重力坝毕业设计说明书

重力坝毕业设计说明书第一部分设计说明书电站距黄登水电站约40km；下邻距苗尾水电站约60km。表1.3-1下坝址各频率洪水成果表125表1.3-2坝址单位洪水过程表02468图1.3-1单位洪水过程线库容（万m3）x104图1.3-2水位~库容曲线表1.3-4坝址水位流量关系表本为1：1，层面闭合，结合，微风化岩体完整性较好（RQD为50%~70%表1.4-1坝址区岩体力学参数表弹模Esf′c′f6968岩石与混凝土间抗剪断强度参数f'=0.85~0.95，粘聚力c'=0.80~0.95MPa；抗剪强度参数f=0.65.1）砂：河沙A：在坝址下游3~5km处，颗粒较粗，其主要颗粒直径在0.5~1.0之间，d30=0.65mm，不均匀系数η=d60/d30=21。砂均在正常河水附近，含泥沿河有公路可通。河砂B：在坝址下游20km处，粒径较小，,不均匀系数η=20。2）石料：岩石物理性质：比重为2.65t/m3,干抗压极限强度为140MPa，饱和抗3）土料：有黏土、沙壤土及土皮土风化料，其分布、储量及性质见表1.5-1、表1.5-1建筑材料性质表内摩擦系数f（自然内摩擦系数f（饱和000表1.5-2当地材料分布及储量表I853）木材：距工地40km的地区可大量供应。2枢纽选择和布置级划分及洪水标准》(见表2.1-1)确定本工程的规模为大（2）型，工程等级为表2.1-1水利水电工程分等指标性4积积量性I型Ⅱ型500~200~150~120~Ⅲ1.0~100~60~50~530~5型0.10~15~35~V型0.01~表2.1-2永久性水工建筑物的级别I13Ⅱ23Ⅲ3445V55表2.1-3山区、丘陵区水利水电永久性水工建筑物洪水标准[重现期（年）]1234510000~5000~2000~1000~2000~1000~建溢洪道，工程开挖量大，增加投资，故不研究坝内式电站﹑厂房顶溢流式电站﹑厂房前挑流式电站或者地下式电站等布置型式。位于宽广河道上的中﹑低坝，可利用电站厂房挡上以及岸坡覆盖层、风化层极深时，非溢流q=f(V)在2.1.2中，已经确定大华桥电站为大（2）型工程，主要建筑物级别为2表2.4.4-1水库水位库容关系表库容（万m3）x104图2.4.4-1水库水位库容关系曲线图表2.4.4-2水库坝址水位流量关系表表2.4.4-3典型洪水过程线02468Q=Cσsεmnb'·H2式中:全水头H0有关，可按下面的经验公式计算ε=1-2，式中n为堰孔的数目；H0为堰顶全水头；Ka为边墩形状系数；Kp为闸墩形状系数；在nb'—n为堰孔数，b'为一个堰孔的净宽；表2.4.5-1各种工况下水位﹑流量资料3非溢流坝段设计②工程量小，造价低；③结构合理，运用方便；④利根据调洪演算结果，可得水库的设计洪水位为1478.35m，校核洪水位为高程。防浪墙顶至正常蓄水位、设计洪水位或校核洪水位的高差Δhc—安全加高，m；按表3.2-1选用，对于该工程，基本情况hc=表3.2.1-1安全加高hc运用情况坝的级别123设计情况（基本情况）0.70.50.4校核情况(特殊情况)0.50.40.3根据SL319-2005《混凝土重力坝设计规范》该水库属于峡谷水库，故hz可hl=0.0166V05/4D1/3V表3.2.1-2不同工况下计算风速取值计算情况库水位(m)吹程(km)最大风速(m/s)计算风速(m/s)正常工况1477.000.430.545.75设计工况1478.350.430.545.75校核工况1480.260.416.30当gD/V02=250～1000时，为累计频率10%的波高h10%。规范规定应采用累计频率为1%时的波高h1%，对应于5%波高，应乘以1.24；对应于10%波高，应乘以位Δh时，所采用的风速计算值及安全超高值不一表3.2.1-3计算结果计算情况hz（m）防浪墙顶高程▽（m）正常情况1.7430.4750.52.7181479.718设计情况1.7430.4750.52.7181481.068校核情况0.4800.1010.40.9811481.241为保证大坝的安全运行，应该选用其中的较大值，故选取防浪墙顶高程=坝顶高程=防浪墙顶高程-1.2=1481.241-1.2=1480.041m<1480.26m，取坝顶高程河床高程约为1400m，地基开挖时河床上的冲积砂夹且不小于2m。当在坝顶布置移动式启闭机时，坝顶宽度要满足安装门机轨道的要求。按坝高的10%计算，即为10.6米，考虑到上游防浪墙、下游侧护栏、排根据规范SL319-2005规定，非溢流坝段的基本断面呈三根据工程经验，一般情况下，上游坝坡坡率n=0～0.2，常做出铅直或上部铅直下部倾向上游；下游坝坡坡率m=0.6～0.8；底宽约为坝高的0.7～0.9倍。初步拟定时，该大坝坝高中点处向上游倾斜，上游坡率取n=0.2，下游坡率取灌浆作业的要求，一般宽为2.5～3m，高为3～4m，地面距基岩面不宜小于1.5图3.2.6-1非溢流坝段剖面尺寸图利的、起控制作用的组合情况进行计算，使表3.3-1荷载组合表荷载组合主要考虑情况荷载静水压力扬压力泥沙压力浪压力基本组合（1）正常蓄水位情况√√√√√（2）设计洪水位情况√√√√√特殊组合（1）校核洪水位情况√√√√√下面就各种情况计算相应荷载，计算示意图见图3.3-1:图3.3-1重力坝基本荷载示意图表3.3-2正常工况下全部荷载计算结果类别符号垂直力（kN）水平力（kN）力臂对基础中心力矩(kN.m)逆时针W14452025.70W261506.4814.05864166.04W36741.6039.75267978.6上游水压力水平P51031.6234.00.1垂直PP5095.3139.75202538.7PP2755.6341.52114413.7下游水压力水平`5406.4911.0759849.8垂直P4054.8736.72148894.6波浪压力Pl6.18102.00630.05水平淤沙压力P2693.9210.6328636.36垂直淤沙压力915.8537.0833955.10合计954502.22（-）浮托力U129344.850.000.00渗透压力U22092.38.8581284.96渗透压力U36555.6.7544247.86渗透压力U43138.4240.92128423.9合计253956.76（-）表3.3-3设计工况下全部荷载计算结果类别符号垂直力（kN）水平力（kN）力臂对基础中心力矩(kN.m)W14452025.70W261506.4814.05864166.04W36741.6039.75267978.60上游水压力水平P52391.4034.45.59垂直PP5235.7039.75208118.88PP2755.6341.52114413.72下游水压力水平`11518.16.15186028.02垂直P8639.0732.94284571.03波浪压力Pl6.18102.00630.05水平淤沙压力P2693.9210.6328636.36垂直淤沙压力915.8537.0833955.10合计.76（-）浮托力U142832.870.000.00渗透压力U21669.38.8564850.75渗透压力U35229.906.7535301.82渗透压力U42503.8940.92102459.18合计202611.75（-）表3.3-4校核工况下全部荷载计算结果类别符号垂直力水平力力臂对基础中心力矩(kN.m)W14452025.70W261506.4814.05864166.04W36741.6039.75267978.60上游水压力水平P54283.8335.09.63垂直PP5434.3139.75216013.74PP2755.6341.52114413.72下游水压力水平`12375.16.74207167.11垂直P8639.0732.49280683.45波浪压力Pl6.18102.00630.05水平淤沙压力P2693.9210.6328636.36垂直淤沙压力915.8537.0833955.10合计.27（-）浮托力U144397.340.000.00渗透压力U21673.38.8565016.14渗透压力U35243.6.7535391.86渗透压力U42510.40.92102720.49合计203128.49（-）该工程基坑抗滑稳定控制面为混凝土与基岩接触面,故对非溢流坝段只需对图3.4.2-1抗滑稳定分析示意图坝基面抗滑稳定安全系数Ks值应不小于表3.4-1规定：K=f(ΣW-U)ssΣW为接触面以上的总铅直力；ΣP为接触面以上的总水U为作用在接触面上的扬压力；f为接触面间的摩擦系数，本工程取表3.4.3-1坝基面抗滑稳定安全系数Ks荷载组合坝的级别123基本组合特殊组合1．00抗剪断强度公式计算的坝基面抗滑稳定安全系数Ks'值应不小于表3.式中：Ks'—按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数；f'—坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断摩擦系数，f'取0.7；A—坝基接触面截面积，m2；ΣW—作用于坝体上全部荷载（包括扬压力）对滑动平面的法向分ΣP—作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值，kN。表3.4.3-2坝基抗滑稳定安全系数Ks’荷载组合’Ks3.0特殊组合2.52.3表3.4.3-3抗滑稳定分析计算结果抗滑稳定安全系数正常蓄水位设计洪水位校核洪水位(抗剪强度公式)Ks1.14（>1.05）1.16（>1.05）1.12（>1.00）（抗剪断公式）Ks’3.24（>3.00）3.45（>3.00）3.33（>2.50）表3.4.3-3可知，该重力坝在正常蓄水位﹑设计洪水标准。材料力学方法的主要假定是：坝体水平截面上的垂直正应力σy呈直线分（3）假定坝体水平截面上的正应力σy按直线分布，不考图3.5.5-1边缘应力计算图规范中规定，首先应校核坝体边缘应力是否满足公式计算上、下游的边缘应力σyu和σyd。式中：ΣW—作用于计算截面以上全部荷载的铅直分力的总和，kN；ΣM—作用于计算截面以上全部荷载对坝基截面垂直水流流向形心B—计算截面的长度，m。（2）剪应力τu，τu。τu=(puσyu)nτd=σydpd)mP（3）水平正应力σxu,σxd。σxu=puτunσxd=pd+τdm（4）第一主应力σ1u,σ1d。(1+n2)σyupun2σ1d=(1+m2)σydpdm2（5）第二主应力σ2u,σ2d。σ2u=puσ2d=pd不计扬压力的边缘应力计算的具体计算过程详见计算书，计算结果见表表3.5.5-1不计扬压力的边缘应力计算结果表正常工况（kPa）设计工况（kPa）校核工况（kPa）σyu688.42686.37639.04σyd2099.362206.292258.02τyu96.2599.31112.52τyd1330.251298.171323.95σxu1150.411163.051179.14σxd1323.381449.021485.72σ1u669.17666.51616.54σ1d3097.053179.9*23250.98σ2u1169.661182.911201.64σ2d325.69475.39492.76和σyd。式中：ΣW—作用于计算截面以上全部荷载的铅直分力的总和，kN；ΣM—作用于计算截面以上全部荷载对坝基截面垂直水流流向形心B—计算截面的长度，m。（2）剪应力τu，τu。τu=(pupuuσyu)nτd=σyd+pudpd)mP（3）水平正应力σxu,σxd。σxu=(pupuu)(pupuuσyu)n2σxd=(pdpud)+(σyd+pudpd)m2（4）第一主应力σ1u,σ1d。(1+n2)σyu(pupuu)n2σ1d=(1+m2)σyd(pdpud)m2（5）第二主应力σ2u,σ2d。σ2u=pupuuσ2d=pdpud计扬压力的边缘应力计算的具体计算过程详见计算书，计算结果见表表3.5.5-2计扬压力边缘应力计算结果表正常工况（kPa）设计工况（kPa）校核工况（kPa）σyu749.69716.93701.02σyd1125.091016.331001.28τyu-116.13-109.56-106.40τyd843.82762.24750.96σxu145.82147.13147.76σxd632.86571.68563.22σ1u772.92738.74722.30σ1d1757.951588.011564.50σ2u169.04169.04169.04σ2d0.000.000.004溢流坝段设计泄水孔进口高程选择主要按泄水孔所担负的功能和水库调度运用要求来确x1.85=2.0H.85y式中：Hd为定型设计水头，一般为校核洪水位时堰上水头R拟定出WES曲线函数表达式，在上面取一些点，进行坐标计算，即可得出表4.3.1-1WES曲线坐标表X(m)Y(m)X(m)Y(m)10.04682.16920.16792.69730.3533.27840.6023.91050.9094.59361.2745.32671.6946.108图4.3.1-1溢流面WES曲线图求校核洪水闸门全开时反弧段最低点处的水深h单宽流量q：q=Cσsεm·H/2寸以及全水头H0有关，可按下面的经验公式计算ε=1-2Kp为闸墩形状式中n为堰孔的数目；H0为堰顶全水头；Ka为边墩形状系数；系数；在此设计中εKp为闸墩形状g—为重力加速度，通常取9.81m/s2；H0—计上行进流速水头的堰上总水头（m）,近似取H0=上游水位-堰2通过试算，可以求出hc=3.82m，即为校核洪水闸门全开时反弧段最低点处的水深h，故可进一步求出R,R=（4～10）h水面线以上的安全超高可采用0.5-1.5m，对于非直线段，宜适当增加。水面线图4.4-1溢流坝水面线计算示意图位-堰顶高程)，则可计算出H/Hd(Hd为堰面曲线定型设计水头，按堰顶最大作用水头的75%～95%计算，求WES曲线时已算出)，再由《水工设计手册6—泄水与过坝建筑物》中闸孔中心线水面线坐标表，采用插值的X/Hd和Y/Hd闸孔中心线水面线坐标表见表4.4-1。表4.4-1闸孔中心线水面线坐标表H/Hd0.51X/HdY/Hd-1-0.482-0.941-1.23-0.8-0.48-0.932-1.215-0.6-0.472-0.913-1.194-0.4-0.457-0.89-1.165-0.2-0.431-0.855-1.1220-0.384-0.805-1.0710.2-0.313-0.735-1.0150.4-0.22-0.647-0.9440.6-0.088-0.539-0.8470.80.075-0.389-0.72510.257-0.202-0.5640.4620.015-0.3560.7050.268-0.1020.9770.5210.1721.2780.860.465表4.4-2水面线坐标表H/Hd0.51X/HdY/HdXY-1-0.482-0.941-1.037-1.230-16.434-17.047-0.8-0.480-0.932-1.026-1.215-13.147-16.867-0.6-0.472-0.913-1.007-1.194-9.860-16.544-0.4-0.457-0.890-0.982-1.165-6.574-16.133-0.2-0.431-0.855-0.944-1.122-3.287-15.5140-0.384-0.805-0.894-1.0710.000-14.6870.2-0.313-0.735-0.828-1.0153.287-13.6130.4-0.220-0.647-0.746-0.9446.574-12.2600.6-0.088-0.539-0.642-0.8479.860-10.5450.80.075-0.389-0.501-0.72513.147-8.23310.257-0.202-0.323-0.56416.434-5.3030.4620.015-0.109-0.35619.721-1.7860.7050.2680.145-0.10223.0082.3770.9770.5210.4050.17226.2946.6501.2780.8600.7280.46529.58111.969（1）求曲线长度Lc：对于WES堰，堰上游段的曲线长度Lc,u=0.315Hd，堰下游段曲线长度Lc,t可由《水工设计手册》第七卷查表得到。（2）求直线段长度Ls：从切点到直线上任意点的距离为：其中：Yt为切点坐标，α为直线段坝面与水平方向的夹角。（3）从堰顶曲线起点到计算点(Xi,Yi)的坝面距离为：L=L+Lc,ts,i（4）计算边界层厚度δ：按Bauner公式计算δ=0.024L(L/K)—0.13式中：K为坝面粗糙高度，对于混凝土坝面，建议取0.427～0.691，一般式中：H为堰上水头；m为流量系数，一般可取0.475或0.5或参考规范（6）采用