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

官厅公式 波高h ，当

20

V gD

=20～250 时，为累计频率5%的波高h5%； 当

20

V gD

=250～1000 时，为累计频率10%的波高h10%。

设计洪水位情况下：

20

V gD

=9.8×1.2×103/15.72=47.709 波浪高度 h l%=1.240×0.0166

V

5/4

D 1/3 =1.240×0.0166×15.75/4×1.21/3=0.684m

波浪长度 L=10.4×h l%0.8=10.4×0.6840.8=6.456m 波浪中心线到静水面的高度

h z =πh l 2/ L ×cth2πH/ L =3.14×0.6842/6.456=0.191m

校核洪水位情况下：

20

V gD

=9.8×1.2×103/15.72=47.709 波浪高度 h l%=1.240×0.0166

V

5/4

D 1/3 =1.240×0.0166×15.75/4×1.21/3=0.684m

波浪长度 L=10.4×h l%0.8=10.4×0.6840.8=6.456m 波浪中心线到静水面的高度

H z =πh l 2/ L ×cth2πH/ L =3.14×0.6842/6.456=0.191m

安全超高3级建筑物取值 设计情况h c =0.4m 校核情况h c =0.4m

4.坝顶高程的确定 H=设计H +h l%+ h c +h z =1393.613m

H=校核H +h l%+ h c +h z =1394.859m 取较大值 H=1394.859m

初步拟定坝体的剖面尺寸

坝顶宽度的确定一般取坝高的8%～10%，坝高为66.859m，取6m。

坝坡坡率的确定经过试算上游坝坡坡率采用0.2，下游坝坡坡率采用0.75.坝底宽度的确定B=0.2×（1368-1328）﹢（1388-1328）×0.5=53m

坝体的基本尺寸

坝的稳定和应力验算计算简图

坝体自重和水重的计算取单位宽度1m

砼的容重γ

C =25 KN/m3 水的容重γ

W

=9.8KN/m3

坝体自重

W1=0.5γ

C

B1H1= 4000 KN/m3 力臂L=21.167m 力矩M= L W1=84666.667 KN/m3

W2=0.5γ

C

B1H3= 10028.850 KN/m3 力臂L=15.5m

力矩M= L W1=155447.175 KN/m3

W3=0.5γ

C

B3H4=25350 KN/m3 力臂L=-0.5m

力矩M= L W1=-12675 KN/m3

水重