居乐112水利枢纽重力坝设计毕业论文.doc

摘 要本次设计内容为居乐水利枢纽，坝型选择为混凝土重力坝，坝轴线选择和枢纽布置见1号图SG-01居乐水库平面图所示。整座重力坝主要有非溢流挡水坝段、溢流表孔坝段、溢流底孔坝段和电站厂房坝段。挡水坝段最大断面的底面高程为1901.00米，坝顶高程为1987.70米，防浪墙高1.2米，最大坝高为85.5m，属大坝类型。坝顶宽8米，最优断面的上游坝坡坡率为1:0.2，上游折坡点高程为1956.00米，下游坝坡坡率为1:0.7，下游折坡点高程1974.70m，详细情况参见1号图SG-02挡水坝剖面图。溢流坝段最大断面的底面高程为1901.00米，堰顶高程1978.08米，溢流堰采用WES曲线设计，直线段坡率为1：0.7，反弧段半径取20米，鼻坎高程取1912.00米，上游坝坡坡率取1：0.2，折坡点高程为1956.00米，上游坝面与WES曲面用1/4椭圆相连，详细情况见1号图SG-02溢流堰标准横断面图所示。本枢纽溢流堰采用挑流方式消能，挑角取250。止水采用两道紫铜中间加沥青井的形式。坝基防渗处理（主要依据上堵下排的原则），上游帷幕灌浆（两道），下游侧设置排水管。以非溢流挡水坝段为计算选择断面，进行了抗滑稳定分析和应力分析，分别采用抗剪断计算法和材料力学法计算法进行计算，最终验算满足抗滑稳定，上游坝踵没有出现拉应力，设计剖面合理可行。本次设计只是部分结构物设计，考虑问题较单一，采用基础资料一般以书本为主，跟实际情况难免有出入，敬请读者批评指正。关键字：非溢流坝 溢流坝 细部构造 地基处理 Abstract This design content for the Jule project, dam type selection for the concrete gravity dam, dam axis selection and layout to see1figure SG-01Music Home reservoir plane diagram. A gravity dam are mainly non overflow dam section of spillway dam, spillway, bottom hole dam and powerhouse dam section of. Non overflow dam section of each of15 meters wide, distributed in the dam powerhouse dam section ends; each16 meters wide, disposed near the right bank main riverbed, outfit machine 3units; the bottom orifice of each section of22 meters wide, arranged in a powerhouse left main riverbed; overflow section of each segment width 18meters, is arranged in the house music river main river bed. See No. 1chart SG-01downstream view. Dam section of maximum cross section of the bottom surface elevation of 1901meters, at elevation of 1987.70meters,1.2 meters high wall, the dam height of 85.5m, is a type of dam. Crest width of 7meters, the optimal section of the upstream dam slope rate of 1:0.2, the upstream slope angle point to 1956 meters elevation, downstream dam slope rate of 1:0.7, the downstream slope angle point elevation1974.70m, details see No. 1chart SG-02dam section. Maximum section of overflow dam section of the bottom surface elevation of 1901 meters,1978.08 meters height of weir, weir use WES curve design, straight slope rate of 1:0.7, reverse arc radius of18meters, the nasal sill elevation1912meters, the upstream dam slope rate and1:0.2, slope angle point elevation of 1956 meters, the upstream dam surface and WES surface by 1/4 elliptic connected, the detail sees1figure SG-02overflow weir standard cross section diagram. The hub of overflow weir ski-jump energy dissipation by way of250, pick angle. Stop using two copper intermediate asphalt wells form. Treatment of dam foundation seepage prevention (mainly based on the principle of blocking drainage ), upstream grout curtain ( two ), a downstream side drainage tube. Non overflow dam section for the selection of calculation section, a sliding stability analysis and stress analysis, respectively by shear calculation method and the method of material mechanics calculation method are used to calculate the final checking, satisfying the stability against sliding of the upstream dam heel, no tensile stress, reasonable and feasible design profile. This design is only part of structure design, considering the issues than single, using basic data to main general books,With the actual situation will have access, please reader criticism.Keywords : Dam non-overflow spillover dam detail structure foundation treatment目录1 前言11.1 流域概况及枢纽任务11.2 水文、水利调洪演算11.3 气象资料11.4 地质勘测资料11.5 筑坝材料21.6 其他资料22 设计说明书32.1 工程综合说明32.1.1 工程分等与建筑物分级32.1.2 枢纽布置32.2 坝型、坝址选择42.2.1 坝型选择42.2.2 坝址选择43 非溢流坝设计53.1 剖面尺寸拟定53.1.1 坝顶高程的确定53.1.2 坝顶宽度的拟定53.1.3 坝坡的拟定63.1.4 坝底宽度63.1.5 地基防渗与排水设施的拟定63.2 荷载计算73.2.1 设计情况73.2.2 校核情况103.3 荷载组合153.4 抗滑稳定分析153.4.1 分析的目的153.4.2 滑动面的选择153.4.3 抗滑稳定计算153.5 应力分析193.5.1 分析的目的193.5.2 分析的方法193.5.3 边缘应力的计算193.5.4 坝体强度极限状态演算204 溢流坝设计224.1 泄水方式的选择224.2 孔口设计224.2.1 洪水标准的确定224.2.2 设计流量的确定224.2.3 单宽流量的选择234.2.4 孔口净宽的拟定234.2.5 溢流坝段总长度的确定234.2.6 堰顶高程的确定234.2.7 闸门高度的确定244.2.8 定型设计水头的确定244.2.9 泄流能力校核244.3 消能防冲设计254.3.1 反弧半径的确定254.3.2 挑距和冲坑的估算254.4 溢流坝剖面设计274.4.1 顶部曲线的确定274.4.2 溢流坝剖面的绘制284.5 溢流坝荷载计算294.5.1 设计情况荷载计算294.5.2 校核情况荷载计算304.6 荷载组合344.7 抗滑稳定验算344.8 应力分析354.8.1 边缘应力的计算354.8.2 坝体强度极限状态演算365 泄水孔设计385.1 有压泄水孔设计385.1.1 孔径D的确定385.1.2 进水口体型设计395.1.3 闸门与门槽395.1.4 渐变段405.1.5 出水口405.1.6 水力计算405.2 无压泄水孔设计415.2.1 过水口体型设计415.2.2 明流段设计415.2.3 水力计算416 细部结构426.1 坝顶构造426.1.1 非溢流坝426.1.2 溢流坝426.2 廊道系统436.2.1 基础廊道436.2.2 坝体检查排水廊道436.3 坝体分缝446.3.1 横缝446.3.2 纵缝446.3.3 水平施工缝446.4 止水446.5 坝体排水446.6 坝体防渗446.7 坝体混凝土的强度等级457 地基处理467.1 地基的开挖与清理467.2 坝基的固结灌浆467.3 帷幕灌浆467.4 坝基排水477.5 断层破碎带、软弱夹层的处理477.5.1 断层破碎带的处理477.5.2 软弱夹层的处理48总结48致谢49参考文献50 1 前言1.1 流域概况及枢纽任务 居乐水库位于长江上游金沙江流域横江水系洒鱼河正源的居乐河上，在昭通市西北向23公里处。地理坐标在东经1031332，北纬271034之间。 水库流域面积709km，河道长81km，河道平均比降6.2，流域平均宽度8.8km，平均高程2241m。流域内水系发育，地形复杂，山势陡峻，河谷深切，高山深谷连绵起伏。 居乐河多年平均年径流量3.65亿m，多年平均流量11.6m/s，调查历史最大流量922m/s。设计洪水标准为百年一遇，流量为905m/s；校核洪水标准为千年一遇，流量为1400m/s。 居乐水库是一座以灌溉为主，综合利用的水库。其效益有：灌溉面积32.2万亩，灌溉供水1.32亿立方米/年；发电供水0.55亿立方米/年，供装机1.26万千瓦的居乐坝后水电站用水，为调节、补偿装机9万千瓦的下游高桥水电站及下游待开发的装机5万千瓦的3个梯级电站供水；城市生活供水0.18亿方/年；工业供水0.62亿立方米/年，为将来开发的大型褐煤矿、煤化工、坑口火电站提供可靠水源；提高下游农田防洪标准；促进昭通市旅游产业的发展。1.2 水文、水利调洪演算 死水位为1952.00m，正常蓄水位为1985.50m，校核洪水位为1986.10m，下游水位为1910.00m，通过河床式溢洪道下泄流量为1138.76m/s，泥沙淤积高程为1941.00m，淤沙干容重为8.82kN/m，内摩擦角为12，电站进水口底板高程为1955.50m。1.3 气象资料 流域属于亚热带气候，510月份为雨季，全年雨量充沛，多年平均为1000mm左右，年平均气温为11.3，库区设计风速16m/s，水库吹程2.5km。1.4 地质勘测资料 坝区出露地层为二跌统玄武岩和第四纪冲积、坡积、冲积层。玄武岩中夹有凝灰岩及玄武质页岩各一层，厚度0.20.5m，倾角约40稍大。岩体节理裂隙发育中等，裂隙率平均为4.2%。玄武岩湿抗压强度500800kg/cm，弹性模量（69）105kg/cm。坝址岩层为上二迭统峨嵋山玄武岩。其中，致密状玄武岩占整个坝基的57%，杏仁状玄武岩占36.7%，火山角砾岩占2%。坝基98%为坚硬岩层, 岩石饱和抗压强度为41105 MPa。坝区主要有9条断层，坝轴线剖面上露出的主要为F组断层及部分F组小断层，走向为NE与NW，倾角较大，为4080。基本不存在深层滑动问题，但须作必要的灌浆、开发并回填混凝土处理。1.5 筑坝材料 坝区附近12km内石料丰富，但人为加工条石较费工，砂料储量一般，可考虑人工沙补其不足。1.6 其他资料 该坝区地震基本烈度为7，地震烈度提高1。坝顶有交通要求，坝顶宽度不小于8m。2 设计说明书2.1 工程综合说明2.1.1 工程分等与建筑物分级 根据工程的作用与效益、库容确定本枢纽为等工程，主要建筑物2级，次要建筑物3级，临时建筑物4级。2.1.2 枢纽布置 本工程是以灌溉为主的综合利用工程，溢流坝段布置在主河槽处，冲沙孔布置在电站进水口附近。 本枢纽的主体工程由非溢流坝段、溢流坝段、电站及其他建筑物组成，电站为坝后式。该重力坝由11个坝段组成，每个坝段长度大约为20m，从左岸到右岸依次为14号坝段为左岸挡水坝，56号为溢流坝段，7号为底孔坝段，811号为右岸挡水坝。该坝坝基面最低高程为1901m，坝顶高程为1987.7m，坝体总长度为217.4m，枢纽工程布置图附后。 非溢流坝段：左岸全长85.5m，右岸全长100.9m，除1号和11号坝段分别长25.5m、20.9m外，其他坝段长度均为20m，坝顶两侧各设置0.5m宽的人行道。坝顶上游侧设置高1.2m，宽0.5m的钢筋混凝土结构防浪墙，下游设置栏杆。沿坝轴线方向每隔20m设置一个照明灯。坝上游面为折线面，起坡点高程为1956m，坡度为1:0.2；下游面起坡点高程为1974.7m，下游面坡度为1:0.7。 溢流坝段：溢流坝段全长40m，分2个坝段，每段长20m，共3孔，每孔8m。溢流堰顶高程为1978.08m。堰顶安装工作闸门和检修闸门，闸门宽高=88。工作闸门为平面钢闸门，采用坝顶门机启闭。工作桥面与与非溢流坝顶一致。中间设置2个中墩，其厚度为4.5m，边墩厚3m，缝设在闸孔中间。溢流堰面采用WES曲线，过堰水流采用连续式鼻坎挑流消能，坎顶高程1912m，反弧半径为20m，挑射角为25，边墩向下游延伸成导墙，其高度为11m，断面为梯形，顶宽为0.5m，底边为3m，需分缝，缝距15m。 电站坝段：电站的装机容量为1.26万千瓦，坝段总长30m，坝顶高程1986.1m，宽为20m，坝顶人行道与挡水坝段一致，门机与溢流坝段一致，上游突出2m为拦污栅槽，引水口中心线高程为1956m，孔径1.09m，进口为三向收缩的喇叭口，进口前紧贴坝面设置拦污栅，进口处设置事故闸门和工作闸门，均为平面闸门。在进口闸门后设置渐变段，渐变段为圆角过渡，长度为1.5m。电站厂房为坝后式，位于右岸非溢流坝后，由主厂房、副厂房等组成。副厂房在主厂房的上游侧，厂房与坝体之间用缝分开。2.2 坝型、坝址选择2.2.1 坝型选择（1）坝址地质条件 该河道稳定，河谷断面比较宽，两岸不对称。坝区出露地层为二跌统玄武岩和第四纪冲积、坡积，冲积层，岩体节理裂隙发育中等，坝址岩层为上二跌统峨嵋山玄武岩；坝区主要有9条断层，出露于坝轴线剖面上的断层主要为F组断层及部分F组小断层，走向为NE与NW，倾角较大，基本不存在深层滑动问题。（2）建筑材料 坝区附近1-2km内石料丰富，砂料储量一般，缺乏土料。（3）方案比较 根据以上情况综合分析如下： 拱坝方案：河谷断面较宽，两岸不对称，不是“V”字形，且在坝轴线上存在大断裂，地形地质条件均不符合要求，故该方案不可取。 土石坝方案：土石坝泄洪建筑物不能与坝体结合，需要在坝体外另行布置专门的溢洪道，则会增大工程量，增加工程费用，影响工期，同时峡谷地段，坝轴线较短，不利于泄洪建筑物的布置，再者土料储备量小。故该方案不可取。 重力坝方案：混凝土重力坝和浆砌石重力坝均可充分利用当地自然条件，泄洪问题容易解决，施工导流容易。浆砌石重力坝虽然节约了水泥用量，当地石料储备丰富，但加工成条石难度大，机械化施工程度低，故不可取。混凝土重力坝可采用机械化施工，方便，可有效缩短工期，工程质量也易保证。故本工程采用混凝土重力坝。2.2.2 坝址选择 经坝址的地质勘测，在距昭通市约32km处选定坝址。坝址两岸地形较为开阔，可方便施工布置及机械化施工，同时在现坝址上游，地形开阔，建库以后有较大库容，下游河道逐渐变宽，可使水流平顺衔接，减少局部冲刷，也利于洪水期排水。故采用V-V坝轴线。3 非溢流坝设计3.1 剖面尺寸拟定3.1.1 坝顶高程的确定 坝顶高程分别按设计和校核两种情况，用以下公式进行计算： 波浪要素按官厅公式计算。公式如下： 式（3.1） 式（3.2） 式（3.3）库水位以上超高h： 式（3.4）式中 hl波浪高度，m； hz波浪中心线超出静水位的高度，m； hc安全超高，m，查表31； V0计算风速，水库为正常蓄水位和设计洪水位时，宜用相应洪水期多年平均最大风速的1.52.0倍；校核洪水位时，宜用相应洪水期多年平均最大风速，m/s； D风区长度，km； L波长，m；表3-1 坝顶高程计算成果表计算情况风速v（m/s）波高（m）波长（m）风壅水面高度（m）安全超高（m）静水位以上超高（m）坝顶高程（m）设计情况160.7280.20.51.421986.92校核情况9.40.374.70.090.40.861986.96结论：经比较得出坝顶或防浪墙高程1986.96m，取1987m，并取防浪墙1.2m，则带有防浪墙的坝顶高程1987-1.2=1985.8m，因为、级重力坝坝顶高程不得低于校核洪水位，因此取无防浪墙的坝顶高程为1986.5m，则带有防浪墙的坝顶高程1987.7m，最大坝高1986.5-1901=85.5m。3.1.2 坝顶宽度的拟定 为了适应运用及施工的需要，坝顶必须有一定的宽度。一般地，坝顶宽度取最大坝高的810，且不小于3m，考虑交通要求，取8m。3.1.3 坝坡的拟定 根据岩石实验资料，综合分析实验成果，岩基面与混凝土的抗剪断指标f=0.25，C=2.8MPa，可初步判定其形态基本为上游坝面上部铅直，下部倾斜。上游坝采用折线面，坡点在（1/32/3）H即（1/32/3）85.5=（28.557）m，取55m，坡度1:0.2，起坡点高程1956m；下游剖面采用基本三角形与校核洪水位齐平的剖面形式，取下游边坡系数1:0.7，起坡点高程1974.7m。3.1.4 坝底宽度由上、下游起坡点高程、坡度、边坡系数等条件通过几何关系可得坝底宽度B=70.6m，在（0.70.9）H=59.677m范围内，说明坝底宽度符合要求。3.1.5 地基防渗与排水设施的拟定由于防渗需要，坝基需设置防渗帷幕和排水孔幕。根据基础廊道的布置要求，初步拟定防渗帷幕及排水孔中心线在坝基面处距离上游坝面分别为12m和14m。初步拟定非溢流坝剖面尺寸如图31所示：图3-1 非溢流坝剖面图3.2 荷载计算荷载是重力坝设计的主要依据之一。荷载作用按作用随时间的变异分为三类：永久作用、可变作用、偶然作用。设计时应正确选择荷载标准值、分项系数、有关参数和计算方法。按设计情况、校核情况分别计算荷载作用的标准值和设计值（设计值=标准值*分项系数）重力坝的荷载主要有：自重、静水压力、浪压力、泥沙压力、扬压力、地震荷载等。以下各组合情况均取单位坝长计算。荷载计算图如图3-2所示：图3-2 主要荷载示意图3.2.1 设计情况（1） 坝体自重 坝体自重W（KN)的计算公式： 式（3.5）式中 V 坝体体积，m，由于取1m坝长，可以用断面面积代替，通常是把它分成如图3-2所示的简单几何图形分别计算； C 坝体混凝土的重度，一般取23.524.0KN/m，取24.0KN/m。具体计算如下： （2） 静水压力 静水压力是作用在上下游坝面的主要荷载，计算时常分解为水平压力 和垂直水压力两种。分项系数1.0。计算公式为： 式（3.6） 式中 H 计算点处的作用水头，m； w水的重度，常取9.81KN/m。 垂直水压力按水重计算。具体计算如下： （3） 扬压力 扬压力包括渗透压力和浮托力两部分。渗透压力是由上下游水位差H产生的渗流在坝内或坝基面上形成的水压力；浮托力是由下游水面淹没计算截面而产生的向上的水压力。渗透压力：1.2；浮托力：1.0；扬压力折减系数：0.2。 标准值： 设计值： （4） 泥沙压力 一般计算年限取50100年，水平泥沙压力PSKH(KN)为： 式（3.7） 式中 泥沙的浮重度，KN/m,8.82 KN/m； 坝前淤沙厚度，m； 淤沙的内摩擦角，（），12。 竖直方向的淤沙压力按作用面上的淤沙重量（按淤沙浮重度）计算。分项系数1.2。 标准值： 设计值： （5） 浪压力 当时，可假定浪顶及水深等于L/2处的浪压力为零，静水位处的浪压力最大，并呈三角形分布，分项系数1.2。如图3-3所示。则浪压力为： 标准值： 式（3.8） 设计值：图3-3 浪压力示意图 3.2.2 校核情况（1） 坝体自重 与设计情况下计算结果一致，参见3.2.1计算结果。（2） 静水压力 标准值： 设计值： 因为分项系数为1.0，则设计值与标准值相同。（3） 扬压力 标准值： 设计值： （4） 泥沙压力 与设计情况计算结果一致，参见3.2.4计算结果。（5） 浪压力 标准值： 设计值： （6） 地震荷载 坝体截面面积的计算 式（3.9） 各截面形心坐标的计算 计算简图如3-4所示 第一部分形心的计算： 第二部分形心的计算： 第三部分形心的计算： 图3-4 非溢流坝地震荷载计算简图 地震荷载计算 水平向地震惯性力计算 当设计烈度为8度、9度的级、级重力坝，应同时计入水平向地震作用。混凝土重力坝沿高度作用于质点i的水平向地震惯性力代表值可按下式计算： 式（3.10） 式（3.11）式中：作用在质点i的水平向地震惯性力代表值，KN; 水平向设计地震加速度代表值，设计烈度为7度、8度、9度时，分别取0.1g、0.2g、0.4g； 地震作用的效应折减系数，一般取0.25,； 集中在质点i的重力作用标准值，KN; 质点的动态分布系数; 坝体计算质点总数； 坝高，溢流坝应算至闸墩顶，m； 分别为质点i，j的高度，m； 当需要计入竖向地震惯性力时，上式依然成立，但应以竖向地震系数v代替h，据统计，竖向地震加速度的最大值约为水平地震加速度最大值的2/3。当同时计入水平和竖向地震惯性力时，竖向地震惯性力还应乘以遇合系数0.5。 具体计算结果如下： 式（3.12） 式（3.13） , , ， , , 根据以上相关数据资料，可计算得水平惯性力： 标准值： 设计值： 竖向惯性力计算 具体计算结果如下： 标准值： 设计值： 地震动水压力计算 单位宽度上的总地震动水压力为 式（3.14） 作用点位于水面以下0.54H处。 当迎水面由折坡时，若水面以下直立部分的高度等于或大于水深的一半，则可近似取作铅直；否则应取水面与坝面的交点和坡脚点的连线作为代替坡度。计算地震动水压力时，应乘以折减系数/90。本设计的折减系数为0.92。计算如下： 则 所以 动水压力计算如下： 标准值： 设计值： 3.3 荷载组合荷载组合分为基本组合和特殊组合两种。基本组合属设计情况和正常情况，由同时出现的基本荷载组成，特殊荷载属校核情况和非常情况，由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。见表3-2。 表3-2 荷载组合荷载组合主要考虑情况荷载自重扬压力泥沙压力浪压力地震荷载动水压力基本组合正常蓄水位设计洪水位特殊组合校核洪水位地震情况根据对应的荷载组合，计算出设计、校核情况荷载作用值及相应的力矩值见表3-3、表3-4和表3-5（三表附后）。3.4 抗滑稳定分析3.4.1 分析的目的核算坝体沿坝基面或地基深层软弱结构面的抗滑稳定的安全度（按平面问题进行分析）。3.4.2 滑动面的选择滑动面的选择是稳定分析的重要环节。其基本原则是：研究坝基地质条件和坝体剖面形式，选择受力较大、抗剪强度低、最容易产生滑动的截面作为计算截面。一般有以下几种情况：坝基面；坝基内软弱层面；岩基缓倾角结构面；不利的地形；碾压混凝土层面等。本次设计选取为坝基面。3.4.3 抗滑稳定计算常用的稳定计算方法有：抗剪强度公式、抗剪断强度公式、抗滑稳定极限状态计算等。 （1）抗剪强度公式 它是把坝体与岩基之间看成是一个单纯的接触面，而不是胶结面。当接触面水平时，其抗滑稳定安全系数的计算公式为： 式（3.15）式中，抗滑稳定安全系数，计算值应不小于表3-6中的规定值； 接触面间的摩擦系数； 接触面以上的总铅直力，KN; 接触面以上的总水平力，KN。表3-6 坝基面抗滑稳定安全系数荷载组合坝的级别123基本组合1.101.051.05特殊组合（1）1.051.001.00（2）1.001.001.00 （2）抗剪断强度公式 它认为坝体混凝土与坝基接触良好，属于胶结面。此时其抗滑稳定安全系数 的计算公式为： 式（3.16）式中，抗滑稳定安全系数计算值； 抗剪断摩擦系数，由实验得到； 抗剪断凝聚力，； 计算截面面积，； (3)抗滑稳定极限状态计算法 计算时，对基本组合、偶然组合应分别进行计算。其具体表达式如下： 基本组合 式（3.17） 偶然组合 式（3.18）式中，结构重要性系数，对应于结构安全级别、级的结构，其结构重要性系数分别为1.1、1.0、0.9； 设计状况系数，对应于持久状况、短暂状况、偶然状况分别为1.0、0.95、0.85； 作用效应函数，; 构建及构建抗力函数，; 永久作用分项系数； 可变作用分项系数； 永久作用标准值，kN; 可变作用标准值，kN; 几何参数的标准值，可作为定值处理； 材料性能标准值，有试验确定； 基本组合结构系数，见表3-7； 偶然作用结构系数，见表3-7； 材料性能的分项系数； 偶然作用标准值。表3-7 结构系数序号项目组合类型分项系数1坝体抗滑稳定极限状态基本组合1.2偶然组合1.22混凝土抗压极限状态基本组合1.8偶然组合1.8设计情况 满足稳定要求。设计情况发生地震 满足稳定要求。校核情况 满足稳定要求。3.5 应力分析3.5.1 分析的目的检验所拟坝体断面尺寸是否经济合理，并为确定坝内材料分区、某些部位配筋提供依据。3.5.2 分析的方法应力分析主要采用材料力学法。3.5.3 边缘应力的计算 计算公式如下： 式（3.19） 式（3.20） 式中，作用于计算截面以上全部荷载的铅直分力的总和，KN; 作用于计算截面以上全部荷载对截面垂直水流流向形心轴的力矩总和，KN; 为计算截面的长度，m。 具体计算式如下： 设计情况 满足强度要求。 发生8地震的情况 满足强度要求。 校核情况 满足强度要求。3.5.4 坝体强度极限状态演算 承载能力极限状态设计表达式： 式（3.21） 式中，作用的效应函数，； 抗力函数，为混凝土的抗压强度； 荷载作用设计值，KN; 材料性能的设计值； 坝体下游的边坡系数；以坝踵垂直应力不出现拉应力（计扬压力）作为正常使用极限状态，此时的计算公式为： 式（3.22） 具体计算如下：(1) 基本组合（正常高水位时） 满足坝体承载能力极限状态要求； 则坝踵处无拉应力出现。(2) 偶然组合（发生8地震） 满足坝体承载能力极限状态要求； 则坝踵处无拉应力出现。(3) 偶然组合（校核洪水位时） 满足坝体承载能力极限状态要求； 则坝踵处无拉应力出现。4 溢流坝设计4.1 泄水方式的选择溢流重力坝既要挡水又要泄水，不仅要满足稳定及强度要求，还要满足泄水要求。因此需要有足够的孔口尺寸、较好体型的堰顶，以满足泄水的要求；并使水流平顺，不产生空蚀破坏。其泄水方式主要由以下两种：开敞溢流式 除泄洪外，它还可排除冰凌或其他漂浮物。堰顶可设置闸门，也可不设。不设闸门时，堰顶高程等于水库的正常高水位，泄洪时库水位壅高，从而加大了淹没损失，但结构简单，管理方便，适用于泄洪量不大、淹没损失小的中小型工程；设置闸门的溢流坝，闸门顶高程大致与正常高水位齐平、堰顶高程较低，可利用闸门的开启高度调节库水位和下泄流量，适用于大型工程及重要的中型工程。孔口溢流式 为了降低堰顶闸门的高度，增大泄流量，可采用带有胸墙的溢流堰。这种形式的溢流孔可按洪水预报提前放水，从而腾出较大库容蓄纳洪水，提高水库的调洪能力。为使水库具有较大的泄洪潜力，本设计优先考虑开敞式溢流孔。4.2 孔口设计4.2.1 洪水标准的确定根据建筑物的级别及运用情况，确定洪水标准为：设计情况洪水重现期500100年；校核情况20001000年。本设计的重力坝是2级建筑物，根据水利工程水工建筑物洪水标准采用100年一遇的洪水标准设计，1000年一遇的洪水标准校核。4.2.2 设计流量的确定经水文、水利调洪演算确定：设计洪水位时最大泄量760m/s，校核洪水位时的最大泄量1150m/s。4.2.3 单宽流量的选择考虑到坝基处98的岩层为坚硬岩层，且基岩比较完整，根据综合枢纽的布置及下游消能防冲的要求，单宽流量取2050m/（sm）。4.2.4 孔口净宽的拟定分别计算设计和校核情况下泄洪道所需的孔口宽度。计算结果见表4-1。表4-1 孔口净宽计算成果表计算情况流量Q（m/s）单宽流量q（m/（ms）孔口净宽B（m）设计情况760205003815.2校核情况1150205057.523 根据以上计算，溢流坝孔口净宽取24m，每孔宽度为8m，孔数为3孔。4.2.5 溢流坝段总长度的确定初步拟定闸墩厚度，中墩厚4.5m，边墩3m，则溢流坝段总长度:4.2.6 堰顶高程的确定 由堰流公式： 式（4.1） 对于WES型剖面，先假定,即，查表可得，再假定堰流为自由出流，则。查水力学图7-10得边墩系数；查表7-4得半圆形闸墩的形状系数。则可根据侧收缩系数公式分别计算出设计、校核情况下的,即，。计算如表4-2所示：表4-2 堰顶高程计算列表计算情况QmbH0堰顶高程设计情况7600.950.50286.081979.42校核情况11500.950.50288.021978.08 堰顶高程=对应洪水位-堰顶水头 根据以上计算，堰顶高程取1978.08m。4.2.7 闸门高度的确定 门高=正常高水位-堰顶高程+（0.10.2m） =1985.5-1978.08+0.2 =7.62m，取整8