 相切于 C 点 C 点坐标 XC YC如下求 得 对堰面曲线求一阶导数 85 0 279 0 x dx dy 直线 CD 的坡度为 8 0 11 mdx dy 故 XC 5 38m YC 3 396m 8 0 1 279 0 85 0 x 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 6 页 1 4 鼻坎挑流的泄洪方式 14 588m s66 118 92965 0 v 挑流鼻坎水深 h1 q v 21 423 14 588 1 468m 为 R 4 10 h1 反弧半径 R 6 00m 挑射角 25 二 拱坝水力学计算二 拱坝水力学计算 1 1 挑流消能计算 挑流消能计算 1 1 1 校核水位工况 校核水位工况挑流消能计算 校核水位 676 01m 校核水位下游水位 605 02 河床高程 599 20 溢流堰顶宽度 14m 挑流鼻坎宽度 15 24m 最大 下泄流量 326 5m 鼻坎单宽流量 q 21 423m3 s m cos 2sincoscossin 1 21 22 1 2 hhgvvv g L L 自挑流鼻坎摸段末端起至下游河床床面的挑流水舌外缘挑距 m 挑流水舌水面出射角 近视可取用鼻坎挑角 h1 挑流鼻坎末端法向水深 m h2 鼻坎坎顶至下游河床高差 m v 挑坎坎顶至水面流速 m s 可按鼻坎处平均流速 v 的 1 1 倍计 关于鼻坎的平均流速 适用范围 S 3 2 18q s 16 47m 18 21 4232 3 138 84m 此公式使用 0 2gZv 00 2 1 Z h Z h jf qZShf 014 0 5 1 0 767 0 v 鼻坎末端断面平均流速 m s Z0 鼻坎末端断面水面以上的水头 m 流速系数 hf 泄槽沿程损失 m 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 7 页 hj 泄槽各项局部水头损失之和 m 可取 hj Z0为 0 05 S 泄槽流程长度 m Q 泄槽单宽流量 m3 s m Z0 11 66m 0 22m423 21 66 1147 16014 0 5 1767 0 f h 0 93105 0 66 11 145 0 1 2 14 588m s66 118 92965 0 v 挑流鼻坎水深 h1 q v 21 423 14 588 1 468m L 15 6525cos468 1 8 9225sin588 1425cos588 14 25cos25sin588 14 8 9 1 22 2 57 72m 1 1 2 冲刷坑最大水垫深度 4 1 2 1 ZkqT T 自下游水面至坑底最大水垫深度 m q 鼻坎末端断面单宽流量 m3 s m Z 上下游水位差 m K 综合冲刷系数 Z 70 99m k 1 2 q 21 423 m3 s m 4 1 2 1 99 70423 212 1 T 16 12m 冲坑深度 T1 16 13 5 82 10 31m 1 2 1 设计水位工况 设计水位工况挑流消能计算 设计水位 675 09m 设计水位下游水位 604 24m 河床高程 599 20m 溢流堰顶宽度 14m 挑流鼻坎宽度 15 24m 最 大下泄流量 264 8m 鼻坎单宽流量 q 17 375m3 s m 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 8 页 cos 2sincoscossin 1 21 22 1 2 hhgvvv g L L 自挑流鼻坎摸段末端起至下游河床床面的挑流水舌外缘挑距 m 挑流水舌水面出射角 近视可取用鼻坎挑角 h1 挑流鼻坎末端法向水深 m h2 鼻坎坎顶至下游河床高差 m v 挑坎坎顶至水面流速 m s 可按鼻坎处平均流速 v 的 1 1 倍计 5 2 关于鼻坎的平均流速 适用范围 S 3 2 18q s 16 47m 18 23 322 3 146 9m 此公式使用 0 2gZv 00 2 1 Z h Z h jf qZShf 014 0 5 1 0 767 0 v 鼻坎末端断面平均流速 m s Z0 鼻坎末端断面水面以上的水头 m 流速系数 hf 泄槽沿程损失 m hj 泄槽各项局部水头损失之和 m 可取 hj Z0为 0 05 S 泄槽流程长度 m Q 泄槽单宽流量 m3 s m h1 0 05m Z0 10 46m 0 234m375 17 46 1047 16014 0 5 1767 0 f h 0 92805 0 46 10 234 0 1 2 13 789m s46 108 92963 0 v h1 q v 17 375 13 789 1 260m L 15 6525cos26 1 8 9225sin789 1325cos789 13 25cos25sin789 13 8 9 1 22 2 53 99m 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 9 页 1 2 2 冲刷坑最大水垫深度 4 1 2 1 ZkqT T 自下游水面至坑底最大水垫深度 m q 鼻坎末端断面单宽流量 m3 s m Z 上下游水位差 m K 综合冲刷系数 Z 70 85m k 1 2 q 17 375 m3 s m 4 1 2 1 85 70375 172 1 T 14 51m 冲坑深度 T1 14 51 5 04 9 47m 三 荷载计算及表数三 荷载计算及表数 1 静水压力 hP wW 水的容重 1t m3 w 2 动水压力 溢流坝面的反弧段上的动水压力强度 d r gr rqv P 式中 Pr 垂直与反弧面的动水压力 t m2 q 泄洪单宽流量 m3 s m g 重力加速度 9 81m s2 rd 反弧段的曲率半径 m v 反弧段上的平均流速 m s 1 h q v v 13 349m s 747 1 32 23 h1为跃前水深 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 10 页 0 2 2 2 1 3 1 g q zhh 按水力学公式计算 hf为头损失 z 为水库水位至反弧段最低点的距离 Z 10 83 m h1 1 747m 2 353 6 58 9 349 1332 231 mtpr 动水压力的水平分力 cos cos 12 drx rpp 6 353 5 8 945t m234 51cos25cos 垂直分力 sin sin 12 dry rpp 6 353 5 38 229t m2 25sin34 51sin 3 扬压力 浮托力 PU 下 1 8 675 8 75t m2 h w 渗透压力 0 2 h h下 0 4 h h下 1 624 55 h H 24 00 P 1 145 44 0 91 57 97 0 78 54 6 240 78t m 4 浪压力 3 1 4 5 0166 0 Dvhb 0 0166 20 0 4 0 517m 4 5 3 1 L 10 4 0 8 l h 10 4 0 517 0 8 6 135m 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 11 页 hz 0 137m 135 6 49 722 135 6 517 0 2 cth 4 zb w hhLB 137 0 517 0 135 6 4 1 4 012t m2 5 淤沙压力 坝前淤沙高程 Z沙 631 24m 淤沙 r 14KN m3 空隙率 n 0 4 内摩察角 18 6 拱坝计算参数汇总 1 校核洪水位高程 676 01m 校核洪水下游水位 605 02m 设计洪水位高程 675 09m 设计洪水下游水位 604 24m 正常蓄水位高程 675 00m 死水位高程 634 00m 堰顶高程 676 60m 2 淤沙高程 631 24m 干容重 r 1 4t m3 孔隙率 n 0 4 内摩察角 18 3 坝体最大平均温度变化见附表 1 计算分收缩和膨胀 4 渗透压力 0 2 h h下 0 4 h h下 1 624 55 h H 20 5 浪高 hl 0 517m 6 坝体材料 C10 小石子混凝土砌块石 砌体 r 23 5t m3 砌体弹模 Ed 6 109Pa 线膨胀系数 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 12 页 8 10 6 C 抗压强度 4 4 7Mpa 7 岩石为三迭系上统须家河组浅灰色厚层石屑砂岩夹少量灰质页岩 泥岩 和灰质页岩透镜体 岩层走向 88 NW 36 石英砂岩干抗压强 干 138 9 57 7Mpa 湿抗压强 湿 83 4 43 9Mpa 8 地基弹模分区见下游正视图 节理裂隙见下图 裂隙随机分布 地温 12 乾 溪 沟 55 35 N 走向 320 330 SW 50 55 走向 50 60 SE 60 70 走向 335 345 SW 65 80 走向 310 320 SW 58 78 节理裂隙连通率 0 7 有节理面无充泥 f 0 7 c 0 2 有节理面有充泥 f 0 25 c 0 02 9 荷载组合按规范要求 可先计算以下 两种组合 算出坝内应力及 左坝头稳定成果电传给我 以便选择方案使用 组合 自重 组合 正常水位 浪压 淤沙 温升 下游水位 正常水位 浪压 淤沙 温降 下游水位 10 坝头稳定计算 以节理面控制为主 岩层倾向上游 没有夹泥层亦不受 大的影响 11 温度荷载计算 见附表 1 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 13 页 四 工程量计算四 工程量计算 1 1 拱坝工程量 拱坝工程量 拱坝最大坝高为 80 6m 坝顶高程为 676 60 坝轴线长 162 7 米 在坝体中 部设计 2 孔溢流 孔口尺寸为 7 4m 宽 高 1 1 土石方开挖 根据地质报告 拱坝河床建基面高程 596 00m 坝肩径向开挖 630 00m 高程以下 始基岩面水平开挖深度 10m 630 00m 高程以上 水平开挖深度由 10m 渐变到坝顶高程 20m 建基面在弱风化带顶板下 10 0m 左右 开挖边坡比 墙风化岩带为 2 1 弱风化岩带为 3 1 石方开挖工程量 41045 7m3 土方开挖工程量 33050 8 m3 1 2 块石填筑 C10 小石子混凝土砌块石总工程量 118753118753 方 包括 C10 小石子混凝土 17433m3 廊道工程量 基础垫层混凝土以及进水口 溢流堰等几个部分 1 4 溢流堰工程量 1 4 1 溢流堰中墩 中墩混凝土 C20 三级配 中墩厚度为 300cm V S B V上弧 V下弧 72 8 3 6 65 1 09 201 66m3 中墩钢筋 含筋量 g 60kg m3 G V g 201 66 60 12099 6kg 1 4 2 溢流堰边墩 边墩在拱坝上游面凸出部分宽度为 300cm 在坝体内宽度为 150cm 拱坝 下游接 200cm 宽导墙 溢流堰边墩混凝土 C20 三级配 V1 S B V上弧 29 12 3 6 65 80 71 m3 V2 S B 40 91 1 560 37 60 37 m3 V 2 80 71 60 37 284 15 m3 边墩钢筋 含筋量 g 60kg m3 G V g 284 15 60 17049 0kg 1 4 3 溢流堰导墙 溢流堰导墙混凝土 C20 三级配 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 14 页 V 2 S B 2 32 61 2 130 44 m3 溢流堰导墙钢筋 含筋量 g 60kg m3 G V g 130 44 60 7826 4 kg 1 4 4 溢流堰挑流鼻坎支墩 挑流鼻坎支墩宽度 100cm 共 5 个 挑流鼻坎支墩混凝土 C20 三级配 V 5 S B 5 31 86 1 159 3 m3 溢流堰挑流鼻坎支墩钢筋 含筋量 g 60kg m3 G V g 159 3 60 9558 kg 1 4 5 溢流堰面 溢流堰面混凝土 混凝土厚度 150cm 标号 C20 二级配 V S B 29 51 23 678 73 m3 溢流堰面墙钢筋 含筋量 g 25kg m3 G V g 678 73 25 16968kg 1 5 廊道 1 5 1 观测廊道 观测廊道两层 655 35m 高程 廊道长度为 83 54m 627 35m 高程 廊道 长度为 137 29m 廊道断面为城门洞形 1 8 2 5m 面积为 4 15m2 观测廊道体积为 V S L 4 15 83 54 137 29 916 44 m3 观测廊道混凝土 标号 C20 三级配 V S1 L1 S2 L2 12 67 83 54 17 09 137 29 3404 9 m3 观测廊道钢筋 含筋量 g 15kg m3 G V g 3404 9 15 51074 kg 1 5 2 基础灌浆廊道 长度为 200m 廊道断面为城门洞形 2 5 3 0m 面积为 6 91m2 基础灌浆廊道体积为 V S L 6 91 200 1382 0 m3 基础灌浆廊道混凝土 标号 C20 三级配 V S L 16 92 6 91 200 2002 m3 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 15 页 基础灌浆廊道钢筋 含筋量 g 15kg m3 G V g 2002 15 30030kg 1 6 基础混凝土 拱坝坝底总长度 236m 混凝土平均断面为 23 4 m2 标号 C20 三级配 V S L 23 42 200 5528 1 m3 1 7 小石子混凝土砌块石工程量 V砌体 V总 V观测廊道 V观测廊道砼 V基础廊道 V基础廊道砼 V基础砼 V溢洪道 V上游面砼 V进 水口 118753 23 916 44 3404 9 1382 2002 5528 1 1418 8 19320 329 84451 5 m3 1 8 拱坝坝顶公路 混凝土厚度 30cm 标号 C20 二级配 V L B 161 89 5 0 3 243 m3 坝顶公路钢筋 含筋量 g 18kg m3 G V g 243 18 4374kg 1 9 防浪墙 防浪墙混凝土 V L S 161 89 0 255 40 6m3 防浪墙钢筋 含筋量 g 45kg m3 G V g 40 6 45 2007kg 1 10 启闭机房工程量 柱子 30 30cm 梁 30 50cm 楼板厚 20cm 闸门导墙后 30cm 混凝土 C20 二级配 混凝土量 V V柱 V梁 V导墙 V楼板 2 5 7 56 11 72 40 02 61 8 m3 启闭机房钢筋 含筋量 g 66kg m3 G V g 61 8 66 4078 8kg 1 11 交通桥工程量 交通桥板为空心板 厚度为 40cm 桥长 22m V B L 5 0 4 22 45 m3 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 16 页 桥通桥钢筋 含筋量 g 66kg m3 G V g 45 66 2970 kg 1 12 工作桥 在拱坝坝后设两层工作桥 分别为 655 35m 327 35m 高程 工作桥长度分别 为 134 每 5m 设置悬臂梁 工作桥面厚度 20cm 标号 C20 二级配 V B L n S B 1 5 0 2 302 14 60 1 025 0 5 181 8m3 工作桥钢筋 含筋量 g 66kg m3 G V g 181 8 66 11952 6 kg 1 13 坝顶及工作桥栏杆 栏杆总长 200 米 金属栏杆 1 13 坝基处理 帷幕灌浆 根据拱坝地质剖面及文字报告的评价 基础相对不透水层很深 尤其在拱坝坝肩位置深度达到了近 100 米 在最大断面的坝基相对不透水层埋 深也在 50 米左右 在该阶段建议采用悬挂式灌浆帷幕比较可行 经计算 选用灌浆帷幕长度达 50 米厚度为 2 5 米和深度达 20 米厚度 3 5 米 的两种灌浆形式 合计灌浆深度为 6475 米 其中平洞长度 80m 灌浆为 1600 米 固结灌浆 采用整体坝基作灌浆处理 固结灌浆孔采用梅花型布置 孔距 3 米 孔深为 5 米 总的灌浆深度为 2460 9 3 5 4100 米 排水孔 在靠近帷幕灌浆孔下游约 3 米的位置设置排水孔 孔距为 2 米 孔 深根据该处的帷幕灌浆深度进行确定 初步确定平均深度为 15 米 则排水孔总 长度为 162 30 30 2 15 1827 米 基础处理洞挖 包括灌浆平洞和对 F1 断层的处理 749 1728 2477 m3 2 2 渠首电站工程量 渠首电站工程量 2 1 取水口 取水口闸墩混凝土 C20 三级配 V S B V槽 V牛腿 161 77 4 62 2 51 12 636 0 m3 取水口闸墩钢筋 含筋量 g 45kg m3 G V g 636 45 28620kg 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 17 页 2 2 启闭机房引用陈兵计算工程量 启闭机房混凝土为 42 0 m3 钢筋为 4 2t 2 3 引水管周围坝内混凝土 引水管周围坝内混凝土厚度 150cm C20 三级配 V S L 13 63 20 49 279 3 m3 2 4 坝后明管支撑工程量 2 4 1 明钢管支撑大梁 混凝土 C20 二级配 V V纵 V横 0 24 0 44 28 9 5 0 11 20 2 m3 钢筋 含筋量 g 80kg m3 G V g 20 2 80 1616 kg 2 4 明钢管支撑柱子 混凝土 C20 二级配 V S L1 L2 L3 1 3 28 75 11 51 2 35 127 83m3 钢筋 含筋量 g 80kg m3 G V g 127 83 80 10226 4 kg 2 4 闸阀工程量 混凝土 C20 二级配 V V底板 V柱子 V屋面 22 2 2 66 5 28 30 08m3 钢筋 含筋量 g 80kg m3 G V g 30 08 80 2406 4 kg 2 5 隧洞工程量 2 51 隧洞洞挖 V S L 4 524 437 68 1981 38m3 2 5 2 隧洞衬砌 C20 二级配混凝土 V S L 4 524 2 545 437 68 866 17m3 隧洞衬砌钢筋量按 50kg m3计 G 866 17 50 43308kg 2 5 3 回填灌浆 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 18 页 以拱顶 120 范围作回填灌浆 S 弧长 洞长 2 3 437 68 1007 8m2 压力钢管 钢管厚度 6mm 拱坝后接明管长 L 26 7m G 1 8 0 006 26 7 7 86 7 12t 拱坝后钢管镇墩混凝土 V 40 13 35 5 34 68 7m3 钢筋 30kg m3 G 68 7 30 2 06t 厂房其它工程量见陈兵计算书 3 3 工程量汇总表工程量汇总表 五 观测设计五 观测设计 梅峰水利枢纽工程为中型工程 枢纽主要建筑物有拱坝 副坝 引水隧洞 及渠首电站组成 枢纽建筑物以拱坝观测为主 为了保证梅峰拱坝施工质量及 安全运行 需要对拱坝水平位移 挠度 接缝 应变 温度等进行观测 通过观测工作可以提供大坝在施工和运行的实际条件下应变 应力 位移 及其产生原因之间的定量关系 以施工监督为目的观测工作 应在施工过程中 安装埋设所需的观测仪器 而且要及时计进行观测 但在大坝建成以后认为已 经达到目的 其中的一部分仪器在大坝蓄水初期可继续进行观测 为运行监视 目的进行的观测 其特征是通过显示整体现象的外部观测 简明地判断大坝的 运行情况 当发现坝体工状态有异常现象时 尚可通过显示局部现象的内部观 测进行对照分析 以找出原因并进行相应的措施 为了获得拱坝建筑物的应力状态和变形性质 可进行以下方面的观测 外部观测 如沉陷 水平位移 挠度 以及接缝开展 内部观测 如砌体的应变 如砌体的应力 如砌体的温度 拱坝观测断面选择 以拱冠悬臂梁 左右坝轴线拱弧和拱端处径向断面 2 1 作为观测断面 拱坝的观测截面沿 596 00m 628 35m 356 35m 676 00m 高程 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 19 页 截取 进行观测仪器和设备布置 一 外部观侧 1 前方交会法水平位移观测 用前方会交法测定大坝水平位移 在拱坝下游山坡上设置 LE1 和 LE2 两 个基准点 拱坝坝肩山头设置 A 和 B 两个定向点 分别在拱坝顶下游侧桩号 0 0 00m 0 36 66m 0 73 3m 0 117 75m 和 0 161 89m 布设 5 个观测点 通 过以上布设点来定期地测定这些观测点 算出不同时期的坐标值 即可获得大 坝的水平位移 2 正垂多点观测 分别在桩号 0 36 66m 0 73 3m 和 0 117 75m 处 拱坝坝内轴线上布设 3 个 40cm 垂直圆孔 在观测廊道及基础灌浆廊道安装观测仪器 通过不同高程 的读数可测得垂直轴的挠度特性 3 测缝观测 两个相邻坝段部分的位移由于其温度变化和地基不均匀沉陷所引起 或由于 坝体材料的收缩 徐变计弹性变形所产生 这些都会使坝缝开展或闭合 分别 在横缝处面层混凝土内 高程 596 00m 628 35m 656 35m 和 676 00m 截面埋 设测缝计 通过位移观测记录 获得第一手数据 为了更直观的位移随外界条件的 变化 须将位移成果绘制成曲线图 二 内部观测 1 应变观测 应变计仅拱冠梁断面布置 下部两层径向布设 3 个应力计 上部两层沿径 向布设 2 个应力计 2 温度观测 在所选断面和截面布设温度计 坝顶温度变化迅速 不应减少观测截面 在截面上沿中线布置温度计 在布置应变计的截面一定要温度观测 3 坝基和坝体渗透压力及渗水量观测 在坝与基础接触面上埋设差动电阻式渗压计 在 596 00 高程埋设 1 个 640 00 高程左右拱端个埋设 1 个 渗水量观测可在基础灌浆廊道和观测廊道选 择几点 采用量水堰法进行观测 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 20 页 六 梅峰双曲拱坝坝肩稳定分析六 梅峰双曲拱坝坝肩稳定分析 1 1 概述 概述 梅峰水利枢纽工程坝址出露地层为三迭系上统须家河组浅灰色厚层石屑砂 岩夹少量灰质页岩 泥岩和灰质页岩透镜体 岩层走向 88 与河流流向近于 正交 倾向 NW 倾角 36 即倾向上游略偏右岸 坝址断层不发育 主要地质 构造发育有 4 组陡倾角节理 组走向 320 330 倾向 SW 50 55 组走向 50 60 倾向 SE 60 70 组走向 335 345 倾向 SW 65 88 组走向 310 320 倾向 SW 58 78 节理连通率 为 0 6 其中第 组节理有夹泥 水库正常蓄水位 675 00m 大坝采用双曲拱坝坝型 坝体采用小石子混凝 土砌块石 坝顶高程 676 60m 河床坝基面高程 596 00m 坝顶弧长 162 23m 中心角 97 16 坝顶宽 5 00m 最大坝高 80 60m 最大坝底厚 24 00m 大坝 体形几何参数见表 1 1 表 1 1 梅峰拱坝体形参数表 上游面半径 m 中心角 度 岸坡角 度 拱圈 编号 高程 m 拱冠上游 凸出值 m 拱圈厚 度 m 左岸右岸左岸右岸左岸右岸 1676 600 0005 0098 0092 9851 9845 1826 85219 807 2656 0010 3743 07988 3980 3753 4749 5640 19229 388 3646 0013 0633 31483 2775 2451 7149 6849 54240 535 4636 0014 4534 31177 6569 8847 6747 0552 83545 632 5626 0014 6106 09070 7164 7740 6741 6152 06046 825 6616 0013 5428 68363 0159 0033 1434 5649 01046 938 7606 0011 19812 14155 8453 8324 7024 7047 62045 731 8596 007 4616 54048 2348 2311 9412 5047 62045 731 2 2 坝肩稳定 坝肩稳定 2 1 坝肩稳定地质条件分析 根据坝址地质情况 拱坝两岸坝肩无明显的断裂构造切割 形成特定的滑 动块体 影响坝肩稳定的主要地质因素为坝址区发育的 4 组陡倾角节理和倾角 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 21 页 较缓的岩层层面 走向 88 倾向 NW 36 根据这几组节理面的产状与拱 坝两岸坝肩坝轴线方向的几何关系分析 节理 可构成右岸坝肩的侧 向切割面和左岸坝肩的上游拉裂面 节理 可构成左岸坝肩的侧向切割面和右 岸坝肩的上游拉裂面 而缓倾角的岩层层可构成坝肩滑动体的底滑面 因此 左 岸坝肩受节理切割均有可能构成影响坝肩稳定的滑动楔形体 由于岩层倾向上游偏右岸 相对左岸坝肩而言 岩层层面为倾向上游偏河 床 对左岸坝肩稳定的影响较不利 相对右岸坝肩来说 岩层层面为倾向下游 偏山里 对右岸坝肩稳定的影响比左岸要小 2 2 坝肩滑动体的假定 由于坝址发育的上述节理面除岩层层面外 为不完全连通 随机分布的结 构面 地质资料不能给出每条节理面的确定位置 为分析拱坝两岸坝肩稳定性 假定构成坝肩侧向切割面的陡倾角节理沿坝顶拱端穿过 并完全连通切穿坝肩 岩体 与不同高程出现的岩层层面和坝端上游拉裂面组合形成楔形滑动体 地 形表面为临空面 根据坝址地质构造特点 为评价两岸坝肩稳定条件 选择可能出现的有代 表性的楔形滑动体进行抗滑稳定分析 假定底滑面 岩层层面 和左 右拱端 上游拉裂面分别通过高程 606 00m 的拱圈的上游面左 右端点 左 右岸坝肩 侧向切割面分别通过坝顶拱端上游点 基本包含了全部拱端作用范围 或通过 高程 646 00m 拱圈的左 右端上游点 包含了拱端作用力分布较大的区域 构 成的楔形滑动体见图 2 2 1 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 22 页 基 准 线 606 640 650 660 670 右块体 二 侧滑面 右块体 一 侧滑面 上游拉裂面 底滑面 50 SE 70 88 NW 36 320 SW 78 320 SW 78 676 6 666 656 636 626 616 646 606 右岸坝肩滑动块体组成图 大坝 左岸坝肩滑动块体组成图 88 NW 36 底滑面 岩层层面 320 SW 78 上游拉裂面 55 SE 70 55 SE 70 块体 二 侧滑面 块体 一 侧滑面 660 670 图 2 2 1 左右岸坝肩滑动体构成图 设形成滑动体的上游拉裂面为 P1 面 滑动体的侧向切割面为 P2 面 滑动 体的底滑面为 P3 面 根据坝址发育的各组节理的产状分析 按偏于安全选择组 成各滑动体的节理计算采用的走向 倾向和倾角见表 2 2 1 表 2 2 1 组成各滑动块体的节理面产状参数表 左块体一 606 676 6 左块体二 606 646 右块体一 606 676 6 右块体二 606 646 P1P2P3P1P2P3P1P2P3P1P2P3 走向320 55 88 320 55 88 50 320 88 50 320 88 倾向 SWSENWSWSENWSESWNWSESWNW 倾角 78 70 36 78 70 36 70 78 36 70 78 36 节理 层面 层面 层面 层面 滑动动块体计算图平面投影见图 2 2 2 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 23 页 左块体 一 670 660 左块体 二 650 640 606 616 626 636 646 656 666 676 6 P3 P1 P2 640 650 606 616 626 636 646 630 P2 P1 P3 640 650 616 606 P3 646 636 P2 P1 右块体 二 626 P3 P1 P2 606 616 626 636 646 656 666 676 6 670 660 650 640 右块体 一 图 2 2 2 各滑动体计算图 2 32 3 荷载与荷载组合荷载与荷载组合 拱坝坝肩稳定分析中考虑的作用荷载有 坝体作用与滑动体的作用力 包 括拱端轴向力 Ha 径向剪力 Va 梁底切向剪力 Vct 梁底径向剪 Vcr 垂直力 W1 由拱梁分载法应力计算获得其分布 滑动体自重 作用于滑动体各面上的 扬压力或水压力 荷载组合 基本组合时 以 正常蓄水位 温降 和 校核洪水位 温升 情况为代表情况 特殊组合时 以 校核洪水位 温升 为代表情况 2 42 4 荷载计算荷载计算 a 拱端力计算 由于双曲拱坝各高程拱圈拱端轴向和径向各不相同 为计算拱端合力 以 坝顶拱圈拱端的轴向和径向为基准 将以下各拱圈的拱端力和梁底剪力换算成 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 24 页 坝顶拱圈拱端的轴向和径向两各方向的分布力 然后根据坝肩滑动体在坝基面 出露的范围计算坝体作用于滑动体的合力 坝顶拱圈左拱端轴向方位角为 151 98 右拱端轴向方位角为 234 82 由拱梁分载法计算给出的左 右岸各拱圈拱端力 梁底剪力分布 以及转换为 沿坝顶拱端轴向和径向作用力分布 沿单位高度分布 见表 2 5 1 到表 2 5 5 表 2 4 1 左岸各拱圈拱端力和梁底剪力分布 单位 1000kN m 正常蓄水位 温降拱圈 编号高程 HaVaVctcVcrW1HVW1h 1676 6001 190 0 2800 0000 0000 0001 1900 2800 000 2656 0008 090 1 4701 450 1 0504 8709 2512 5984 114 3646 00011 150 4 6702 850 2 3408 53014 5277 34510 002 4636 00013 460 10 264 150 4 31013 09020 24014 25217 267 5626 00013 810 15 474 920 5 90017 18024 24818 64522 037 6616 00011 790 17 965 310 6 75020 37025 25018 56923 441 7606 0007 600 16 455 370 6 04021 21022 73014 05023 244 8596 0000 0000 0000 070 12 6729 0308 99110 58131 814 表 2 4 2 右岸各拱圈拱端力和梁底剪力分布 单位 1000kN m 正常蓄水位 温降拱圈 编号高程 HaVaVctcVcrW1HVW1h 1676 603 410 0 3900 0000 0000 0003 4100 3900 000 2656 007 100 1 2801 310 1 0404 5807 6722 4592 579 3646 0012 410 3 9703 410 1 8908 10014 8406 7716 927 4636 0014 300 7 6403 830 3 23012 36017 84911 53112 636 5626 0014 300 12 314 890 5 01017 41020 57316 40118 556 6616 0012 270 15 985 700 6 39022 45022 26019 04124 023 7606 007 820 16 385 930 7 46026 59021 43317 64927 277 8596 000 0000 0000 070 12 6729 0307 07810 90129 780 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 25 页 表 2 4 3 左岸各拱圈拱端力和梁底剪力分布 单位 1000kN m 设计洪水位 温升拱圈 编号高程 HaVaVctcVcrW1HVW1h 1676 605 5400 1300 0000 0000 0005 540 0 1300 000 2656 0010 650 0 9300 770 0 4804 79011 2621 6294 047 3646 0012 590 3 8301 770 1 7308 39014 6935 7899 838 4636 0014 450 9 1302 880 3 54012 84019 37212 17416 938 5626 0014 300 14 413 540 5 12016 81022 58916 87521 562 6616 0011 970 17 224 020 6 03019 87023 50917 50522 866 7606 007 620 16 084 340 5 51020 63021 30413 73022 609 8596 000 0000 0000 070 11 7128 4208 3159 77631 146 表 2 4 4 右岸各拱圈拱端力和梁底剪力分布 单位 1000kN m 设计洪水位 温升拱圈 编号高程 HaVaVctc VcrW1HVW1h 1676 60 7 030 0 230 0 000 0 000 0 000 7 030 0 230 0 000 2656 00 9 920 0 890 0 530 0 470 4 500 10 100 1 932 2 534 3646 00 13 540 3 240 2 010 1 310 7 940 14 870 5 544 6 790 4636 00 15 120 6 910 2 430 2 610 12 110 17 282 10 148 12 380 5626 00 14 730 11 62 3 430 4 320 17 040 19 360 15 048 18 162 6616 00 12 450 15 46 4 320 5 720 21 960 20 757 18 065 23 498 7606 00 7 870 16 05 4 810 6 870 25 990 20 076 17 158 26 662 8596 00 0 000 0 000 0 070 11 71 28 420 6 547 10 072 29 155 表 2 4 5 左岸各拱圈拱端力和梁底剪力分布 单位 1000kN m 拱圈校核洪水位 温升 梅峰水利枢纽可行性研究推荐方案拱坝计算书 第 26 页 编号高程 HaVaVctcVcrW1HVW1h 1676 605 6500 1200 0000 0000 0005 650 0 1200 000 2656 0010 950 1 0100 810 0 5304 82011 5921 7604 072 3646 0012 930 4 0201 860 1 8108 43015 1406 0719 885 4