水工建筑物重力坝设计计算书VIP

1一、非溢流坝设计（一）、初步拟定坝型的轮廓尺寸1坝顶高程的确定校核洪水位情况下波浪高度2HL00166V5/4D1/300166185/441/3098M波浪长度2LL1042HL08104098081023M波浪中心线到静水面的高度H02HL2/2LL3140982/1023030M安全超高按级建筑物取值HC03M坝顶高出水库静水位的高度H校2HLH0HC09803003158M设计洪水位情况下波浪高度2HL0016615V5/4D1/30016615185/441/3162M波浪长度2LL1042HL0810416208153M波浪中心线到静水面的高度H02HL2/2LL3141622/153054M安全超高按级建筑物取值HC04M坝顶高出水库静水位的高度H设2HLH0HC16205404256M两种情况下的坝顶高程分别如下校核洪水位时22531582269M设计洪水位时224025622656M坝顶高程选两种情况最大值2269M，可按22700M设计，则坝高227001745525M。2坝顶宽度的确定本工程按人行行道要求并设置有发电进水口，布置闸门设备，应适当加宽以满足闸门设备的布置，运行和工作交通要求，故取8米。3坝坡的确定考虑到利用部分水重增加稳定，根据工程经验，上游坡采用102，下游坡按坝底宽度约为坝高的0709倍，挡水坝段和厂房坝段均采用107。4上下游折坡点高程的确定理论分析和工程实验证明，混凝土重力坝上游面可做成折坡，折坡点一般位于1/32/3坝高处，以便利用上游坝面水重增加坝体的稳定。根据坝高确定为525M，则1/3H1/3525175M，折坡点高程1745175192M；2/3H2/352535M，折坡点高程1745352095M，所以折坡点高程适合位于192M2095M之间，则取折坡点高程为20300M。挡水坝段和厂房坝段的下游折坡点在统一高程2165M处。5坝底宽度的确定由几何关系可得坝底宽度为T（2031745）0282165174507431M26廊道的确定坝内设有基础灌浆排水廊道，距上游坝面61M，廊道底距基岩面4M，尺寸2530M（宽高）。7非溢流坝段纵剖面示意图（二）、基本组合荷载计算及稳定分析由上述非溢流剖面设计计算得知校核洪水位情况下的波浪三要数波浪中心线到静水面的高度H003M波浪高度2HL098M波浪长2LL1023M因为GD/V29814000/18212111M,在20250M之间所以波高应安转换为累计频率1时的波高2HL（1）098124122M。又因为半个波长LL1023/2512H（坝前水深H508M），所以浪压力PL按深水波计算。式中其中灌浆处及排水处扬压力折减系数取025水重度981KN/M3混泥土等级强度C10混泥土重度24KN/M3坝前淤沙浮容重095T/M395KN/M3水下淤沙内摩擦角18。3（1）正常洪水位情况正常洪水位情况下荷载计算示意图正常洪水位情况下的荷载计算过程见附表11WWW1抗滑稳定分析09（2336824554288）70043197523947430，满足抗滑稳定要求。（2）校核洪水位情况校核洪水位情况下荷载计算示意图校核洪水位情况下的荷载计算过程见附表2PACUWFSK1WWW1抗滑稳定分析09（2032420984249）700431124198231925，满足抗滑稳定要求。四、应力分析（运行期）（一）正常洪水位情况下1、水平截面上的正应力2、剪应力上游面水压力强度下游面水压力强度剪应力3、水平应力258370563295KPAMPDXD4、主应力（二）校核洪水位情况下1、水平截面上的正应力4856214362814302586KPABMWYU922YD25904856251KANPYUUU56379382KPAMDYD01820516NUXU35642051648201122KANPUYU187937PMDD562KAU93D9638192KPAHRWD251684TAN819542819245TAN221KPARPSBWU淤PACUWFSK22、剪应力上游面水压力强度下游面水压力强度剪应力3、水平应力4、主应力037614389614320622KPABMWYU922YD645972184TAN81950819245TAN221KPAHRPSBWU淤8320376459KPANPYUUU6171580MDYD48367KUXU8073206459703621122KPANPUYU4118722MDD645972KA38D42KPARW067061458PAPDD1五、内部应力计算（一）正常洪水位情况下坐标原点设在下游坝面，由偏心受压公式可以得出系数A和B，如下具体坝内应力计算过程见附表3（二）校核洪水位情况下坐标原点设在下游坝面，由偏心受压公式可以得出系数A和B，如下具体坝内应力计算过程见附表4895214362814302586BMWA52011233B0917643891614328622BMWA79711233B1附表3非溢流坝坝内应力分析计算表正常洪水位情况下选取点距坝址距离X010203040431AW/B6M/B521895128951289512895128951289B12M/B094094094094094094水平截面正应力YABX521895222953169541095504955340A1D327563275632756327563275632756B11/B（6P/B2U4D）614761476147614761476147C11/B6P/B3U3D124124124124124124坝内剪应力A1B1XC1X32756163144058440054147241836A2XD283252832528325283252832528325B2XUXD/B447447447447447447坝内水平正应力XA2B2X283253279537265417354620547591坝内主应力751186150186573884516600155753坝内主应力539374712859664606044937842255第一主应力方向35029373927403636381235212XYYX22XYYX2ARCTN21XY2附表4非溢流坝坝内应力分析计算表校核洪水位情况下选取点距坝址距离X010203040431AW/B6M/B176091760917609176091760917609B12M/B137113711371137113711371水平截面正应力YABX176093131945029587397244976699A1D123612361236123612361236B11/B（6P/B2U4D）396939693969396939693969C11/B6P/B3U3D090090090090090090坝内剪应力A1B1XC1X1236294544214436834135242643A2XD167081670816708167081670816708B2XUXD/B833833833833833833坝内水平正应力XA2B2X167082503833368416985002852610坝内主应力184745779981744880257880576986坝内主应力158432951841490446314002039111第一主应力方向3458415741033828251261221XYY22XYYXARCTN1XY1六、坝内应力分析图根据坝内应力分析计算成果，可做出坝内应力分布图，如下所示（1）正常洪水位情况下2（2）校核洪水位情况下3二、溢流坝设计一、孔口型式及尺寸拟定已知校核洪水位时泄流量为3340M/S设计洪水位时泄流量2600M/S设单宽流量为Q80M/SM闸门孔口数为5孔，每孔净宽为8M。前缘净宽校核洪水位时LQ溢/Q3340/804175（M）设计洪水位时LQ溢/Q2600/80325（M）综上所述，取L40M堰顶高程由资料可知，堰顶高程为21300M。二、溢流坝的堰面曲线设计顶部曲线段开敞式溢流堰面曲线，采用幂曲线时按下式计算定型设计水头，按堰顶最大作用水头的7595计算，M；N、K与上游坝面坡度有关的指数和系数；X、Y溢流面曲线的坐标，其原点设在颜面曲线的最高点。按85计算，则上游坝面铅直K2,N185XY关系如下表原点上游曲线段R105HD051046523M,0175HD01751046183M；R202HD021046209M,0276HD02761046289M；R3004HD0041046042M,0282HD02821046295M。堰面曲线与直线段的切点坐标上游坡度垂直A1096B0592A11765B2176直线段与溢流曲线的切点坐标1ARCTAN14355X012345678910Y000680245051908831335187248831853964812YKHXNDN1HD461023580580MAX43701TAN1M461743609TAN76511MAHXDT4切点高程堰顶高程213134919951M底部反弧段取095时，坝顶水面流速为V1H0校核洪水位坎顶高程2253191653365M因为Q80M/SM,则Q/V180/281285所以H285M。又因为R（410）H，所以取R6H6285171M取挑射角220则圆心高程坎顶高程RCOS219165171COS2020772M圆心纵坐标Y0堰顶高程圆心高程21320772525（M）反弧段和直线段的切点坐标圆心坐标E点坐标（坎顶坐标）离心力作用点坐标49134160592TAN7621MBYBDTTY/10286530295042130SMGHV0615COS1725COS10MRYD843906TANXTDT72IN68I1XOCS0CSYD42380IN17532INMRXO1COSCSY4327505IN7532IN1MXO612COS1CS1RYO5溢流坝段纵剖面示意图根据溢流坝的堰面曲线设计数据画出溢流坝段的纵剖面示意图，如下溢流坝段纵剖面示意图三、基本组合荷载计算及稳定分析波浪三要数波浪中心线到静水面的高度H003M波浪高度2HL00166V5/4D1/300166185/441/3098M波浪长度2LL1042HL08104098081023M因为GD/V29814000/18212111M,在20250M之间所以波高应安转换为累计频率1时的波高2HL（1）098124122M。又因为半个波长LL1023/2512H（坝前水深H508M），所以浪压力PL按深水波计算。式中灌浆处及排水处扬压力折减系数取025水重度981KN/M3混泥土等级强度C106混泥土重度24KN/M3坝前淤沙浮容重095T/M395KN/M3水下淤沙内摩擦角18。（1）基本组合荷载计算在CAD中绘制溢流坝段纵剖面图，并利用面域查出一个坝段坝体面积A1117990M,坝体重心距坝踵X12167M；一个闸墩面积A218175M，闸墩重心距坝踵X21193M。溢流坝段基本组合荷载计算过程见附表5，基本组合荷载示意图如下溢流坝段基本组合荷载计算示意图71附表5溢流重力坝基本荷载计算表上游水位22530M下游水位19065M溢流坝高385M计算情形校核洪水位22530M情况垂直力KN水平力KN力矩KNM荷载符号计算公式对坝底面中点的偏心距M正负W1119272428624812113465891自重W21179902428317602466966130P11/298150821265804169321434280水平水压力P21/298116152127933538688708Q15722398112469521192641662垂直水压力Q21/2572859817968222141763755U148071615981761580000000U21/24112867981174868338590705U36958679815911220561215335扬压力U41/269525989818856521721923458P111/298151203122512166753960660347浪压力P121/29815122128583909502626水平泥沙压力PN11/295202TG4518/2100294667668961垂直泥沙压力PN2951/2420380002272863170合计3360385108412514079213827732649308616891941总计W2276259P1241982M9601145（2）抗滑稳定分析09（22762591084125）7004807124198235730，满足抗滑稳定要求。（3）上下游边缘应力计算根据材料力学可知，C20混凝土抗压强度为20MPA，抗拉强度为197MPA,所以坝体应力满足