消力池稳定计算

1、*水库工程上坝址重力坝方案消力池稳定计算稿(可研阶段)*有限公司2019年11月审定：审查：校核：编写： 目 录1计算目的12计算要求13计算依据14计算过程14.1 基本参数14.2 计算公式24.3 计算过程44.4 计算成果54.5 结论51 计算目的根据水工结构布置和水力学计算成果，计算可行性研究阶段上坝址重力坝方案消力池底板的抗浮条件，确定抗浮处理措施和工程量。2 计算要求满足可行性研究阶段要求。3 计算依据混凝土重力坝设计规范SL319-2018水工建筑物荷载设计规范SL744-2016溢洪道设计规范SL253-2018*水库工程上坝址重力坝方案水力学计算稿4 计算过程4.1 基本

2、参数消力池底板总长30m，宽43m，底板厚2m，底板高程1349m。消力池结合下游开挖布置，对基础进行固结灌浆处理，固结灌浆孔的间、排距均为2m，呈方形布置，坝基面孔深入基岩8m。为增强护坦与基础连接布置基础插筋锚固，插筋为252m×2m，入基岩深5.0m。水力学基本参数建筑物级别：4级水库正常蓄水位：1392m消能防冲设计标准：5%-校核洪水位(P=0.5%)：394.19m消能防冲设计标准水库水位：1393.48m校核洪水标准相应下泄流量：271m3/s消能防冲标准相应下泄流量：151m3/s校核洪水标准相应下游水位：1355.15m消能防冲标准相应下游水位：1354.42m堰顶

3、高程：1392m设计洪水位(P=3.33%)：1393.62m底部高程：1345m设计洪水标准相应下泄流量：172m3/s底板高程：1349m设计洪水标准相应下游水位：1354.6m底流消能跃前水深按取泄槽末端的水深，根据泄槽水面线结果取末端水深。底流消能计算成果工况跃前水深h1跃后水深h2流速VFr1自由水跃长度池长出口流速设计洪水0.1394.77728.79824.67132.00425.6030.714校核洪水0.2185.99328.96719.82839.85031.8801.025消能防冲0.1224.47728.75626.27330.04624.0370.6484.2 计算公

4、式消力池底板抗浮稳定复核计算按照不设排水孔考虑，计算工况：(1)宣泄消能防冲的洪水流量。(2)宣泄设计洪水流量。(3)宣泄校核洪水流量。根据溢洪道设计规范SL 253-2018规定，底板的抗浮稳定计算公式按照下式计算：式中：P1底板自重，KN； P2底板顶面上的时均压力，KN； P3当采用锚固措施时，地基的有效重量，KN； Q1底板顶面上的脉动压力，KN； Q2底板底面上的扬压力；(1)护坦自重护坦长度30m，宽度43m，厚度2m，混凝土容重24KN/m3。(2)时均压力时均压力的计算公式按水工建筑物荷载设计规范SL744-2016中的要求，式中：ptr 过流面上计算点的时均压强代表值(N/m

5、2)； 水的重度，(kg/m3)；h 计算点的水深； 结构物底面与水平面的夹角，=0。(3)脉动压力脉动压力的计算公式按水工建筑物荷载设计规范SL744-2016计算：式中：Pf脉动压力，N；pf脉动压强，N/m2；A作用面积，m2；面积均化系数，按水工建筑物荷载设计规范SL744-2016表7.5.1取值；其中正、负号应按不利设计条件选定。面积均化系数结构部位平底消力池底板结构分块尺寸Lm/h20.511.5b/h20.511.50.511.50.511.5m-0.550.460.40.440.370.320.370.310.27注：Lm-结构块顺流向的长度，m；b-结构块垂直流向的长度，m

6、；h2-第二共轭水深，m。式中：Kp脉动压强系数，按水工建筑物荷载设计规范SL744-2016表7.5.2取值；w水的密度，Kg/m3；v相应工况下水流计算断面的平均流速，m/s(对消力池水流，可取收缩断面的平均流速)；平底消力池底板的脉动压强系数KP结构部位Fr1>3.5Fr13.5所在位置0.0<x</L<0.20.030.030.2<x</L<0.60.050.070.6<x</L<1.00.020.04注：表中Fr1为收缩断面的弗劳德数，x为计算断面离消力池起点的距离，m；L为消力池的长度(4)扬压力扬压力计算时按照虽设有排水

7、设施，但均考虑为不可靠的状态下进行计算，偏安全。(5)锚固地基有效自重按溢洪道设计规范SL253-2018中附录B.2.4计算：式中：P3锚固地基的有效重量，kN；R岩石浮重度，KN/m3；A n根锚筋护坦的计算面积，m2；T锚固地基的有效深度，m；d锚筋直径，m；L锚筋间距，m；S锚筋锚入地基的深度，m。图4.4-1 锚固力计算简图锚筋锚入地基的深度S=5.0m，锚筋的间距L=2m。4.3 计算过程混凝土底板重度计算护坦宽度(m)护坦厚度(m)混凝土容重KN/m3护坦长度(m)护坦重量KN432243061920时均压力P2计算计算工况起始水深(m)跃后水深(m)水容重(KN/m3)护坦起始

8、端时均压强(KN/m2)护坦末端时均压强(KN/m2)护坦时均压力(KN/m2)设计洪水0.139 4.777 9.811.363 46.864 31106.14校核洪水0.218 5.993 9.812.134 58.791 39296.90消能防冲0.122 4.477 9.811.198 43.916 29098.63锚固地基有效自重P3计算岩石天然容重（KN/m3）锚筋间距(m)锚筋长度(m)锚筋直径(mm)有效重量（KN）27252579460.77脉动压强pf计算计算工况流速v(m/s)Fr水密度（kg/m3）脉动压强前段(N/m2)（00.2L）脉动压强中段(N/m2)（0.20

9、.6L）脉动压强后段(N/m2)（0.61.0L）设计洪水28.7983 24.671 100037320 62201 24880 校核洪水28.9675 19.828 100037760 62934 25173 消能防冲28.7561 26.273 100037211 62019 24807 注：查表得，前段Kp=0.03，中段Kp=0.05，后段Kp=0.02。脉动压力Pf计算计算工况部位垂直流向长度b(m)顺流向长度Lm(m)第二共轭水深h2(m)Lm/h2b/h2m脉动压力（KN）设计洪水前段4364.777 9.001 2.093 0.32888.59 中段43124.777 9.0

10、01 2.093 0.278665.78 后段43124.777 9.001 2.093 0.273466.31 校核洪水前段4365.993 7.175 1.669 0.323117.48 中段43125.993 7.175 1.669 0.278767.90 后段43125.993 7.175 1.669 0.273507.16 消能防冲前段4364.477 9.605 2.234 0.292784.13 中段43124.477 9.605 2.234 0.278640.42 后段43124.477 9.605 2.234 0.273456.17 扬压力计算计算工况下游水位(m)底板底部高程(m)扬压力总水头(m)扬压力强度(KN/m2)扬压力(KN)设计洪水1354.63477.6154.94 96177.24 校核洪水1355.153478.15160.33 103137.44 消能防冲1354.423477.42153.17 93899.36 4.4 计算成果抗浮稳定计算成果计算工况P1P2P3Q1Q2Kf设计61