某江水利枢纽拱坝设计计算书毕业论文

某江水利枢纽拱坝设计计算书毕业论文目录第一章调洪演算 (3)1.1调洪演算的原理 (3)1.2泄洪方案的选择 (3)1.2.1 对三种方案进行调洪演算 (3)1.2.2 对三种方案分别计算坝顶高程 (7)1.2.3 对三种方案进行比较 (9)第二章大坝工程量比较 (10)2.1大坝剖面设计计算 (10)2.2工程量比较 (16)第三章第一建筑物——大坝的设计计算 (18)3.1拱坝的剖面设计以及拱坝的布置 (18)3.1.1 坝型选择双曲拱坝 (18)3.1.2 拱坝的尺寸 (18)3.2荷载组合 (19)3.3拱坝的应力计算 (20)3.3.1 对荷载组合⑴，⑵，⑶使用FORTRAN程序进行电算 (20)3.3.2 对荷载组合⑷进行手算 (22)3.4坝肩稳定验算 (31)3.4.1 计算原理 (31)3.4.2 验算工况 (31)3.4.3 验算步骤 (32)第四章泄水建筑物的设计 (38)4.1泄水建筑物的型式尺寸 (38)4.2坝身进水口设计 (38)4.2.1 管径的计算 (38)4.2.2 进水口的高程 (38)4.3泄槽设计计算 (39)4.3.1 坎顶高程 (39)4.3.2坎上水深h c (39)4.3.3反弧半径R (40)4.3.4 坡度（直线段）：与孔身底部坡度一致。

(40)4.3.5 挑射角θ=20° (40)4.4 导墙设计 (40)4.5消能防冲计算 (41)4.5.1水舌挑距 (41)4.5.2冲刷坑深 (42)参考文献 (45)附录一 (46)附录二 (47)第一章 调洪演算1.1 调洪演算的原理先对一种泄洪方案，求得不同水头下的孔口泄洪能力，并作孔口泄洪能力曲线，再假定几组最大泄流量，对设计（校核）洪水过程线进行调洪演算，求得这几组最大泄流量分别对应的水库存水量，查水位库容曲线，得出这几组最大泄流量分别对应的上游水位，并作最大泄流量与上游水位的关系曲线。

上述两条曲线相交得出一交点，此交点坐标即为设计（校核）情况下的孔口最大泄流量及相应的水库水位，再对其它泄洪方案按同样的方法进行调洪演算，最后选定的泄洪方案孔口最大泄流量应接近并不超过容许值，库水位又相对比较低。

1.2 泄洪方案的选择1.2.1 对三种方案进行调洪演算⑴4表孔+2中孔 ⑵2浅孔+2中孔 ⑶4中孔方案一: 4表孔+2中孔表孔: 堰顶高程179m ，孔宽12m流速系数m=0.48 , 孔口面积B=4×12=48m 单孔流量2/3012H g mB Q =中孔: 进口高程135m, 出口高程130m, 孔口宽7.5m, 高7m闸门开度a=7.0m, 孔口宽度B=2×7.5=15m, μ=0.96-0.227a/H 0 单孔流量2/1022H g aB Q μ=表1—1 4表孔+2中孔方案表1—2图1-1 4表孔+2中孔方案起调流量3533.483m³/s，用列表试算法进行洪水调节，根据以上表格可以得出：最大泄洪流量: 设计 6235.7m 3/s 校核 7483.2m 3/s 最高水位: 设计 188.42m 校核 190.9m 方案二: 2浅孔+2中孔浅孔: 进口高程164米, 出口高程158米, 孔口宽9.0米, 高8.0米 侧收缩系数μ=0.96-0.227a/H 0单孔流量012gH aB Q μ=m a 0.8= m B 0.1820.9=⨯=中孔: 进口高程135米, 出口高程130米, 孔口宽7.5米, 高7.0米侧收缩系数μ=0.96-0.227a/H 0 单孔流量022gH aB Q μ=m a 0.7= m B 1525.7=⨯=表1—3 2浅孔+2中孔方案表1—4图1-2 2浅孔+2中孔方案起调流量5482.713m ³/s ，用列表试算法进行洪水调节，根据以上表格可以得出：最大泄洪流量: 设计 6534m 3/s 校核 6873m 3/s 最高水位: 设计 .81m 校核 .89m 方案三: 4中孔中孔: 进口高程135米, 出口高程130米, 孔口宽7.6米, 高7.0米 单孔流量022gH aB Q μ= 侧收缩系数μ=0.96-0.227a/H 0m a 0.7= m B 4.3046.7=⨯=表1-5 4中孔方案表1—6图1-3 4中孔方案最大泄洪流量: 设计 6532m /s 校核 66m /s 最高水位: 设计 .97m 校核 .9m1.2.2 对三种方案分别计算坝顶高程坝顶超出水库静水位的高度△h 为h h h h c z ++=∆-%10%5式中 %10~%5h ——波浪高（ｍ） gV gD V h 3/12012/230%10~%5)/(0076.0=其中20/V gD ＝20~250时为累积频率5%的波高%5h ，20/V gD =250~1000时为累积频率10%的波高%10h0V ——计算最大风速（ｍ／ｓ）D —库面吹程（km ）z h ——波浪中心线至计算水位的高差 mmz L H cthL h h 12%10~%52ππ= c h ——安全超高 （ｍ）校核情况下: s m V /120=)1000,250(5.27212400081.9220∈=⨯=V gD 故m h 588.081.95.272120076.03/112/23%10=⨯⨯=m g V gD V L m 797.681.95.27212331.0)/(331.015/415/2315/42015/230=⨯⨯==m h z 16.0797.6588.014.32=⨯=m h c 5.0==∇h 0.588+0.160+0.5=1.248m 正常情况下: 6.21128.10=⨯=V m∈=⨯=105.846.21400081.9220V gD （0，250） 故m h 226.181.9105.846.210076.03/112/23%5=⨯⨯=m g V gD V L m 235.1281.9105.846.21331.0)/(331.015/415/2315/42015/230=⨯⨯==m h z 386.0235.12226.114.32=⨯=m h c 7.0==∇h 1.226+0.386+0.7=2.312m方案一(4表孔+2中孔)时坝顶高程： 设计情况：188.42+2.312=190.732m 校核情况：190.9+1.248=192.148m方案二(2浅孔+2中孔)时坝顶高程： 设计情况：.81+2.312=187.312m校核情况：.89+1.248=191.138m方案三(4中孔)时坝顶高程：设计情况：.97+2.312=.282m校核情况：.9+1.248=191.148m1.2.3 对三种方案进行比较方案二即泄水建筑物采用2中孔+2浅孔时所需坝顶高程相对比较小，且方案一与方案三都存在对坝体的结构影响较大的问题（方案一的4表孔使得坝体堰顶以上失去空间结构作用，方案三的4中孔使得坝体同一高程开孔数量过多，该层拱圈削弱过多），故本设计选择2浅孔+2中孔的泄流方案，浅孔位于两岸，中孔位于水电站进水口两侧，对称布置。

设计洪水时，允许泄量6550 m³/s，校核洪水时，允许泄量7550m³/s，设置两浅孔，孔口宽9.0m，高8.0m，进口底高程为164m，出口底高程为158m；两中孔，孔口宽7.5m，高7.0m，进口底高程为135m，出口底高程为130m，设计洪水时，下泄流量6534 m³/s，校核洪水时，下泄流量6873 m³/s，略小于允许下泄流量，设计洪水位为186.81m，校核洪水位为189.89m，由此计算得到的坝顶高程为191.138m,取191.14m，最大坝高为99.14m。

第二章 大坝工程量比较2.1 大坝剖面设计计算混凝土重力坝：坝前最大水深H=.89-92=97.89m 最大坝高为191.14-92=99.14m ㈠基本剖面⑴ 按应力条件确定坝底最小宽度)(10αγγ-=cHB式中 3/24m kN c=γ 30/10m kN =γ 扬压力折减系数1α取0.25则m B 613.6725.04.214.99=-=⑵ 按稳定条件确定坝底最小宽度)/(10αλγγ-+=c f KHB式中 K=1.10 7.0=f λ=0 25.01=α 则m B 461.72)25.010/24(7.014.991.1=-⨯⨯=综合⑴⑵，取坝底最小宽度B=72.5m ㈡实用剖面⑴坝顶宽度：取坝高的8%～10%，即（8%～10%）×99.14=(7.931～9.914)m,取为9.5m⑵下游坡度为H/B=99.14/72.5=1:0.731⑶上游设折坡，折坡点距坝底的高度取为坝高的1/3～2/3围，即（1/3～2/3）×99.14=(33.047～66.)m,取为50m 。

⑷上游折坡的坡度取为1：0.15 ⑸坝底宽度为72.5+50×0.15=80m图2-1 重力坝剖面图（单位：m）㈢排水位置设计洪水最大下泄流量为6534 m³/s，则Z下=114.033m，水头H=.81-114.033=72. 78m校核洪水最大下泄流量为6873 m³/s，则Z下=114.3684m，水头H=.89-114.368=75.522m廊道上游壁到上游坝面距离不小于1/25～1/15倍水头，且不小于4～5m，即（1/25～1/15）×75.522=(3.02～5.03)m,取为4m。

㈣荷载计算⑴坝体自重W1=1/2×7.5×50×24=4500 kN/mW2=9.5×99.14×24=22603.92 kN/mW3=1/2×63×86.15×24=65129.4 kN/mW= W1+ W2+ W3=92233.32 kN/m⑵水压力设计垂直水压力P上y=1/2×7.5×［（.81-142）+(185-92)］×10=5235.75kN/mP下y=1/2×(114.033-92)²×0.731×10=1775.03 kN/m水平水压力P上x =1/22H上=1/2×10×(.81-92)²=44944.68kN/mP 下x =1/20γ2H 下=1/2×10×(114.033-92)²=2427.27 kN/m校核垂直水压力P 上y =1/2×7.5×［（.89-142）+(.89-92)］×10=5466.75kN/m P 下y =1/2×(114.368-92)²×0.731×10=1829.42 kN/m水平水压力P 上x =1/20γ2H 上 =1/2×10×(.89-92)²=47912.26kN/m P 下x =1/22H 下0γ=1/2×10×(114.368-92)²=2501.64 kN/m ⑶扬压力 设计上游坝踵处 H 上=.81-92=94.81m 下游坝趾处 H 下=114.033-92=22.033m排水孔中心线处 H 下+α(H 上-H 下)=22.033+0.25×（93-22.033）=39.77 kN/m ²图2-2 设计洪水下重力坝坝底扬压力分布图面积2674.2617m S =则坝底扬压力2/74.26176m kN U = 校核上游坝踵处 H 上=.89-92=97.89m 下游坝趾处 H 下 =114.368-92=22.368m排水孔中心线处 H 下+α(H 上-H 下)=22.37+0.25×（97.89-22.37）=41.25 kN/m ²图2-3 校核洪水下重力坝坝底扬压力分布图面积2764.2695m S =则坝底扬压力2/64.26957m kN U = ⑷浪压力 设计22)(20%10~%50mmz m L L L h h L P γγ-++==m kN /61.982235.1210235.12)386.0226.1235.12(102=⨯-⨯++⨯ 校核22)(20%10~%50mmz m L L L h h L P γγ-++==m kN /42.252797.610797.6)16.0588.0797.6(102=⨯-⨯++⨯ ⑸泥沙压力 垂直泥沙压力15.0212⨯=sb s n h P γ 水平泥沙压力)245(tan 212s s sb sk h P ϕγ-=s h ——坝前泥沙淤积高度，m h s 2392115=-= sb γ——泥沙浮容重，3/5.8m kN sb =γ s ϕ——泥沙摩擦角， 10=s ϕ 故 32/24.33715.05.82321m kN P n =⨯⨯⨯=32/83.68)21045(tan 235.821m kN P sk =-⨯⨯⨯=㈤稳定校核 ∑∑-=PU W f K )(设计29.183.6861.9827.242768.44944)74.2617624.33703.177575.523532.92233(75.0=++--+++⨯=K ＞[]10.1=K校核201.183.6842.2564.250126.47912)64.2695724.33767.178375.546632.92233(75.0=++--+++⨯=K ＞[]10.1=K∴稳定满足要求。