水工建筑物课程设计

1、目录第一章基本知识.1第二章坝坡的建立.7第1节建立坝坡.7第二节负荷计算.10第三章防滑稳定性分析.13第四章应力分析.15第五章详细结构设计.16第六章地基处理与两岸连接.24第一节地基处理.24第二节重力坝和两岸之间的连接.26第一章基本信息(a)项目概述顺江水源丰富，顺江中游和运河上游的豫江、贵乡江流域都比较薄，位于低丘陵地带，最窄的地方只有10多公里。通过漓江、周河和输水渠道可以通向唐山市；经过回乡河，陡峭的话，就可以通过秦皇岛市。为了解决唐山市和秦皇岛两个地区的用水问题，国家决定建设顺江水库。顺江水库位于河北省唐山和承德两个地区的交界处，坝址位于黔西县阳角村的顺江干流上，汇流区33

2、700平方公里，总存储量为25.5亿立方米。水库距前县城35公里，道路相连。主要由大坝、发电厂及排放井底等组成的水库主要任务是天津市及唐山地区的工业农业和城市人民提供生活用水，引水发电，考虑防洪要求，尽快完工，获得收益，尽快建设。根据水库的工程规模和在国民经济中的作用，枢纽是一级工程，主坝是一级建筑，其他建筑则按二级建筑考虑。(b)水文分析(1)年径流：顺河站年平均年径流为整个流域的53%，即24.5亿立方米，年分布不均，主要集中在7、8月。丰收年为每年50%到60%，次数为30%到40%，年际变化也很大。(2)洪水：从7月下旬到8月上旬经常发生，峰值波动具有快速的特点，调查结果显示近100年

3、有6次大洪水。其中，1883年最大的洪水洪峰流速约为24400-27400 m3/s，所测45年数据中最大的峰值流速为1962年18800m3/s。(3)沉淀物：本流域的沉积土颗粒比较粗，中值粒度为0.0375毫米，全年沉淀物大部分从汛期开始到7，8月，主要是一次或几次洪峰生产，年际变化严重，多年平均悬沙运输量为1825万吨，多年平均含沙量为7.45公斤/立方米。对症状质量的观测资料不足。可以收取电子的10%，总入库量为2010万吨。淤泥浮动容量为0.9吨/立方米，内摩擦角为12度。淤泥高度157.5米。(c)天气库区年平均气温为10 左右，1月最低月平均气温为零下6.8，绝对最低气温为零下2

4、1.7(1969年)7月最高月平均气温25，绝对最高月39(1955年)，本流域无霜期短(90-180天)(d)工程地质学库区地质：顺河水库、库区大部分属于中古山区，河谷大部分是峡谷地形，西城到北太子一带比较宽，沿河阶地狭窄，间歇性不对称，区域内没有严重崩溃或渗透问题。第四大岩石(Arl4)是角度闪光长片麻岩。粗粒中微布状花岗岩可变晶体结构，主要矿物为斜长石、石英和角闪石，该岩石厚层块，质地均为一，岩性坚硬，抗风化强，工程地质条件良好，总厚度185米左右。岩石的物理和机械性质：岩石体积密度2.68-2.70吨/立方米，饱和抗压强度，弱风化和微分化岩石均为650kg/cm 2以上，部分为1100

5、kg/cm 2以上，混凝土和岩石的摩擦系数微分化和弱风化下，优选f=1.10地震：库区附近历史地震活动比较频繁，近年来微繁。跃进林继续发生，其中1936年至1976年两年间发生了6度左右的地震，1977年6月国家地震局地震地质队确认了本地区的地震问题，水库的基本强度为6度，考虑到枢纽的重要性，水库可能发生地震的大坝加强强度为7度。(e)枢纽建筑特性指标项目单位指标注释水比特检查洪水水位大米227.2设计洪水水位大米225.7正常含水层大米224.7汛期限制水位大米216.0死水位(发电)大米180.0检查洪水水位大米156.8设计洪水尾水位大米152.0正常尾水位大米138.4库龙总存储容量1

6、亿里米25.5将十年的沉积入帐调节洪储存容量1亿里米7.4兴利库容1亿里米19.5共享存储容量1亿里米5.6樱永1亿里米4.2将十年的沉积入帐水坝类型混凝土重力坝大坝溢流孔数孔19堰顶高程大米码头的中部厚3米每个孔的净宽度大米15.0工作灌嘴大小咪咪1515弧形钢闸门提升机(2)台湾19固定式绞盘设计洪水排放能力32300检查水位的一天42900限制排放排放水孔进口底部高程大米160.0弧形闸门底部孔数孔4工作阀大小米*米5*7开闭机台湾4设计水位排水能力米3/秒4340检查水位的排水能力米3/秒4430发电站水道供水管道进口高程大米170.03个过渡管道管线长度大米121.0关经大米5.0最

7、大过渡流米/秒104每个渠道操作阀米*米3-5*7操作阀提升机台湾3平板维修闸门米*米5*8.5活门提升机台湾1400/25吨门机电气车站主要工厂大小长度*米*米72*19.1*39.0单位间隔大米16水轮发电机组台湾3安装容量曼巴3*6=18涡轮模型HL720LT-330额定输出曼巴6.18主变压器型号SPL-80000220输电线路电压天伏220共3台(六)坝型，坝址选择(1)选择坝类型坝址地形地质条件，河谷剖面更宽、更浅、两岸不对称，坝址地区花岗岩结构、岩体厚层，质地相同，抗风化，工程地质条件好，复盖层和风化层弱。建筑材料：调查结果显示，坝址附近有丰富的砾石，但土壤不足，只有很薄的表面堆

8、积物。根据上述情况进行的全面分析如下：拱坝方案：山谷宽度浅，不是v字形，两侧不对称，没有适当的地质条件，所以这个方案不妥当。土石坝方案：坝址不支付在泄洪等适当地形附近，开挖泄洪洞的开挖量大，当地土质相对不足，因此不可取。重力坝方案：混凝土重力坝和砌石重力坝都没有充分利用当地的自然条件，泄洪问题容易解决，建设容易。砌石重力坝节约水泥用量，但机械化施工方便、速度快、工期短，因此该工程采用混凝土重力坝。(2)坝址选择：经过地形、地质调查，综合考虑地质条件、建设条件、综合效益等，坝址位于黔西县杨察村顺河，流域面积33700平方公里控制，总存储量25.5亿立方米，水库移动县35公里，道路相通。(7)选择

9、枢纽整体布局方案水库枢纽由主坝、电站和排水孔组成。(1)溢流坝布置：溢流坝位置为泄洪，排水时应与下游无缝连接，坝基等建筑物，溢流孔数19洞，净宽15米，中墩厚度3米。(2)引导井底布置：引导井底卡塔尔西斯期间的流量通常与永久性建筑相结合，使用孔较多，引导井底数为4，44米。(3)发电厂坝段布置：水电站厂应尽可能布置在用户附近的海岸，布置在产生最大输出的海岸，发电厂坝段48米，3台水轮发电机。(4)断流坝段布置：非溢流坝一般在河岸部分连接到岸坡，非溢流坝与溢流坝或其他建筑物连接，引导墙，强烈分隔。根据上述原则和大小，可以选择分析二分之一方案：案例1堵水大坝溢流排水溢流坝水电站大坝水坝案例2防水溢

10、流穿孔坝坡坝水坝方案一，方案二比较方案1:排水区安排在中间，水库完工后负责排沙，清空水库，不经常使用，挖掘量大。案例2:泄洪道位于中间，与主要水道水平，开挖量不大，可以采用。工程开挖量不大，泄洪渠与主要渠道无缝连接。第二章坝坡发展第1节建立坝坡(a)坝坡发展在地形图中，坝段底部高程为127.5米，从而确定最高坝高程。(1)坝顶高度要高于桥水位，上游海堤墙顶高度要高于波浪力高度，确定设计洪水水位或水位的高差h确定如下：h=h1% Hz HC其中：h -波浪墙顶部指示设计水位或检查临界水位高度差mH1%-累计频率为1%时的波高mHz-波中心线高于设计水位或检验水位高度mHc -安全超高设计枢纽工程

11、是第一级，主坝是一级建筑，因此溢流坝是一级建筑，计算混凝土重力坝设计规范安全，设计洪水位时为0.7米，检查洪水位时为0.5米。坝顶和上浪墙顶高程=设计洪水水位h设置坝顶或波浪墙顶高程=检查洪水水位h学校A:设计洪水情况风向区域长度d=3公里，风速V0设计洪水情况下采取的年平均风速的1.5倍计算，V0=12.5*1.5=18.75m/sgh5 %/v 202=0.0076 v0(1/-12)(GD/v 202)1/3 v02/gH5 %=0.0076 * 18.75(1/-12)(9.81 * 3000/18.752)1/3=0.94mGL/v 202=0.331 v0-1/2.15(GD/v

12、202)1/3.75L=9.89m波中心线是计算出的水平高度H8=hl2/Lcth2H/L原因hlct H2H/L-1.0 h1 %=1.15mH8=h/L=3.14*1/9.89=0.426m因为主坝是级建筑，所以采取设计安全超高hc=0.7m坝顶高程=225.7 2.29=227.99mb洪水等级检查风区长度d=3km，风速计算V0检查洪水水位的平均最大风速V0=12.5m/s波浪高度：H5 %=0.0076 * 12.55(1/-12)(9.81 * 3000/12.52)1/3=0.56m波长：l=0.331v 0-1/2.15(GD/v 202)1/3.75 * 12.52/9.8=

13、6.59m从波中心线到计算的水位高度H8=hl2/Lcth2H/L原因HL CT H2H/L=1.0 h1 %=1.24 * 0.563=0.698mh8=hc2/l=3.14 * 0.6982/9.89=0.232m因为主坝是级建筑，安全检查超高hc=0.5mh学校=h1% h8 hc=0.698 0.232 0.5=1.43 m以上两种情况均采用坝顶高程中的最大值，防波堤壁高度为1.2米，因此实际坝顶高程为228.63-1.2=227.43米，为227.5米。(b)坝顶宽度坝顶宽度一般为坝高8% 10%，考虑交通要求，坝顶宽度为10米，达到级建筑物坝顶宽度10 15米的要求。(c)大坝表面

14、坡度从工程角度来看，上游边坡系数通常为n=0.2，下游坝坡m=0.75。(d)确定上下游坡面点位置确定建筑物的进口标高，包括上游和下游坡面点、位置统一应力控制标准和发电引水管、排水孔等。一般的上坡点位于坝高的1/3 2/3附近，下游上坡点的位置是坝顶的实用剖面形式，坝顶宽度与坝的基本剖面相结合得到。根据实际情况，设计上游坝坡起点高程为185m，下游起点坡率高程为214.2m。(e)大坝防御排水根据上述尺寸，大坝最大宽度为86.5米，分析基本条件，要求防渗帷幕和排水廊道，灌浆廊道大小为3m * 2.5m米，道路底部高程为132.5米，岩床面5米，幕墙中心线距上游坝7米，排水沟中心线距防渗帷幕中心线3.5米，建议的廊道系统，建议的第二节载荷计算(a)选择计算情况设计重力坝断面时，根据承载力极限状态计算载荷的基本组合和偶然组合。基本组合载荷：正常水位条件、设计水位条件和冻结条件。荷载组合是在仅使用设计整地准则计算设计整地状态的荷载分析时，单独计算洪水层级情况、地震情况和设计时的荷载分析。(b)截面选择计算应选择防滑稳定计算截面，通常是较大的力、较低的剪切强度、容易发生滑动破坏的截面。一般有坝基表面、坝基内部软弱层、坝基表面平滑角度结构面、不利地形、混凝土层等多种。应力分