重力坝课程设计报告

重力坝课程设计报告
重力坝课程设计报告

1.课程设计目的

课程设计包括重力坝设计的主要理论与计算问题,通过课程设计可以达到综合训练的目的。

学会融会贯通“水工建筑物”课程所学专业理论知识,完成重力坝较完整的设计计算过程,以加深对所学理论的理解与应用。培养综合运用已学的基础理论知识和专业知识来解决基本工程设计问题的初步技能,全面分析考虑问题的思想方法、工作方法。

培养设计计算、绘图、编写设计文件、使用规范手册和应用计算机的能力。 提高查阅和应用参考文献和资料的能力。

2.课程设计题目描述和要求 2.1设计任务、内容及作法

一、设计任务:重力坝典型剖面设计 二、设计内容

根据提供的水文、水利计算成果,在分析研究所提供的资料的基础上,进行水工建筑物的设计工作,设计深度为初步设计。主要设计内容为:

1、确定水利枢纽工程和水工建筑物的等级、洪水标准

2、通过稳定、强度分析,拟定坝体经济断面尺寸;

3、通过坝基水平截面处坝体内部应力分析,定出坝体混凝土分区方案;

4、坝体细部构造设计:廊道布置、坝体止水、坝体排水及基础防渗和排水等。

要求成果:

1、设计计算说明书一份;

2、A3设计图纸两张。 三、设计作法

从分析基本资料做起,复习消化课堂内容,参照规范[1~3]各相应部分进行设计,对设计参数的选取、方案的拟定等要多加思考。

设计所需基本资料,除已给定之外,要自行研究确定。 2.2基本资料

一、设计标准:某水库位于某河道的上游,库区所在位置属高山峡谷地区。根据当地的经济发展要求需修建水库,该工程以发电、灌溉、防洪为主。拟建的水库总库容1.33亿立方米,电站装机容量9600kw 。工程等级、建筑物级别以及各项控制标准、指标按现行的国家规范规范[4]自行确定。

二、坝基地质条件

1、开挖标准:本工程坝体在河床部分的基岩设计高程原定在827.2m 。

2、力学指标:坝体与坝基面接触面的抗剪断摩擦系数f '=1.04,粘结力系数c '=900kPa 。

3、基岩抗压强度:15002/cm kg

三、特征水位

经水库规划计算,坝址上、下游特征水位如下:

P=0.1%校核洪水位为909.92m ,相应下游水位为861.15m ;

P=1% 设计洪水位为907.32m ,相应下游水位为859.80m ; 正常挡水位为905.70m ;相应下游水位为855.70m ; 淤沙高程为842.20m ;

四、荷载及荷载组合

荷载应按实际情况进行分析,决定计算内容。荷载组合根据实际情况参照规范[1~3]要求。具体计算时每人选取1种有代表性或估计其为控制性的组合进行设计计算。

有关荷载资料如下,未经列出者由设计者自行拟定。

1、筑坝材料:混凝土容重24=c γ3/m kN 。

2、坝基扬压力、坝基防渗处理:根据水库地基情况,设置帷幕灌浆和排水孔幕。为简化计算起见,扬压力折减系数取0.3。

3、风速与吹程:坝址洪水期多年平均最大风速18.1m/s ,洪水期50年重现期最大风速25m/s ,坝前吹程1公里。

4、水库淤沙:淤沙浮容重为8.03/m kN ,淤沙内摩擦角 12=?。

5、坝址地震基本烈度:根据“中国地震烈度区划图”坝址位于7度区,设防烈度按7度考虑。

6、坝顶有一般交通要求。 3.课程设计报告内容

3.1工程等别及建筑物级别确定

水利部、原能源部颁布的水利水电工程的分等分级指标,将水利水电工程根据其工程规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等,见表2-1-1

表3-1-1 水利水电工程分等指标

工程等别 工程 规模 水库总 库容 (108m 3

) 防 洪 治 涝

灌 溉 供 水 发 电 保护城

镇及工

矿企业的重要

保护 农田 (104亩) 治涝 面积 (104亩)

灌溉

面积 (104亩)

供水对象重要性

装机 容量 (104KW ) Ⅰ 大(1)型 ≥10 特别重要

≥500 ≥200 ≥150 特别重

≥120 Ⅱ 大(2)型 10~1.0 重要 500~100 200~60

150~

50 重要

120~30 Ⅲ 中型 1.0~0.10 中等

100~30

60~15

50~5 中等 30~5 Ⅳ 小(1)型 0.10~

0.01 一般 30~5 15~3

5~0.5 一般 5~1 Ⅴ

小(2)型 0.01~

0.001

<5 <3

<0.5

<1

本设计中,水库总库容为1.33亿3m ,由表3-1-1可知,工程等别为Ⅱ级;电站装机容量为9600kW ,由表3-1-1可知,工程等别为Ⅴ级。

故确定该工程等别为Ⅱ级。

水利水电工程中的永久性水工建筑物和临时性水工建筑物,根据其所属工程等别及在工程中的作用和重要性划分为五等和三等,见表3-1-2。

表3-1-2 永久性水工建筑物的级别 工程等别

永久性建筑物级别 临时性建筑物级

主要建筑物

次要建筑物

Ⅰ 1 3 3 Ⅱ 2 3 4 Ⅲ 3 4 5 Ⅳ 4 5 5 Ⅴ

5

5

5

由于确定了水利工程等别为Ⅱ级,查表3-2可知,主要建筑物级别确定为2级,次要建筑物级别确定为3级。

本设计未设计临时性水工建筑物。 3.2初步拟定坝体断面 3.2.1基本剖面尺寸的确定

假定基本剖面为三角形,上游水位与坝顶齐平,扬压力、静水压力均为三角形分布,确定满足强度和稳定条件下的最小坝底宽度T 。

一、按满足强度条件确定坝底的最小宽度T

当库满时:()∑-+=-+=w w c TH

U W W W αγβγγ2

21 ∑???? ??---+-=w w w w c c T H H T M αγγβγβγβγγ222

2223212 上游边缘铅直正应力()()???

???---+-=2221T H H w w w c yu

γαγββγβγσ (1)

下游边缘铅直正应力()???

??

?+--=221T H H w w c yd

γββγβγσ (2)

当库空时,令式(1)、式(2)中w γ=0,得:

上游边缘铅直正应力()βγσ-=1H c yu (3) 下游边缘铅直正应力βγσH c yd = (4)

强度控制条件是坝基面不允许出现拉应力。当库空时,由式(3)可以看出:

只要β在0~1之间,即上游坡度取正坡,坝基面不出现拉应力。当库满时要使上游不出现拉应力,可令式(2)中=yu σ0,求得坝底宽度为:

()()αβββγγ--+-=

21w

c

H

T ,由该式可知,当H 为一定值时,β值越小,则底

宽也越小。考虑库空时,下游坝面不出现拉应力,可取β=0,求得上游坝面为铅直面的三角形基本剖面的最小底宽αγγ-=

w

c

H

T 。

本设计中取坝顶水位为校核洪水位,则 m m H 8372.822.82792.909≈=-=

m H

T w

c

573.081

.924

83

=--

-=

αγγ

kN P H w 55.3379021218381.922

=??==

∑γ kN W HT c 5677257832421

21=???==∑γ

kN U HT w 67.6961578381.93.021

21=????==γα

二、按满足稳定条件确定坝底的最小宽度T

将求得的

∑P

∑W

、U 及由强度要求得出的T 代入

()∑∑+-=

P

A

c U W f K '',若满足要求,则由强度条件确定的最小坝底宽T 就是

坝底的最小宽度。若不满足要求则将坝底宽T 增大,直到满足抗滑稳定要求为止。

()5.219.355

.337901

57980)67.696156772(04.1'' =??+-=

+-=∑∑P

A

c U W f K ,满足要

求。

综上:m T m H 57,83==

3.2.2 坝顶高程、坝顶宽度的确定 一、坝顶高程

坝顶应高于校核洪水位,坝顶上游防浪墙顶的高程应高于波浪顶高程,其与

正常蓄水位或校核洪水位的高差,可由式3-2-1计算,应选择两者中防浪墙顶高程的高者作为选定高程。

)123(%1--++=?h h h c

z h

式中: △h —防浪墙顶至正常蓄水位或校核洪水位的高差(m ); h1%—波高(m );

hz —波浪中心线至正常或校核洪水位的高差(m ); hc —安全超高,按表8.1.1 采用。 计算h %1和h z 时选用官厅水库公式,公式如下

L

H cth

L

l L h

h h D

V h l

z l ππ24.100

0166.02

8

.03

1

4

5

)

(=

==

式中:V 0为计算风速,s m /,是指水面以上10m 处10min 的风速平均值,水库为正常蓄水位和设计洪水位时,宜采用相应季节50年重现期的最大风速,校核洪水位时,宜采用相应洪水期最大风速的多年平均值;D 为风作用于水域的长度,km ,称为吹程或风区长度;H 为坝前水深,m 。 表3-2-2-1 安全超高h c

相应水位 坝的安全级别

1 2 3

正常蓄水位 0.7 0.5 0.4 校核洪水位 0.5 0.4

0.3

1、设计洪水位时

m m cth L H cth L m

l L m

m

H h h h D

V h l

z

l 28.081

.912.80281.9281.94.1093.00

0166.012.802.82732.90793.093.04.10)(1250166.02

28.08.031

45

3

1

4

5

=??===?===??===-=ππππ m h h h

l 15.193.024.124.124.1%5%

1=?===

由表3-2-1得m h c 5.0= 所以h ?=1.15+0.28+0.5=1.93m

Z =907.32+1.93=909.25m 2、校核洪水位时

m m cth L H cth L m

l L m

m

H h h h D V h l

z

l

12.081

.972.82281.9209.74.1062.000166.072.822.82792.90962.062.04.10)(11.180166.02

2

8

.08

.03

1

4

53

14

5

=??===?===??===-=ππππ m h h h

l 77.062.024.124.124.1%5%

1=?===

由表3-2-1得m h c 4.0=

所以h ?=0.77+0.12+0.4=1.29m

Z =909.92+1.29=911.21m

综上,防浪墙顶高程Z=911.21m ,防浪墙高取1.2m,则坝顶高程Z=911.21-1.2=910.01m

当坝顶上游侧设有防浪墙时,坝顶应高出设计洪水位0.5m 且不低于校核洪水位,Z=910.01m 满足要求。 所以坝顶高程为910.01m 二、坝顶宽度

坝顶宽度一般取坝高的8%~10%,且不小于3m,又坝顶需要行走门式起重机,门机轨距7.0m ,所以坝顶宽度定为8m 。

3.2.3 拟定坝体基本断面

上游坝面坡度应与溢流坝段、放水孔坝段相协调,为照顾泄、放水需要,上游面宜采用直立或部分折坡坝面;坝体基本三角形顶点,可放在校核洪水位,或略予提高。

1、上游面铅直,适用于混泥土与基岩接触面间的f 、c 值较大或坝体内设有泄水孔或引水管道、有进口控制设备的情况;

2、上游坝面上部铅直,下部倾斜,既便于布置进口控制设备,又可利用一部分水重帮助坝体维持稳定,是实际工程中经常采用的一种形式;

3、上游坝面略向上游倾斜,适用于混泥土与基岩接触面间的f 、c 值较低的情况。

本设计中f 、c 值较低,故采用上游坝面略向上游倾斜,坡率取为1:0.1。基本剖面如图一:

3.3荷载计算及抗滑稳定分析(手算)

一、确定荷载组合

表3-3-1 荷载组合表

荷载组合主要考虑情况

荷载作用力

基本组合(1)正常蓄水位情

√√√√√√(2)设计洪水位√√√√√√√

特殊组合

(1)校核洪水位√√√√√√√

(2)地震情况√√√√√√√

二、荷载计算

1、基本组合(设计洪水位)

H1=907.32-827.2=80.12m,H2=859.80-827.2=32.6m 表3-3-2 荷载及力矩计算表

序号荷载名

计算式

荷载(每m坝长) 力臂

(m)

力矩(kN-m)

水平(kN) 垂直(kN) + -

1 自重

A

W

c1

1γ=

8228.00 27.12 223143.4 A

W

c2

2γ=

15899.52 20.36 323714.2 A

W

c3

3γ=

41953.80 0.03 1258.61

2 水压力

H

P w21

12

=31486.25 26.71 840892.7 A

W

w1

1γ=

3148.62 29.97 94364.3

H

P w22

22

=-5212.84 10.87 56646.2

A

W

w2

2γ=

3579.66 25.18 90135.7

3 扬压力

A

U

w1

1γ=

-2987.77 29.39 87810.6 A

U

w2

2γ=

-2515.66 30.47 76652.1 A

U

w3

3γ=

-18789.20 3.26 61282.1

A

U

w4

4γ=

-4110.23 6.55 26922.0

4 淤沙压

力??

?

?

?

?

-

?

=

2

2

1

45

tan0

2

2

?

γ

s

s

sb

sH h

P

590.18 5.00 2950.9

5 浪压力

()h

h L

P

z m

w l

+?

= % 1

4

γ

34.40 78.97 27624.5

∑=

H

26897.99

∑=V

44517.10

∑=

M-389143.2

2、特殊组合(校核洪水位)

H1=909.92-827.2=82.72m,H2=861.15-827.2=33.95m 表3-3-3 荷载及力矩计算表

序号荷载名

计算式

荷载(每m坝长) 力臂

(m)

力矩(kN-m)

水平(kN) 垂直(kN) + -

1 自重

A

W

c1

1γ=

8228.00 27.12 223143.4 A

W

c2

2γ=

15899.52 20.36 323714.2 A

W

c3

3γ=

41953.80 0.03 1258.6

2 水压力

H

P w21

12

=33562.95 27.57 925442.3 A

W

w11

11γ=

3356.29 29.88 100286.1

H

P w22

22

=-5656.85 11.32 64035.5

A

W

w2

2γ=

3884.56 24.98 97036.2

3 扬压力

A

U

w1

1γ=

-3098.21 29.39 92056.5 A

U

w2

2γ=

-2604.04 30.47 79344.9 A

U

w3

3γ=

-19582.42 3.26 63838.7

A

U

w4

4γ=

-4217.48 6.55 27624.5

4

淤沙压力

???

?

?

?

-?=

221

45

tan 0

2

2?

γs

s

sb sH

h P

590.18 5.00 2950.9

5

浪压力

()

h h L P z

m

w

l +?=%

14γ 15.48 81.84 1266.9

∑=H 28511.76 ∑=V

43930.38

∑=M -446009.1

3、地震力计算 水平向地震惯性力

kN g G h

H

F 8.231281.9/4.13.6608125.081.91.0/=????==αξα

上游地震动水压力

kN H F u w

h u 3.982125.081.91.065.065.05.782

2=?????==ρ

αξ 下游动水压力

kN H F d w

h d 5.129125.081.91.065.065.05.282

2

=?????==ρ

αξ

地震力方向都沿水平方向指向下游。

三、坝体抗滑稳定分析

对几种荷载组合情况分别进行稳定分析:按照规范规定的抗剪断强度计算公式∑∑'+''P

A

c W f K =

计算。式中:f ’ 为坝体混凝土与基岩接触面的抗剪断摩擦系

数;c’ 为坝体混凝土与基岩接触面的抗剪断凝聚力;W ∑为作用于坝体全部荷载对滑动平面的法向分值;P ∑为作用于坝体全部荷载对滑动平面的切向分值。

表3-3-4 抗滑稳定计算及成果分析表(m A kPa c f

28.65,980,04.1'

'

===)

荷载组合、计算方法 ∑W

∑P

计算式

计算K 要求K 结论 基本组合(设计洪水位) 44517.10 26897.99 ∑∑'+''P

A

c W f K =

4.1 3.0

满足抗滑稳定要求 特殊组合(校核洪水位)

43930.38

28511.76

∑∑'+''P

A

c W f K =

3.9 2.5

满足抗滑稳定要求

3.4校核洪水位下坝体应力分析(手算)

对坝基截面,上、下游边缘应力及内部应力用材料力学法计算。 重力坝坝基面坝踵、坝趾的垂直应力应符合下列要求: 运用期:

1) 在各种荷载组合下(地震荷载除外),坝踵垂直应力不应出现拉应力,坝趾垂直应力应小于坝基容许压应力;

2) 在地震荷载作用下,坝踵、坝趾的垂直应力应符合《水工建筑物抗震设计规范》(SL203)的要求;

施工期:坝趾垂直应力可允许有小于0.1MPa 的拉应力。 一、计算边缘应力,判定坝基、坝体强度是否满足要求

1、依次计算yu σ、yd σ、u τ、d τ、xu σ、xd σ及主应力u 1σ、d 1σ、u 2σ、d 2σ;

kPa M B W B yu 99.44)14.446009(628.6538.43930628

.652

2

=-?+=+=

∑∑σ kPa M B W B yd

92.1300)14.446009(628.6538.43930628

.652

2

=-?-=-=∑∑σ kPa s sb

sb

uu

u h p

p 69.78215821245tan 45tan

00202

=???? ??-

??=???

? ??-=-?γ

kPa p

p ud

d

0=-

7.0,1.0==m n

()()kPa n yu

uu

u u

p p 37.31.099.4469.78=?-=--=

στ

()kPa m p p d

ud yd

d 64.9107.092.1300=?=-+=στ ()kPa

n u

uu

u xu

p p 35.781.037.369.78=?-=--=τσ

()kPa m d

ud

d xd

p p 45.6377.064.9100=?+=+-=

τσ

()()()kPa n p p n uu

u yu

u 65.4469.7899.441.01.0112

2221=?-?+=--+=σσ ()()()kPa m p p m ud

d yd

d 37.1938092.13007.0112

221=-?+=--+=σσ

kPa u p

p uu

u 69.782=-=σ kPa d p

p ud

d

02=-=σ

2、判断坝基截面上、下游边缘处是否满足强度要求。 基岩容许应力[]kPa 1471501081.91500=??=σ

[]

σσ

σ<=>=kPa kPa kPa yd

yu 92.1300099.44坝基截面上、下游边缘处满足强度要求。

二、计算坝基截面处坝体内部应力

1、选取坝基水平截面处6个计算点,对y σ、τ、x σ、1σ、2σ分别进行计算;

2、选坐标,作计算简图表明计算点如下:

3、计算水平截面(Ⅰ—Ⅰ截面)上垂直正应力y σ 列y σ分布表达式:bx a y +=σ

边界条件

kPa

x kPa x yu yd 99.4428.6592.13000====σσ时,时,代入表达式解得24.19,92.1300-==b a

所以x y 24.1992.1300-=σ 列表计算各计算点的σy 值

表3-4-1 y σ计算表

计算点编号 0 1 2 3 4

5 坐标=x (m )

13.06

26.11

39.17 52.22

65.28

y σ(2/m kN )

1300.92 1049.65 798.56 547.29

296.21 44.99

Ⅰ—Ⅰ截面y σ分布图如下

4、计算水平截面(Ⅰ—Ⅰ截面)上剪应力τ 列τ分布表达式:2111x c x b a ++=τ 边

37

.328.6564.9100====ττu d x x 时,时,代入表达式得

()()

2......

3.31...........................................

64.9101

2

1

1

1

28.6528.65=++=c b a a

查规范得B

P

B c B b a 62

111236=

++将76.28511,28.65==P B 代入表达式得 ()3.....

(28)

.6576

.28511628.65228.65362

111?=

?+?+c b a 由(1)(2)(3)解得03.0,86.15,64.910111=-==c b a

所以x x 03.02

86.1564.910+-=τ 列表计算各计算点的τ值

表3-3-2 τ计算表

计算点编号 0 1 2 3 4

5 坐标=x (m )

0 13.06 26.11 39.17 52.22 65.28 τ (2/m kN )

910.64

708.63

516.99

335.43

164.24

3.37

画出Ⅰ—Ⅰ截面τ分布图

5、计算水平截面(Ⅰ—Ⅰ截面)上水平正应力x σ 列x σ分布表达式:x b a x 22+=σ 边界条件

kPa

x kPa x xu xd 35.7828.6545.6370====σσ时,时,代入表达式解得56.8,45.63722-==b a

所以x y 56.845.637-=σ 列表计算各计算点的x σ值

表3-3-3 x σ计算表

计算点编号 0 1 2 3 4 5 坐标=x (m )

0 13.06 26.11 39.17 52.22 65.28 x σ (2/m kN )

637.45

525.66

413.95

302.15

190.45

78.35

画出Ⅰ—Ⅰ截面x σ分布图

6、计算各点主应力1σ、2σ

21σσ=

()22

42

1

2τσσ

σσ+-±+x y

y x

将各点的y σ、τ、x σ代入公式计算1σ、2σ,将计算成果列表如下; 表3-3-4 主应力1σ、2σ计算表 计算点编号 0 1 2 3 4 5 坐标=x (m )

0 13.06 26.11 39.17 52.22 65.28 x σ (2/m kN ) 637.45 525.66 413.95 302.15 190.45 78.35 y σ (2/m kN )

1300.92 1049.65 798.56 547.29 296.21 44.99 τ (2/m kN )

910.64 708.63 516.99

335.43

164.24 3.37 1σ (2/m kN )

1938.37 1543.17 1157.85 781.84 415.87 78.69 2σ (2/m kN )

0.00

32.14

54.66

67.60

70.79

44.65

计算主应力方向

从铅直线到主应力1σ的夹角φ

???

?

?

?--

=x y arctg σστφ221,即x y tg σστφ--=22 将φ值列表计算如下:

表3-3-5 φ值计算表 计算点编号 0 1 2 3 4 5 坐标=x (m ) 0 13.06 26.11

39.17

52.22

65.28 2τ (2/m kN )

1821.28

1417.26

1033.98 670.86 328.48

6.74

y σ-x σ

(2/m kN )

663.47 523.99

384.61

245.14

105.76

-33.36

x

y σστ

--

2

-2.75 -2.70 -2.69 -2.74 -3.11 0.20 φ2(rad)

-1.22 -1.22

-1.21

-1.22

-1.26

0.20 φ(度) -34.99 -34.85 -34.80 -34.96 -36.08

5.71

绘制Ⅰ—Ⅰ截面各点主应力图如下,以矢量表示其大小和方向。

6、计算主剪应力max τ:2

2

1max σστ-=

,max τ所在平面与主应力面成45°。

τ

max

计算表 计算点编号 0 1 2 3 4 5 坐标=x (m )

0 13.06

26.11

39.17 52.22 65.28 1σ (2/m kN )

1938.37 1543.17 1157.85 781.84 415.87 78.69 2σ (2/m kN )

0.00 32.14 54.66 67.60 70.79 44.65 τ

max

(2/m kN )

969.18

755.51

551.6 357.12

172.54

17.02

3.5荷载计算及抗滑稳定分析(电算) 一 、基本资料

重力坝建筑物级别:2级 安全类别:Ⅱ 坝基截面高程 827.200m

水平向设计地震加速度代表值 αh =0.10g ,计地震作用。 地震动态分布系数采用拟静力法计算。 上游地震动水压力折减角 θ =90.000° 下游地震动水压力折减角 θ =90.000° 重力坝为常态混凝土,强度等级:C20 混凝土重度 Rc =24.0kN/m^3 水重度 Rw =9.8kN/m^3 淤沙浮重度 Rs =8.0kN/m^3 淤沙内摩檫角 ψ =12.000°

扬压力图形折减点离上游面距离 Lo =8.000m 扬压力图形折减系数 α=0.300

二、本计算有如下规定:

坝轴线与基础面交点为坐标轴原点,X轴指向下游为正,Y轴向上为正。 垂直力向下为正,水平力指向上游为正,力矩绕坝基面形心逆时针转为正。 应力受压为正,受拉为负。

工况一:基本组合(正常蓄水位)

上游水位:905.700m 下游水位:855.700m 淤沙高程:842.200m

序号荷载名称垂直力(kN) 水平力(kN) M(kN·m)

1 坝体自重66082.3 0.0 547973.1

2 上游水平水压力0.0 -30225.8 -790909.4

3 上游垂直水压力3022.6 0.0 90749.5

4 下游水平水压力0.0 3984.1 37848.8

5 下游垂直水压力2736.1 0.0 -71456.7

6 水平淤沙压力0.0 -590.2 -2950.9

7 垂直淤沙压力90.0 0.0 2892.6

8 浮托力-18251.6 0.0 0.0

9 渗透压力-6397.2 0.0 -90430.5

10 浪压力0.0 -29.0 -2287.6

∑=V47282.2 ∑=

H-26861.0 ∑M=-278571.0

工况二:基本组合(设计洪水位)

上游水位:907.320m 下游水位:859.800m 淤沙高程;842.200m

序号荷载名称垂直力(kN) 水平力(kN) M(kN·m)

1 坝体自重66082.3 0.0 547973.1

2 上游水平水压力0.0 -31486.2 -840892.7

3 上游垂直水压力3148.6 0.0 94363.8

4 下游水平水压力0.0 5212.8 56646.2

5 下游垂直水压力3579.9 0.0 -90135.0

6 水平淤沙压力0.0 -590.2 -2950.9

7 垂直淤沙压力90.0 0.0 2892.6

8 浮托力-20877.3 0.0 0.0

9 渗透压力-6079.9 0.0 -85945.1

10 浪压力0.0 -29.0 -2334.7

∑=V45943.8 ∑=

H-26892.6 ∑M=-320382.7

工况三:特殊组合(校核洪水位)

上游水位:909.920m 下游水位:861.150m 淤沙高程:842.200m

序号荷载名称垂直力(kN) 水平力(kN) M(kN·m)

1 坝体自重66082.3 0.0 547973.1

2 上游水平水压力0.0 -33562.9 -925442.3

3 上游垂直水压力3356.3 0.0 100296.7

4 下游水平水压力0.0 5653.

5 63978.9

5 下游垂直水压力3882.

6 0.0 -96554.8

6 水平淤沙压力0.0 -590.2 -2950.9

7 垂直淤沙压力90.0 0.0 2892.6

8 浮托力-21741.8 0.0 0.0

9 渗透压力-6239.8 0.0 -88205.9

10 浪压力0.0 -13.7 -1139.1

∑=V45429.6 ∑=

H-28513.3 ∑M=-399151.6

工况四:特殊组合(正常蓄水位+地震)

上游水位:905.700m 下游水位:855.700m 淤沙高程:842.200m 计地震

序号荷载名称垂直力(kN) 水平力(kN) M(kN·m)

1 坝体自重66082.3 0.0 547973.1

2 上游水平水压力0.0 -30225.8 -790909.4

3 上游垂直水压力3022.6 0.0 90749.5

4 下游水平水压力0.0 3984.1 37848.8

5 下游垂直水压力2736.1 0.0 -71456.7

6 水平淤沙压力0.0 -590.2 -2950.9

7 垂直淤沙压力90.0 0.0 2892.6

8 浮托力-18251.6 0.0 0.0

9 渗透压力-6397.2 0.0 -90430.5

10 浪压力0.0 -29.0 -2287.6

11 水平地震惯性力0.0 -2312.9 -2312.9

12 垂直地震惯性力0.0 0.0 0.0

0.0 -982.3 -35472.3

13 上游地震动水压

14 下游地震动水压

0.0 -129.5 -1697.5

∑=V47282.2 ∑=

H-30285.7 ∑M=-391892.7

重力坝设计说明书

重力坝设计说明书 《水工建筑物》课程设计 姓名: 专业: 学号: 基本资料一、基本情况 本重力坝水库坝高53.9m,坝底高程31.0m,坝顶高程84.9m , 坝基为微、弱风化的花岗岩层,致密坚硬,强度高, 抗冲能力强。 3水库死水位51.0m,死库容亿m,正常水位80.0m,设计状况时上游水位82.5m、下游水位45.5m,校核状况上游戏水位84.72m、下游水位46.45m。二、气候特征 1、根据当地气象局50年统计资料,多年平均最大风速14m/s,重现

期50年最大风速23m/s,设计洪水位时2.6km,校核洪水位时3.0km; 2、最大冻土层深度为125m; 3、河流结冰期平均为150天左右,最大冰层1.05m。三、工程地质条件 1、坝址地形地质(1)、左岸:覆盖层2-3m,全风化带厚3-5,强风化加弱风化带厚3m,微风化层厚4m; (2)、河床:岩面较平整,冲积沙砾层厚约0-1.5m,弱风化层厚1m 左右,微风化层厚3-6m;坝址处河床岩面高程约在38m左右,整理个河床皆为微、弱风化的花岗岩层,致密坚硬,强度高,抗冲能力强;(3)、右岸:覆盖层3-5m,全风化带厚5-7,强风化加弱风化带厚1-3m,弱风化带厚1-3m,微风化层厚1-4m。 2、天然建筑材料:粘土料、砂石料和石料在坝址上下游2-3km均可开采,储量足。粘土料各项指标均满足土坝防渗体土料质量技术要求。砂石料满足砼重力坝要求。 大坝设计 一、工程等级 3 3本水库死库容亿m,最大库容未知,估算约为5亿m左右。根据现行《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》(DL5180-2003),按水库总库容确定本工程等别为Ⅱ等,工程规模为大(2)型水库。枢纽主要建筑物挡水、泄水、引水系统进水口建筑物为2级建筑物,施工导流建筑物为3级建筑物。二、坝型确定

混凝土重力坝毕业设计计算书

1 目录 目录 (1) 第1章非溢流坝设计 (4) 1.1坝基面高程的确定 (4) 1.2坝顶高程计算 (4) 1.2.1基本组合情况下: (4) 1.2.2特殊组合情况下: (5) 1.3坝宽计算 (6) 1.4 坝面坡度 (6) 1.5 坝基的防渗与排水设施拟定 (7) 第二章非溢流坝段荷载计算 (8) 2.1 计算情况的选择 (8) 2.2 荷载计算 (8) 2.2.1 自重 (8) 2.2.2 静水压力及其推力 (8) 2.2.3 扬压力的计算 (10) 2.2.4 淤沙压力及其推力 (12) 2.2.5 波浪压力 (13) 2.2.6 土压力 (14) 第3章坝体抗滑稳定性分析 (16) 3.2 抗滑稳定计算 (17) 3.3 抗剪断强度计算 (18) 第4章应力分析 (20) 4.1 总则 (20) 4.1.1大坝垂直应力分析 (20) 4.1.2大坝垂直应力满足要求 (21) 4.2计算截面为建基面的情况 (21) 4.2.1 荷载计算 (22) 4.2.2运用期(计入扬压力的情况) (23) 4.2.3运用期(不计入扬压力的情况) (23)

4.2.4 施工期 (23) 第5章溢流坝段设计 (25) 5.1 泄流方式选择 (25) 5.2 洪水标准的确定 (25) 5.3 流量的确定 (25) 5.4 单宽流量的选择 (25) 5.5 孔口净宽的拟定 (26) 5.6 溢流坝段总长度的确定 (26) 5.7 堰顶高程的确定 (27) 5.8 闸门高度的确定 (27) 5.9 定型水头的确定 (28) 5.10 泄流能力的校核 (28) 5.11.1 溢流坝段剖面图 (29) 5.11.2 溢流坝段稳定性分析 (29) (1)正常蓄水情况 (29) (2)设计洪水情况 (30) (3)校核洪水情况 (30) 第6章消能防冲设计 (31) 6.1洪水标准和相关参数的选定 (31) 6.2 反弧半径的确定 (31) 6.3 坎顶水深的确定 (32) 6.4 水舌抛距计算 (33) 6.5 最大冲坑水垫厚度及最大冲坑厚度 (34) 第7章泄水孔的设计 (36) 7.1有压泄水孔的设计 (36) 7.11孔径D的拟定 (36) 7.12 进水口体形设计 (36) 7.13 闸门与门槽 (37) 7.14 渐宽段 (37) 7.15 出水口 (37) 7.15 通气孔和平压管 (38) 参考文献 (39)

水工建筑物重力坝课程设计报告书

水工建筑物课程设计 ——重力坝 :武亮 学号: 2011101812 班级: 11水利水电工程(本)04 指导老师:洁

目录 一、原始资料(数据) (2) 二、坝体剖面拟定 (3) 三、稳定分析 (5) 四、应力分析 (13) 五、溢流坝面设计 (15) 六、细部构造设计 (17) 七、地基处理设计 (19) 附录1:参考资料 (21) 附录2:坝体剖面图 (21)

一、原始资料(数据) 某枢纽以发电为主,兼顾防洪灌溉。水库建成后,还可以提高下游二个水电站的出力和发电量。该工程坝型为混凝土重力坝。 1、水库特征: 1.1、水库水位: ①正常蓄水位—349米 ②设计洪水位—349.9米 ③校核洪水位—350.4米 1.2、下泄流量及相应下游水位:①千年一遇洪水的下泄流量13770s m 3,相应下游水位271.90米;②五千年一遇洪水的下泄流量15110m 3,相应下游水位27 2.63米 1.3、库容:总库容为17.9亿立方米 考虑开挖后,坝基面高程269m 2、综合利用效益: 2.1、装机容量20万千瓦,年发电量7.4亿度。 2.2、防洪:可将千年一遇洪峰流量以18200s m 3削减至13770s m 3;可将五千年一遇洪峰流量从21200s m 3削减至15110m 3;可灌溉农田30万亩;此外还可改善航运条件,库区可从事养殖。 3、自然条件: 3.1、地形:坝址位于峡谷出口段,左岸地势较低,山坡较缓;右岸地势较高,山坡较陡。 3.2、地质:坝址出露岩层为志留系圣母山绿色含砾片岩。岩性坚硬完整,新鲜岩石饱和极限抗压强度在60-80Mpa 以上,坝上游坡角为绢云母绿泥石英片岩, 饱和极限抗压强度为30-40 Mpa 。 坝基坑剪断摩擦系数f 经野外试验及分析研究确定为1.0-1.1;坝基坑抗剪断凝聚力为0.6-0.8 Mpa 。 3.3、水文地质:坝址水文地质较简单。相对不透水层埋藏深度一般在35米以,

重力坝设计内容

第三部分枢纽布置 (1)坝型的选择 坝型根据:坝址基岩岩性为燕山早期第三次侵入黑云母花岗岩,河岸边及冲沟底部见有弱风化基岩出露。河床冲积层厚度一般为2.0-2.5m,左岸覆盖层厚度为3-8m,右岸覆盖层厚度为0.5-5.0m,覆盖层主要为坡残积含碎石粘土层。且河床堆积块石、孤石和卵石,但是缺乏土料。浆砌石重力坝虽然可以节约水泥用量,但不能实现机械化施工,施工质量难以控制,故本工程采用混凝土重力坝。 (2)坝轴线的选取 坝址河段长350m,河流方向为N20E,其上、下游河流方向分别为S70E 和S80E。坝址河谷呈“V”型,两岸 h山体较雄厚,地形基本对称,较 1 完整,两岸地形坡度为30°-40°。河床宽20-30m,河底高程约 556-557m。坝轴线取在峡谷出口处,此处坝轴线较短,主体工 程量小,建库后可以有较大库容。 (3)地形地质 坝址基岩岩性为燕山早期第三次侵入黑云母花岗岩,河岸边及冲沟底部见有弱风化基岩出露。河床冲积层厚度一般为2.0-2.5m,左岸覆盖层厚度为3-8m,右岸覆盖层厚度为0.5-5.0m,覆盖层主要为坡残积含碎石粘土层。 (4)坝基参数 坝址地质构造主要表现为断层、节理裂隙。坝址发育11 条断层。建议开挖深度:河中5m,左岸6-12m,右岸6-15m。 (5)基本参数 干密度2.61g/cm 3 ,饱和密度2.62 g/cm 3 ,干抗压强度 92-120MPa,饱和抗压强度83-110MPa,软化系数0.9,泊松比

0.22-0.23。混凝土与基岩接触面抗剪断指标:Ⅲ类岩体,抗剪断摩擦系数 1.0-1.1,抗剪断凝聚力09.-1.1MPa。坝基高程为550m. 正常水位642.00m 设计水位642.71m 校核水位643.69m (6)工程级别:本水利枢纽坝址林地溪与国宝溪汇合口下游约2.5km的峡谷中,坝址集水面积144.5km2,又知河底高程556-557m。可算的水库容容量约为0.12亿立方米,大坝的工程级别为中型级别。 第三部分非溢流坝段设计 (1)剖面尺寸的拟定 1、坝顶高程的确定 坝顶高程分别按设计和校核两种情况,用下列公式进行: 波浪要素按官厅公式计算: Δh = h1+ hz + hc Δh—库水位以上的超高,m; h1—波浪高度,m; hz —波浪中心线超出静水位的高度,m; hc —安全超高,按表2-1 采用,对于2级工程,设计情况hc=0.5m,校核情况hc=0.4m。

A江坝后式厂房双曲拱坝设计计算书

目录 第一章调洪演算 ........................ - 3 - 1.1 调洪演算的原理.......................................... - 3 - 1.2 调洪方案的选择.......................................... - 3 - 1.2.1对以下四种方案进行调洪演算......................... - 3 - 1.2.2方案比较........................................... - 7 - 1.2.3 2浅孔+2中孔方案选定后坝顶高程的计算 .............. - 8 -第二章大坝工程量比较 .................. - 10 - 2.1 大坝剖面设计计算....................................... - 10 - 2.1.1混凝土重力坝设计.................................. - 10 - 2.2 大坝工程量比较......................................... - 17 - 2.2.1重力坝工程量...................................... - 17 - 2.2.2拱坝工程量........................................ - 18 - 2.2.3重力坝与拱坝工程量比较............................ - 19 -第三章第一主要建筑物的设计 ............ - 19 - 3.1 拱坝的型式尺寸及布置................................... - 19 - 3.1.1坝型选择.......................................... - 19 - 3.1.2拱坝的尺寸........................................ - 19 - 3.2 荷载组合............................................... - 23 - 3.2.1 正常水位+温降 .................................... - 23 - 3.2.2 设计水位+温升 .................................... - 23 - 3.2.3 校核水位+温升 .................................... - 23 - 3.2.4 正常水位+温降+地震 ............................... - 23 - 3.3 拱坝的应力计算......................................... - 23 - 3.3.1对荷载组合1,2,3使用FORTRAN程序进行电算........ - 23 - 3.3.2对荷载组合4进行手算.............................. - 24 - 3.4 坝肩稳定验算........................................... - 37 - 3.4.1计算原理.......................................... - 37 - 3.4.2验算工况.......................................... - 38 - 3.4.3验算步骤.......................................... - 38 - 4.1泄水建筑物的型式尺寸 ................................... - 42 - 4.2坝身进水口设计 ......................................... - 42 - 4.2.1管径的计算........................................ - 42 - 4.2.2进水口的高程...................................... - 42 - 4.3泄槽设计计算 ........................................... - 43 - 4.3.1坎顶高程.......................................... - 43 - 4.3.2坎上水深h ........................................ - 43 - c 4.3.3反弧半径R ........................................ - 44 -

浆砌石重力坝课程设计报告书

《水工建筑物》系列课程设计 --------重力坝电算课程设计 指示书

一、设计任务:浆砌石重力坝典型剖面设计 二、设计内容:根据提供的水文、水利计算成果,在分析研究所提供的资料的基础上, 进行水工建筑物的设计工作,设计深度为初步设计。主要设计内容为: 1、确定水利枢纽工程和水工建筑物的等级、洪水标准 2、通过稳定、强度分析,拟定坝体经济断面尺寸; 3、通过坝基水平截面处坝体内部应力分析,定出坝体混凝土分区方案; 4、坝体细部构造设计:廊道布置、坝体止水、坝体排水及基础防渗和排水等。 三、设计作法 分析基本资料,根据课堂所学内容,参照规范[1~3]各相应部分进行设计,对设计参数进行选取、方案进行拟定等。 设计中所需基本资料,除已给定之外,还有自行研究确定的。 四、基本资料 (一)、设计标准:某水库位于某河道的上游,库区所在位置属高山峡谷地区。根据当地的经济发展要求需修建水库,该工程以发电、灌溉、防洪为主。拟建的水库总库容1.33亿立方米,电站装机容量9600kw。工程等级、建筑物级别以及各项控制标准、指标按现行的国家规范规范[4]自行确定。 (二)、坝基地质条件 1、开挖标准:本工程坝体在河床部分的基岩设计高程原定在827.20m。 2、力学指标:坝体与坝基面接触面的抗剪断摩擦系数f'=1.05,粘结力系数c'= 900kPa。 3、基岩抗压强度:15002 kg /cm (三)、特征水位 经水库规划计算,坝址上、下游特征水位如下: P=0.1%校核洪水位为909.92m,相应下游水位为861.15m; P=1% 设计洪水位为907.32m,相应下游水位为859.80m; 正常挡水位为905.70m;相应下游水位为855.70m; 淤沙高程为842.20m; (四)、荷载及荷载组合 荷载组合根据实际情况并参照规范[1~3]要求。具体计算时选取了1种有代表性或估计

重力坝毕业设计

第一章设计基本资料及任务 第一节设计基本资料 一、枢纽任务 本工程同时兼有防洪、发电、灌溉、渔业等综合利用。水电站装机容量为21.75万kW,装3台机组。正常蓄水位为110.5m,死水位为86.5m,三台机满载时的流量为405m3/s。采用坝后式厂房。工程建成后,可增加保灌面积90万亩,减轻洪水对下游城市和平原的威胁。在遇P=0.02%和P=0.1%频率的洪水时,经水库调节后,洪峰流量可由原来的18200m3/s、14100 m3/s分别削减为6800 m3/s和6350 m3/s;水库蓄水后形成大面积水域,为发展养殖业创造有利条件。 二、基本资料 1、规划数据 本重力坝坝高86.9m,坝全长368m,溢流坝位于大坝中段长度73米,非溢流坝分别接溢流坝两侧各147.5m,坝顶宽度8m,坝底宽度80.5m,坝底高程28m,坝顶高程114.9m,正常蓄水位110.5m,死水位86.5m。 坝址处的河床宽约120m,水深约1.5~4m。河谷近似梯形,两岸基本对称,岸坡取约35o。 2、工程地质 坝基岩性为花岗岩,风化较深,两岸达10m左右。新鲜花岗岩的饱和抗压强度为100~200MPa,风化花岗岩为50~80Mpa。坝址处无大的地质构造。 3、其他资料 - 1 -

(1)风向吹力:实测最大风速为24m/s,多年平均最大风速为20m/s,风向基本垂直坝轴线,吹程为4km。 (2)本坝址地震烈度为7度。 (3)坝址附近卵砾石、碎石及砂料供应充足,质量符合规范要求。 三、表格 表1比选数据 - 2 -

表2岩石物理力学性质 四、参考文献 1.混凝土重力坝设计规范水利电力部编 2.水工建筑物任德林河海大学出版社 3.水工设计手册泄水与过坝建筑物水利电力出版社 4.混凝土拱坝及重力坝坝体接缝设计与构造水电部黄委会编 第二节设计任务 一、枢纽布置 (1)拟定坝址位置 - 3 -

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√√√√√√

重力坝设计

重力坝课程设计 一、目的 1、学会初拟重力坝尺寸的方法; 2、掌握重力坝抗滑稳定计算和应力计算; 3、进一步认识重力坝的结构特点。 二、基本资料 (一)、水文、气象及泥沙资料 通过对区域内水文气象资料的调查和分析计算,设计中所采用的水文、气象及泥沙参数见下表1。 (二)、地质资料

1、坝址地质资料 选定坝址河谷呈基本对称的“V”形谷,左岸山体坡角48°,右岸山体坡角46°,两岸地貌主要为侵蚀切割形成的平缓脊状山岭地貌,河谷地貌为侵蚀-构造类型。坝址处出露地层为峨嵋山玄武岩(P2β),岩层无产状,岩层倾向总体倾向河床下游偏右岸。坝址处左右岸坡残坡积层厚度为0~2m,局部地段深达7m以上,河床上第四纪冲积覆盖层厚度为5m 左右。地表裸露的玄武岩呈强风化状,玄武岩地层上部强风化层在河床部位厚3.6m,在河床左岸坡厚7.5m,在河床右岸坡厚8m,下部呈弱风化状,弱风化层在河床部位厚3m,在河床左岸坡厚4m,在河床右岸坡厚3.5m。再往下为微风化和新鲜岩石。 经取样试验,结合有关工程经验类比,参考有关设计规范,地质专业提出了岩石(体)物理、力学参数,见表5-2~表5-4。 表5-2 岩土质物理力学性质建议指标 表5-3 坝基岩体力学参数 (三)特征水位

(四)坝址处地形图 三、要求 1、拟定坝体尺寸,进行重力坝稳定计算及应力计算; 2、提交成果 (1)重力坝非溢流坝段剖面图,溢流坝段剖面图;(2)重力坝平面布置图。

1.坝基开挖深度的确定 初步确定坝高在50~100m 的范围内,可建在微风化至弱风化的上部基岩上。由地质资料,坝址处左右岸坡残坡积层厚度为0~2m ,局部地段深达7m 以上,河床上第四纪冲积覆盖层厚度为5m 左右。地表裸露的玄武岩呈强风化状,玄武岩地层上部强风化层在河床部位厚3.6m ,在河床左岸坡厚7.5m ,在河床右岸坡厚8m ,下部呈弱风化状,弱风化层在河床部位厚3m ,在河床左岸坡厚4m ,在河床右岸坡厚3.5m 。再往下为微风化和新鲜岩石。综合考虑工程量、工程造价、坝的稳定决定开挖12m 相对比较合理,由地质图可知开挖高程为1328m 。 2.校核洪水位,设计洪水位的确定 设计洪水流量s m Q /4003= 校核洪水流量s m Q /6003= 一般软弱岩石单宽流量q=s m s m /50/3033- 设计洪水流量下溢流坝宽L=8~12m 校核洪水流量下溢流坝宽L=12~20m 取L=20m m=0.5,ξ=1,L=20m 正常蓄水位 1388m 2 /30 2H g mnb Q ξ= 得 =设计0H 4.338m =校核0H 5.684m 设计H =1388+4.338=1392.338m 校核H =1388+5.684=1393.684m 3.累计频率为1%时的波浪高度和波浪中心线高于静水位的计算

《水工建筑物课程设计》-混凝土重力坝设计

《水工建筑物课程设计》 题目:混凝土重力坝设计 学习中心:江苏扬州市邗江区教师进修学校奥鹏学 习中心[11]VIP

1 项目基本资料 1.1 气候特征 根据当地气象局50年统计资料,多年平均最大风速14 m/s,重现期为50年的年最大风速23m/s,吹程:设计洪水位 2.6 km,校核洪水位3.0 km 。 最大冻土深度为1.25m。 河流结冰期平均为150天左右,最大冰厚1.05m。 1.2 工程地质与水文地质 1.2.1坝址地形地质条件 (1)左岸:覆盖层2~3m,全风化带厚3~5m,强风化加弱风化带厚3m,微风化厚4m。 (2)河床:岩面较平整。冲积沙砾层厚约0~1.5m,弱风化层厚1m左右,微风化层厚3~6m。坝址处河床岩面高程约在38m左右,整个河床皆为微、弱风化的花岗岩组成,致密坚硬,强度高,抗冲能力强。 (3)右岸:覆盖层3~5m,全风化带厚5~7m,强风化带厚1~3m,弱风化带厚1~3m,微风化厚1~4m。 1.2.2天然建筑材料 粘土料、砂石料和石料在坝址上下游2~3km均可开采,储量足,质量好。粘土料各项指标均满足土坝防渗体土料质量技术要求。砂石料满足砼重力坝要求。 1.2.3水库水位及规模 ①死水位:初步确定死库容0.30亿m3,死水位51m。 ②正常蓄水位:80.0m。 注:本次课程设计的荷载作用只需考虑坝体自重、静水压力、浪压力以及扬压力。 表一 本设计仅分析基本组合(2)及特殊组合(1)两种情况: 基本组合(2)为设计洪水位情况,其荷载组合为:自重+静水压力+扬压力+泥沙

压力+浪压力。 特殊组合(1)为校核洪水位情况,其荷载组合为:自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。 1.3大坝设计概况 1.3.1工程等级 本水库死库容0.3亿m3,最大库容未知,估算约为5亿m3左右。根据现行《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》(DL5180-2003),按水库总库容确定本工程等别为Ⅱ等,工程规模为大(2)型水库。枢纽主要建筑物挡水、泄水、引水系统进水口建筑物为2级建筑物,施工导流建筑物为3级建筑物。 1.3.2坝型确定 坝型选择与地形、地质、建筑材料和施工条件等因素有关。确定本水库大坝为混凝土重力坝。 1.3.3基本剖面的拟定 重力坝承受的主要荷载是水压和自重,控制剖面尺寸的主要指标是稳定和强度要求。由于作用于上游面的水压力呈三角形分部,所以重力坝的基本剖面是三角形,根据提供的资料,确定坝底宽度为43.29m(约为坝高的0.8倍),下游边坡m=0.8,上游面为铅直。

闸坝设计报告

1.4 挡水建筑物 1.4.1 结构布置 挡水建筑物由左、右岸挡水坝组成。 左、右岸挡水坝坝型均为混凝土重力坝,①坝段为右岸挡水坝段,⑤坝段为左岸挡水坝段,坝段长分别为13.3m、24.9m,坝顶宽6.0m,坝顶高程2213.00m。 ①、⑤坝段均建在覆盖层上,最低建基面高程2260.50m,最大坝高12.5m。坝体上游侧在高程2269.50m处以1∶1的反坡向上游悬挑1.5m至高程2211.00m,牛腿厚2.0m;高程2269.50m~2261.50m为铅直面,高程2261.50m~2262.50m 段坡度为1∶0.5。下游坝坡坡度为1∶1,起坡点高程为2261.50m。在上、下游高程2262.50m处设宽2.0m平台,重力坝最大底宽16.0m。 1.4.2 设计计算 1.4. 2.1 坝顶高程计算 根据DL5108-1999《混凝土重力坝设计规范》的规定,坝顶高程按正常蓄水位和校核洪水位加相应的高差ΔH确定,并取两者中最大值作为坝顶(或防浪墙顶)高程,ΔH值按下式计算: △H=h1%+h z+h c(1.4-1) 式中: △H—坝顶或防浪墙顶至设计水位的高差,m; h1%—波高,m; h z—波浪至设计水位的高差,m; h c—安全超高,m。 波浪要素按DL5011-1991《水工建筑物荷载设计规范》中的官厅水库公式计算,重力坝坝顶高程计算结果见表1.4-1。 表1.4-1 重力坝坝顶高程计算成果表

根据表1.4-1坝顶高程计算成果,确定重力坝坝顶高程为2213.00m 。 1.4.2.2 稳定应力计算 a) 计算公式 按SL319-2005《混凝土重力坝设计规范》的有关公式及规定,对座落于覆盖层地基上的重力坝分别采用纯摩公式和材料力学公式计算抗滑稳定和基底应力。 抗滑稳定安全系数计算公式: C f G K H ∑= ∑ (1.4-2) 式中: K C —沿坝基底面的抗滑稳定安全系数; f —坝基底面与地基之间的摩擦系数; G ∑—作用在坝段上的全部竖向荷载,kN ; H ∑—作用在坝段上的全部水平向荷载,kN 。 基底应力计算公式: m a x m i n G M P A W ∑∑=± (1.4-3) 式中: max min P —基底应力的最大值或最小值,kPa ; G ∑—作用在坝段上的全部竖向荷载,kN ; M ∑—作用在坝段上的全部竖向和水平荷载对于基础底面垂直水流方 向的形心轴的力矩,kN·m ; A —坝段基底面的面积,m 2; W —坝段基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩,m 3。 b) 计算工况及荷载组合: 1) 工况1:基本组合1(正常蓄水工况) 上游水位为正常蓄水位2210.00m ,下游无水。 荷载作用组合:自重+水重+静水压力+扬压力+浪压力+泥沙压力。 2) 工况2:基本组合2(设计洪水工况)

重力坝课程设计

设计内容 一、 确定工程等级 由校核洪水位446.31 m 查水库水位———容积曲线读出库容为1.58亿3 m ,属于大(2)型,永久性水工建筑物中的主要建筑物为Ⅱ级,次要建筑物和临时建筑物为3级。 一、 确定坝顶高程 (1)超高值Δh 的计算 Δh = h1% + hz + hc Δh —防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差,m ; H1% —累计频率为1%时的波浪高度,m ; hz —波浪中心线至设计洪水位或校核洪水位的高差,m ; hc —安全加高,按表3-1 采 内陆峡谷水库,宜按官厅水库公式计算(适用于0V <20m/s 及 D <20km ) 下面按官厅公式计算h1% , hz 。 113 120 22000.0076gh gD v v v -??= ??? 11 3.75 2.150 220 00.331m gL gD v v v -??= ??? 2 2l z h H h cth L L ππ= 式中:D ——吹程,km ,按回水长度计。 m L ——波长,m z h ——壅高,m V0 ——计算风速

h——当 2 20250 gD v =:时,为累积频率5%的波高h5%;当 2 2501000 gD v =:时, 为累积频率10%的波高h10%。 规范规定应采用累计频率为1%时的波高,对应于5%波高,应由累积频率为P(%)的波高hp 与平均波高的关系可按表B.6.3-1 进行换 超高值Δh 的计算的基本数据 设计洪水位校核洪水位 吹程D(m)524.19965.34 风速 v(m)2718 安全加高 c h(m)0.40.3 断面面积S(2 m) 1890.5719277.25 断面宽度B(m)311.80314.44 正常蓄水位和设计洪水位时,采用重现期为50 年的最大风速,本次设计 27/ v m s =;校 核洪水位时,采用多年平均风速,本次设计 18/ v m s =。 a.设计洪水位时Δh 计算: 18902.57 60.62 311.80 m S H m B === 设 设 波浪三要素计算如下: 波高: 2 1 13 12 2 9.819.81524.19 0.007627 27 27 h-?? ?? =? ? ?? h=0.82m 波长: 1 1 3.75 2.15 22 9.819.81524.19 0.33127 2727 m L-?? ?? =? ? ??

重力坝课程设计

重力坝课程设计

目录 一、基本资料....................................... - 1 - 1.1工程概况...................................... - 1 - 1.2设计基本资料.................................. - 3 - 1.3水库特征表.................................... - 6 - 1.4电站建筑物基本数据............................ - 7 - 二、剖面设计......................................... - 7 - 2.1坝顶高程:.................................... - 7 - 2.2波浪要素...................................... - 8 - 2.3坝顶宽度..................................... - 12 - 2.4坝坡的确定。................................. - 13 - 2.5坝体的防渗排水。............................. - 13 - 2.6拟定非溢流坝基本剖面如图所示 ................. - 14 - 2.7荷载计算及组合............................... - 14 - 三、挡水坝稳定计算.................................. - 16 - 3.1荷载计算..................................... - 16 - 3.2稳定计算..................................... - 20 - 四、挡水坝应力计算:................................ - 21 - 4.1坝址抗压强度极限状态计算:................... - 21 - 4.2坝体上下游面拉应力正常使用极限状态计算 ....... - 23 - 五、重力坝的地基处理................................ - 25 - 5.1坝基的开挖与处理............................. - 25 -

水工建筑物重力坝设计计算书样本

一、非溢流坝设计 ( 一) 、初步拟定坝型的轮廓尺寸 (1)坝顶高程的确定 ①校核洪水位情况下: 波浪高度 2h l=0.0166V5/4D1/3=0.0166×185/4×41/3=0.98m 波浪长度 2L l=10.4×(2h l)0.8=10.4×0.980.8=10.23m 波浪中心线到静水面的高度h0=π(2h l)2/ 2L l=3.14×0.982/10.23=0.30m 安全超高按Ⅲ级建筑物取值 h c=0.3m 坝顶高出水库静水位的高度△h校=2h l+ h0+ h c=0.98+0.30+0.3=1.58m ②设计洪水位情况下: 波浪高度2h l=0.0166(1.5V)5/4D1/3=0.0166×(1.5×18)5/4×41/3=1.62m 波浪长度 2L l=10.4×(2h l)0.8=10.4×1.620.8=15.3m 波浪中心线到静水面的高度h0=π(2h l)2/ 2L l=3.14×1.622/15.3=0.54m 安全超高按Ⅲ级建筑物取值 h c=0.4m 坝顶高出水库静水位的高度△h设=2h l+ h0+ h c=1.62+0.54+0.4=2.56m ③两种情况下的坝顶高程分别如下: 校核洪水位时: 225.3+1.58=226.9m 设计洪水位时: 224.0+2.56=226.56m 坝顶高程选两种情况最大值226.9 m, 可按227.00m设计, 则坝高227.00-174.5=52.5m。

(2)坝顶宽度的确定 本工程按人行行道要求并设置有发电进水口, 布置闸门设备, 应适当加宽以满足闸门设备的布置, 运行和工作交通要求, 故取8米。 (3)坝坡的确定 考虑到利用部分水重增加稳定, 根据工程经验, 上游坡采用1: 0.2, 下游坡按坝底宽度约为坝高的0.7~0.9倍, 挡水坝段和厂房坝段均采用1: 0.7。 (4)上下游折坡点高程的确定 理论分析和工程实验证明, 混凝土重力坝上游面可做成折坡, 折坡点一般位于1/3~2/3坝高处, 以便利用上游坝面水重增加坝体的稳定。 根据坝高确定为52.5m, 则1/3H=1/3×52.5=17.5m, 折坡点高程=174.5+17.5=192m; 2/3H=2/3×52.5=35m, 折坡点高程=174.5+35=209.5m, 因此折坡点高程适合位于192m~209.5m之间, 则取折坡点高程为203.00m。挡水坝段和厂房坝段的下游折坡点在统一高程216.5m处。 (5)坝底宽度的确定 由几何关系可得坝底宽度为T=( 203-174.5) ×0.2+8+(216.5-174.5) ×0.7=43.1m (6)廊道的确定 坝内设有基础灌浆排水廊道, 距上游坝面6.1m, 廊道底距基岩面4m, 尺寸 2.5× 3.0m( 宽×高) 。 (7)非溢流坝段纵剖面示意图

重力坝坝顶超高计算书实用标准格式

实用标准文档 混凝土重力坝坝顶超高计算书标准格式 工程设计分院坝工室 2006.3.

核定:审查:校核:编写:

——水电站工程(或水库工程、水利枢纽工程) 混凝土重力坝坝顶高程计算书 1计算说明 1.1适用范围(设计阶段) 本计算书仅适用于工程设计阶段的(坝型)坝顶超高/高程计算。 1.2工程概况 工程位于省市(县)的江(河)上。该工程是以为主,兼顾、、等综合利用的水利水电枢纽工程。 本工程规划设计阶段(或预可行性研究阶段,可行性研究阶段/初步设计阶段,招标设计阶段)设计报告已于年月经审查通过。水库总库容×108m3,有效库容×108m3,死库容×108m3;灌溉面积亩;水电站装机容量MW,多年平均发电量×108 kW·h,保证出力MW。选定坝址为,选定坝型为。 根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180—2003,工程等别为等型工程,拦河坝为级永久水工建筑物。(因拦河大坝坝高已超过其规定的高度,拦河坝应提高级,按级建筑物设计。) 1.3计算目的和要求 通过混凝土重力坝坝顶上游防浪墙顶与正常蓄水位、设计洪水位或校核洪水位高差的计算,以确定防浪墙顶高程和大坝高度,为坝体断面设计及坝体工程量计算提供可靠的依据。

1.4计算原则和方法 1.4.1计算原则 (1)坝顶上游防浪墙顶与正常蓄水位、设计洪水位或校核洪水位的高差,包括 最大浪高、波浪中心线至水库静水位的高度和安全超高。 (2)确定的坝顶高程不得低于水库正常蓄水位及设计洪水位。 (3)坝顶高程的确定尚需考虑枢纽中其他建筑物(如船闸坝顶桥下通航净空) 对坝顶高程的要求。 1.4.2计算方法 因选定坝型为(混凝土重力坝),防浪墙顶在水库静水位以上的高差按《混凝土重力坝设计规范》DL 5108-1999式(11.1.1)计算,即: h=h1%+h z+h c 式中,h—防浪墙顶至水库静水位的高差,m; —浪高,m; h 1% 波浪中心线至水库静水位的高度,m; h z 安全超高,m。 h c 1.5计算工况 (1)正常蓄水位+相应的墙顶高差; (2)设计洪水位+相应的墙顶高差; (3)校核洪水位+相应的墙顶高差。 2计算依据 2.1规程规范和相关的技术文件 (1)规程规范 《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180—2003。

重力坝课程设计

南昌工程学院 课程设计(论文)任务书 一1 课程设计(论文)题目重力坝课程设计 2课程设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求 某枢纽以了发电为主, 兼顾防洪灌溉. 水库建成后. 还可以提高下游二个水电站的出力的发电量. 该工程坝型为混凝土重力坝. (一)水库特征; 一水库水位. 1.正常蓄水位--349M. 2. 设计洪水位---349.9M 3校核洪水位---350.4M 二下游流量及相应下游水位.. 1 千年一遇洪水的下泄流量.13770 米3/秒.. 相应下流水位271.90米 2 五千年一遇洪水的下泄流量.15110 米3/秒.. 相应下流水位272.63米 三. 库容: 总库容为17.9亿. 考虑开挖后. 坝基面高程269M (二) 综合利用效益: 装机容量20万千瓦, 年发电量.7.4亿度., 防洪: 可将千年一遇洪峰流量以18200米3/秒削减至13770米3/秒: 可将五千年一遇洪峰流量以21200米3/秒削减至15110米3/秒: 可灌溉农田30万亩: 此外还可以改善航运条件, 库区可从事养殖. (三)自然条件. 1 地形. 坝址位于峡谷出口段. 左岸地势较低.山坡较缓.右岸地势较高.山坡较陡. 2 地质. 坝址出露岩层为志留系圣母山绿色含砾片岩.岩性坚硬完整.新鲜岩石饱和极限抗压强度在60—80MPA以上. 坝上游坡角为绢云母绿泥石英片岩. 饱和极限抗压强度在30—40MPA. 坝基坑剪断擦系数F经野外试验及分析研究确定为 1.0—1.1: 坝基坑剪断凝聚力为为0.6—0.8MPA. 3 水文地质坝址水文地质较简单.相对不透水层埋藏深度一般在35米以内.库区无渗漏问题 4 气象资料最高气温为42度. 最低气温为-8度.多年平均最大风速为14米/秒. 水库吹程为1.4KM 5 淤泥:百年后坝前淤沙高程为286.6米.淤积泥沙内摩擦角取0度.淤沙浮容重为8000N/M

江碾压混凝土重力坝设计计算书

目录 第一章工程规模的确定......................................................... - 3 - 1.1 水利枢纽与水工建筑物的等级划分..................................... - 3 - 1.2 永久建筑物洪水标准................................................. - 3 -第二章调洪演算 .............................................................. - 4 - 2.1洪水调节计算....................................................... - 4 - 2.1.1 洪水调节计算方法........................................................ - 4 - 2.1.2 洪水调节具体计算........................................................ - 4 - 2.1.3 计算结果统计:.......................................................... - 8 -第三章大坝设计 .............................................................. - 9 - 3.1 坝顶高确定 ........................................................ - 9 - 3.1.1 计算方法................................................................ - 9 - 3.1.2 计算过程................................................................ - 9 - 3.2 坝顶宽度 ......................................................... - 10 - 3.3 开挖线的确定...................................................... - 10 - 3.4 非溢流坝剖面设计.................................................. - 10 - 3.4.1 折坡点高程拟定......................................................... - 11 - 3.4.2 非溢流坝剖面拟定....................................................... - 11 - 3.5 非溢流坝段坝体强度和稳定承载能力极限状态验算...................... - 17 - 3.5.1 荷载计算成果........................................................... - 17 - 3.5.2正常蓄水位时坝体沿坝基面的抗滑稳定性及强度验算.......................... - 41 - 3.5.3正常蓄水位时坝体2-2面的抗滑稳定性及强度验算............................ - 42 - 3.5.4正常蓄水位时坝体3-3面的抗滑稳定性及强度验算............................ - 42 - 3.5.5正常蓄水位时坝体4-4面的抗滑稳定性及强度验算............................ - 45 - 3.5.6校核洪水位时坝体沿坝基面的抗滑稳定性及强度验算.......................... - 46 - 3.5.7校核洪水位时坝体2-2面的抗滑稳定性及强度验算............................ - 46 - 3.5.8校核洪水位时坝体3-3面的抗滑稳定性及强度验算............................ - 47 - 3.5.9校核洪水位时坝体4-4面的抗滑稳定性及强度验算............................ - 49 - 3.5.10正常蓄水位地震时坝体沿坝基面的抗滑稳定性及强度验算..................... - 51 - 3.5.11正常蓄水位地震时坝体2-2面的抗滑稳定性及强度验算....................... - 52 - 3.5.12正常蓄水位地震时坝体3-3面的抗滑稳定性及强度验算....................... - 52 - 3.5.13正常蓄水位地震时坝体4-4面的抗滑稳定性及强度验算....................... - 55 - 3.5.14设计水位时坝体沿坝基面的抗滑稳定性及强度验算........................... - 56 - 3.5.15设计水位时坝体2-2面的抗滑稳定性及强度验算............................. - 58 - 3.5.16设计水位时坝体3-3面的抗滑稳定性及强度验算............................. - 58 - 3.5.17设计水位时坝体4-4面的抗滑稳定性及强度验算............................. - 60 - 3.6 应力计算 ......................................................... - 61 - 3.6.1 边缘应力............................................................... - 62 - 3.6.2内部应力 ............................................................... - 62 - 3.6.3 截面应力计算表......................................................... - 64 - 3.6.4 应力图................................................................. - 64 - 3.7 溢流坝段的设计.................................................... - 78 -

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