消力池护坦荷载计算

消力池底板抗浮计算书

一.概述

紧邻厂房的泄洪冲沙闸室后接消力池，消力池长45m，宽12m，深 3.5m,底板高程为466.00m，消力池底板厚度为2.5m。其余泄洪闸段后设混凝土底板，底板长45m，宽28m，混凝土底板厚度为1.5m。底板设置排水孔，孔排距均为4m，成梅花型布置，其下设置砂卵砾石反滤垫层，层厚1.00m。

泄洪冲沙闸消力池和泄洪闸底板后接防冲海漫，海漫长30m。海漫采用铅丝笼块石，厚1m。海漫后设抛石防冲槽，口面宽15m。闸后消能防冲总长121.00m。

二、主要设计依据及参数选取

2.1特征水位及流量

电站水库正常蓄水位488.00m，相应库容161.0万m3，校核洪水位491.36m，对应库容

238万m3。电站引用流量230.4m3/s，装机容量2×12.4 MW，额定水头12.3m，年发电量1.14

亿kW·h。洪水流量及水位见表2-1。

表2-1 坝址流量及水位表

2.2主要设计参数

底板采用C20混凝土: 容重2.4t/m3, f c=10.0 N/mm2, f t=1.1N/mm2；弹性模量E c=2.55×104；基岩与混凝土面的抗剪断强度?=0.4～0.7，粘滞力c=0.06～0.2Mpa；

Ⅱ级钢筋，f y=f y′=310 N/mm2

三、设计工况

本次分析主要计包括坝后消力池底板的结构设计及配筋计算，具体计算工况如下：（1）工况一：正常蓄水位+自重+扬压力+脉动压力（基本荷载组合）

（2）工况二：设计洪水位+自重+扬压力+脉动压力（基本荷载组合）

（3）工况三：校核洪水位+自重+扬压力+脉动压力（特殊荷载组合）

四、底板荷载计算

4.1计算公式及参数选取

本次计算选取单块底板进行计算：（1）自重

G=γc×A×h

G —底板自重，（KN）；

A —底板面积（m2）；487.14m2；

h —底板厚度，（m）； 2.5m；

γC—C20混凝土容重，取值24KN/m3；带入数据求的底板自重为29228.4KN。（2）时均压力

P w=γw×H×A

P w—水压力，（KN）；

H —下游水深（m）；

A —底板面积，（m2）,

γw—水的容重，

（3）扬压力

P y=γw×(H+B)×A

P y—底板承受的扬压力，（KN）；

H —下游水深（m）；

h—底板厚度（m），此处为2.5m；

γw—水的容重，取值10KN/m3；

（4）脉动压力

脉动压力根据《混凝土拱坝设计规范》SL282-2003公式进行计算：

A 2P 2

???

=w m m g

v

a γ

P m — 脉动压力，（KN ）；

V — 底板计算断面处得平均流速，（m/s ） a m — 脉动压力系数，此处取值0.1； A — 底板面积（m 2）；487.14m 2； γw —水的容重，取值10KN/m 3；

（5）作用效应及抗力效应函数

作用效应函数（垂直向上所有合力）

m Q y P R γγ+=?P )(Q

抗力效应函数（垂直向下所有合力）

w

Q G P G γγ+=?）（S

γG ——永久荷载分项系数，取1.05； γ

Q ——可变荷载分项系数，取

1.20；

4.2荷载计算结果

将已知数据代入上述公式，计算结果见表4-3

表4-3 底板荷载计算结果

由计算结果可以看出：消力池底板在各工况的抗力效应均大于作用效应，即垂直向上的合力小于垂直向下的合力，满足规范要求。

五、底板构造配筋

底板的作用效应大于抗力效应，因此对底板按构造进行配筋。主筋采用Φ18@200，构造筋采用Φ16@200。消力池底板垂直于水流方向设置一分缝，分缝设置齿槽，安装止水。

六、结论

通过各种工况下的荷载组合计算坝后消力池底板的抗浮能力，各参数的选取严格按照规范要求，计算结果符合要求。