拱坝课程设计

1、第一章 确定坝顶高程1.确定坝基开挖高程由相关水文、地质等资料初步估计坝高为50米左右，可建在微风化至弱风化上部基岩上，又下坝址河面高程1858.60m，综合槽探、硐探、钻探和地表地质勘察资料，坝址区左右岸坡残坡积层厚度达35m，局部地段深达10m，河床上第四纪冲积覆盖层厚度为8.8m左右；结合风化线深度，初步拟定坝基最低开挖高程为1843.50m。大坝校核洪水为500年一遇，坝体级别为4级。2.计算坝顶高程坝顶应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶的高程应高于波浪顶高程，其与正常蓄水位或校核洪水位的高差，选择两者中防浪墙顶高程的高者作为选定高程。(1).相关资料吹程坝底高程校核水位设计水位防浪墙

2、顶高程防浪墙顶高程取用风速600m1843.50m1892.71m1892.50mH设+h设H校+h校20.7m/s(2). 计算hl根据官厅公式计算： 当=20250 时，为累计频率5%的波高h5%; 当=2501000 时，为累计频率10%的波高h10%; 本设计=（9.80.610）/20.7=13.723 故取hlh5%.（3）.计算防浪墙顶高程及基本剖面坝高设计洪水位m校核洪水位m坝前水深H=H较/设-H底49.0049.210.6180.6187.0777.0770.1790.17813.723（）13.723（）0.7660.766安全加高0.40.31.3451.244防浪顶高

3、程1893.8451893.954最终防浪顶高程1893.954坝高50.454第二章 绘制坝基开挖线 坝高超过100m时，坝可建在新鲜、微风化或弱风化下部基岩上；坝高在50100m时，可建在微风化至弱风化上部基岩上；坝高小于50m时，可建在弱风化中部至上部基岩上。本设计坝高为50.454m，根据地质资料坝基建在弱风化层上部基岩上。开挖线见CAD附图。第三章 坝体尺寸初步拟定 1.坝顶宽度一般取坝高的8%10%，且不小于2m；此处坝高范围可取为：8%x50.454=4.036m、10%x50.454=5.045m。考虑交通要求，综合取坝顶宽度为5m. 2.相关参数序号部位项 目单位数 量1水库

4、坝顶高程m1893.9542坝顶宽度m53正常蓄水位m1892.5004坝底高程（开挖高程）m1843.5005设计洪水位m1892.5006设计洪水位相应下游水位m1861.2907校核洪水位m1892.7108校核洪水位相应下游水位m1862.8609淤沙容重KN/m3810砼的容重 KN/m3KN/m32411淤沙高程m1876.25012坝高m50.45413帷幕灌浆中心线距坝踵距离m33.拱冠梁的设计1).设计上游面曲线上游面曲线由坝体上游面顶点、凸点、坝踵点决定。考虑实际拱坝的作用，本次设计取堰顶高程1888.00设计。A.计算凸点高度HD。由公式 1=HDH，本设计初步取 1=0

5、.4，则可得:HD=0.4xH=0.4x（1888.00-1843.500）=17.8m.B.计算凸点到坝轴线的距离AD。由公式 2=ADH ,初步取 2=0.15，则可得:AD=0.15x(1888.00-1843.500)=6.675m.C.计算坝踵到过凸点的铅垂线的距离m.由公式k=mH ,设计初步取k=0.04,则可得:m=0.04x(1888.00-1843.500)=1.78m。2).设计厚度曲线a.坝顶厚度。 考虑交通要求，本设计坝顶厚度取5m.b.坝底厚度。 由经验公式：tbh=0.0943+0.0484wh-0.00069wh2其中tb为底厚度，w为开挖后的河谷宽度，由图量得

6、W=146.36m，H为坝体计算高度，堰顶高程1888.00m，坝底高程1843.50m，则计算坝高H=1888.00-1843.50=44.50m。带入数值得Tb/H=0.246则坝底厚度Tb=0.246x44.50=10.95m, c.中间厚度。采用直线型方法确定坝体中间厚度。坝顶厚度为5m,坝底厚度为12.75m,坝高44.50m.作坝顶厚度直线的中垂线，并于坝底厚度的中垂线重合，坝顶直线与坝底直线间的距离等于坝高，用虚直线连接坝底、坝顶直线两端，沿坝高将坝体分为6层，从坝顶往下每层距坝顶的距离分别为：0m、9m、18m、26.7m、35.5m、44.5m，如下图所示： 3).拱圈的确定

7、a.基本拱圈几何计算简图如下图：b.确定拱坝中心线。 确定坝体中心线可以采用河谷底中心线、底拱垂直平分线、距底拱0.3倍坝高处河谷开挖宽度的垂直平分线。本设计采取距底拱垂直平分线法来确定拱坝的中心线。如下所示：c.设计顶拱、底拱。)顶拱设L=500,则设R=500,则 b)底拱设L=300,则设R=300,则d.圆心连线圆心连线如下所示：4).拱坝参数表高程高差Z拱圈厚T坝址距YXFLXFRRCLRCRLRR外LR外R1888.005.006.0687.7858.59114.6276.4850.0050.00117.1278.981879.09.006.209.1867.6247.37100.

8、8470.4642.1142.24103.9473.561870.018.007.4111.6247.5238.6586.4563.7534.0637.3290.15567.4551861.326.708.5712.7337.4432.6571.2756.0332.8735.6475.55560.3151852.535.509.7512.3027.9725.9054.3646.6531.9633.7259.23551.5251843.544.5010.9510.9518.3718.3736.7436.7430.0030.0042.21542.215第四章 坝体应力计算1.正常蓄水位情况1).左

9、拱应力 坝 数 据 N HB1 HB2 HS FS MS MH 6 1892.5 1843.5 1876.25 30 .8 1 MC GC EC EF KC CS u 2.4 -.00001 1600000 760000 .025 .25 .28 高程 外半径 拱圈厚 半中心角 坝趾距 岸坡角AF 坝肩弹模EF H R T A Y AF EF 1888.00 117.12 5.00 50.00 6.06 70.85 760000 1879.00 103.94 6.20 42.11 9.18 69.62 760000 1870.00 90.16 7.41 34.06 11.62 59.38 76

10、0000 1861.30 75.56 8.57 32.87 12.73 50.28 760000 1852.50 59.25 9.75 31.96 12.30 50.57 760000 1843.50 42.22 10.95 30.00 10.95 50.94 760000 当量矩形长宽比 m= 23.4512948896486 坝体积 V= 65607.3532415502 m3 温升 G=-57.57 /(T+2.44) 计 算 结 果 E= 2 (双向扭转效应)(1) 荷 载 分 配 高程 总荷载 梁载 拱载 扭载 梁载(震) 拱载(震) 扭载(震) H P X XA Z Xv XAv

11、Zv 1888 4.50 -0.54 4.71 0.33 -0.06 4.84 0.42 1879 13.50 1.84 6.81 4.85 2.17 7.10 5.29 1870 24.17 5.78 9.79 8.59 6.01 10.33 9.24 1861.3 35.19 9.53 11.90 13.75 9.73 12.61 14.59 1852.5 46.33 13.53 14.48 18.32 13.76 15.31 19.33 1843.5 57.73 27.04 10.71 19.98 28.01 11.12 20.97(2) 拱 端 内 力 Mao Vao Hao Maov

12、 Vaov Haov -335.61 5624.38 543.53 147.40 5625.50 560.79 -886.02 7051.07 668.33 -291.89 7051.24 700.06 -1902.37 7892.49 708.44 -1450.65 7888.07 751.37 -2394.79 6958.91 593.85 -2100.27 6950.83 634.47 -2437.42 5230.21 393.12 -2295.87 5221.06 426.51 -1207.59 1825.21 3.78 -1207.73 1822.96 15.63(3) 拱 应 力(

13、T/m2)(压为正） 拱端 拱冠 拱端(震) 拱冠(震) Sau Sad Sou Sod Sauv Sadv Souv Sodv 29.3 190.4 151.5 62.8 147.0 76.3 153.1 66.0 -27.8 249.0 182.5 25.5 68.3 159.4 183.5 32.2 -106.6 309.7 219.7 -45.8 -52.8 264.6 220.0 -36.9 -118.9 273.3 200.5 -87.1 -91.1 252.9 200.2 -79.5 -105.1 204.3 155.6 -107.8 -93.2 198.2 154.5 -101

14、.4 -54.9 67.8 55.3 -81.0 -53.8 68.9 53.8 -77.2(4) 粱 内 力 Moc Voc Woc Mocv Vocv Wocv 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -110.02 -5.87 145.95 -127.46 -9.52 145.95 -581.93 -40.19 331.66 -644.08 -46.33 331.66 -1319.63 -106.80 520.18 -1443.50 -114.82 520.18 -2169.77 -208.28 685.03 -2372.41 -218.21 685.03 -3588

15、.82 -390.88 764.04 -3900.09 -406.20 764.04(5) 梁 应 力(T/m2)(压为正） 梁应力 梁应力(震) 梁自重应力 Scu Scd Scuv Scdv Scug Scdg 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 6.7 42.2 4.0 45.0 -4.2 43.9 -18.7 114.0 -25.7 121.2 -19.6 94.3 -47.8 181.1 -58.3 192.0 -6.9 112.8 -68.6 230.7 -82.2 245.1 53.4 81.3 -117.4 298.4 -134.5 317.3 142.8 18.7

16、(6) 拱 冠 变 位 Ror Rorv -3.09079288960951E-02 -3.12960713870944E-02 -2.46683461785187E-02 -2.52070858957753E-02 -1.83223766863875E-02 -1.89079478240082E-02 -1.22320667214397E-02 -1.26733156209616E-02 -6.56816616785614E-03 -6.80209798304597E-03 -1.98453647453383E-03 -2.02260945612468E-03 (7) 最 大 应 力 Sau

17、 Sad Sou Sod Scu Scd 最大 29.3(1) 309.7(3) 219.7(3) 62.8(1) 6.7(2) 298.4(6) 最小-118.9(4) 67.8(6) 55.3(6) -107.8(5) -117.4(6) 0.0(1)2).右拱应力 坝 数 据 N HB1 HB2 HS FS MS MH 6 1892.5 1843.5 1876.25 30 .8 1 MC GC EC EF KC CS u 2.4 -.00001 1600000 760000 .025 .25 .28 高程 外半径 拱圈厚 半中心角 坝趾距 岸坡角AF 坝肩弹模 H R T A Y AF

18、EF 1888.00 76.48 5.00 50.00 6.06 58.87 760000 1879.00 70.46 6.20 42.24 9.18 54.20 760000 1870.00 63.75 7.41 37.32 11.62 44.02 760000 1861.30 56.03 8.57 35.64 12.73 39.67 760000 1852.50 46.65 9.75 33.72 12.30 41.61 760000 1843.50 36.74 10.95 30.00 10.95 42.39 760000 当量矩形长宽比 m= 16.8186261083202 坝体积 V=

19、 48568.5163133286 m3 温升 G=-57.57 /(T+2.44) 计 算 结 果 E= 2 (双向扭转效应)(1) 荷 载 分 配 高程 总荷载 梁载 拱载 扭载 梁载(震) 拱载(震) 扭载(震) H P X XA Z Xv XAv Zv 1888 4.50 -2.86 6.41 0.94 -2.61 6.63 1.18 1879 13.50 0.24 9.51 3.75 0.43 9.95 4.17 1870 24.17 4.43 12.73 7.01 4.60 13.40 7.57 1861.3 35.19 7.81 15.54 11.83 8.01 16.33 12

20、.57 1852.5 46.33 13.84 18.65 13.85 14.31 19.47 14.60 1843.5 57.73 32.43 13.62 11.68 33.90 14.00 12.18(2) 拱 端 内 力 Mao Vao Hao Maov Vaov Haov -429.23 3546.87 473.84 -108.65 3547.85 492.90 -1016.40 4612.39 599.51 -657.87 4611.93 631.59 -1736.07 4917.90 617.24 -1457.46 4914.53 656.16 -2165.40 4412.29 53

21、7.99 -1991.87 4407.26 574.69 -2105.18 3341.29 376.39 -2043.29 3336.27 405.17 -986.18 1180.78 32.34 -1006.31 1179.73 42.76(3) 拱 应 力(T/m2)(压为正） 拱端 拱冠 拱端(震) 拱冠(震) Sau Sad Sou Sod Sauv Sadv Souv Sodv -6.0 200.2 152.4 30.8 73.1 125.3 150.0 38.6 -57.3 260.4 191.0 -11.8 2.2 207.9 186.8 0.4 -99.1 281.3 209.

22、8 -68.2 -64.5 254.8 204.9 -54.8 -105.1 250.3 193.7 -102.4 -87.4 239.6 189.2 -90.8 -85.0 183.2 149.6 -113.4 -78.4 181.9 145.9 -104.4 -41.5 59.3 53.9 -76.6 -41.4 61.4 51.7 -72.2(4) 粱 内 力 Moc Voc Woc Mocv Vocv Wocv 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -24.59 11.78 144.40 -33.75 9.82 144.40 -273.59 -9.22 327.8

23、0 -307.86 -12.81 327.80 -687.68 -62.48 513.24 -759.83 -67.65 513.24 -1122.32 -157.75 673.99 -1251.10 -165.87 673.99 -2194.72 -365.97 749.03 -2429.12 -382.81 749.03(5) 梁 应 力(T/m2)(压为正） 梁应力 梁应力(震) 梁自重应力 Scu Scd Scuv Scdv Scug Scdg 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 20.4 28.4 18.9 30.0 -4.1 44.1 15.8 79.4 11.9 83

24、.5 -19.6 95.3 5.6 127.5 -0.7 134.1 -7.1 114.4 0.8 159.7 -7.9 169.2 52.9 82.8 -42.4 218.4 -55.5 233.1 142.0 18.9(6) 拱 冠 变 位 Ror Rorv -1.85443583360464E-02 -1.88262469861221E-02 -1.55578514427905E-02 -.015937109231446 -1.22756580982108E-02 -1.26627632970712E-02 -8.71900733775829E-03 -9.00352825604958E

25、-03 -5.02224772682298E-03 -5.16860165138123E-03 -1.70177313730711E-03 -1.72959041892575E-03 (7) 最 大 应 力 Sau Sad Sou Sod Scu Scd 最大 -6.0(1) 281.3(3) 209.8(3) 30.8(1) 20.4(2) 218.4(6) 最小 -105.1(4) 59.3(6) 53.9(6) -113.4(5) -42.4(6) 0.0(1)2.设计洪水位情况1).左拱应力 坝 数 据 N HB1 HB2 HS FS MS MH 6 1892.5 1861.29 18

26、76.25 30 .8 1 MC GC EC EF KC CS u 2.4 .00001 1600000 760000 .025 .25 .28 高程 外半径 拱圈厚 半中心角 坝趾距 岸坡角AF 坝肩弹模EF H R T A Y AF EF 1888.00 117.12 5.00 50.00 6.06 70.85 760000 1879.00 103.94 6.20 42.11 9.18 69.62 760000 1870.00 90.16 7.41 34.06 11.62 59.38 760000 1861.30 75.56 8.57 32.87 12.73 50.28 760000 18

27、52.50 59.25 9.75 31.96 12.30 50.57 760000 1843.50 42.22 10.95 30.00 10.95 50.94 760000 当量矩形长宽比 m= 23.4512948896486 坝体积 V= 65607.3532415502 m3 温升 G= 57.57 /(T+2.44) 计 算 结 果 E= 2 (双向扭转效应)(1) 荷 载 分 配 高程 总荷载 梁载 拱载 扭载 梁载(震) 拱载(震) 扭载(震) H P X XA Z Xv XAv Zv 1888 4.50 -4.34 9.15 -0.32 -3.85 9.28 -0.22 1879

28、 13.50 -0.18 11.85 1.82 0.15 12.14 2.27 1870 24.17 5.00 14.99 4.18 5.23 15.53 4.83 1861.3 35.19 10.14 17.44 7.60 10.35 18.15 8.44 1852.5 37.54 6.29 21.20 10.05 6.52 22.04 11.06 1843.5 39.94 7.65 21.73 10.56 8.62 22.14 11.55(2) 拱 端 内 力 Mao Vao Hao Maov Vaov Haov -131.80 10945.61 1068.96 351.21 10946.

29、73 1086.23 -379.48 12316.07 1214.82 214.65 12316.25 1246.56 -890.62 12209.06 1269.69 -438.89 12204.64 1312.62 -1191.10 10388.07 1165.93 -896.58 10379.98 1206.56 -1238.06 7937.25 1020.13 -1096.51 7928.10 1053.52 -596.60 4099.55 695.82 -596.74 4097.30 707.66(3) 拱 应 力(T/m2)(压为正） 拱端 拱冠 拱端(震) 拱冠(震) Sau S

30、ad Sou Sod Sauv Sadv Souv Sodv 182.6 245.9 230.6 195.8 300.3 131.7 232.2 198.9 137.9 256.4 227.9 160.7 233.9 166.8 228.9 167.4 76.7 271.6 229.5 105.1 130.5 226.5 229.7 114.1 42.4 237.5 201.3 58.3 70.3 217.2 201.0 65.9 30.8 187.9 163.2 29.4 42.6 181.8 162.1 35.7 36.3 96.9 90.7 23.4 37.3 98.0 89.2 27.

31、1(4) 粱 内 力 Moc Voc Woc Mocv Vocv Wocv 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 19.81 20.31 145.95 2.37 16.66 145.95 -151.39 -1.40 331.66 -213.53 -7.54 331.66 -539.51 -67.27 520.18 -663.38 -75.28 520.18 -964.11 -139.58 685.03 -1166.75 -149.51 685.03 -1307.51 -202.32 764.04 -1618.78 -217.64 764.04(5) 梁 应 力(T/m2)

32、(压为正） 梁应力 梁应力(震) 梁自重应力 Scu Scd Scuv Scdv Scug Scdg 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 27.4 21.0 24.6 23.9 -4.2 43.9 29.7 64.2 22.7 71.4 -19.6 94.3 18.5 112.1 8.0 123.0 -6.9 112.8 12.1 145.0 -1.5 159.4 53.4 81.3 8.2 159.7 -8.9 178.6 142.8 18.7(6) 拱 冠 变 位 Ror Rorv -1.21340208722868E-02 -1.25221618830071E-02 -1.0

33、5683588432524E-02 -.011107098560509 -8.60443588631326E-03 -9.19000702393398E-03 -6.13408308013233E-03 -6.57533138282101E-03 -3.38520794415418E-03 -3.61913975934401E-03 -1.02480401622492E-03 -1.06287690936055E-03 (7) 最 大 应 力 Sau Sad Sou Sod Scu Scd 最大 182.6(1) 271.6(3) 230.6(1) 195.8(1) 29.7(3) 159.7

34、(6) 最小 30.8(5) 96.9(6) 90.7(6) 23.4(6) 0.0(1) 0.0(1)2）.右拱应力 坝 数 据 N HB1 HB2 HS FS MS MH 6 1892.5 1861.29 1876.25 30 .8 1 MC GC EC EF KC CS u 2.4 .00001 1600000 760000 .025 .25 .28 高程 外半径 拱圈厚 半中心角 坝趾距 岸坡角AF 坝肩弹模EF H R T A Y AF EF 1888.00 76.48 5.00 50.00 6.06 58.87 760000 1879.00 70.46 6.20 42.24 9.1

35、8 54.20 760000 1870.00 63.75 7.41 37.32 11.62 44.02 760000 1861.30 56.03 8.57 35.64 12.73 39.67 760000 1852.50 46.65 9.75 33.72 12.30 41.61 760000 1843.50 36.74 10.95 30.00 10.95 42.39 760000 当量矩形长宽比 m= 16.8186261083202 坝体积 V= 48568.5163133286 m3 温升 G= 57.57 /(T+2.44) 计 算 结 果 E= 2 (双向扭转效应)(1) 荷 载 分 配 高程 总荷载 梁载 拱载 扭载 梁载(震) 拱载(震) 扭载(震) H P X XA Z Xv XAv Zv 1888 4.50 -5.64 11.07 -0.93 -5.40 11.29 -0.70 1879 13.50 -1.3