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；h2-第

6、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设施，但均

7、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)护坦起始端时均压强(KN/m

8、2)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)（0.20.6L）脉动压强后段

9、(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 9.001 2.093 0

10、.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6