重力坝稳定及应力计算
坝体强度承载能力极限状态计算及坝体稳定承载能力极限状态计算
（一）、基本资料
坝顶高程：1107.0 m
校核洪水位（P = 0.5 %）上游：1105.67 m
下游：1095.18 m
正常蓄水位上游：1105.5 m
下游：1094.89 m
死水位：1100.0 m
混凝土容重：24 KN/m3
坝前淤沙高程：1098.3 m
泥沙浮容重：5 KN/m3
混凝土与基岩间抗剪断参数值：f `= 0.5
c `= 0.2 Mpa
坝基基岩承载力：［f］= 400 Kpa
坝基垫层混凝土：C15
坝体混凝土：C10
50年一遇最大风速：v 0 = 19.44 m/s
多年平均最大风速为：v 0 `= 12.9 m/s
吹程D = 1000 m
（二）、坝体断面
1、非溢流坝段标准剖面
荷载作用的
标准值计算（以单宽计算）
A 、正常蓄水位情况（上游水位1105.5m ，下游水位1094.89m ） ① 竖向力（自重）
W 1 = 24×5×17 = 2040 KN
W 2 = 24×10.75×8.6 /2 = 1109.4 KN
W 3 = 9.81×（1094.5-1090）2×0.8 /2 = 79.46 KN ∑W = 3228.86 KN
W 1作用点至O 点的力臂为： (13.6-5) /2 = 4.3 m W 2作用点至O 点的力臂为：
m 067.16.83
2
26.13=?- W 3作用点至O 点的力臂为：
m 6.58.0)10905.1094(3
1
26.13=?-?- 竖向力对O 点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）： M OW1 = 2040×4.3 = 8772 KN ·m
M OW2 = －1109.4×1.067 = －1183.7 KN ·m
M OW3 = －79.46×5.6 = －445 KN·m
∑M OW = 7143.3 KN·m
②静水压力（水平力）
P1 = γH12 /2 = 9.81×(1105.5－1090)2 /2= －1178.4 KN P2 =γH22 /2 =9.81×(1094.89-1090)2 /2 = 117.3KN
∑P = －1061.1 KN
P1作用点至O点的力臂为：(1105.5－1090)/3 = 5.167m P2作用点至O点的力臂为：(1094.89－1090)/3 = 1.63m 静水压力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：M OP1 = 1178.4×5.167 = －6089 KN·m
M OP2 = 117.3×1.63 = 191.2 KN·m
∑M OP = －5897.8 KN·m
③扬压力
扬压力示意图请见下页附图：
H1 = 1105.5－1090 = 15.5 m
H2 = 1094.89－1090 = 4.89 m
(H1 －H1) = 15.5－4.89 = 10.61 m
计算扬压力如下：
U1 = 9.81×13.6×4.89 = 652.4 KN
U2 = 9.81 ×13.6×10.61 /2 = 707.8 KN
∑U = 1360.2 KN
U1作用点至O点的力臂为：0 m
U2作用点至O点的力臂为：13.6 / 2－13.6 / 3 = 2.267m 竖向力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：M OU1 = 0 KN·m
M OU2 = －707.8×2.267 = －1604.6 KN·m
∑M OU = －1604.6 KN·m
④浪压力（直墙式）
浪压力计算简图如下：
由确定坝顶超高计算时已知如下数据：单位：m
使波浪破碎的临界水深计算如下：
将数据代入上式中得到：
由判定条件可知，本计算符合⑴H≥H cr和H≥L m/2，单位长度上的浪压力标准值按下式计算：
式中：γw ──水的重度= 9.81 KN/m3
其余计算参数已有计算结果。
浪压力标准值计算得：
对坝底中点O取矩为（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：
M OPWK = (9.81×1.113×0.862/2)×(15.5+1.113/3)+
(9.81×3.822×0.862/2)×(15.5－3.822/3) = －(74.687+229.89) = －304.577 KN ·m
⑤ 淤沙压力 淤沙水平作用力：
式中：γSb ── 淤沙浮容重 = 5 KN/m 3
h S ── 挡水建筑物前泥沙淤积厚度 = 8.3m ψSB ── 淤沙内摩擦角 =18° 代入上式得到淤沙压力标准值
P SK = －90.911 KN
对O 点的力臂为（1098.3－1090）/3 = 2.767m
对O 点取矩 M OPSK = －90.911×2.767 = －251.552 KN ·m 将计算的各荷载进行汇总整理。结论请见附表1。
B 、校核洪水位情况（上游水位1105.67m ，下游水位1095.18m ） ① 竖向力（自重）
W 1 = 24×5×17 = 2040 KN
W 2 = 24×10.75×8.6 /2 = 1109.4 KN
W 3 = 9.81×（1095.34-1090）2×0.8 /2 = 111.9 KN ∑W = 3261.3 KN
W 1作用点至O 点的力臂为： (13.6-5) /2 = 4.3 m W 2作用点至O 点的力臂为：
m 067.16.83
2
26.13=?- W 3作用点至O 点的力臂为：
m 376.58.0)109034.1095(3
1
26.13=?-?- 竖向力对O 点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：
M OW1 = 2040×4.3 = 8772 KN·m
M OW2 = －1109.4×1.067 = －1183.7 KN·m
M OW3 = －111.9×5.376 = －601.6 KN·m
∑M OW = 6986.7 KN·m
②静水压力（水平力）
P1 = γH12 /2 = 9.81×(1105.67－1090)2 /2 = －1204.4 KN (→)
P2 =γH22 /2 =9.81×(1095.18－1090)2 /2 = 131.6 KN (←)
∑P = －1072.8 KN (→)
P1作用点至O点的力臂为：(1105.67－1090)/3 = 5.223m
P2作用点至O点的力臂为：(1095.18－1090)/3 = 1.727 m
静水压力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：
M OP1 = 1204.4×5.223 = －6290.6 KN·m
M OP2 = 131.6×1.727 = 227.3 KN·m
∑M OP = －6063.3 KN·m
③扬压力
扬压力示意图请见下图：
H1= 1105.67－1090 = 15.67 m
H2 = 1095.18－1090 = 5.18 m
(H1 －H1) = 15.67－5.18 = 10.49 m
计算扬压力如下：
U1 = 9.81×13.6×5.18 = 691.1 KN
U2 = 9.81×13.6×10.49 / 2 = 699.8 KN
∑U = 1390.9 KN
U1作用点至O点的力臂为：0 m
U2作用点至O点的力臂为：13.6 / 2 －13.6 / 3 = 2.267m
竖向力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：
M OU1 = 0 KN·m
M OU2 = 699.8×2.267 = －1586.4 KN·m
∑M OU = －1586.4 KN·m
④浪压力（直墙式）
浪压力计算简图如下：
由确定坝顶超高计算时已知如下数据：单位：m
使波浪破碎的临界水深计算如下：
将数据代入上式中得到：
由判定条件可知，本计算符合⑴H≥H cr和H≥L m/2，单位长度上的浪压力标准值按下式计算：
式中：γw ──水的重度= 9.81 KN/m3
其余计算参数已有计算结果。
浪压力标准值计算得：
对坝底中点O取矩为（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：
M OPWK = (9.81×0.655×0.521/2)×(15.98+0.655/3)+
(9.81×2.535×0.521/2)×(15.98－2.535/3)
= －(27.114+98.048)
= －125.162 KN·m
⑤淤沙压力
淤沙压力标准值P SK = －90.911 KN
对O点的力臂为（1098.3－1090）/3 = 2.767m
对O点取矩M OPSK = －90.911×2.767 = －251.552 KN·m 将计算的各荷载进行汇总整理。结论请见附表2。
附表1正常蓄水位情况各项作用力统计表单位：KN、KN·m
附表2校核洪水位情况各项作用力统计表单位：KN、KN·m
按规范规定作用组合进行作用力的汇总如附表3：
附表3 各种工况下的∑↓、∑←、∑M统计表单位：KN、KN·m
⑵．由规范8.结构计算基本规定中可知大坝坝体抗滑稳定和坝基岩体进行强度和抗滑稳定计算属于1）承载能力极限状态，在计算时，其作用和材料性能均应以设计值代入。基本组合，以正常蓄水位对应的上、下游水位代入，偶然组合以校核洪水位时上、下游水位代入。
而坝体上、下游面混凝土拉应力验算属于2）正常使用极限状态，其各设计状态及各分项系数 = 1.0，即采用标准值输入计算。此时结构功能限值C = 0。
荷载各项标准值和设计值请见附表1。 ① 坝体混凝土与基岩接触面抗滑稳定极限状态
a 、基本组合时，取持久状态对应的设计状况系数ψ=1.0，结构系数γd1=1.2，结构重要性系数γ0 =0.9。
基本组合的极限状态设计表达式
式中左边=γ0ψS(·) =0.9×1.0×1195.23 = 1075.7 KN 对于抗滑稳定的作用效应函数S(·) = ∑P
右边=
)16.133
200
62.15963.15.0(2.11)`1`(2.11??+??=+∑?A C W f W W γγ = 1267.3 KN
对于抗滑稳定的抗力函数R(·) = f R `∑W R + C R `A R 经计算：左边= 1075.7 KN ＜ 右边= 1267.3 KN 满足规范要求。
b 、偶然组合时，取偶然状态对应的设计状况系数ψ=0.85，结构系数γd2=1.2，结构重要性系数γ0 =0.9。
偶然组合的极限状态设计表达式
式中左边=γ0ψS(·) =0.9×0.85×1191.66 = 911.6 KN 对于抗滑稳定的作用效应函数S(·) = ∑P
右边=
)16.133
20022.15923.15.0(2.11)`1`(2.11??+??=+∑?A C W f W W γγ = 1265.88 KN
对于抗滑稳定的抗力函数R(·) = f R `∑W R + C R `A R 经计算：左边= 911.6 KN ＜ 右边= 1265.88 KN 满足规范要求。 ② 坝趾抗压强度极限状态
a 、基本组合时，取持久状态对应的设计状况系数ψ=1.0，结构系数γd1=1.8，结构重要性系数γ0 =0.9。
基本组合的极限状态设计表达式 对于坝趾抗压的作用效应函数S(·) = )1)((
2
2m J T M A W R
R R R R +∑-∑ 式中左边=γ0ψS(·) =0.9×1.0×)1)((
2
2m J T M A W R
R R R R +∑-∑ 式中： m 2 ── 下游坝面坡比 =0.8
T R ── 坝基面形心轴到下游面的距离 = 13.6/2 =6.8m A R ── = bh = 13.6×1 = 13.6 m 2
J R ── = bh 3/12 = 1×13.63/12 =209.62m 4 ∑W R ── = 1596.62 KN ∑M R ── = －1347.37 KN ·m 代入上式中： γ0ψS(·) = 0.9×1.0×)8.01)((
2+∑-∑R
R
R R R J T M A W = 237.8 KPa
C15混凝土的f CK = 14.3MPa = 14300KPa ，γm =1.5
基岩的承载力为400KPa ，故以基岩的承载力为控制条件进行核算。因本方案坝高仅17m ，各项系数可适当放低。
对于坝趾抗压强度极限状态抗力函数R(·) = f C 或R(·) = f R
右边= R(·) = f R = 400 KPa
经计算：左边= 237.8 KPa ＜ 右边= 400 KPa
满足规范要求。
b 、偶然组合时，取偶然状态对应的设计状况系数ψ=0.85，结构系数γd2=1.8，结构重要性系数γ0 =0.9。
偶然组合的极限状态设计表达式 式中左边=γ0ψS(·) =0.9×0.85×)8.01)((
2+∑-∑R
R
R R R J T M A W = 205.2 KPa 右边= 400KPa
经计算：左边= 205.2 KN ＜ 右边= 400 KN 满足规范要求。
③ 上游坝踵不出现拉应力极限状态验算（正常使用极限状态） 计算公式为：
0`
≥∑+∑R
R R R R J T M A W 由上面的计算结果可得：
∑W R = 1868.66 KN ∑M R = －915.23 KN ·m A R = 13.6 m 2 J R = 209.62 m 4 T R ` = 6.8 m 代入上式左边=
071.107`
≥=∑+∑KPa J T M A W R
R R R R
满足规范要求。
⑶．在上游面距坝基垂直距离为5m 处取一截面进行坝体应力及稳定验算。
坝身材料采用C10砼，其f CK = 9.8MPa = 9800KPa ，材料分项系数γm =1.5，常态砼层面黏结采用90d 龄期的C10砼。f CK `= 1.08~1.25，取f CK `=1.1；C CK `=1.16~1.45，取C CK `=1.3MPa ，f CK `、C CK `的分项系数分别为1.3和3.0。 计算荷载简图请见下图：
荷载作用的
标准值计算（以单宽计算）
A 、正常蓄水位情况（上游水位1105.5m ，下游水位1094.89m ） ① 竖向力（自重）
W 1 = 24×5×12 = 1440 KN W 2 = 24×5.75×4.6 /2 = 317.4 KN W 3 = 0 KN ∑W = 1757.4 KN
W 1作用点至O 点的力臂为： (9.6－5) /2 = 2.3m W 2作用点至O 点的力臂为：
m 733.16.43
2
26.9=?- 竖向力对O 点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）： M OW1 = 1440×2.3 = 3312 KN ·m
M OW2 = －317.4×1.733 = －550 KN·m
∑M OW = 2762 KN·m
②静水压力（水平力）
P1 = γH12 /2 = 9.81×(1105.5－1095)2 /2= －540.8 KN
P2 = 0 KN
∑P = －540.8 KN
P1作用点至O点的力臂为：(1105.5－1095)/3 = 3.5m
静水压力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：
M OP1 = －540.8×3.5 = －1892.8 KN·m
∑M OP = －1892.8 KN·m
③扬压力（本方案因坝为低坝，只设帷幕灌浆，未设排水孔）
因计算的截面在大坝底面以上5m，为安全计，不考虑帷幕处扬压力折减系数，即令α= 1.0；且下游无水，故H2 =0m。则扬压力示意图请见下图：
H1 = (1105.5－1095) = 10.5m
B` = 9.6 m
计算扬压力如下：
∑U = U = 9.81×10.5×9.6 /2 = 494.4 KN
U 作用点至O 点的力臂为：
m 6.13
6
.926.9=- 竖向力对O 点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）： ∑M OU = M OU = －494.4×1.6 = 791 KN ·m ④ 浪压力（直墙式）
由前面计算已知浪压力标准值为：
对坝底中点O 取矩为（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：
M OPWK = (9.81×1.113×0.862/2)×(10.5+1.113/3)+
(9.81×3.822×0.862/2)×(10.5－3.822/3) = －(51.158+133.185) = －184.343 KN ·m
⑤ 淤沙压力 淤沙水平作用力：
式中：γSb ── 淤沙浮容重 = 5 KN/m 3
h S ── 挡水建筑物前泥沙淤积厚度 = (1098.3-1095)=3.3m ψSB ── 淤沙内摩擦角 =18° 代入上式得到淤沙压力标准值
P SK = －19.78 KN
对O 点的力臂为（1098.3－1095）/3 = 1.1m
对O 点取矩 M OPSK = －19.78×1.1 = －21.758 KN ·m 将计算的各荷载进行汇总整理。结论请见附表4。
B 、校核洪水位情况（上游水位1105.98m ，下游水位1095.34m ） ① 竖向力（自重）与情况A 相同：
W 1 = 1440 KN M OW1 = 3312 KN ·m W 2 = 317.4 KN M OW2 = －550 KN ·m
∑W = 1757.4 KN ∑M OW = 2762 KN ·m ② 静水压力（水平力）
P 1 = γH 12 /2 = 9.81×(1105.98－1095)2 /2= －591.3 KN ∑P = －591.3 KN
P 1作用点至O 点的力臂为： (1105.98－1095)/3 = 3.66m 静水压力对O 点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）： M OP1 = －591.3×3.66 = －2164.2 KN ·m ∑M OP = －2164.2 KN ·m ③ 扬压力
H 1 = (1105.98－1095) = 10.98m B` = 9.6 m 计算扬压力如下：
∑U = U = 9.81×10.98×9.6 /2 = 517 KN U 作用点至O 点的力臂为：
m 6.13
6
.926.9=- 竖向力对O 点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）： ∑M OU = M OU = －517×1.6 = －827.2 KN ·m ④ 浪压力（直墙式）
由前面计算已知浪压力标准值为：
对坝底中点O 取矩为（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：
M OPWK = (9.81×0.655×0.521/2)×(10.98+0.655/3)+
(9.81×2.535×0.521/2)×(10.98－2.535/3) = －(18.744+65.657) = －84.4 KN ·m
⑤ 淤沙压力与情况A 相同
淤沙压力标准值为：
P SK = －19.78 KN
对O点取矩M OPSK = －19.78×1.1 = －21.758 KN·m
将计算的各荷载进行汇总整理。结论请见附表5。
附表4正常蓄水位情况各项作用力统计表单位：KN、KN·m
附表5校核洪水位情况各项作用力统计表单位：KN、KN·m
按规范规定作用组合进行作用力的汇总如附表6：
附表6 各种工况下的∑↓、∑←、∑M统计表单位：KN、KN·m
2)．坝体抗滑稳定极限状态（砼接触层）
a 、基本组合时，取持久状态对应的设计状况系数ψ=1.0，结构系数γd1=1.2，结构重要性系数γ0 =0.9。
基本组合的极限状态设计表达式
式中左边=γ0ψS(·) =0.9×1.0×589.6 = 530.6 KN 对于抗滑稳定的作用效应函数S(·) = ∑P
右边=
)16.93
20012.11643.15.0(2.11)`1`(2.11??+??=+∑?A C W f W W γγ = 906.4 KN
对于抗滑稳定的抗力函数R(·) = f R `∑W c + C c `A c 经计算：左边= 530.6 KN ＜ 右边= 906.4 KN 满足规范要求。
b 、偶然组合时，取偶然状态对应的设计状况系数ψ=0.85，结构系数γd2=1.2，结构重要性系数γ0 =0.9。
偶然组合的极限状态设计表达式
式中左边=γ0ψS(·) =0.9×0.85×624.8 = 478 KN 对于抗滑稳定的作用效应函数S(·) = ∑P
右边=
)16.93
20011373.15.0(2.11)`1`(2.11??+??=+∑?A C W f W W γγ = 897.8 KN
对于抗滑稳定的抗力函数R(·) = f R `∑W c + C c `A c 经计算：左边= 478 KN ＜ 右边= 897.8 KN 满足规范要求。
3) 坝体选定截面下游端点的抗压强度承载力极限状态
a 、基本组合时，取持久状态对应的设计状况系数ψ=1.0，结构系数γd1=1.8，结构重要性系数γ0 =0.9。
基本组合的极限状态设计表达式 对于坝趾抗压的作用效应函数S(·) = )1)((
2
2m J T M A W c
c c c c +∑-∑ 式中左边=γ0ψS(·) =0.9×1.0×)1)((
2
2m J T M A W c
c c c c +∑-∑ 式中： m 2 ── 下游坝面坡比 =0.8
T c ── 坝基面形心轴到下游面的距离 = 9.6/2 = 4.8m A c ── = bh = 9.6×1 = 9.6 m 2
J c ── = bh 3/12 = 1×9.63/12 = 73.7 m 4 ∑W c ── = 1164.12 KN ∑M c ── = －327.32 KN ·m 代入上式中： γ0ψS(·) = 0.9×1.0×)1)((
2
2m J T M A W c
c c c c +∑-∑ = 210.4 KPa C10混凝土的f CK = 9.8MPa = 9800KPa ，γm =1.5
右边=
KPa f R m
c
d d 63.36295
.19800
8.111)(111=?=
=
?γγγ 经计算：左边= 210.4 KPa ＜ 右边= 3629.63 KPa 满足规范要求。
b 、偶然组合时，取偶然状态对应的设计状况系数ψ=0.85，结构系数γd2=1.8，结构重要性系数γ0 =0.9。
偶然组合的极限状态设计表达式 式中： ∑W c ── = 1137 KN
∑M c ── = －522.23 KN ·m 左边=γ0ψS(·) =0.9×0.85×)1)((
2
2m J T M A W c
c c c c +∑-∑ = 191.3 KN 右边=
KPa f R m
c
d d 63.36295
.198008.111)(111=?=
=
?γγγ 经计算：左边= 191.3 KN ＜ 右边= 3629.63 KN 满足规范要求。
4) 选定坝体截面上游面的垂直应力不出现拉应力极限状态验算
该验算属于正常使用极限状态长期组合效应。因按规范规定，正常使用极限状态的长期组合系数ρ＝1，故持久状态下短期组合与长期组合值相同。 计算公式为：
0`
≥∑+∑c
c c c c J T M A W 由上面的计算结果可得：
∑W c = 1263 KN ∑M c = －127.9 KN ·m A c = 9.6 m 2 J c = 73.7 m 4 T c ` = 4.8 m 代入上式左边=
02.123`≥=∑+∑c
c c c c J T M A W 满足规范要求。
2、 非溢流坝段标准剖面
(1)荷载作用
的标准值计算（以单宽计算）
因非溢流坝段标准剖面图形不规则，采用偏于安全的近似计算方法，折算后面积如上图所示。
A 、正常蓄水位情况（上游水位1105.5m ，下游水位1094.89m ） ① 竖向力（自重）
W 1 = 24×2.245×6.962 = 375.1 KN W 2 = 24×5.57×6.962 /2 = 465.3 KN W 3 = 24×14.6×6.038 = 2115.7 KN
上游附加重量：W 4 =（2×50＋24×8.726×3.5×7）/13.5＝387.47KN ∑W = 3343.57 KN
W 1作用点至O 点的力臂为： (14.6－2.245) /2 = 6.178m W 2作用点至O 点的力臂为：
m 198.33
57
.5245.226.14=-- W 3作用点至O 点的力臂为： 0m
W 4作用点至O 点的力臂为： 14.6 / 2 －2＝5.3m 竖向力对O 点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：
重力坝稳定及应力计算
六、坝体强度承载能力极限状态 计算及坝体稳定承载能力极限状态计算（一）、基本资料 坝顶高程：m 校核洪水位（P = %）上游：m 下游：m 正常蓄水位上游：m 下游：m 死水位：m 混凝土容重：24 KN/m3 坝前淤沙高程：m 泥沙浮容重：5 KN/m3 混凝土与基岩间抗剪断参数值：f `= c `= Mpa 坝基基岩承载力：［f］= 400 Kpa 坝基垫层混凝土：C15 坝体混凝土：C10 50年一遇最大风速：v 0 = m/s 多年平均最大风速为：v 0 `= m/s 吹程D = 1000 m
（二）、坝体断面 1、非溢流坝段标准剖面 (1)荷载作用的标准值计算（以单宽计算） A 、正常蓄水位情况（上游水位，下游水位） ① 竖向力（自重） W 1 = 24×5×17 = 2040 KN W 2 = 24×× /2 = KN W 3 = ×（）2× /2 = KN ∑W = KN W 1作用点至O 点的力臂为： /2 = m W 2作用点至O 点的力臂为： m 067.16.83 2 26.13=?- W 3作用点至O 点的力臂为： m 6.58.0)10905.1094(3 1 26.13=?-?-
竖向力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：M OW1 = 2040×= 8772 KN·m M OW2 = －×= －KN·m M OW3 = －×= －445 KN·m ∑M OW = KN·m ②静水压力（水平力） P1 = γH12 /2 = ×－1090)2 /2= －KN P2 =γH22 /2 =×2 /2 = ∑P = －KN P1作用点至O点的力臂为：－1090)/3 = P2作用点至O点的力臂为：－1090)/3 = 静水压力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：M OP1 = ×= －6089 KN·m M OP2 = ×= KN·m ∑M OP = －KN·m ③扬压力 扬压力示意图请见下页附图： H1 = －1090 = m H2 = －1090 = m (H1 －H1) = －= m 计算扬压力如下： U1 = ××= KN U2 = ××/2 = KN ∑U = KN
重力坝稳定及应力计算书..
5.1重力坝剖面设计及原则 5.1.1剖面尺寸的确定 重力坝坝顶高程1152.00m，坝高H=40.00m。为了适应运用和施工的需要，坝顶必须要有一定的宽度。一般地，坝顶宽度取坝高的8%～10%，且不小于2m。若有交通要求或有移动式启闭设施时，应根据实际需要确定。综合考虑以上因素，坝顶宽度m B10 。 考虑坝体利用部分水中增加其抗滑稳定，根据工程实践，上游边坡坡率n=0～0.2，下游边坡坡率m=0～0.8。故上游边坡坡率初步拟定为0.2，下游边坡坡率初步拟定为0.8。上游折坡点位置应结合应力控制标准和发电引水管、泄洪孔等建筑物的进口高程来定，一般折坡点在坝高的1/3～2/3附近，故初拟上游折坡点高程为1138.20m。下游折坡点的位置应根据坝的实用剖面形式、坝顶宽度，结合坝的基本剖面计算得到（最常用的是其基本剖面的顶点位于校核洪水位处），故初拟下游折坡点高程为1148.50m。 5.1.2剖面设计原则 重力坝在水压力及其他荷载的作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力维持抗滑稳定；同时依靠坝体自重产生压应力来抵消由于水压力引起的拉应力以满足强度要求。 非溢流坝剖面设计的基本原则是：①满足稳定和强度要求，保证大坝安全；②工程量小，造价低；③结构合理，运用方便；④利于施工，方便维修。 遵循以上原则拟订出的剖面，需要经过稳定及强度验算，分析是否满足安全和经济的要求，坝体剖面可以参照以前的工程实例，结合本工程的实际情况，先行拟定，然后根据稳定和应力分析进行必要的修正。重复以上过程直至得到一个经济的剖面。 5.2重力坝挡水坝段荷载计算 5.2.1基本原理与荷载组合 重力坝的荷载主要有：自重、静水压力、扬压力、泥沙压力、浪压力、动水压力、冰压力、地震荷载等。本次设计取单位长度的坝段进行计算。相关荷载组合见表4.5。 表4.5 荷载组合表 组合情况相关 工况 自 重 静水 压力 扬压 力 泥沙 压力 浪压 力 冰压 力 地震 荷载 动水 压力 土压 力 基本正常√√√√√√
重力坝稳定分析方法及提高坝体抗滑稳定的工程措施
重力坝的稳定性 汪祥胜3008205112（46）前言： 重力坝是世界出现最早的一种坝型，早在2900年前在埃及就出现了最早的重力挡水坝。随着我国重力坝建设的繁荣，数量的增多和高度的不断提升，使得对稳定分析有着重要的理论和实践意义。大坝的稳定性直接关系到大坝安全性和人民群众的生命财产息息相关，而此次实习的三峡和向家坝皆是重力坝的代表杰作，通过实习定能从深层次上了解有关大坝稳定性的相关问题，包括什么是重力坝，重力坝稳定的意义，其稳定性分析方法和提高坝体抗滑稳定性的工程措施及在实际中的应用情况和应注意的问题。 一．什么是重力坝 1.重力坝是由砼或浆砌石修筑的大体积档水建筑物，其基本剖面是直角三角形，整体是由若干坝段组成。 重力坝在水压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求;同时依靠坝体自重产生的压力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度要求。 2.优缺点： 重力坝优点：重力坝之所以得到广泛应用,是由于有以下优点：①相对安全可靠,耐久性好，抵抗渗漏、洪水漫溢、地震和战争破坏能力都比较强；②设计、施工技术简单，易于机械化施工；③对不同的地形和地质条件适应性强，任何形状河谷都能修建重力坝，对地基条件要求相对地说不太高；④在坝体中可布置引水、泄水孔口，解决发电、泄洪和施工导流等问题。 重力坝缺点：①坝体应力较低，材料强度不能充分发挥；②坝体体积大，耗用水泥多；③施工期混凝土温度应力和收缩应力大，对温度控制要求高。 3.工作原理；重力坝在水压力及其它荷载作用下必需满足： A、稳定要求：主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足。 B、强度要求：依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力来满足。 4.重力坝类型： 重力坝按筑坝材料的不同分为:混凝土重力坝和浆砌石重力坝。 重力坝按其结构形式分为:①实体重力坝;②宽缝重力坝；③空腹重力坝。 重力坝按泄水条件可分为非溢流坝和溢流坝两种剖面。 实体重力坝因横缝处理的方式不同可分为三类。①悬臂式重力坝：横缝不设键槽，不灌浆；②铰接式重力坝：横缝设键槽，但不灌浆；③整体 式重力坝：横缝设键槽，并进行灌浆 二．稳定性分析方法： 1.抗滑稳定分析的目的是核算坝体沿坝基面或沿地基深层软弱结构面抗滑稳定的安全度。当岸坡坝段地形陡峻时，还需核算这些坝段在三向荷载作用下的抗滑稳定。
重力坝抗滑稳定与应力计算
项目名称：几内亚凯勒塔（KALETA）水电站工程项目阶段：复核阶段 计算书名称：重力坝抗滑稳定及应力计算 审查： 校核： 计算： 黄河勘测规划设计有限公司 Yellow River Engineering Consulting Co. ,Ltd. 二〇一二年四月
目录 1.计算说明..................................................................................... 错误!未定义书签。 目的与要求 ......................................................................... 错误!未定义书签。 基本数据 ............................................................................. 错误!未定义书签。 2.计算参数和研究方法................................................................. 错误!未定义书签。 荷载组合 ............................................................................. 错误!未定义书签。 计算参数及控制标准 ......................................................... 错误!未定义书签。 计算理论和方法 ................................................................. 错误!未定义书签。 3.计算过程..................................................................................... 错误!未定义书签。 荷载计算 ............................................................................. 错误!未定义书签。 自重 ............................................................................. 错误!未定义书签。 水压力 ......................................................................... 错误!未定义书签。 扬压力 ......................................................................... 错误!未定义书签。 地震荷载 ..................................................................... 错误!未定义书签。 安全系数及应力计算 ......................................................... 错误!未定义书签。 4.结果汇总..................................................................................... 错误!未定义书签。
重力坝稳定及应力计算
坝体强度承载能力极限状态计算及坝体稳定承载能力极限状态计算 （一）、基本资料 坝顶高程：1107.0 m 校核洪水位（P = 0.5 %）上游：1105.67 m 下游：1095.18 m 正常蓄水位上游：1105.5 m 下游：1094.89 m 死水位：1100.0 m 混凝土容重：24 KN/m3 坝前淤沙高程：1098.3 m 泥沙浮容重：5 KN/m3 混凝土与基岩间抗剪断参数值：f `= 0.5 c `= 0.2 Mpa 坝基基岩承载力：［f］= 400 Kpa 坝基垫层混凝土：C15 坝体混凝土：C10 50年一遇最大风速：v 0 = 19.44 m/s 多年平均最大风速为：v 0 `= 12.9 m/s 吹程D = 1000 m （二）、坝体断面 1、非溢流坝段标准剖面
荷载作用的 标准值计算（以单宽计算） A 、正常蓄水位情况（上游水位1105.5m ，下游水位1094.89m ） ① 竖向力（自重） W 1 = 24×5×17 = 2040 KN W 2 = 24×10.75×8.6 /2 = 1109.4 KN W 3 = 9.81×（1094.5-1090）2×0.8 /2 = 79.46 KN ∑W = 3228.86 KN W 1作用点至O 点的力臂为： (13.6-5) /2 = 4.3 m W 2作用点至O 点的力臂为： m 067.16.83 2 26.13=?- W 3作用点至O 点的力臂为： m 6.58.0)10905.1094(3 1 26.13=?-?- 竖向力对O 点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）： M OW1 = 2040×4.3 = 8772 KN ·m M OW2 = －1109.4×1.067 = －1183.7 KN ·m
重力坝稳定和应力计算
坝体强度承载能力极限状态 计算及坝体稳定承载能力极限状态计算（一）、基本资料 坝顶高程： m 校核洪水位（P = %）上游： m 下游： m 正常蓄水位上游： m 下游： m 死水位： m 混凝土容重：24 KN/m3 坝前淤沙高程： m 泥沙浮容重：5 KN/m3 混凝土与基岩间抗剪断参数值： f `= c `= Mpa 坝基基岩承载力：［f］= 400 Kpa 坝基垫层混凝土：C15 坝体混凝土：C10 50年一遇最大风速：v 0 = m/s 多年平均最大风速为：v 0 `= m/s 吹程 D = 1000 m
（二）、坝体断面 1、非溢流坝段标准剖面 (1)荷载作用的标准值计算（以单宽计算） A 、正常蓄水位情况（上游水位，下游水位） ① 竖向力（自重） W 1 = 24×5×17 = 2040 KN W 2 = 24×× /2 = KN W 3 = ×（）2× /2 = KN ∑W = KN W 1作用点至O 点的力臂为： /2 = m W 2作用点至O 点的力臂为： m 067.16.83 2 26.13=?- W 3作用点至O 点的力臂为： m 6.58.0)10905.1094(3 1 26.13=?-?-
竖向力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）： M OW1 = 2040× = 8772 KN·m M OW2 = －× = － KN·m M OW3 = －× = －445 KN·m ∑M OW = KN·m ②静水压力（水平力） P1 = γH12 /2 = ×－1090)2 /2= － KN P2 =γH22 /2 =×2 /2 = ∑P = － KN P1作用点至O点的力臂为：－1090)/3 = P2作用点至O点的力臂为：－1090)/3 = 静水压力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）： M OP1 = × = －6089 KN·m M OP2 = × = KN·m ∑M OP = － KN·m ③扬压力 扬压力示意图请见下页附图： H1 = －1090 = m H2 = －1090 = m (H1 － H1) = － = m 计算扬压力如下： U1 = ×× = KN U2 = ×× /2 = KN ∑U = KN
重力坝抗滑稳定计算书
重力坝抗滑稳定计算书-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
深圳市野生动物救护中心养公坑蓄水工程 技施设计 浆砌石重力坝抗滑稳定 计算书 国家电力公司中南勘测设计研究院 2004年12月
说 明 1.计算目的与要求 对拟定的体型进行抗滑稳定计算，求出拟定体型在各种设计工况下的抗滑稳定安全系数。同时对坝基面的应力进行计算，以论证是否满足规定的正常使用极限状态与承载能力极限状态要求。 2.计算基本依据 1. 建筑体型结构尺寸见附图1； 2. 主要地质参数见资料单； 3. 材料容重： 浆砌块石：取3/0.23m kN s =γ； 水：取3/8.9m kN w =γ； 土的饱和溶重3/12m kN =γ 3.计算方法及计算公式 1. 基本假定 1） 坝体为均质、连续、各向同性的弹性材料； 2） 取单宽1米计算，不考虑坝体之间的内部应力。 3） 本工程规模小，只计算坝体的抗滑稳定，不对坝体剖面 进行浅层与深层抗滑稳定分析以及坝基面应力分析。 2. 地基应力计算 按偏心受压公式计算应力： σmax =W M A G ∑∑+ σmin =W M A G ∑ ∑- 式中 ∑G —坝体本身的重力，kN ； A ——坝基的受力面积，m 2; ∑M —坝体各部分的重力对形心的弯距,;
W —作用在计算截面的抗弯截面系数； 3.抗滑稳定 坝受到铅直力和水平力的共同作用下，要求沿坝基底面的抗滑力必须大于作用在坝结构水平向的滑动力，并有一定的安全系数。 计算公式为： K C = ∑∑H f G * 式中K c —结构的抗滑稳定安全系数； ∑G —坝的基底总铅直力，kN ； ∑H —坝的水平方向总作用力，kN ； f —坝基底的摩擦系数。 4.计算结果总表 5.结论 经由计算可知，该方案，结构能够满足浆砌石坝在不同运用时期的地基应力和抗滑稳定要求，不会发生地基沉陷和滑动变形，并满足经济适用的原则。 6.主要参考书目 a ）《浆砌石坝设计规范（SL25-91》； b ）《水工建筑物荷载设计规范（DL5077—1997）》；
ANSYS在重力坝应力分析中的应用
山东水利职业学院院刊2009年6月 第2期ANSYS在重力坝应力分析中的应用 韩永胜梁秋生 （山东水利职业学院，山东日照276826） 摘要：本文对重力坝应力分析的材料力学方法、弹性力学方法、结构模型试验方法以及有限单元法进行了比较，重点阐述了有限单元法，利用大型有限元工程分析软件ANSYS对某重力坝进行了应力分析与开裂区域研究。 关键词：重力坝；应力分析；有限单元法；ANSYS 1引言 重力坝主要依靠坝体本身自重来保持坝体的稳定，故称为“重力坝”。其坝筑材料主要是混凝土或砌浆石或这两者的组合。在古代建造砌浆石坝的时候，还没有现在那么高的数学力学基础理论，也没有对这种坝起名叫重力坝，更没有对这种坝进行应力分析。从17世纪和18世纪以Hooke’s law为基础的材料力学出现和发展，到19世纪初逐步创立了杠件系统的结构力学和一般弹性体的弹性力学，再到19世纪上半叶和中叶混凝土出现和发展之后，才开始将重力坝作为连续弹性体进行应力分析。最初采用材料力学方法，而后发展到弹性力学方法，对于边界复杂的坝体结构采用模型试验方法。近年来，随着有限单元法的研究和电子计算机的发展，对重力坝的数值解法越来越受到学者和工程师的青睐。 2材料力学方法 材料力学方法基本假定是：(1)坝体材料为均质和各向同性；(2)在静力载荷应力计算中，不考虑温度载荷引起的应力；(3)坝体的永久横缝不传力，将坝段看作独立的固定于岩基上的竖直悬臂梁，不考虑基础变形对坝体应力的影响[1]。 材料力学计算得出：重力坝最不利的应力位于坝踵(上游坝面底部)和坝址(下游坝面底部)。这两处是应力控制的部位，我国重力坝设计规范规定[2]，用材料力学方法计算时，重力坝上游坝面不允许出现竖直方向拉应力，坝基面上的压应力应小于坝基许用压应力。 3弹性力学方法 19世纪中下叶，法国李维等学者和工程师为重力坝二维应力分析提供了弹性力学解法。但是由于弹性力学计算方法很繁琐，目前，中低型重力坝的设计基本上按规范规定的材料力学进行应力计算。4结构模型试验方法 用于测试应力的结构模型试验方法主要有光测法和脆性材料电测法两类。结构模型试验方法能适应复杂的边界形状和地基变形条件，便于测量和研究重力坝孔口、坝踵和坝址等角缘应力分布状态，解决了材料力学方法不能解决、弹性力学方法难以解决的课题。在今天，即使电子计算机发展很快、应用很广，一些高重力坝的设计和计算仍采用结构模型试验方法，作为与有限单元法计算结果相互验证的补充的手段。 5有限单元法 有限单元法适用于孔口、角缘和地基变形等复杂的边界条件与载荷情况，可以考虑各种材料的特性和组合，后来又发展到进行温度场和温度应力的计算、非线性分析和动力分析等等。它出色地完成了材料力学方法和弹性力学方法所不能计算的课题，对重力坝的应力计算发挥了很重要的作用。本文利用大型有限元分析程序计算了某重力坝的应力分布和开裂区域。 14··
重力坝稳定分析方法及提高坝体抗滑稳定的工程措施样本
重力坝的稳定性 汪祥胜 ( 46) 前言: 重力坝是世界出现最早的一种坝型, 早在29 前在埃及就出现了最早的重 力挡水坝。随着中国重力坝建设的繁荣, 数量的增多和高度的不断提升, 使得对稳定分析有着重要的理论和实践意义。大坝的稳定性直接关系到大坝安全性和人民群众的生命财产息息相关, 而此次实习的三峡和向家坝皆是重力坝的代表杰作, 经过实习定能从深层次上了解有关大坝稳定性的相关问题, 包括什么是重力坝, 重力坝稳定的意义, 其稳定性分析方法和提高坝体抗滑稳定性的工程措施及在实际中的应用情况和应注意的问题。 一．什么是重力坝 1.重力坝是由砼或浆砌石修筑的大致积档水建筑物, 其基本剖面是直角三角形, 整体是由若干坝段组成。 重力坝在水压力及其它荷载作用下, 主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求;同时依靠坝体自重产生的压力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度要求。 2.优缺点: 重力坝优点: 重力坝之因此得到广泛应用,是由于有以下优点: ①相对安全可靠,耐久性好, 抵抗渗漏、洪水漫溢、地震和战争破坏能力都比较强; ②设计、施工技术简单, 易于机械化施工; ③对不同的地形和地质条件适应性强, 任何形状河谷都能修建重力坝, 对地基条件要求相对地说不太高; ④在坝体中可布置引水、泄水孔口, 解决发电、泄洪和施工导流等问题。 重力坝缺点: ①坝体应力较低, 材料强度不能充分发挥; ②坝体体积大, 耗用水泥多; ③施工期混凝土温度应力和收缩应力大, 对温度控制要求高。 3.工作原理; 重力坝在水压力及其它荷载作用下必须满足:
A、稳定要求: 主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足。 B、强度要求: 依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力来满足。 4.重力坝类型: 重力坝按筑坝材料的不同分为:混凝土重力坝和浆砌石重力坝。 重力坝按其结构形式分为:①实体重力坝;②宽缝重力坝; ③空腹重力坝。 重力坝按泄水条件可分为非溢流坝和溢流坝两种剖面。 实体重力坝因横缝处理的方式不同可分为三类。①悬臂式重力坝: 横缝不设键槽, 不灌浆; ②铰接式重力坝: 横缝设键槽, 但不灌浆; ③整体 式重力坝: 横缝设键槽, 并进行灌浆 二．稳定性分析方法: 1.抗滑稳定分析的目的是核算坝体沿坝基面或沿地基深层软弱结构面抗滑稳定的安全度。当岸坡坝段地形陡峻时, 还需核算这些坝段在三向荷载作用下的抗滑稳定。 2.重力坝滑动失稳模式极其计算方法 重力坝可能沿坝基平面滑动, 也可能沿地在中缓倾角断层或软弱夹层滑动。中国修建了大中型重力坝100余座, 其中有1/3存在深层滑动问题。 ( 一) 沿坝基面的抗滑稳定分析
I-1混凝土重力坝抗滑稳定及坝基应力计算程序
I －1混凝土重力坝抗滑稳定及坝基应力计算程序 作者 朱凤娟（水电部天津勘测设计院） 校核 牟广丞（水电部天津勘测设计院） 一、编制目的和依据 本程序根据“混凝土重力坝设计规范”（SDJ21-78）、“水工建筑物抗震设计规范” （SDJ10-78）及“混凝土重力坝设计规范修改补充规定”（1985年1月《水利水电技术》）编制。用本程序对选定的混凝土重力坝断面作抗滑稳定和坝基应力计算，能迅速获得成果，方便设计。本程序例题有详细的手算考证，并验算了潘家口工程、板桥溢流坝、石漫滩挡水坝，成果正确。尽管补充规定末列入抗剪安全系数公式，但考虑到目前抗剪断面两个公式并用的实际情况，所以程序中仍然列入了两个公式。 二、程序说明 （一）计算原理及公式 1，抗剪安全系数公式： 抗剪断安全系数公式： 上、下游面垂直正应力： 2，荷载种类： (1) 坝体自重：自动根据断面尺计算，溢流坝闸墩及上部结构作为附加重量加入,廊道、大孔口等作为附加重量扣除。 (2) 水压力:根据上、下游水位自动计算。 设置C9标识符,使电站坝段厂坝间分缝时,不计下游面水压力、 水重计及变坝坡影响。 (3) 泥沙压力:水平泥沙压力计算公式如下: 式中: γs ---泥沙浮容重 Φ ---泥沙内磨擦角. 泥沙重计算类同水重。 (4) 扬压力:根据修改规定,坝基扬压力图形改为仅在排水幕处折减一次。 (5) 浪压力：输入浪高之半h L 及波长之半L L 根据规范附录二提供公式自动计算。 ∑∑+= V CA V f K 2∑∑= V W f K 1) 2 45(21 0224?γ--=tg H V s 2 6T M T W y ∑∑±= σ
折线坡建基面上的重力坝的应力分析
折线坡建基面上的重力坝的应力分析 吝江峰 河海大学水利水电学院，南京（210098） E-mail：linjf0215@https://www.360docs.net/doc/256109649.html, 摘要：为了更好地适应坝基地质条件，减小坝基开挖量，或为了提高坝的抗滑稳定性，有时将坝的建基面设计成倾角折坡面。本文采用ANSYS结构分析软件，对某一折线坡建基面上的混凝土重力坝进行有限元应力分析，研究了不同倾角对坝体应力、坝踵应力、坝趾应力的影响，由此得出一些有益结论，可供设计参考。 关键词：混凝土重力坝；倾角折坡面；坝体应力 中图分类号：TV10.3 1.引言 在混凝土重力坝工程设计中，为了更好地适应坝基地质条件，开挖困难或减小坝基开挖量，或为了提高坝的抗滑稳定性，故有时将坝的建基面设计成带有倾角折坡面。所谓折线坡建基面，一般是坝踵部分的建基面是水平面，其下游部分建基面根据地基地质条件可设计为一个或两个的倾角斜坡面。这样，坝的整个建基面就是一个折线坡面。 重力坝的应力分析的理论计算为材料力学法和弹性理论法。材料力学法因其概念清楚计算简单而被广泛采用，但其计算结果靠近坝基部分则不能反映地基变形对坝体应力的影响；对较复杂的的边界和坝坡转折部位也不能准确反映其应力状态[1]。 所以本文采用弹性理论的有限单元法来计算坝体应力，其方法是把弹性的连续体离散化为有限数目单元的组合体，并考虑组合体内单元之间的位移连续条件，它能够综合考虑各种影响因素的作用。在这种方法的基础上，迄今已开发了多种有限元软件，其中ANSYS程序是一个功能强大而灵活的有限元结构分析软件。本文就利用ANSYS对缓折坡建基面进行应力分析。 2.设计参数及分析方法 某具有缓折坡建基面混凝土重力坝，计算断面及作用水位和淤沙高程如图1。坝基密度2.7 g／cm3，弹性模量55.8GPa，泊松比0.25；坝体混凝土密度2.5 g／cm3，弹性模量31GPa，泊松比0.167，帷幕中心至坝踵13m，该点渗透压力折减系数0.3，不计浪压力的影响[4]。 图1 计算断面示意图水平段长度x(m)斜坡面的坡比N 0 1：7.37 30 1：5 42.67 1：4 表1 水平段长度与坡比的值
重力坝抗滑稳定及应力计算教程文件
重力坝抗滑稳定及应 力计算
项目名称：几内亚凯勒塔（KALETA）水电站工程 项目阶段：复核阶段 计算书名称：重力坝抗滑稳定及应力计算 审查： 校核： 计算： 黄河勘测规划设计有限公司Yellow River Engineering Consulting Co. ,Ltd. 二〇一二年四月
目录 1.计算说明 (1) 1.1 目的与要求 (1) 1.2 基本数据 (1) 2.计算参数和研究方法 (1) 2.1 荷载组合 (1) 2.2 计算参数及控制标准 (1) 2.3 计算理论和方法 (2) 3.计算过程 (3) 3.1 荷载计算 (3) 3.1.1 自重 (3) 3.1.2 水压力 (4) 3.1.3 扬压力 (6) 3.1.4 地震荷载 (8) 3.2 安全系数及应力计算 (10) 4.结果汇总 (13)
1.计算说明 1.1 目的与要求 下列计算是有关挡水坝段、溢流坝段、进水口、底孔坝段抗滑稳定性和基底应力计算。 1.2 基本数据 正常蓄水位：110m； 设计洪水位：112.94m； 校核洪水位：113.30m； 大坝设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇； 坝址区地震动峰值加速度为0.15g（g=9.81m/s2），地震动反应周期为0.25s，相应的地震基本烈度为7度，本工程抗震设计烈度为7度。 计算选取的挡水坝段坝顶高程114.00m，坝基底高程92.00m，坝高22m，坝顶宽5m。上游坝面竖直，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m高程以下坡度为1:0.75。 计算选取的溢流坝段堰顶高程110.00m，坝基底高程96.00m，坝高14m，上游坝面竖直，下游坝坡在108.59m高程以上为Creager剖面，在108.59m高程以下坡度为1:0.85。正常蓄水位时，溢流坝段下游无水；设计洪水位112.94m 时，下游水位104.80m；校核洪水位113.30m时，下游水位105.42m。 进水口坝段顶高程114.00m，坝基底高程87.80m，坝高26.2m，顶宽 13.06m，上游坝坡为1:0.25，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m 高程以下坡度为1:0.75。 底孔坝段顶高程114.00m，坝基底高程83.50m，坝高30.5m，顶宽10.0m，上游坝面竖直，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m高程以下坡度为1:0.75。 2.计算参数和研究方法 2.1 荷载组合 作用在坝上的主要荷载包括：坝体自重、上下游水压力、扬压力、地震力。基本组合：正常蓄水位情况（上游水位110.0m） 设计洪水位情况（上游水位112.94m） 特殊组合：校核洪水位情况（上游水位113.30m） 地震情况（正常蓄水位+地震荷载） 2.2 计算参数及控制标准 水容重γw：9.81KN/m3 混凝土容重γc：24KN/m3 坝址区岩体主要为坚硬的辉绿岩和砂岩，大坝的建基面基本上分布在弱风化的辉绿岩和砂岩上。坝基面抗滑稳定计算的岩体及混凝土物理力学参数按表1-1取值，坝基面抗滑稳定安全系数和坝基应力应满足表1-2规定的数值。
重力坝抗滑稳定及应力计算
重力坝抗滑稳定及应力计算
项目名称：几内亚凯勒塔（KALETA）水电站工程项目阶段：复核阶段 计算书名称：重力坝抗滑稳定及应力计算 审查： 校核： 计算： 黄河勘测规划设计有限公司Yellow River Engineering Consulting Co. ,Ltd. 二〇一二年四月
目录 1.计算说明 (1) 1.1 目的与要求 (1) 1.2 基本数据 (1) 2.计算参数和研究方法 (1) 2.1 荷载组合 (1) 2.2 计算参数及控制标准 (2) 2.3 计算理论和方法 (3) 3.计算过程 (4) 3.1 荷载计算 (4) 3.1.1 自重 (4) 3.1.2 水压力 (5) 3.1.3 扬压力 (8) 3.1.4 地震荷载 (11) 3.2 安全系数及应力计算 (13) 4.结果汇总 (18)
1.计算说明 1.1 目的与要求 下列计算是有关挡水坝段、溢流坝段、进水口、底孔坝段抗滑稳定性和基底应力计算。 1.2 基本数据 正常蓄水位：110m； 设计洪水位：112.94m； 校核洪水位：113.30m； 大坝设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇； 坝址区地震动峰值加速度为0.15g（g=9.81m/s2），地震动反应周期为0.25s，相应的地震基本烈度为7度，本工程抗震设计烈度为7度。 计算选取的挡水坝段坝顶高程114.00m，坝基底高程92.00m，坝高22m，坝顶宽5m。上游坝面竖直，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m 高程以下坡度为1:0.75。 计算选取的溢流坝段堰顶高程110.00m，坝基底高程96.00m，坝高14m，上游坝面竖直，下游坝坡在108.59m高程以上为Creager剖面，在108.59m 高程以下坡度为1:0.85。正常蓄水位时，溢流坝段下游无水；设计洪水位112.94m 时，下游水位104.80m；校核洪水位113.30m时，下游水位105.42m。 进水口坝段顶高程114.00m，坝基底高程87.80m，坝高26.2m，顶宽13.06m，上游坝坡为1:0.25，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m 高程以下坡度为1:0.75。 底孔坝段顶高程114.00m，坝基底高程83.50m，坝高30.5m，顶宽10.0m，上游坝面竖直，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m高程以下坡度为1:0.75。 2.计算参数和研究方法 2.1 荷载组合 作用在坝上的主要荷载包括：坝体自重、上下游水压力、扬压力、地震力。
第四节 重力坝的应力分析
第四节重力坝的应力分析 一、应力分析的目的和方法 1、目的 1°了解坝体内的应力分布情况，检验大坝在施工期和运行期是否满足强度要求； 2°为布置坝身材料(如混凝土分区)提供依据； 3°为特殊部位的配筋提供依据，如孔口、廊道等部位的配筋； 4°为改进结构型式和科学研究提供依据； 2、分析方法: 模型试验法和理论计算法 ①模型试验法 光测方法如：偏振光弹性试验, 激光全息试验, 脆性材料电测法 ②理论计算法 1°材料力学法(重力法) 这是一种历史悠久、应用最广、最简便的方法。它不考虑地基变形的影响，假定： σy呈直线分布； σx呈三次抛物线分布； τ呈二次抛物线分布； 评价：该法有长期的实践经验，目前我国重力坝设计规范中的强度标准就是以该法为基础的。 2°弹性理论解析法 该法的力学模型和数学解法均很严密，但前只有少数边界条件简单的典型结构才有解答。 评价：可用于验证其他方法的精确性，有重要价值。 3°弹性理论差分法 该法力学模型严密，在数学解法上采用差分格式，是一种近似的方法。评价：要求方形网格，对复杂边界适应性差。 4°弹性理论的有限单元法 与差分法相反，该法力学模型是近似的，数学解法是精确的，网格可采用三角形单元、四边形单元或两者的组合。见图2.14 评价：可处理复杂的边界条件，随着计算机的发展，单元可划分得很细以模拟各种边界。目前大型或重要的工程都需用该法计算，以了解坝体各部位的应力状态。
图2.14 重力坝应力分析有限单元法示意图 二、材料力学法,见图2.15和图2.16 1、基本假定 ①坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性体 ②将坝体简化为固结在地基上的变截面悬臂梁； ③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； ④σy呈直线分布； 图2.15 坝体应力计算简图
混凝土重力坝的应力分析
水工建筑物课程设计 设计题目: 混凝土重力坝的应力分析姓名： 学号： 年级专业： 2013级水利水电工程指导老师： 提交时间： 2016年12月
目录 一、基本资料 (1) 二、确定工程等别和主要建筑物级别 (2) 三、非溢流坝剖面尺寸拟定 (3) 四、荷载计算及组合 (6) 五、抗滑稳定极限状态计算 (7) 六、坝址抗压强度极限状态计算 (7)
一、基本资料 某高山峡谷地区规划的水利枢纽，拟定坝型为混凝土重力坝，其任务以灌溉为主、兼顾供水，水库总库容4亿m3。 1．水电规划成果上游设计洪水位为355.0 m，相应的下游水位为331.0 m；上游校核洪水位356.3 m ，相应的下游水位为332.0 m；正常高水位354.0 m；死水位339.5 m。 2．地质资料：河床高程320.0 m，约有1～2 m覆盖层，基础要求开挖至弱风化层，清基后岩石表面最低高程为318.0m。岩基为石灰岩，地质构造良好。坝体和基岩抗剪断摩擦系数f'=0.82，凝聚力c'=0.6MPa。 3．其它有关资料：河流泥沙计算年限采用50年，据此求得坝前淤沙高程330.0 m。泥沙浮重度为6.5kN/ m3 ，内摩擦角φ=18°。 枢纽所在地区洪水期的多年平均最大风速为15m/s，水库最大风区长度由库区地形图上量得D=0.9km。 坝体混凝土重度γc =24kN/m3，地震设计烈度为4度。拟采用混凝土强度等级C10，90d龄期，80%保证率，fckd强度标准值为10MPa，坝基岩石允许压应力设计值为4000kPa。
二、确定工程等别和主要建筑物级别 （1）水利水电枢纽工程等级划分： 根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252 －2000 ）的规定，水利水电工程根据其工程规模、效益以及在国民经济中的重要性，划分为I、II、III、IV 、V 五等，适用于不同地区、不同条件下建设的防洪、灌溉、发电、供水和治涝等水利水电工程，见表格1： 山区、丘陵区水利水电枢纽工程分等指标 表格 1 工 程等别工程规 模 水库总库 容 （m） 防洪治涝灌溉供水发电 保护城 镇及工 矿企业 的重要 性 保护农田 （亩） 治涝面积 （亩） 灌溉面积 （亩） 供水 对象 重要 性 装机容量 （） Ⅰ大（1） 型 10 特别重 要 特别 重要 Ⅱ大（2） 型 10 1 重要500100 200150重要120 Ⅲ中10.1 中等10030 6050中等30 Ⅳ小（1） 型 0.10.01 一般30 5 155一般5 Ⅴ小（2） 型 0.010.00 1 5 对于综合利用的水利水电工程，当按各分项利用项目的分等指标确定的等别 不时，其工程等别应按其中的最高等别确定。 （2）水工建筑物的级别划分 水利水电工程中水工建筑物的级别，反映了工程对水工建筑物的技术要求和安全要求。应根据所属工程的等别及其在工程中的作用和重要性分析确定。 水利水电工程的永久性水工建筑物的级别应根据建筑物所在工程的等别，以及建筑物的重要性确定为五级，分别为 1 、 2 、 3 、 4 、 5 级，见表 2
重力坝抗滑稳定计算书
深圳市野生动物救护中心养公坑蓄水工程 技施设计 浆砌石重力坝抗滑稳定 计算书 国家电力公司中南勘测设计研究院 2004年12月
说 明 1.计算目的与要求 对拟定的体型进行抗滑稳定计算，求出拟定体型在各种设计工况下的抗滑稳定安全系数。同时对坝基面的应力进行计算，以论证是否满足规定的正常使用极限状态与承载能力极限状态要求。 2.计算基本依据 1. 建筑体型结构尺寸见附图1； 2. 主要地质参数见资料单； 3. 材料容重： 浆砌块石：取3/0.23m kN s =γ； 水：取3/8.9m kN w =γ； 土的饱和溶重3/12m kN =γ 3.计算方法及计算公式 1. 基本假定 1） 坝体为均质、连续、各向同性的弹性材料； 2） 取单宽1米计算，不考虑坝体之间的内部应力。 3） 本工程规模小，只计算坝体的抗滑稳定，不对坝体剖面进 行浅层与深层抗滑稳定分析以及坝基面应力分析。 2. 地基应力计算 按偏心受压公式计算应力： σmax =W M A G ∑∑+ σ min = W M A G ∑∑- 式中 ∑G —坝体本身的重力，kN ； A ——坝基的受力面积，m 2; ∑M —坝体各部分的重力对形心的弯距,kN.M;
W —作用在计算截面的抗弯截面系数； 3.抗滑稳定 坝受到铅直力和水平力的共同作用下，要求沿坝基底面的抗滑力必须大于作用在坝结构水平向的滑动力，并有一定的安全系数。 计算公式为： K C = ∑∑H f G * 式中K c —结构的抗滑稳定安全系数； ∑G —坝的基底总铅直力，kN ； ∑H —坝的水平方向总作用力，kN ； f —坝基底的摩擦系数。 4.计算结果总表 5.结论 经由计算可知，该方案，结构能够满足浆砌石坝在不同运用时期的地基应力和抗滑稳定要求，不会发生地基沉陷和滑动变形，并满足经济适用的原则。 6.主要参考书目 a ）《浆砌石坝设计规范（SL25-91》； b ）《水工建筑物荷载设计规范（DL5077—1997）》； c ）天津大学 祁庆和《水工建筑物（上册）》（水利电力出版
重力坝抗滑稳定及应力计算
项目名称：几内亚凯勒塔（KALETA）水电站工程 项目阶段：复核阶段 计算书名称：重力坝抗滑稳定及应力计算 审查： 校核： 计算： 黄河勘测规划设计有限公司Yellow RiverEngineeringConsultingCo.,Ltd. 二〇一二年四月
目录
1.计算说明 目的与要求 下列计算是有关挡水坝段、溢流坝段、进水口、底孔坝段抗滑稳定性和基底应力计算。 基本数据 正常蓄水位：110m； 设计洪水位：112.94m； 校核洪水位：113.30m； 大坝设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇；坝址区地震动峰值加速度为0.15g（g=9.81m/s2），地震动反应周期为，相应的地震基本烈度为7度，本工程抗震设计烈度为7度。 计算选取的挡水坝段坝顶高程114.00m，坝基底高程92.00m，坝高22m，坝顶宽5m。上游坝面竖直，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m高程以下坡度为1:。 计算选取的溢流坝段堰顶高程110.00m，坝基底高程96.00m，坝高14m，上游坝面竖直，下游坝坡在108.59m高程以上为Creager 剖面，在108.59m高程以下坡度为1:。正常蓄水位时，溢流坝段下游无水；设计洪水位112.94m时，下游水位104.80m；校核洪水位113.30m时，下游水位105.42m。 进水口坝段顶高程114.00m，坝基底高程87.80m，坝高26.2m，顶宽13.06m，上游坝坡为1:，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m高程以下坡度为1:。 底孔坝段顶高程114.00m，坝基底高程83.50m，坝高30.5m，顶
重力坝稳定和应力计算
WORD文档下载可编辑 坝体强度承载能力极限状态 计算及坝体稳定承载能力极限状态计算（一）、基本资料 坝顶高程：1107.0 m 校核洪水位（P = 0.5 %）上游：1105.67 m 下游：1095.18 m 正常蓄水位上游：1105.5 m 下游：1094.89 m 死水位：1100.0 m 混凝土容重：24 KN/m3 坝前淤沙高程：1098.3 m 泥沙浮容重：5 KN/m3 混凝土与基岩间抗剪断参数值：f `= 0.5 c `= 0.2 Mpa 坝基基岩承载力：［f］= 400 Kpa 坝基垫层混凝土：C15 坝体混凝土：C10 50年一遇最大风速：v 0 = 19.44 m/s 多年平均最大风速为：v 0 `= 12.9 m/s 吹程D = 1000 m
（二）、坝体断面 1、非溢流坝段标准剖面 (1)荷载作用的标准值计算（以单宽计算） A 、正常蓄水位情况（上游水位1105.5m ，下游水位1094.89m ）① 竖向力（自重） W 1 = 24×5×17 = 2040 KN W 2 = 24×10.75×8.6 /2 = 1109.4 KN W 3 = 9.81×（1094.5-1090）2×0.8 /2 = 79.46 KN ∑W = 3228.86 KN W 1作用点至O 点的力臂为： (13.6-5) /2 = 4.3 m W 2作用点至O 点的力臂为： m 067.16.83 2 26.13=?-W 3作用点至O 点的力臂为： m 6.58.0)10905.1094(3 1 26.13=?-?-
竖向力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：M OW1 = 2040×4.3 = 8772 KN·m M OW2 = －1109.4×1.067 = －1183.7 KN·m M OW3 = －79.46×5.6 = －445 KN·m ∑M OW = 7143.3 KN·m ②静水压力（水平力） P1 = γH12 /2 = 9.81×(1105.5－1090)2 /2= －1178.4 KN P2 =γH22 /2 =9.81×(1094.89-1090)2 /2 = 117.3KN ∑P = －1061.1 KN P1作用点至O点的力臂为：(1105.5－1090)/3 = 5.167m P2作用点至O点的力臂为：(1094.89－1090)/3 = 1.63m 静水压力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：M OP1 = 1178.4×5.167 = －6089 KN·m M OP2 = 117.3×1.63 = 191.2 KN·m ∑M OP = －5897.8 KN·m ③扬压力 扬压力示意图请见下页附图： H1 = 1105.5－1090 = 15.5 m H2 = 1094.89－1090 = 4.89 m (H1 －H1) = 15.5－4.89 = 10.61 m 计算扬压力如下： U1 = 9.81×13.6×4.89 = 652.4 KN U2 = 9.81 ×13.6×10.61 /2 = 707.8 KN ∑U = 1360.2 KN