某某重力坝毕业设计

1、目录前言1第一部分设计说明书1 基本资料21.1 自然条件及工程31.2 坝址与地形情况21.3 水库规划资料32 枢纽布置42.1 枢纽组成建筑物及其等级42.2 枢纽布置53 洪水调节63.1 基本资料63.2 洪水调节基本原则73.3 调洪演算84 非溢流坝剖面设计114.1 设计原则114.2 剖面拟订要素114.3 抗滑稳定分析与计算134.4 应力计算145. 溢流坝段设计165.1 泄水建筑物方案比较165.2 工程布置165.3 溢流坝剖面设计165.4 消能设计与计算176 细部构造设计186.1 坝顶构造186.2 廊道系统196.3 坝体分缝206.4 坝体止水与排水21

2、I6.5 基础处理22第二部分设计计算书1.调洪演算 .251.1调洪演算的目的 .251.2调洪演算的基本原理和方法 .251.3调洪的基本资料 .271.4调洪演算的过程计 .271.5调洪计算结果 .402 坝体剖面设计 .402.1非溢流坝段计算 .402.2溢流坝剖面设计 .432.3下游消能设计 .472.4 WES 堰面水面线计算 .493.荷载计算及组合 .533.1抗滑稳定分析 .534.稳定分析 .605.应力分析 .625.1弯矩计算 .626.应力分析计算 .65参 考 文 献.68致谢.69II某某重力坝毕业设计前言本次毕业设计是根据根据教学要求， 对水利水电专业本科

3、毕业生进行的最后一项教学环节。本毕业设计内容为宁溪水利枢纽工程， 它基本包括了一般水利枢纽所需进行的坝工初步设计的全过程。某某水电站位于贵州省东北部沿河县境内，系乌江干流规划开发的第七个梯级，上游 120.8 公里为思林水电站， 下游 7 公里为沿河县城。 沙沱水电站以发电为主， 兼顾航运、防洪及灌溉等任务。 某某坝址控制流域面积 54508 平方公里， 多年平均流量 951 立方米 / 秒。初拟电站正常蓄水位 365 米，汛期限制水位 351 米（68月），死水位 350 米。水库总库容 6.31 亿立方米，调节库容 4。13 亿立方米，电站装机容量 100 万千瓦，与构皮滩水电站联合运行保

4、证出力 35.66 万千瓦，多年平均发电量 38.77 亿千瓦时，机组年利用小时 3877。枢纽工程拟建垂直升船机，设计可通航 500 吨机动驳，2020 年过坝货运量按 193.2 万吨 ( 其中下水 173.6 万吨 ) 规划 . 电站枢纽为二等工程, 主要水工建筑物为二级建筑物。此工程建成后可以保护广大的农田和城镇，免受洪水和渍涝灾害，从而减免国民经济的损失，具有很好的社会经济效益。大坝为混凝土实体重力坝，坝顶高程为368.05m，最大坝高 88.05 m 。泄洪坝段位于河床中部，两侧为挡水坝段。电站采用右岸引水式，水库的防洪库容，可满足本工程 2000 年防洪标准。设计的基本内容包括枢

5、纽总述， 坝型选择及枢纽布置， 主要建筑物的设计与计算，细部构造设计及地基处理等。 根据设计总要求， 设计内容偏重于坝型选择与主要建筑物的设计，而由于时间关系对建筑物中电站厂房坝段的设计及施工导流设计两部分设计这里不进行叙述。本书在阐述过程中，尽可能的配置了许多的插图、附表和附录，以供参阅。本次设计期间要特别感谢指导老师吴海林老师的悉心指导。 由于时间仓促， 限于本人的水平以及以前从未进行过工程实践缺乏经验， 特别是对本设计的工程所在地也未进行过实地考察， 因此，书中如有不当和错误之处， 恳望各位老师和读者谅解予以指正。1第一部分设计说明书基本资料1.1 自然条件及工程某某 水电站位于贵州省东

6、北部沿河县境内，系乌江干流规划开发的级，上游120.8公里为思林水电站，下游7 公里为沿河县城。乌江是典型的山区河流，全长1037 公里( 其中贵州境内为 874 公里 ) ，干流天然落差 2124 米，平均比降 2.05 。乌江流域地势由西南向东北倾斜，东西向高差大，流域面积87900 平方公里，在贵州境内有67500 平方公里。自河源到乌江渡， 定为乌江上游， 长 448 公里，这段河道河谷深切，纵坡陡峻，伏流众多，洪枯水位变幅特大。从乌江渡到沿河县城为乌江中游，长 346 公里，河道穿行于深山谷之中，礁石林立，滩险密布，有名的璇塘天生桥镇天洞、一子三滩号称 “四大天险 ”，均在此段。 从

7、沿河县城到重庆市的涪陵河口为乌江的下游，长 243 公里，此段河道河谷宽窄相间，两岸多有田地分布，农田和居民点较为集中。本流域属亚热带季风气候区。 冬季主要受西伯利亚冷气流的影响， 夏季受印度洋孟加拉湾的西南暖湿气流和西太平洋的海洋性气侯影响。 流域内雨量丰沛， 某某坝址以上流域多年平均降水量为 1091.0mm。多年平均水面蒸发量为 753.8mm，年际之间相差较大，年内各月也相差很大。多年平均相对湿度一般在76%以上。多年平均风速为0.7m/s ，实测最大风速为25m/s，相应风向为 E。多年平均远近雷暴日为46.5 日，七月份最多为9.0 日。沿河站气温统计表见表1-7 。沿河站地温水温

8、统计表见表1-8 。表 1.1沿河站气温统计表单位：项 目1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月全年多年平均6.47.712.217.621.624.928.027.724.018.313.38.517.5极端最高24.628.632.735.639.139.941.642.038.436.632.725.242.0相应日期2310261606212708101208058/8相应年份1972196219731958198819811971198119901985197919681981极端最低-5.4-3.10.01.89.013.918.317.513

9、.07.0-0.3-3.5-5.4相应日期300810020804282D2429301630相应年份19771974197419721960196119922Y19771957196219751977表 1.2沿河站地温及水温统计表单位：2项目1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月全年地面均温7.18.513.319.424.227.932.632.427.020.314.49.019.7极端最高37.538.551.055.862.965.070.273.267.555.843.441.555.2极端最低-6.4-6.8-3.70.88.413.317

10、.716.410.94.3-1.4-9.13.75cm平均7.48.512.918.422.726.630.430.626.220.114.59.519.010cm平均7.98.812.918.222.426.330.230.526.420.315.110.119.115cm平均8.29.012.818.022.326.029.830.426.520.715.410.519.120cm平均8.79.312.517.922.225.629.530.026.321.016.011.119.2平均水温12.713.015.318.420.621.723.323.722.520.017.314.418

11、.6注：表中地温为沿河站统计，水温因沿河站无水温观测资料，根据上游思南水文站统计。1.2 坝址与地形情况坝址处河床狭窄 , （普通洪水流量时）死河滩，坝址附近河床坡度甚陡，水流湍急，有小瀑布，右岸地势较高，左岸地势较低，有起伏之山头。坝址处为震旦纪砂岩。左岸风化较严重，深达3 4 m ，且夹有页岩。水层岩岩层为向斜层之一翼微倾向上游。坝址处水流急，故无砂卵石等淤积物。无侵蚀地下水。附近曾发生6 级地震，设计应按 7 级进行考虑。1.3 水库规划资料表 1.3规划资料名序号称单 位数量备注1水库水位：正常蓄水位m365死水位m353.5正常蓄水位时2水库面积229.96静水km3回水长度km11

12、4.44水库容积：3校核洪水位以总库容9.05下亿 m正常蓄水位以下库容37.7亿 m3调节库容32.87亿 m死库容34.83死水位以下亿 m5调节特性日调节枢纽布置2.1 枢纽组成建筑物及其等级2.1.1 根据枢纽的任务确定枢纽组成建筑物根据某某水电站以发电为主，兼顾航运、防洪及灌溉等任务，故需的永久建筑物包括挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、开关站、通航建筑物。为便于施工，还需要导流建筑物、施工围堰等临时建筑物。2.1.2确定建筑物等级表 2.1水利水电枢纽工程的分等指标分等指标工程等别工程规模水库总库容防洪灌溉面积水电站保护农田面积装机容量（亿米 3）保护城镇及工矿区（万亩）（万亩）

13、（万千瓦）一大（ 1）型10特别重要城市、工矿区500150120二大（ 2）型10 1重要城市、工矿区50010015050120 30三中型10.1中等城市、工矿区1003050530 5四小（ 1）型0.1 0.01一般城镇、工矿区30550.551五小（ 2）型0.01 0.00150.53.0)3.13(2.5)满足稳定要求。4.4 应力计算4.4.1 分析的目的检验所拟坝体断面尺寸是否 经济合理，并为确定坝内材料分区，某些部位配筋提供依据。134.4.2 分析方法应力分析的方法有理 论计算和模型 试验两类。理论计算又分为材料力学法和 弹性理论法，材料力学法计算简便，适应面广，并有一

14、套比较成熟的应力控制标准，目前仍被普遍采用，适应于地质比较简单的高坝；本工程坝高 366.08.8 m -280m=88.05m在大于 70m范围内，采用材料力学分析法。4.4.3材料力学法的基本假设1、坝体混凝土 为均质、连续、各向同性的弹性材料；2、视坝段为固接于地基上的 悬臂梁，不考虑地基变形对坝体应力的影响，并认为各坝段独立工作，横缝不传力；3、假定坝体水平截面上的正 应力y 按直线分布，不考虑廊道等对坝体应力的影响。4.4.4 荷载组合1、设计洪水情况：自重+设计洪水位对应的静水压力+扬压力+浪压力 +沙压力；2、校核洪水情况：自重+校核洪水位 对应的静水压力+扬压力+浪压力 +沙压

15、力；4.4.5 应力计算在一般情况下，坝体的最大和最小 应力都出现在坝面，所以，在重力坝设计规 范中规定，首先应校核坝体边缘应力是否满足强度要求。计算公式如下：1、水平截面上的正应力y ，因为假定正应力y 按直线分布，所以按偏心受 压公式 yuW6 M； yd =W6 M；来计算上下游 边缘应力，其中：BB2BB2W 作用于计算截面以上全部荷 载的铅直分力的合力， kN;M 作用于计算截面以上全部荷 载对截面垂直水流流向形心 轴的力矩总和，kNm； 计算截面的 长度，2、剪应力Puyu nPu 上游面水 压力强度,n 下游坝坡坡率dydPd mPd 上游面水 压力强度 ,m 上游坝坡坡率3、水

16、平正应力xxu = Pu -u nxd = Pd + d m144、主应力1u =（1+n2 ） yu - Pu n22u = Pu1d =（1+m2 ） yd - Pd m22 d =Pd重力坝非溢流坝段的荷载主要有：自重、静水压力、浪压力、泥沙压力、扬压力、冰压力、地震荷载等，常取 1 m 坝长进行计算。应力计算结果如下：（以下应力单位均为 KPa）1、计扬压力由上面的公式计算出各个应力， 分析可看出由以上可以看出坝体边缘应力状态良好，未出现拉应力的情况。2、不计扬压力不计扬压力时其应力计算与计扬压力是计算方法一样，主要分析垂直正应力yu 和 yd 、剪应力 u ， d 、水平正应力 xu

17、 , xd 、第一主应力 1u , 1d 、第二主应力五种应力，详情见计算说明书。由成果分析，以上可以看出坝体边缘应力状态良好，未出现拉应力的情况。溢流坝段设计5.1 泄水建筑物方案比较5.1.1 布置原则（1）坝址洪峰流量大 , 泄水建筑物要有 较大的泄流能力和灵活可靠的运行方式。考虑下游的防洪要求，泄水建筑物 应有较好的泄流能力。（2）坝址左岸陡峭，右岸为顺向坡，采用了右岸引水式厂房，两岸没有布置溢洪道的条件，加上选择了混凝土重力 坝，所以采用河床坝身泄洪方式。5.1.2 泄洪方案选择由第三章中的 调洪演算中可知 选取第一个方案 为最终方案：8 个表孔。8 个表孔堰顶高程为 345m ，孔

18、口净宽 816=128m ，设计洪水位为 365.61 m ，相应下泄量 q 为 23051.6 ，校核洪水位为 366.81 m ，相应下泄量 q 为 25624.3 m3 / s 。5.2 工程布置5.2.1 溢流表孔158 个表孔布置于河床中 间坝段，孔口净宽 16m ，墩厚 5 m ，总宽 128 m 。堰顶 高程 345 m ，堰顶上游为三圆弧曲面，堰顶下游面为 “WES”曲面，与下游坝 坡相切。坝址部位用圆弧与消力池 衔接。堰顶上游部位 设平板闸门，坝顶用单向移动式门机启闭，堰顶设弧形工作 闸门，用坝顶排架上弧形启 闭机启闭。闸墩厚 5m ，墩长 17m ，头部为半圆形，尾部为 “

19、Y”型宽尾墩。下游消能工采用 宽尾墩加消力池，具体数据祥 见后文和图纸。5.3 溢流坝剖面设计溢流坝的基本剖面 为截顶三角形，一般其上游面 为铅直或折线面，溢流面由顶部的曲线、中间的直线和底部的反弧三部分 组成。5.3.1 顶部曲线根据混凝土重力坝设计规范和水力学上册，将堰面曲线设计为“WES”剖面曲线，上游面采用三圆弧连接，下游面采用幂曲线。定型设计水头 H d 按堰顶最大作用水 头 H Z max 的 75%95%计算（m ），考虑到在校核洪经试算，取定型设计水头 H d =88%H Z max 。即H d =88%（366.71-345 ）=19.1 m ，此时在校核洪水位 闸门全开时产

20、生负压，但在允许范围内，满足规范要求。上游面采用三 圆弧连接，其半径见计算书5.3.2 中间直线段的确定顶部的曲线段确定后，中部的直 线段分别与顶部曲线、底部的反弧段相切，其坡度一般与非溢流 坝段下游坡率相同，即 为 1：0.7 。直线 与幂曲线相切时，切点C的坐标为(xc,yc) ：5.3.3 反弧段堰顶剖面曲线的下游与一 倾斜直线段相切，直线段的坡度与非溢流 坝下游面相同，即 1：0.7 ，直线段的下部与反弧段相切。 对于底流衔接，以便将水流平顺地导入下游，防止水流跌落的冲 击力对坝基础的冲刷，反弧半径 r=30m见计算书5.4 消能设计与计算由于坝址处洪峰流量大，河谷较窄，故下泄的单宽流

21、量较大。在校核工况下，最大下泄量达 25624.3 m3 s 时的堰上单宽流量为 187.48 m3 s m 。因此消能设施尤 显重要。现根据水力计算手册、水力学和混凝土重坝力设计规 范，采用挑流消能。165.4.1 闸墩的设计闸墩厚 D5 m ，墩长 32 m ，头部为半圆形，在距坝轴线 1.5 m 处采用半径 为D22.5 m 的半圆相接，在距坝轴线 0.5 m 处设置检修门槽，门槽宽度为 1.0 m ，深度为 0.5，尾部为“Y”型宽尾墩。在闸墩尾部设置 “Y”型 宽尾墩，利用宽尾墩的以下特性，提高消能效果。（1）水流特点：由于墩尾加 宽，水流接近宽尾墩尾部 时，水面逐渐壅高，贴近边壁的

22、水面比孔中心附近的水面壅高更甚。水面壅高的程度随流量和 宽尾的体型尺寸而 变化，由于水面壅高，闸室出口处射流上缘水面与坝面夹角显著加大，为水流沿铅直方向扩散创造了条件。各孔水流出闸室后，受宽尾墩作用，沿程横向收 缩，竖向扩散，在坝面上形成窄而高的多股 “水墙”。这种横向收 缩使坝面水深增加 23 倍甚至更大。由于坝面水流与空气的接触面 积大大增加，因而水流的 掺气量也大大增加。（2）掺气特性：宽尾墩闸室内水面逐 渐壅高，水面切线与坝面的夹角 也逐渐加大，使水流沿竖向加速扩散；墩尾出流与空气的接触面 积成倍增加；水流出闸室后，两侧紊流边界层立即暴露在空气中，可以造成大量掺气，与底层紊流边界层接触

23、，所以底层水流掺气发展较快。（3）坝面压力：实际观测 ，宽尾墩尾部的 压力提高，消除了负压，墩头压力变化不大。细部构造设计6.1 坝顶构造坝水管，汇集路面的雨水，并排入水 库中。坝顶公路两侧设有宽 1m的人行道，并高出坝顶路面 20cm，下游侧设置栏杆及路灯。（见图：非溢流坝坝顶布置）顶上游设置防浪墙，与坝体连成整体，其结构为钢筋混凝土 结构。防浪墙在坝体横缝处留有伸缩缝，缝内设止水。墙高为 1.2m，厚度为 50cm，以满足运用安全的要求。坝顶采用混凝土路面，向两 侧倾斜，坡度为 2%，两边设有排17图 6.1坝顶 布置6.2 廊道系统6.2.1 基础灌浆廊道位置：廊道底部距坝基面的距离不小

24、于 1.5 倍的洞宽，取 4m，廊道底部高程为290m，上游侧（中心点）距上游坝面的距离为 0.05-0.1 倍的作用水头，且不小于 4-5 m，取 7.14m。形状：城门洞形，底宽 2.5m，高 3.5m，内部上游侧设排水沟，并在最低处设集水井。平行于坝轴线方向廊道向两岸沿地形逐渐升高，坡度不大于40。基础灌浆廊道的断面采用上 圆下方的城 门洞形，尺寸为 2.5 m 3.5 m （宽高）见下图，以满足钻孔、灌浆工作空间的需要。在廊道顶部和底部 应埋设一些吊钩和轨道，以便用来搬 动机件。灌浆廊道的高程低于尾水位。在廊道近下游 侧设有集水井。用水泵抽水向下游排出。图 6.2基础灌浆廊道6.2.2

25、 检查排水廊道：为了检查，观测，巡视和排除渗水，靠近坝体上游面 处每隔 1530m高程设置一检查廊道兼做排水廊道。廊道也采用上 圆下方的型式，尺寸此 处选和基础廊道相同。检18查廊道分别布置布置于非溢流 坝和溢流坝内，纵向排水廊道沿不同高程分 设自流式排水设备。图 6.3检查 排水廊道图 6.4廊道布置图6.2.3 排水管靠近坝的上游面沿坝轴线方向设一排竖向排水管幕。管内直径为 15cm，间距为15m，上端通至坝顶，下端通至廊道，垂直布置。排水管采用无砂混凝土管。196.3 坝体分缝6.3.1 横缝横缝垂直于坝轴线设 置，将坝体分成若干个 坝段，横缝间距 15m，一般间距一般为1220m，缝宽

26、 12cm，取1cm，横缝为永久缝，缝面为平面，缝内设止水。6.3.2 纵缝为了适应混凝土浇注能力和减小施工期温度能力，常用平行于 坝轴线方向的纵缝把一个坝段分成几 块浇注。本工程设垂直纵缝，取间距 15m.6.3.3 水平施工缝混凝土浇筑块厚度一般为1.5-4m 本工程取 4m，在靠近基岩附近用 0.75-1.0m的薄层浇筑以利于散热，减少升温，防止开裂。纵缝两侧相邻坝块的水平缝错开布置，以减小坝体水平截面的抗剪强度。上下层混凝土浇筑间歇为5d，上层混凝土浇筑前必须用风水枪或压力水冲洗施工缝面上的浮渣灰土和水泥乳膜，使表面成为干净的麻面，铺2cm厚的水泥砂浆。6.5坝体分缝6.4 坝体止水与

27、排水6.4.1 止水在坝体下述部位布置止水 设施：坝体横缝内（包括上游坝面、溢流坝面及坝体下游最高尾水位以下部位），陡坡坝段与基础接触面，坝体内廊道和孔洞穿 过横缝处的周围。20上游面采用两道止水金属片，中 间设一沥青井，第一道止水片具上游 坝面为 1 m ，第二道止水片下游 设排水孔和 检查井，井中设有攀梯。溢流坝下游面用 热浸沥青麻绳止水塞。止水片：第一道止水片采用金属 铜片，第二道止水片采用金属 铜片或橡胶。止水铜片采用 1.5 mm 厚度。每一侧埋入混凝土内 长度为 20cm 。止水铜片作成可伸 缩的“ ” 形。沥青井：内径为 20 cm 的圆形，井底埋入岩基内。井内设置加热设备，以便

28、当沥青收缩开裂或与井壁脱离开 时可加热恢复其流 动性，提高止水性能。沥青井止水金属铜片沥青麻绳攀梯（非溢流坝）（溢流坝）上游面下游面横缝止水布置图 6.6横缝止水布置6.4.2 坝体排水 坝体排水：在坝体各种接 缝面内虽已设置了止水系 统，但渗水仍难完全避免。为了减小渗水的有害影响，还要设置相应的排水系 统，将坝体和坝基的渗水由排水管排入廊道，再由廊道汇入集水井，自流或用抽水机排到下游。 坝体排水管 间距取 3m，管内径取 15cm，坡度及与坝上游面间距见图纸。 基础排水：基础排水系统包括排水孔幕和基面排水。排水孔幕距灌浆帷幕下游面约0.5 1.0倍帷幕孔距，在坝基面上，排水孔与帷幕孔的距离不

29、宜小于 2m。排水孔略向下游倾斜，排水孔距取 3m，孔径取 15 cm，孔深 10m。6.5 基础处理6.5.1 坝基开挖坝基开挖与清理的目的是使坝体坐落在稳定，坚固的地基上。建筑物基坑开挖的形状，要根据地形、地 质条件和结构要求确定。该坝为中坝，建21基面不要求 为新鲜岩石，故河床坝段以弱风化带作建基面，最大开挖深度 58 m 。最低建基面高程 280m ；两岸坝段以弱风化至微风化带作建基面，为提高坝体的侧向稳定性，沿岸坡开挖成台 阶状, 左岸岸坡 倾角较大, 为了坝段的横向 稳定 , 通常在斜坡上按坝体的分段开挖成台 阶, 台阶宜位于坝体横缝部位。台阶应避免开挖成 锐角或高差甚大的陡坡 ,

30、 以免坝体发生集中应力或使坝体混凝土与基岩不能 紧密结合。同时还应注意边坡走向与 节理一致时，边坡坡度不宜陡与 节理的坡度。基岩开挖后，在浇筑混凝土前，需进行彻底的清理和冲洗，包括：清除一切松 动的岩块，打掉凸出的尖角，基坑中原有的勘探 钻孔、井、洞等均应回填封堵。还必须注意，开挖爆破不能 损害设计开挖线以下基岩的 质量；当基岩为易风化的岩石，如页岩、粘性岩等时，在设计开挖线或边线以上易留有保 护层 0.2 0.3m, 待混凝土 浇筑时才随挖随浇。6.5.2 固结灌浆为了提高基岩的整体性和 弹性模量，减少基岩受力后的 变形，提高基岩的抗压、抗剪强度，降低基岩的渗透性，在坝基和消力池底板基岩均作

31、固 结灌浆，孔深 47 m ，孔距 3 m ，排距 4 m ，呈梅花形布置，局部断层交汇带、坝踵、坝址附近适当加密、加深固结孔。帷幕孔上游固结加深至 10m 。具体布置见下图。图 6.5固结灌浆布置6.5.3 帷幕灌浆为了减小渗透 压力对坝体稳定的影响，减小扬压力，在坝基的迎水面，即在坝体灌浆廊道下的基 础内形成一道 连续而垂直的幕 墙。在灌浆廊道设置一排帷幕灌 浆孔，孔距 3 m ，利用高压灌浆填塞基岩内的裂 缝和孔隙等渗水通道，帷幕深度以深入相 对抗水层顶板以下 20 m 控制，河床部位帷幕一般深 40m ，左岸深度 70 m ，右岸深度 42m ，在断层部位局部加深。为了减低绕坝渗漏和渗

32、流速度，防渗帷幕均向岸坡内伸一定距22离。6.5.4 坝基断层及破碎带处理对于规模较小或较浅的断层和破碎带，采用局部掏空，再用混凝土回填的方法 处理；对于规模较大或较深的断层和破碎带，将采用刻槽回填混凝土塞的 办法处理6.6坝体混凝土分区坝体各部位的工作条件不同，对混凝土强度、抗渗、抗冻、抗冲刷、抗裂等性能的要求也不同。为节约与合理使用水泥， 通常将坝体按不同部位和不同工作条件分区，采用不同标号的混凝土，如下图所示：图 6.6重力坝分区图图中：区上、下游水位以上坝体表层混凝土；区上、下游水位变化区的坝体表层混凝土；区上、下游最低水位以下坝体表层混凝土；区靠近地基的混凝土；为了便于施工，坝体混凝

33、土采用的 标号种类应尽量减少，并与枢纽中其他建筑物混凝土标号相一致。同一浇筑块中的标号不得超 过两种，相邻区的标号不得超 过两级，以免引起 应力集中或 产生温度裂 缝。分区厚度一般不小于 23m，以便浇筑施工。坝体不同分区的混凝土所用的水泥， 应尽量采用同一品种，并 优先采用大 坝水泥。有抗冻或抗冲刷要求的部位，不宜采用火山灰水泥或 矿渣水泥。坝体内部混凝土可适当 掺加掺和料或外加 剂，以降低水泥用量并改善混凝土的性能。大体 积混凝土结构的下游面及建筑物内部采用抗渗 标号的最小容 许值为 S2；大体积混凝土结构的挡水面的防渗 层的混凝土采用抗渗 标号的最小容 许值为 S6。水位涨落区的外部混凝

34、土抗 冻标号小容许23值为D200；钢筋混凝土 结构则为D250；水位涨落区以上的外部混凝土抗 冻标号的最小容许值为D100。混凝土分区的尺寸一般为：外部（、区）混凝土各区厚度的最小 值为23m，上游面的厚度比下游面的大；基础混凝土（ 区）厚度一般为 0.1L ，（L为坝体底部边长），并不小于3.0m。在不同标号的混凝土之 间要有良好的接触 带，施工中须混合充分加 强震捣，或采用池形缝结合，同时相邻混凝土标号的级差不宜大于两 级，否则在浇筑块内部因两种. 混凝土的性 质相差过大，水化热温升和体 积收缩变形都不相同，容易在接触 带产生裂缝。24第二部分设计计算书调洪演算1.1 调洪演算的目的根据

35、水位库容曲线以及某某坝址设计洪水过程线，孔口尺寸、孔数以及堰顶高程，利用调洪演算来确定设计洪水位和校核洪水位，为后面坝顶高程的确定奠定基础。1.2 调洪演算的基本原理和方法根据库容曲线 Z-V，以及用水力学公式计算 Q-Z 关系 q Bm 2gH 3/ 23式中： q 过堰流量，单位为 m / s ；B 过水断面宽度，单位为m； 局部水头损失系数； 堰顶全水头，单位为 m。分析确定调洪开始时的起始条件，起调水位 357m。本次调洪计算采用水能规划书中介绍的列表试算法计算，依据书中所给的水库洪水调节原理，采用水量平衡方程式Q q1(Q1 Q2)1 (q1 q2 )V2 V1V22ttm3 / s

36、 ）；式中： Q1，Q2 分别为计算时段初、末的入库流量（Q 计算时段中的平均入库流量（3m/s ），它等于 (Q1+Q2)/2 ；q1,q 2 分别为计算时段初、末的下泻流量（3m/s ）；q 计算时段中的平均下泻流量（3q= (q 1+q2)/2；m/s ），即3V1，V2 分别为计算时段初、末的水库的蓄水量（ m）；为 V2和 V1之差； 计算时段，一般取 1 6 小时，需化为秒数。采用开敞式溢流时，利用下式计算25q溢 nb m 2gH3/2(m3 / s)0式中： q溢 溢流流量，单位为m3 / s ； 为闸孔数； 过水断面宽度，单位为 m；m 堰的流量系数，本设计中取0.5 ； 侧

37、收缩系数，根据闸墩厚度及墩头形状而定，在（0.90.95 ）中取值，本设计中取0.9 ；H计算说明：由洪水资料获得入库洪水量；时段平均入库流量：由前、后时的入库洪水量取平均值得到；下泄水量：由水库水位确定 ( 水库水位未知 ) ；时段平均下泄流量：由前、后时的下泄流量取平均值得到；e) 时段内水库水量变化 V ：由“时段平均入库流量 ”- “时段平均下泄流量 ” 3600 得到；水库存水量：与水库水位有关 ( 水库水位未知 ) 。本设计采用半图解法进行计算，利用 q溢 nb m 2gH 03/2 ，可求出一个对应的下泻流量，即可求出该对应时段的平均下泻流量，即可求得下泄流量 q 和 Vq 的关

38、t2系，建立辅助图线，再根据水量平衡方程式Q q11(q1q2 )V2V1V2(Q1 Q2 )tt2变形可求出V2q21 (QQ )qV1q1t22121t2由初始的调洪下泄流量 q1 可以在辅助图线上查的V1q1 的值利用水量平衡公式V2q2t2的变形公式可求的，再在辅助图形上查的相应的q2 ，同理可求的q3 ，t2q4 , q5 ，画出下泄流量和相应的入库流量与时间的关系图线，求的其交点，求出最大下泄流量，查出相应的水位。1.3 调洪的基本资料261.3.1 调洪演算方案调洪演算方案拟定如下，共有两个方案，详细情况列于表1.1表 1.1调洪演算方案堰顶高程 (m)孔口尺寸 (m)孔数方案一

39、34716189方案二34516208注：表示孔口尺寸(m)( 宽 高 ) ，即宽 m，高 m1.3.2 计算工况计算工况分校核和设计两种，由设计规范可知 ：混凝土坝按 500 年一遇（ P=0.2%）洪水设计， 2000 年一遇（ P=0.05%）洪水校核。1.4 调洪演算的过程计1.4.1 算下泄流量根据以上数据 应用下泄流量的 计算公式nb m 2g H 03 2计算下泄流量，其中 =0.9 ，g=9.8, 流量系数 m=0.5, 根据以上数据和不同的堰 宽可得不同水深 时的下泻流量 .方案一：堰顶高程 347m,堰宽为 144m,计算下泄流量 q 见表 1.2 ：表 1.2下泄流量 q

40、水位 m库容 ( 亿 m)3下泄流量 q(m / s)33473.630.003483.79286.883493.96811.423504.131490.683514.322295.053524.513207.443534.714216.283544.915313.13273555.136491.393565.357745.813575.589072.003585.8110466.273596.0611925.453606.3113446.773616.5715027.793626.8416666.333637.1218360.443647.4020108.353657.7021908.463

41、668.0023759.293678.3225659.493688.6427607.813698.9829603.093709.3231644.253719.6733730.2837210.0335860.2337310.4038033.2237410.7840248.4137511.1842505.0137611.5944802.2737712.0147139.4937812.4549516.0037912.8851931.16方案二：堰顶高程 345m,堰宽为 128m,计算下泄流量 q 见表 1.3 ：表 1.3下泄流量 q水位库容下泄流量 q3453.32710.003463.4771

42、255.013473.6317721.273483.79201325.05283493.95932040.053504.13472851.053514.31813747.813524.50864722.783534.70665770.133544.91236885.163555.12608064.003565.34779303.353575.577310600.403585.814711952.693596.060013358.033606.313314814.513616.574016320.393626.842017874.093637.118219474.183647.403621119

43、.373657.698822808.443668.003924540.283678.318226313.863688.642028128.223698.975329982.473709.318231875.763719.670133807.3037210.031035776.3637310.401737782.2337410.783439824.2437511.177041901.7737611.587144014.2337712.012946161.0337812.447748341.6537912.884850555.56291.4.2 计算并绘制单辅助线方案一：计算中V 取溢洪道堰顶以上

44、库容，计算时段取t=3h 。 水库 设 计 洪 水q f ( Vq ) 单辅助曲线计算表，堰宽144 m 计算过程见下表t2表 1.4单辅助曲线计算表水位库容 v堰上库容VV/tq1q1VqZ(M)32t2（亿 m）3473.630.000.000.000.000.003483.790.161484.36286.88143.441627.803493.960.333033.17811.42405.713438.883504.130.504657.411490.68745.345402.753514.320.696355.252295.051147.537502.783524.510.88811

45、9.313207.441603.729723.033534.711.079952.324216.282108.1412060.463544.911.2811857.015313.132656.5614513.573555.131.4913836.116491.393245.7017081.813565.351.7215889.307745.813872.9019762.213575.581.9518014.769072.004536.0022550.763585.812.1820212.9810466.275233.1425446.113596.062.4322484.4411925.4559

46、62.7328447.163606.312.6824829.6313446.776723.3931553.023616.572.9427243.2715027.797513.8934757.163626.843.2129725.0216666.338333.1638058.193637.123.4932282.8318360.449180.2241463.053647.403.7734924.6220108.3510054.1744978.803657.704.0737658.3321908.4610954.2348612.563668.004.3740483.1523759.2911879.

47、6452362.793678.324.6943393.7825659.4912829.7556223.52303688.645.0146391.4427607.8113803.9160195.353698.985.3449477.3729603.0914801.5564278.92利用表 1-4 中第 (5) 、(7) 两栏相应的数据绘制成单辅助线如图1.1 所示辅助图线70000.0060000.00250000.00/40000.00+q系列1t30000.00/v20000.0010000.000.000.005000.0 10000. 15000.20000. 25000. 30000

48、. 35000.0000000000000q图 1.1辅助图线 (b=144m)方案一：计算中V 取溢洪道堰顶以上库容，计算时段取t=3h 。 水库 设 计 洪 水q f ( Vq ) 单辅助曲线计算表) 堰宽 12 m 计算过程见表 1.5t2表 1.5单辅助曲线计算表库容 v堰上库容q1Vq水位 Z（亿 m3）VV / tq12t23453.330.000.000.000.000.003463.480.151389.05255.01127.501516.553473.630.302820.27721.27360.633180.903483.790.464304.731325.05662.5

49、34967.263493.960.635853.542040.051020.026873.573504.130.817477.782851.051425.538903.313514.320.999175.623747.811873.9011049.533524.511.1810939.684722.782361.3913301.073534.711.3812772.695770.132885.0615657.753544.911.5914677.386885.163442.5818119.963555.131.8016656.488064.004032.0020688.483565.352.0

50、218709.679303.354651.6823361.353575.582.2520835.1310600.405300.2026135.33313585.812.4923033.3511952.695976.3429009.693596.062.7325304.8113358.036679.0231983.823606.312.9927650.0014814.517407.2635057.263616.573.2530063.6416320.398160.1938223.833626.843.5132545.3917874.098937.0441482.443637.123.793510

51、3.2019474.189737.0944840.293647.404.0837744.9921119.3710559.6848304.683657.704.3740478.7022808.4411404.2251882.923668.004.6843303.5224540.2812270.1455573.663678.324.9946214.1526313.8613156.9359371.083688.645.3149211.8128128.2214064.1163275.933698.985.6552297.7429982.4714991.2367288.97利用表 1.5中第 (5)、(

52、7)两栏相应的数据绘制成单辅助线如图1.2 所示辅助图线80,000.0070,000.0060,000.002/50,000.00q+ 40,000.00 系列 1 t/v30,000.0020,000.0010,000.000.0005000100001500020000250003000035000q图 1.2 辅助图线（ b=128m）1.4.3 设计水位调洪计算方案一：水库半图解法调洪计算表(P=0.2%) 堰宽 144m,见表 1.6 表 1.6 调洪计算表时刻入库流平均入库流下泄流量 q量3量 Q 33vq时间（ h）( m / s)(m / s)(m/ s)2t13904445

53、36422042207496047484748105608528452841364486028602832167136679267921975687352735222808078247824258880828082802896809280928024431.0031110401036010304.1725111.0034122401164010951.4226446.8337129601260011753.8428095.4140131201304012381.9829381.5743132001316012762.8530159.5946132801324012996.7930636.734

54、9136801348013233.9731119.9552142401396013590.8731845.9855148801456014068.2632815.1258157601532014686.3334066.8661168001628015475.4035660.5264179201736016411.3437545.1267192001856017479.9639693.7870203201976018614.5141973.8273212802080019701.4044159.3176220002164020663.4446097.9279222402212021384.994

55、7554.4882223202228021827.8248449.4885221602224022031.6148861.6788220802212022075.3048950.0691215202180021939.2148674.7794204802100021474.6247735.5597192001984020664.9346100.93100180801864019660.0044076.00103165601732018496.2041736.00106151201584017174.3939079.80109141601464015914.6236545.40112132001

56、368014806.9534310.78115123201276013796.5732263.84118115201192012874.4530387.27121108001116012035.6228672.82124101601048011277.3027117.211279600988010598.8425719.91130904093209980.6124441.07133856088009412.2723260.46136824084008927.2722248.20139799281168540.0721436.93绘制调洪曲线33利用表 1.6 中第 (1) 、 (2) 、(5)

57、 三栏相应的数据绘制成Qt， qt 关系曲线，如图 1.3 所示250002000015000量Qt流qt10000500000102030405060708090 100 110 120 130 140时间 t图 1.3设计洪水调洪曲线图查图可知，最大下泄流量qm 发生在 t=88h 时刻，正好是qt 曲线与 Qt 曲线的交即为所求。 qm23075.22m3 / s ，利用插值法查表1-2 知Zm365.82m 。方案二：水库半图解法调洪计算表(P=0.2%) 堰宽 128m,见表 1.7表 1.7 调洪计算表 (P=0.2%)时刻入库流量平均入库流量 Q下泄流量 qvq时间（ h）(m3

58、 / s)(m3 / s)(m3 / s)t2139044453642204220749604748474810560852845284136448602860281671366792679219756873527352228080782478242588808880888028968092809280232313111040103609746.2924311.0034122401164010632.9526204.7137129601260011557.7928171.7640131201304012256.6529653.9843132001316012683.3530557.323446

59、132801324012946.5231113.9749136801348013198.8731647.4552142401396013559.0732408.5855148801456014033.0833409.5158157601532014643.2634696.4361168001628015420.7136333.1764179201736016343.5438272.4667192001856017400.3240488.9170203201976018525.4442848.5973212802080019608.7345123.1576220002164020574.0847

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