水利枢纽毕业设计计算书

PAGEPAGE2非溢流坝设计（一）、初步拟拟定坝型的轮轮廓尺寸(1)坝顶高程程的确定①校核洪水位情情况下：波浪高度2hl=0.01166V5//4D1/3=0..0166××185/44×41/3=0..98m波浪长度2Ll=10.44×(2hll)0.8=100.4×0..980.88=10.223m波浪中心线到静静水面的高度度hh0=π(2hl)2/2Ll=3.144×0.9882/10.223=0.330m安全超高按Ⅲ级级建筑物取值值hhc=0.3mm坝顶高出水库静静水位的高度度△h校=2hl+h0+hc=0.988+0.300+0.3==1.58mm②设计洪水位情情况下：波浪高度2hl=0.01166(1..5V)5//4D1/3=0..0166××(1.5××18)5//4×41/3=1..62m波浪长度2Ll=10.44×(2hll)0.8=100.4×1..620.88=15.33m波浪中心线到静静水面的高度度hh0=π(2hl)2/2Ll=3.144×1.6222/15.33=0.544m安全超高按Ⅲ级级建筑物取值值hhc=0.4mm坝顶高出水库静静水位的高度度△h设=2hl+h0+hc=1.622+0.544+0.4==2.56mm③两种情况下的的坝顶高程分分别如下：校核洪水位时：：225..3+1.558=2266.9m设计洪水位时：：224..0+2.556=2266.56m坝顶高程选两种种情况最大值值226.99m，可按227.000m设计，则坝坝高227.000-1744.5=522.5m。(2)坝顶宽度度的确定本工程按人行行行道要求并设设置有发电进进水口，布置置闸门设备，应应适当加宽以以满足闸门设设备的布置，运运行和工作交交通要求，故故取8米。(3)坝坡的确确定考虑到利用部分分水重增加稳稳定，根据工工程经验，上上游坡采用1：0.2，下游坡按按坝底宽度约约为坝高的0.7～0.9倍，挡水坝坝段和厂房坝坝段均采用1：0.7。(4)上下游折折坡点高程的的确定理论分析和工程程实验证明，混混凝土重力坝坝上游面可做做成折坡，折折坡点一般位位于1/3~22/3坝高处，以以便利用上游游坝面水重增增加坝体的稳稳定。根据坝高确定为为52.5m，则1/3H==1/3×552.5=117.5m，折坡点高高程=174..5+17..5=1922m；2/3H==2/3×552.5=335m，折坡点高高程=174..5+35==209.55m，所以折坡坡点高程适合合位于192m~~209.55m之间，则取取折坡点高程程为203..00m。挡水坝段段和厂房坝段段的下游折坡坡点在统一高高程216.55m处。(5)坝底宽度度的确定由几何关系可得得坝底宽度为为T=（203-1174.5）×0.2++8+(2116.5-1174.5))×0.7==43.1mm(6)廊道的确确定坝内设有基础灌灌浆排水廊道道，距上游坝坝面6.1m，廊道底距距基岩面4m，尺寸2.5×3.00m（宽×高）。(7)非溢流坝坝段纵剖面示意图（二）、基本组组合荷载计算算及稳定分析析由上述非溢流剖剖面设计计算算得知校核洪洪水位情况下下的波浪三要要数：波浪中心线到静静水面的高度度h0=0.3mm波浪高度2hll=0.988m波浪长2Ll==10.233m因为gD/v22=9.811×40000/182=121..11m,,在20～250m之间所以波高应安转转换为累计频频率1%时的波高：2hl（1%）=0.988×1.244=1.222m。又因为半个波长长Ll=10.223/2=55.12<HH（坝前水深H=50..8m），所以浪压力Pll按深水波计计算。式中：其中灌浆浆处及排水处处扬压力折减减系数取α=0.255水重度Υ=9..81KN//m3混泥土等级强度度C10混泥土重度244KN/m33坝前淤沙浮容重重0.95TT/m3=9.5KKN/m33水下淤沙内摩擦擦角Φ=18°。（1）正常洪水水位情况正常洪水位情况况下荷载计算算示意图正常洪水位情况况下的荷载计计算过程见附附表1溢基算1m：位0))的m58408.0.2463946.9518058.435.1×963××74××362×48..2.795690441250583..622↓力以正为②抗滑稳定分析析＝8584.＝4.74＞[[3.0]，稳（2）校核洪水水位情况校核洪水位情况况下荷载计算算示意图校核洪水位情况况下的荷载计计算过程见附附表2重荷2m：位3))的m58408.0.2463950.91238295958.41×511×5103××39××362×08..2.7956904412007927..217↓力以正为抗滑稳定分析＝49449＝3.19＞[[2.5]滑四、应力分析（运运行期）（一）正常洪水水位情况下1、水平截面上上的正应力2、剪应力上游面水压力强强度：下游面水压力强强度：剪应力：3、水平应力4、主应力（二）校核洪水水位情况下1、水平截面上上的正应力2、剪应力上游面水压力强强度：下游面水压力强强度：剪应力3、水平应力4、主应力五、内部应力计计算（一）正常洪水水位情况下坐标原点设在下下游坝面，由由偏心受压公公式可以得出出系数a和b，如下具体坝内应力计计算过程见附附表3（二）校核洪水水位情况下坐标原点设在下下游坝面，由由偏心受压公公式可以得出出系数a和b，如下具体坝内应力计计算过程见附附表4附表3非溢流坝坝内应应力分析计算算表正常洪水位情况况下选取点距坝址距距离X01020304043.1a=∑WW/B-6∑M/B²521.89512.89512.89512.89512.89512.89b=122∑M/B³0.940.940.940.940.940.94水平截面正应力力σy=aa+bX521.89522.29531.69541.09550.49553.40a1=ττd327.56327.56327.56327.56327.56327.56b1=((-1/B))×（6∑P/B+2τu+4τd）-61.47-61.47-61.47-61.47-61.47-61.47c1=﹙﹙1/B²﹚×(6∑P/B+3τu+3τd)1.241.241.241.241.241.24坝内剪应力τ==a1+b1X+c1X²327.56-163.144-405.844-400.544-147.244-18.36a2=σσxd283.25283.25283.25283.25283.25283.25b2=((σxu-σxd)/B4.474.474.474.474.474.47坝内水平正应力力σx=a2+b2X283.25327.95372.65417.35462.05475.91坝内主应力751.18615.01865.73884.51660.01557.53坝内主应力539.37471.28596.64606.04493.78422.55第一主应力方向向﹣35°0′29°37′39°27′40°36′36°38′12°35′附表4非溢流坝坝内应应力分析计算算表校核洪水位情况况下选取点距坝址距距离X01020304043.1a=∑WW/B-6∑M/B²176.09176.09176.09176.09176.09176.09b=122∑M/B³13.7113.7113.7113.7113.7113.71水平截面正应力力σy=aa+bX176.09313.19450.29587.39724.49766.99a1=ττd12.3612.3612.3612.3612.3612.36b1=((-1/B))×（6∑P/B+2τu+4τd）-39.69-39.69-39.69-39.69-39.69-39.69c1=﹙﹙1/B²﹚×(6∑P/B+3τu+3τd)0.900.900.900.900.900.90坝内剪应力τ==a1+b1X+c1X²12.36-294.544-421.444-368.344-135.244-26.43a2=σσxd167.08167.08167.08167.08167.08167.08b2=((σxu-σxd)/B8.338.338.338.338.338.33坝内水平正应力力σx=a2+b2X167.08250.38333.68416.98500.28526.10坝内主应力184.74577.99817.44880.25788.05769.86坝内主应力158.43295.18414.90446.31400.20391.11第一主应力方向向﹣34°58′′41°57′41°03′38°28′25°12′6°12′六、坝内应力分分析图根据坝内应力分分析计算成果果，可做出坝坝内应力分布布图，如下所所示：（1）正常洪水水位情况下（2）校核洪水水位情况下二、溢流坝设计计孔口型式及尺寸寸拟定已知：校核洪水水位时泄流量量为3340m³/s设计洪水位时泄泄流量2600m³/s设：单宽流量为为q=80m³/s··m闸门孔口数为55孔，每孔净净宽为8m。①前缘净宽校核洪水位时：：L=Q溢/q=33340/800=41.775（m）设计洪水位时：：L=Q溢/q=26600/800=32.55（m）综上所述，取LL=40m堰顶高程由资料可知，堰堰顶高程为213.000m。溢流坝的堰面曲曲线设计①顶部曲线段开敞式溢流堰面面曲线，采用用幂曲线时按按下式计算：：定型设计水头，按按堰顶最大作作用水头的75%-995%计算，m；nn、K—与上游坝面面坡度有关的的指数和系数数；xx、y——溢流面曲线线的坐标，其其原点设在颜颜面曲线的最最高点。按85%计算，则则：上游坝面铅直：：k=2,nn=1.855x-y关系如下下表：x012345678910y00.0680.2450.5190.8831.3351.872.4883.1853.964.812原点上游曲线段段R1=0.5HHd=0.55×10.446=5.223(m),,00.175HHd=0.1175×100.46=11.83(mm)；R2=0.2HHd=0.22×10.446=2.009(m),,00.276HHd=0.2276×100.46=22.89(mm)；R3=0.044Hd=0..04×100.46=00.42(mm),00.282HHd=0.2282×100.46=22.95(mm)。堰面曲线与直线线段的切点坐坐标上游坡度垂直：：A=1.0096BB=0.5992a==1.17665b==2.1766直线段与溢流曲曲线的切点坐坐标：θ1=arcttan1.443=55°°切点高程=堰顶高程-=2133-13.449=1999.51(mm)底部反弧段取=00.95时，坝顶水水面流速为V1H0=校核洪水水位-坎顶高程=225..3-1911.65=333.65((m)因为q=80m³/s··m,则q/V1=80/228.1=22.85所以h=22.85m。又因为R=（44—10）h，所以取R=6h==6×2.885=17..1(m)取挑射角θ2==20°则：圆心高程=坎顶顶高程+Rcosθ2=191..65+177.1coss20°=2207.722(m)圆心纵坐标y00=堰顶高程-圆心高程=213--207.772=5.225（m）反弧段和直线段段的切点坐标标：圆心坐标：E点坐标（坎顶顶坐标）：离心力作用点坐坐标：⑥溢流坝段纵剖剖面示意图根据溢流坝的的堰面曲线设设计数据画出出溢流坝段的的纵剖面示意意图，如下：：溢流坝段纵剖剖面示意图三、基本组合荷荷载计算及稳稳定分析波浪三要数：波浪中心线到静静水面的高度度h0=0.3mm波浪高度2hl=0.01166V5//4D1/3=0..0166××185/44×41/3=0..98m波浪长度2Ll=10.44×(2hll)0.8=100.4×0..980.88=10.223m因为gD/v22=9.811×40000/182=121..11m,,在20～250m之间所以波高应安转转换为累计频频率1%时的波高：2hl（1%）=0.988×1.244=1.222m。又因为半个波长长Ll=10.223/2=55.12<HH（坝前水深H=50..8m），所以浪压力Pll按深水波计计算。式中：灌浆处及及排水处扬压压力折减系数数取α=0.255水重度Υ=9..81KN//m3混泥土等级强度度C10混泥土重度244KN/m33坝前淤沙浮容重重0.95TT/m3=9.5KKN/m33水下淤沙内摩擦擦角Φ=18°。（1）基本组合合荷载计算在CAD中绘制制溢流坝段纵纵剖面图，并并利用面域查查出一个坝段段坝体面积A1=11179.900m²,坝体重心距距坝踵X1=211.67m；一个闸墩墩面积A2=1881.75m²，闸墩重心心距坝踵X2=111.93m。溢流坝段基本组组合荷载计算算过程见附表表5，基本组合合荷载示意图图如下：溢流坝段基基本组合荷载载计算示意图图附表5溢流重重力坝基本荷荷载计算表上游水位：2225.30mm下游水位:190..65m溢流坝高：38.5mm计算情形：：校核洪水位位225.330m情况荷载符号计算公式垂直力(KN))水平力(KN))对坝底面中点的的偏心距(m)力矩(KN·mm)↓↑←→正负自重W1119.27××242862.48812.1134658.991W21179.900×2428317.6602.4669661.330水平水压力P11/2×99.81×550.8212658.00416.93214342..80P21/2×99.81×116.15221279.3335.386887.088垂直水压力Q15.7×222.3×99.811246.95521.1926416.662Q21/2×55.7×288.5×9..81796.8222.1417637.555扬压力U148.077×16.115×9.8817615.8000.000.00U21/2×441.12××8.67××9.811748.6883.385907.055U36.95××8.67××9.81591.1220.5612153.335U