混凝土重力坝毕业设计81页

1、水利水电工程专业毕业设计书分类号 编 号 华北水利水电大学继续教育学院 North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power 毕 业 设 计题目 混凝土重力坝设计 专 业 ： 水利水电建筑工程 层 次 ： 姓 名 ： 学 号 ： 指导教师 年 3 月 3 日摘 要 901水电站枢纽位于H河上游，是第四个梯级电站，系日调节电站，主要任务是发电，兼顾灌溉、供水、调洪。坝址以上H河流域面积14万平方公里，占H河总流域面积的19%，坝址处多年平均径流量占全流域年平均径流量的47%，水库正常蓄水位为2005米，总库容5.5亿

2、m3，装机容量150万千瓦，工程规模属于一等大型工程。901水电站枢纽大坝选用砼重力坝，坝段分为非溢流坝段，溢流坝段和底孔坝段。 非溢流坝段：总长316.5m，最大坝高132m，坝体宽13m，最大坝底宽为111.75m；溢流坝段：总长40.5m，分3孔，堰面为WES型，消能方式为挑流式。 底孔段坝：总长48m，底孔与施工导流相结合，出口按二十年一遇洪水控制高程。水库回水长52km左右，库区分为川、峡两部分，库直段长18km的峡谷，地形陡峻，河流蜿蜒曲折，谷内发育二级阶地。库盘为震旦系片麻岩、花岗岩等坚硬基岩组成。两岸有滑坡10处，较大的一处在右岸距坝2.2km，前沿高程为2240m。库尾段长3

3、2km为地形较开阔的水地川（尖扎盆地）库盘表部主要为第三系及第四系泥岩，砾石层及土层组成，库区两岸山体雄厚，基岩环抱，水库大部分地段库岸是稳定的。坝址区河流呈近东西向，河道较平直，河谷狭窄，两岸较陡峻。 901水电站枢纽的建设运行，将对H河域的生态环境、经济发展等起到举足轻重的作用，建设此枢纽工程的意义十分深远。关键词：水电站枢纽 砼重力坝 生态环境 经济发展目录设计说明书11 工程概况11.1 枢纽任务与规模11.2 主要建筑物型式尺寸11.3 水库特性11.3.1 水库水位11.3.2 水电站下游水位21.3.3 水电站特征参数21.3.4 溢洪道下游水位21.3.5 底孔22 基本设计资

4、料32.1 水文特性及自然条件32.2 工程地质42.2.1 库区地质概况42.2.2 坝址工程地质条件42.2.3 地震烈度42.3 建筑物材料及水源42.4 坝基岩石的物理力学性质52.5 水电站枢纽有关参数确定53 坝型选择与枢纽布置63.1 坝型选择63.2 坝轴线选择73.3坝顶高程确定73.3.1坝顶高程设计参数73.3.2坝顶高程的确定83.3.3枢纽布置94 非溢流坝段设计104.1 坝体剖面尺寸104.2坝体稳定及应力分析104.2.1 荷载及其组合104.2.2 作用在坝基面以上的荷载114.2.3 非溢流坝的稳定计算134.2.4 非溢流坝的应力计算145 溢流坝设计22

5、5.1 溢流坝断面尺寸的拟定225.1.1溢流道尺寸的拟定225.1.2 堰面尺寸校核235.1.3 闸墩断面拟定235.2 下游冲刷坑验算235.3 溢洪道边墙尺寸拟定235.4 溢流坝段稳定及应力计算245.4.1 荷载计算245.4.2 稳定及应力计算成果分析246 坝体细部构造306.1 坝顶细部构造306.2 廊道系统构造设计306.3 坝体止水及排水316.3.1 坝体排水316.3.2 坝体止水316.4 坝体分缝316.5 坝体砼分区327坝基处理337.1 地基开挖线的确定337.2 断层处理337.3 防渗处理33计算说明书348 分项计算348.1 坝顶高程的确定348.

6、1.1 设计情况下348.1.2 校核情况下348.2 非溢流坝段的稳定及应力计算348.2.1作用在坝基面以上的荷载348.2.2 作用于错误！嵌入对象无效。1963截面以上坝体的荷载378.2.3 非溢流坝段的稳定计算478.2.4 非溢流坝段的应力计算478.3 溢洪道水力计算548.3.1 孔口出流流量计算548.3.2 溢洪道实用堰泄流计算548.3.2 闸门选定568.4 堰面曲线拟定568.4.1 堰顶上游段曲线568.4.2 堰顶下游曲线568.4.3 下游末端切点推求568.5 溢洪道出口水力计算578.5.1挑流鼻坎尺寸拟定及计算578.5.2 水舌挑距及冲坑深度计算578

7、.6 溢洪道水面曲线计算588.7 溢洪道导墙尺寸的拟定608.8 廊道设计计算608.9 溢流坝段的稳定及应力计算67参 考 文 献75设计说明书1 工程概况1.1 枢纽任务与规模901水电站枢纽位于H河上游，是第四个梯级电站，系日调节电站，主要任务是发电，兼顾灌溉、供水、坝址以上H河流域面积14万平方公里，占H河总流域面积的19%，坝址处多年平均径流量占全流域年平均径流量的47%，水库正常蓄水位为2005米，总库容5.5亿m3，装机容量150万千瓦，工程规模属于一等大型工程。1.2 主要建筑物型式尺寸901水电站枢纽大坝选用砼重力坝，坝段分为非溢流坝段，溢流坝段和底孔坝段，各坝段的尺寸如下

8、：（1） 非溢流坝段：总长316.5m，最大坝高132m，考虑坝体稳定，在迎水面高程1963m处起为1:0.15的斜坡，下游坝坡1:0.75，坝体宽13m，最大坝底宽为111.75m。（2） 溢流坝段：总长40.5m，分3孔，每孔净宽10m，闸墩厚3.5m，边墩厚1.75m，最大坝高67m，上游边坡1:0.15，下游陡坡1:4，反弧半径为10.6m，堰面为WES型，最大堰宽为54m，坡后陡坡长189m，消能方式为挑流式消能，挑流长度191.6m，冲坑深4.14m。（3） 底孔段坝：总长48m，初步拟定两个底孔池水，底孔与施工导流相结合，出口按二十年一遇洪水控制高程，进口考虑泄气以及排沙要求，进

9、口高程、底板高程均为1963m。1.3 水库特性1.3.1 水库水位（1）正常蓄水位2005m（2）设计洪水位（P0.1%）2005m（3）校核洪水位（P0.05%）2008m（4）死水位2002m（5）限制死水位1995m（6）淤沙高程（50年）1963m1.3.2 水电站下游水位（1）设计洪水位1917.05m（2）校核洪水位1921.20m（3）正常尾水位1902.50m1.3.3 水电站特征参数（1）水库调节性能日调节（2）装机容量150万千瓦（3）水轮机型号HLD85LJ570（4）台数5（5）单机容量30万千瓦（6）设计流量349m3/s（7）吸出高度-8m（8）主厂房尺寸1282

10、551.5m（9）安装间长45m（10）机组段宽25m1.3.4 溢洪道下游水位（1）设计洪水位1917.05m（2）校核洪水位1921.20m1.3.5 底孔（1）进口底板高程1960m（2）进口尺寸66m（3）出口尺寸65m（4）出口底板高程1912.0m2 基本设计资料2.1 水文特性及自然条件该枢纽位于H河上游，是第四个梯级电站，H河多年平均流量702m3/s，多年平均径流量221亿m3，由于水库上、下游有其它水库联合运用，使本水库的径流分配超于均匀，消减了入库洪水流量，901入库设计洪水流量为表2-1。表21901设计洪水流量洪水频率(%)510.10.050.010.01+20%天

11、然流量(m3/s)4280552071807690882010584入库流量(m3/s)418048205050712072807600据H河上游洪水特性，综合梯级水能调节计算分析，710月为汛期，11月至次年6月为非汛期，施工洪水按20年一遇，上游水库控泄2500m3/s，加区间洪水设计，即3140m3/s。坝址区属高原半干旱型气候，多年平均气温为16，月平均最高气温为26.2，月平均最低气温为12.1，多年平均降水量264mm，多年平均最大风速24m/s，水库吹程为0.35km。901水库120年内平均年入库泥沙量779万吨，150年内平均入库沙量818万吨，20年和50年坝前淤积高分别为

12、1945.0m和1963.0m。901水库坝址水库流量关系如图2-1。B曲线水库库容曲线见图2-2。2.2 工程地质2.2.1 库区地质概况水库回水长52km左右，库区分为川、峡两部分，库直段长18km的峡谷，地形陡峻，河流蜿蜒曲折，谷内发育二级阶地。库盘为震旦系片麻岩、花岗岩等坚硬基岩组成。两岸有滑坡10处，较大的一处在右岸距坝2.2km，前沿高程为2240m，水库蓄水后，可能有部分坍滑，其余均在库水位以上处于稳定状态。库尾段长32km为地形较开阔的水地川（尖扎盆地）库盘表部主要为第三系及第四系泥岩，砾石层及土层组成，水库大部分地段库岸是稳定的，存在的滑坡在蓄水后部分地段可能产生小规模局部坍

13、塌，但对水库正常运行及安全影响不大。库区两岸山体雄厚，基岩环抱，蓄水后周边均为相对隔水层，封闭条件良好，库外又无低于库水位的邻谷或低地，因而不存在永久溶漏问题。2.2.2 坝址工程地质条件坝址区河流呈近东西向，河道较平直，河谷狭窄，两岸较陡峻，平水期水位高程1905m，水面宽4050m，水深为68m。河床最低基岩面高程为1895m左右，坝址基岩主要为片麻石，岩性新鲜、坚硬、完整，两岸自然坡度，左岸3540，右岸1943m高程以下为60，以上为30，断层构造除F112及支断层F111、F147及F105分布在坝址下游，规模较大外，坝基内断层一般规模较小的属、级结构面，缓倾角断裂发育，以东北向最为

14、发育，倾角1530，断层泥分布较连续，右岸山体受F112为主干断裂的帚状构造的影响，断层和构造挤压带很发育，存在构造深风化问题，并有较厚地松散堆积体，对坝基及坝肩局部地段稳定不利。岩体风化问题：左岸强风化带深度一般为02.7m，弱风化深度在岩表面以下3045m，河床覆盖层浅，弱风化深度在基岩面以下727m，右岸强风化的分布在水坡中，上部分及山顶一带，岩体破碎，强度低。水文地质：相对隔水层埋深河床70m左右，左岸1520m，右岸60110m，地下水一般为无酸性侵蚀。2.2.3 地震烈度场地基本裂度6度设防裂度 7度2.3 建筑物材料及水源（1）建筑材料本地区天然建筑材料丰富，有砂砾材料场8个，储

15、量丰富，质量较好，各项技术指标均能符合砼骨料要求，且距坝址较近，坝址附近土料较少，储量不好。（2）水源因上游河有水库调节，并有H河充沛水源，完全可满足施工要求。2.4 坝基岩石的物理力学性质（1）弹模E混凝土20104kg/cm2基岩15104kg/cm2（2）泊松比M混凝土0.17基岩0.3（3）容重混凝土2.4 T/m3基岩2.7 T/m3混沙1.75 T/m3（内摩擦角12）（4）岩石允许压应力74kg/cm2（5）摩擦系数f岩石与混凝土0.7基岩0.63缓倾角断裂（夹泥）0.4（6）基岩与混凝土的抗剪断摩擦系数f1.2凝聚力C120 T/m22.5 水电站枢纽有关参数确定根据所给资料，

16、查水电站教材确定参数如下：（1）水电站引水管直径D9.0m（2）进口中心直线高程1985m，相应底板高程为1985.0m（3）水轮机安装高程、压力管进蜗壳中心线高程为1895.75m（4）发电机层高程为1912.25m（5）水轮机层地面高程为1903.25m3 坝型选择与枢纽布置3.1 坝型选择从地质剖面图上看，该枢纽所处的河谷为“V”字型，按坝址区自然条件简况及天然建筑材料情况，初步拟定土石坝，拱坝和重力坝三种型式。土石坝：是运用坝址区附近的土料及砂砾料等堆筑起来的，也称“当地材料坝”。土石坝具有许多优点：就地取材，可节约水泥、木材和钢材等重要建筑材料；对自然条件具有广泛的适应性，如对地质的

17、要求比砼坝低，适应不均匀沉降的能力强，抗震性能良好；结构简单、工作可靠、寿命较长，施工、管理、维修、加高和扩建都很简单。缺点是：坝顶不能溢流，须另设泄水建筑物；土石与砼连接，施工工艺复杂，易造成大坝溶流现象。拱坝：是一种空间壳体结构，是一种经济的结构型式，是一种安全性很高的坝型，在抗震性能上，好于砼重力坝，可以从坝顶安全泄流，也可以在坝身开设大孔口泄水，拱坝对地质条件要求较高，另外，当河谷宽深比较大时修建拱坝不一定比重力坝经济。重力坝：分为砼重力坝和砌石重力坝两种，现有的自然条件能使本工程充分利用当地的筑坝材料；泄洪建筑物易布置，施工导流易解决，砌石重力坝虽然水泥用量少、投资小，但施工机械化难

18、度大、工期长，砌筑质量难以控制。砼重力坝在当前日益先进和完善的施工方法措施下，工期快，质量有保证。同时，该坝可以在施工期间从坝顶溢流，施工受自然条件影响小，对坝基的要求比拱坝低，但比土石坝高，建成后工程工作可靠，养护费用低，使用年限长。综上所述，结合坝址区基本资料，决定选用砼重力坝比较合适。主要有以下原因：坝址区有丰富的砂砾石料场，且质量要求较好，各项技术指标符合水工砼骨料质量要求；该枢纽电站装机容量大，电站布设位置处于河床中间，对坝的安全性能要求较高，且电站可与坝体相连；从地质资料中看出，该坝址两岸岩体有破碎带，对修建拱坝不能满足，且该水库来水量较大，选择拱坝不一定比砼重力坝在断面上经济；对

19、于H河在设计、校核洪水情况下来水量大，加之电站是梯级开发，故而对溢流能力要求高，修建溢洪道必不可少；砼重力坝的底孔在施工期可作导流洞；砼重力坝抗震性能好；坝址处虽有断层等，可进行固结灌浆和帷幕灌浆，对断层进行处理，能够满足砼重力坝对地基的要求。3.2 坝轴线选择依据坝址区地形图以及基本资料中的岩石地质资料，对图中所给的坝轴线进行分析比较，选图中所给出的坝轴线为设计高程。3.3坝顶高程确定3.3.1坝顶高程设计参数（1）等级划分及设计标准依据SDJB-78水利水电枢纽工程等级划分及设计标准；（2）工程等级与建筑物级别。901枢纽大坝的参数如下：库容：5.2亿m3装机容量：150万KW该工程以发电

20、为主，兼顾灌溉、供水、库容5.2亿m3，电站装机容量150万KW，由表3-1和3-2确定该工程为一等大（T）型工程，确定主要建筑物（大坝、泄洪建筑物、电站）为1级，次要建筑物（导流墙、工作桥等）为3级，临时建筑物（导流建筑物等）为4级。（3）坝顶的安全超高表3-1、3-2、3-3如下：由表3-3知，大坝在设计情况及校核情况下的安全超高分别为hc=0.7m和hc=0.5m。表3-1 水利水电工程分等指标表工程等别水库总库容(108M3)防洪排涝灌溉供水水利发电保护城镇及工业区保护农田面积排涝面积灌溉面积供给城镇及矿区装机容量一10特别重要城市33.3013.3310特别重要城市750二101重要

21、城市33.36.6713.334.0103.33重要城市750250三10.1中等城市6.72.04.01.03.330.33中等城市2502.5四0.10.01一般城市2.00.331.00.20.330.03一般城市2.50.5五0.010.0010.330.20.030.5表3-2 水工建筑物的级别工程等别永久性建筑物级别临时建筑物级别主要建筑物次要建筑物一1.34二2.34三3.45四4.55五5.5表3-3 安全超高hc运用情况坝的级别123设计情况（基本情况）0.70.50.4校核情况（特殊情况）0.50.40.3（4）洪水标准表3-4 永久性水工建筑物洪水标准洪水重 建筑物现期(

22、年) 级别运用情况12345正常运用（设计）20005005001001005050303020非常运用（标准）50001000500300200由上表确定大坝的设计洪水为2000500年一遇，校核洪水时低于5000年一遇。最后根据资料选定：设计洪水0.1%，校核洪水0.01%。3.3.2坝顶高程的确定坝顶高程的确定，依据水工建筑物教材第77页进行，按设计情况和校核情况计算，选用较大值，且在可能最大洪水情况下，坝顶高程不能低于相对静水位，波浪墙高程不得低于波浪顶高程。hhLhzhc式中：h坝顶高出水库静水位的超高值hL为波浪高度hz为波浪中心线至静水位的高度hc为安全加高波浪波高hL、波长L，

23、波浪中心线高出静水面的高度hz的计算公式如下：hL0.0166 V05/4 D1/3L10.4（hL）0.8 hZhL2/L式中：V0计算风速（m/s）D库面水域吹程（km）在正常蓄水位和设计洪水位时，宜采用相应洪水期的多年平均最大风速的1.52.0倍（取1.5倍），在校核洪水位时，宜采用相应洪水期的多年平均最大风速计算，计算过程见计算书，最后确定坝顶高程2010m。3.3.3枢纽布置该枢纽工程由非溢流坝段、溢流坝段、底孔坝段、电站厂房、安装间等组成。为施工及运用便利，在左岸设有上坝公路和电站通行公路。坝顶高程2010m，大坝长405m，非溢流坝段长316.5m，溢流坝段长40.5m，底孔坝段

24、长48m，电站厂房及安装间位于河流中间，电站设于坝后，详见图3-1（枢纽平面布置图）。4 非溢流坝段设计4.1 坝体剖面尺寸坝体剖面尺寸的拟定应考虑管理和应用的需要，满足地形、地质、水力条件和结构上的要求，再通过校核稳定的强度，分析其是否满足安全和经济的要求。为获得经济合理的坝体剖面，必须遵循以下三条原则：坝体沿最危险破坏面的最小抗滑稳定安全系数不小于规范值；坝体上游面最小主应力不少于规定值；坝体总工程量为最小。重力坝的荷载主要是水压和自重，为满足上述条件，选定坝体基本剖面为三角形。参考已建成工程取大坝的基本剖面如图4-1，上游坝坡为1:0.15，下游坝坡为1:0.75，坝顶宽依据无交通要求情

25、况下，取坝高的8%10%，取13m。4.2坝体稳定及应力分析在任何可能出现的荷载组合情况下，重力坝都应保持稳定，稳定分析是重力坝设计的一项重要内容。应力分析是在坝体断面上已初步拟定的情况下进行的，其目的是为了制安坝体在运用期和施工期是否满足强度和稳定方面的要求，同时也为了研究与设计和施工相关的其它问题（例：确定砼坝体的标号，分区以及在某些部位配置钢筋等）提供依据。4.2.1 荷载及其组合作用在重力坝上的荷载，按其性质分为基本和特殊两种。基本组合由设计情况下或正常情况下同时出现的基本荷载组成。特殊荷载组合由校核情况下或非正常情况下同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。设计时，应从这两点结合

26、中，选择几种最不利的，即控制作用的组合情况进行计算，使之满足规范中规定的要求。本次设计中对要求计算的荷载组合已明确给出：（1）基本组合：正常蓄水位时的静水压力自重扬压力浪压力泥沙压力。（2）特殊组合：校核洪水位时的静水压力自重扬压力浪压力动水压力泥沙压力；基本组合地震荷载4.2.2 作用在坝基面以上的荷载（1）坝体自重（2）静水压力（3）扬压力（4）泥沙压力，（5）浪压力（6）地震荷载水平向总地震惯性力Q0KHCZFw沿重力坝高度作用于质点i的水平地震惯性力：总地震动水压力作用点位于水面以下0.54H1处以上各计算式中：rn砼容重rn2.4 T/m3r水容重r1.0 T/m3rsb淤沙的浮容重

27、 rsb=0.75T/m3A1坝体的砼截面面积m2H1H2作用在上、下游坝坡上的水深mA3扬压力图面积A2作用在上、下游坝坡上的水压力图面积A4作用在上、下游坝坡上的泥沙压力图面积hs坝前泥沙淤积厚度m泥沙内摩擦角12KH水平向地震系数，设防裂度为7时，KH0.1CZ综合影响系数，可取1/4F地震惯性力系数，当70mH150m时，F1.5G坝体总重Ti地震惯性力分布系数，其值取决于坝高H和质点i的位置Hi，计算溢流坝时，坝高H应算至闸墩顶。i值按图4-2求解。Wi集中在质点i上的重量Th计算质点的总数建筑物迎水面与水平面的夹角上游面下游面（7）作用在坝基面以上的荷载组合及计算成果见表4-1。表

28、4-1 非溢流坝坝基面以上各荷载计算成果表荷载组合基本组合特殊组合1特殊组合2正常蓄水位情况校核洪水位情况基本组合+地震荷载荷载（T）自重G17252.4517252.4517252.45荷载（T）水平静水压力上游P18064.58450.08064.5下游P2348.48933.12348.48垂直静水压力上游V11077.381115.631077.38下游V2261.36699.84261.36扬压力U4858.466474.094858.46泥沙压力水平PN1776.671776.671776.67垂直PV406.41406.41406.41浪压力P11.8230.7171.823地震

29、荷载（T）惯性力Q0646.97动水压力上游P01245.41下游P026.69垂直荷载总计W14139.1413000.2414139.14水平荷载总计P9494.519294.2710393.588、作用在1963折点以上坝体的荷载组合及计算成果见表4-2。表4-2 非溢流坝1963高程以上坝体荷载计算成果表荷载组合基本组合特殊组合1特殊组合2正常蓄水位情况校核洪水位情况基本组合+地震荷载荷载（T）自重G2258.452258.452258.45水平静水压力P18821012.15882浪压力P11.8230.7171.823扬压力U290.06310.78290.06地震荷载（T）惯性力

30、Q0183.174动水压力上游P0167.488下游P02垂直荷载总计W1968.391947.671968.39水平荷载总计P883.821013.221134.494.2.3 非溢流坝的稳定计算坝体抗滑稳定计算主要核算坝基面以上的滑动条件，坝体深层抗滑稳定因所给资料不足不作计算。坝基面上的抗滑稳定计算按抗剪断公式计算：式中：抗滑稳定安全系数，由水工建筑物教材第52页规定中指出：基本组合：3.0特殊组合：校核洪水情况2.5加地震荷载情况2.3W作用在接触面以上的总铅直力（含扬压力）P作用在接触面以上的总水平力f接触面上的抗剪断系数f1.2C接触面上的抗剪断凝聚力C120 T/m2A坝基接触面

31、面积m2，单宽1m时A113111.75m2表4-3 坝基稳定计算成果表荷载组合工况荷载KS是否稳定WP基本组合()正常蓄水位情况9495.479495.473.273.0稳定特殊组合校核洪水位情况9294.279294.273.1272.5稳定特殊组合()基本组合地震14139.1410381.162.9372.3稳定4.2.4 非溢流坝的应力计算（1）坝基面应力计算上、下游边缘应力上游边缘剪应力下游边缘剪应力上游边缘水平正应力下游边缘水平正应力上游坝面主应力（其中：）下游坝面主应力（其中：）式中：B计算截面的长度mW作用于计算截面以上全部荷载的铅直分力总和Tm作用于计算截面以上全部荷载对截

32、面垂直水流流向形心轴的力矩总和Tmn/m上、下游坝坡坡率P/P作用于计算截面上、下游的水压力和泥沙压力总和作用于计算截面上、下游的地震动水压力作用于计算截面上、下游处的扬压力计算结果见表4-4。（2）坝体1963截面应力计算 公式同上，计算结果见表4-5表4-4 非溢流坝应力计算表单位：T、Tm、kg/cm2组合形式基本组合特殊组合1特殊组合2W18997.614139.1419474.3313000.2414139.14P-9495.47-9495.47-9294.27-9294.27-10381.36M-96731.1-144648.01-127644.64-168988.45-19684

33、8.38P沙水16.8816.8817.1817.1816.88P沙水2.642.644.324.322.64Py动水0.199Py动水0.026Pru扬12.713.012.7Prd扬2.644.322.64yu12.355.7011.293.513.19yd21.6519.6023.5619.7522.11u0.68-0.2280.880.100.18d14.2614.714.4314.8116.56xu16.784.2117.054.174.35xd13.3411.0315.1411.1112.45zlu12.255.7311.163.493.16zld32.3430.6334.3830

34、.8634.53z2u16.884.1817.184.184.38z2d2.6404.3200.026备注不计扬压力计入扬压力不计计入计入表4-5 1963高程以上非溢流坝坝体应力计算表单位：T、Tm、kg/cm2组合形式基本组合特殊组合1特殊组合2W2258.451968.392258.451947.671968.39P-884.78-884.78-1013.22-1013.22-1129.3M-813.971640.48-1117.5-3747.28-6098.6P沙水4.24.24.54.54.2P沙水Py动水Py动水Pru扬4.24.54.2Prd扬yu6.016.385.873.72

35、2.64yd6.804.796.957.338.53ud5.103.65.215.56.4xu4.24.5xd3.832.73.914.134.8zlu6.056.525.93.82.7zld10.637.4810.8611.4513.33z2u4.24.5z2d备注不计扬压力计入扬压力不计计入计入（3）坝体内部应力计算坝内水平截面上的正应力坝内剪应力坝内水平正应力坝内主应力主应力和第一主应力的方向以顺时针方向为正；当yx时，自竖直线量取，当yx时，自水平线量取。（4）应力计算成果分析非溢流坝坝基面和1963截面各点应力分布如图4-3所示，坝体计算部位砼为R200，正常蓄水位情况下容许压力为2

36、00/4=50kg/cm2，校核洪水位情况下为200/3.5=57.1kg/cm2，此外，资料给出坝基、基岩的容许压应力岩74kg/cm2。非溢流坝坝基面稳定及应力验算见表4-6；1963截面稳定及应力验算见表4-7。由表4-6和表4-7知，此非溢流坝的稳定和应力满足设计规范要求。22表4-6 非溢流坝坝基面稳定及应力验算成果表名称符号基本组合特殊组合（）特殊组合（）计入扬压力不计扬压力安全系数或允许值比较分析结果计入扬压力不计扬压力安全系数或允许值比较分析结果计入扬压力不计扬压力安全系数或允许值比较分析结果垂直力（T）W14139.1418997.613000.2419474.3314139

37、.1418997.6水平力（T）P-9495.47-9495.47-9294.27-9294.27-10381.16-10381.16对截面形心力矩（Tm）M-144648.01-96731.1-168988.45-127644.64-196845.38-14888.47稳定验算抗剪强度公式法Ks抗剪断公式法3.23.83.0满足3.123.962.5满足2.933.482.3满足应力验算地基强度偏 心 距e10.235.0918.625满足13.06.5518.625满足13.927.8418.625满足上游边缘5.712.350满足3.5111.290满足3.190满足下游边缘19.621

38、.65=74满足19.7523.56=74满足22.11=74满足上游边缘第一主应力5.7312.25计入扬压力时0；不计扬压力时0.25rH3.175满足3.4911.16计入扬压力时0；不计扬压力时0.25rH3.25满足3.16计入扬压力时0满足第二主应力4.1816.884.1817.184.38下游边缘第一主应力30.6332.34砼200/450满足30.8634.38砼200/3.557.1满足34.53砼200/3.557.1满足第二主应力2.644.320.03表4-6 非溢流坝1963高程截面稳定及应力验算成果表名称符号基本组合特殊组合（）特殊组合（）计入扬压力不计扬压力安

39、全系数或允许值比较分析结果计入扬压力不计扬压力安全系数或允许值比较分析结果计入扬压力不计扬压力安全系数或允许值比较分析结果垂直力（T）W1968.392258.451947.672258.451968.392258.45水平力（T）P-884.78-884.78-1013.22-1013.22-1129.30-1129.30对截面形心力矩（Tm）M1640.48-813.97-3747.28-1117.50-6098.96-3644.51稳定验算抗剪强度公式法Ks抗剪断公式法7.457.843.0满足6.486.852.5满足5.846.152.3满足应力验算地基强度偏 心 距e0.830.3

40、65.875满足1.920.495.875满足3.101.615.875满足上游边缘6.386.010满足3.725.870满足2.640满足下游边缘4.796.8=74满足7.336.95=74满足8.53=74满足上游边缘第一主应力6.526.05计入扬压力时0；不计扬压力时0.25rH1.05满足3.85.9计入扬压力时0；不计扬压力时0.25rH1.125满足2.7计入扬压力时0满足第二主应力4.24.5下游边缘第一主应力7.4810.63砼200/450满足11.4510.86砼200/3.557.1满足13.33砼200/3.557.1满足第二主应力5 溢流坝设计5.1 溢流坝断面

41、尺寸的拟定5.1.1溢流道尺寸的拟定溢流道进口尺寸必须满足901水库泄洪的需要，故需先进行水力计算。（1）孔口出流流量的计算因泄水底孔出口高程低于设计、校核下游洪水位，故按淹没出流计算（设计洪水位计算），孔口出流流量Q孔2Q1635 m3/s（2）溢洪道过流流量计算由资料知，设计情况下的洪水频率0.190，洪水量为Q来5050m3/sQ堰Q来（Q孔Q电站）2008m3/s（3）堰顶高程的确定查地质资料，溢洪道过水堰介于较好岩石和特别坚硬岩石之间，取单宽流量q90m3/sm，溢流堰宽度B堰，考虑到校核洪水较大，故取3孔10m宽闸门，即B堰=30m，这样堰上水头查钢闸门设计规范，选平面钢闸门，其尺

42、寸为宽10m，高12m。堰顶高程为设H闸1993.5m（4）堰面曲线的确定查水工设计手册基础理论部分，堰面曲线采用WES曲线，求得堰面各部分尺寸。堰后据实际地形情况考虑，设置1:4斜坡段较为合适，通过做图法求得WES实用堰和斜坡段的连接圆弧半径为R=10.6m，下游反弧段半径通过水力计算得R=14m，反弧段出口挑角依据水工建筑物教材取25，出口坝顶高程应比下游最高水位高12m，取为1923.2m，确定其剖面尺寸为图5-1示。5.1.2 堰面尺寸校核将以上所拟定的尺寸按校核情况进行过流量校核，检验其是否满足过流要求。校核过流量按0.01%计算，校核过程见计算书，经校核所拟定尺寸满足要求。5.1.

43、3 闸墩断面拟定（1）闸墩断面拟定参照已建工程，结合本工程情况，选用1012m平面钢闸门，初步拟定闸墩尺寸如图5-2。（2）闸墩立面尺寸的确定为了改善溢洪道进口水流条件，增强溢流坝稳定性，改善应力分布情况，将闸墩在立面上相对坝轴线前移1.5m，切去11.58.13m（高宽）一块，闸墩顶部布设工作桥和交通桥。5.2 下游冲刷坑验算根据水工建筑物教材100页知道溢洪道下游水舌挑射距离L和最大冲坑水垫厚度tK为：则冲坑深度由于河床岩石的稳定边坡为1:0.75，所以冲坑半径r = 0.75，=3.73m，其值远小于水舌挑射距离L=191.6m，不会对坝底部造成冲刷，故安全。5.3 溢洪道边墙尺寸拟定（

44、1）溢洪道水面曲线的确定溢洪道WES实用堰堰顶水头由水力学上371页知，h顶0.668H7.68m，其它部分水深由公式，求解，将计算结果绘成水面曲线。（2）溢洪道边墙尺寸拟定由砼重力坝设计规范15页知，溢洪道边墙安全超高值hc0.51.5m。5.4 溢流坝段稳定及应力计算对于溢流坝段，抗滑稳定安全方面是主要的，应力控制是次要的，因此在稳定计算中要考虑三种工况，即：工况1：设计情况下，闸门全关时工况2：校核情况下，闸门全开时工况3：工况1地震荷载时应力计算只考虑两种工况，即工况1和工况2。5.4.1 荷载计算（1）工况1需考虑的荷载有：坝体自重、闸门、启闭机及其附属部件的重量、前后水压力、浪压力、泥沙压力、扬压力。（2）工况2需考虑的荷载有：坝体自重、校核洪水位下的水压力、浪压力、泥沙压力、扬压力及闸门泄水堰