浆砌石拱坝技术设计大纲范本

浆砌石拱坝技术设计大纲范本 4 4 4 9 工程位于省市(县)以km的河上，是以为主，兼顾 等综合利用的水利(水电)枢纽工程。最大坝高m，总库容万m3，灌溉面积km2，水电站装机容量MW，保证出力MW，多年平均发电量kW.h。本工程初步设计报告于年月审查通过，选定坝址为，坝型为浆砌石拱坝。2设计依据文件和规范2.1有关本工程的文件(1)工程初步设计报告;(2)工程初步设计报告审批文件;(3)工程初步设计报告专题报告；(4)有关工程文件及纪要等。2.2主要设计规范(1)SDJ12-78水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区)(试行)及补充规定；(2)SL25-91浆砌石坝设计规范;(3)SD120-84浆砌石坝施工技术规定;(4)SD145-85混凝土拱坝设计规范;(5)SDJ10-78水工建筑物抗震设计规范(试行)；(6)SDJ20-78水工钢筋混凝土结构设计规范(试行)；(7)SDJ341-89溢洪道设计规范；(8)SDJ338-89水利水电工程施工组织设计规范(试行)。3设计基本资料3.1工程等别与建筑物级别(1)工程等别 工程的坝高m，水库总库容为万m3。工程建成后使下游km的城市防洪能力达到年一遇的标准，保护农田面积km2，设计灌溉面积km2，水电站装机容量MW等效益。按SDJ12-78及其补充规定，本工程等别为等。(2)建筑物级别建筑物级别按SDJ12-78规范确定，如表1。类别建筑物名称级别主要建筑物次要建筑物临时性建筑物3.2洪水标准(1)设计情况洪水重现期，T=a；(2)校核情况洪水重现期，T=a；(3)施工期坝体挡水洪水重现期，T=a。3.3水位和流量(1)水位和流量，见表2。项目运行期施工期校核洪水设计洪水一台机组运行全部机组运行第一年汛期洪水第二年汛期洪水坝址流量，m3/s下泄流量，m3/s水库水位，m下游水位，m(2)坝轴线下游水位与流量关系曲线图。3.4泥沙 工程河段多年平均悬移质沙量t，多年平均推移质沙量t。河床质级配见表3。粒径，mm小于某粒径百分数，%3.5水库淤积(1)年水库泥沙淤积高程m；(3)泥沙的浮密度yn=t/m3。3.6气象3.6.1气温与水温(1)气温，见表4。月份123456789多年月平均气温多年最低月平均气温多年最高月平均气温绝对最低气温℃。(2)水温，见表5。月份123456789年水深，m平均水温，℃注：表中水深值系根据设计计算需要部位确定3.6.2风向、风速与吹程(1)风向；(2)风速：多年平均最大风速m/s；多年实测最大风速m/s；多年平均风速m/s。(3)吹程km。3.6.3冰情冬季封冻期～月，多年平均冰层最大厚度m。春季流冰持续时间天，冰块面积m2，流速m/s，流冰抗碎强度MPa。3.7坝址区地形资料坝址区地形图(1/500～1/1000)。3.8工程地质(1)坝区的地质构造，断层破碎带，软弱带(层)，节理裂隙的分布及其走向、倾角、宽度、充填物性质等地质构造简况。(2)坝基(包括坝肩)弱风化基岩等高线图(1/500～1/1000)。(3)坝址区地质平面图(1/1000～1/2000)、剖面图(1/200～1/1000)及主要钻孔地质柱状(4)坝区基岩物理力学参数，设计采用值，见表6项目单位岩体断层带软弱带(层)节理裂隙密度t/m3弹性模量EMPa变形模量E0MPa泊松比μ干抗压强度MPa湿抗压强度MPa允许抗压强度MPa抗剪摩擦系数f抗剪断摩擦系数f,抗剪断凝聚力c,MPa永久开挖边坡临时开挖边坡注：表中需按不同性质的岩体(强风化、弱风化、微风化、新鲜)、断层带、软弱夹层、节理、裂隙分别提出3.9地震裂度(1)基本烈度本工程区地震基本烈度为度。(2)设计烈度本工程大坝设计烈度为度。3.10材料特性3.10.1混凝土(1)混凝土设计强度与弹性模量，如表7。混凝土标号设计强度MPa泊桑比μ弹性模量EMPa变形模量E0MPa轴心抗压弯曲抗压抗拉抗裂RaRWRLRf(2)混凝土密度为t/m3。(3)混凝土抗渗标号为。(4)混凝土抗冻标号D=。c=0。(5)混凝土散热、导热、线膨胀系数，见表8。混凝土标号散热系数导热系数，W/(m.k)线膨胀系数，1/℃3.10.2浆砌石体(1)浆砌石体变形模量E0=MPa；(2)浆砌石体弹性模量E=MPa；(3)浆砌石体线膨胀系数1/℃;(4)浆砌石体容许压应力MPa；(5)浆砌石拱坝控制计算拉应力不应大于表9值；表9浆砌石项目其他部位控制计算拉应力(6)浆砌石体泊桑比μ=；提示:(1)2级浆砌石拱坝应力分析中所采用的浆砌石体弹性模量(4)浆砌石体线膨胀系数可在6×10-6℃-1～8×10-6℃-1范围内选用。(7)浆砌石体密度t/m3。3.11抗滑稳定计算所需的抗剪断、抗剪参数(1)浆砌石拱坝垫层混凝土与基岩接触面抗剪断及抗剪参数：抗剪断参数：f1=;c1=MPa。抗剪参数：f=;(2)浆砌石体与垫层凝凝土或浆砌石体本身的抗剪断及抗剪参数：抗剪断参数：f1=;c1=MPa。抗剪参数：f=;c=0。(3)基岩浅层内软弱夹层或岩体软弱结构面的抗剪断及抗剪参数：抗剪断参数：f1=;c1=MPa。抗剪参数：f=;c=0。提示:在拱座的稳定性分析时，滑裂面上的抗剪强度参数f和c值，2级浆砌石拱坝应通过试验后研究选定，3级浆砌石拱坝可参照类似4拱坝布置4.1坝轴线的优化坝轴线选择在位置。4.2拱坝体形的优化拱坝体形主要参数如下：。(2)拱坝体形的设计应根据坝址地形、地质条件、泄洪方4.3泄洪布置优化本工程采用泄洪方式。提示:(1)在技术设计中应对初步设计审定的方案作进一步优化设4.4坝体内孔洞布置优化孔洞布置与尺寸如下：。提示:(1)对初步设计审定的方案作孔洞尺寸的复核计算，并对孔5.1水力设计内容一般水力设计包括以下内容：(1)泄水建筑物的泄水能力计算；(2)泄水建筑物的体形设计；(3)泄水建筑物下游水流衔接和消能防冲设施的设计；(4)其他有关的水力设计。5.2消能防冲设计洪水标准(1)消能防冲设计的洪水标准为年一遇，相应流量为m3/s。同时，还应考虑低于消能防冲设计洪水流量可能出现的不利情况。(2)消能防冲校核的洪水标准为年一遇，相应流量为m3/s。提示:消能防冲设计的洪水标准可比大坝的泄洪设计标准降低一6坝体防渗设计本工程采用防渗形式。(2)混凝土防渗面板应根据温度应力计算或参照已建工①用混凝土作为胶结材料，使用机械振捣，砌筑层高5m～8m要通过钻孔7荷载与荷载组合(1)坝体及坝体上永久设备自重。(2)静水压力。(3)动水压力。(4)扬压力(包括渗透压力和浮托力)。(5)泥沙压力。(6)浪压力。(7)冰压力。(8)温度荷载。(9)地震荷载。(10)其他荷载。7.2基本组合(1)水库正常蓄水位与相应的不利尾水位的静水压力、坝体自重、扬压力、泥沙压力、浪压力或冰压力(二者取其中大者)、正常温降的温度荷载。(2)水库设计洪水位及相应尾水位的静水压力、动水压力、坝体自重、扬压力、泥沙压力、浪压力、正常温升的温度荷载。(3)水库死水位(或运行最低水位)及相应尾水位的水压力、泥沙压力、坝体自重、扬压力及此时出现的正常温降(或温升)的温度荷载。(4)其他出现机会较多的不利荷载组合。7.3特殊组合(1)校核洪水位及相应尾水位的静水压力、坝体自重、扬压力、泥沙压力、动水压力、浪压力、正常温升荷载。(2)基本组合加地震荷载。(3)施工期的不利荷载组合。(4)基本组合加其他出现机会较少的荷载。8坝体应力分析8.1坝体应力分析假定与方法(1)浆砌石拱坝结构分析时，可视结构为各向同性的均质体；当有混凝土防渗体时，也可考虑坝体的一个方向异性。(2)浆砌石拱坝应力分析，宜以拱梁分载法计算成果作为衡量强度安全的标准。8.2浆砌石拱坝应力分析的主要内容(1)各计算截面上的应力分析(包括拱端、拱冠和其它需要计算应力的部位)；8.3浆砌石拱坝应力分析中应考虑的问题(1)计算中能反映不同体形布置时坝体应力的影响，以优置，使其技术经济指标更为合理，坝体应力(4)不设横缝，整体上升的浆砌石拱坝坝8.4应力控制标准提示:用拱梁分载法计算时，坝体主压应力不应大于浆砌石体容许于SL25-91表5.2.5-1所列数值。浆砌石拱坝计算拉应力不应大于SL25-91(3)王开治、陈美荣，拱坝极限分析––多拱梁法，第二届9拱座稳定分析9.1拱座抗滑稳定分析浆砌石拱坝拱座的抗滑稳定分析，以刚体极限平衡法为主，必要时辅以有限元法分析。提示:(1)拱座稳定分析应首先合理确定稳定安全系数。如情况简单且无复杂的滑裂面时，可按的作用力采用拱梁分载法所得的成果，选用最不利的一9.2计算公式采用刚体极限平衡法进行抗滑稳定分析时，采用公式(1)或公式(2)计算：(1)(2)式中：K1、K2––––抗滑稳定安全系数；N––––垂直于滑动方向的法向力，KN；T––––沿滑动方向的滑动力，KN；A––––计算滑裂面的面积，m2；f1––––抗剪断摩擦系数，f1应按相应于岩体的峰值强度采用；c1––––抗剪断凝聚力，MPa，c1应按相应于岩体的峰值强度采用；f2––––抗剪摩擦系数，应按相当于下述特征值取用：对脆性破坏的岩体，采用比例极限；对塑性或脆塑性破坏的岩体，采用屈伏强度；对已经剪切错动过岩体，采用残余强度。提示:采用(1)、(2)公式计算时，相应安全系数应不小安全荷载建筑物级别系数组合23基本3.253.00K1按公式(1)特殊(1)、(3)、(4)2.752.50(2)2.252.00基本K2按公式(2)特殊(1)、(3)、(4)(2)9.3拱座加固处理与核算提示:当拱座下游存在较大断(裂)层9.4重力墩、推力墩的应力及稳定分析浆砌石拱坝重力墩、推力墩的应力及稳定分析可参见SL25-91附录四。10.1浆砌石拱坝地基处理要求(4)具有足够的耐久性，以免在(5)坝体和地基接触面的形状适宜，10.2坝基处理措施10.3坝基开挖与垫层提示:一般高坝应尽量开挖到新鲜或微风化的基岩，中坝应尽量10.4固结灌浆范围和孔深、孔距确定用3m～6m。灌浆压力宜通过灌浆试验确定，一般无混凝土盖重重混凝土。对地质条件较差，缓倾角裂隙发育地段，10.5接触灌浆(3)在基岩中开挖的槽、井、洞坝基面的接触灌浆应在坝身浇砌到一定高度，充分收缩以后并进行。有条件时可利用帷幕孔与部分固结灌浆孔10.6防渗帷幕提示:(1)帷幕线的位置应根据拱补强的条件，一般布置在压应力区，并尽可能地靠上游或没有统一的相对隔水层，帷幕孔深一般可采坝前水头、允许水力坡降等选定。主帷幕孔一在孔底部不宜小于2～3倍坝前静水头。10.7坝基排水提示:(1)在防渗帷幕的下游应设置坝基排水，一般两岸部位可采用帷幕深的40%～75%，河床部位的主排水孔深度可不大于帷10.8断层破碎带或软弱夹层处理(2)对于倾角较陡的断层破碎带，一变形的影响较小时，可