重力坝设计例题
重力坝设计计算(DOC)
山王庙水库大坝稳定及应力计算1 基本资料1.1坝型选择：山王庙水库大坝采用砼重力坝。
1.2为了保证大坝的安全，下游设护坦。
1.3大坝的高度：计算得上游校核水位为2108.98m设计水位为2108.71m,下游校核水位为2079.00m 设计水位为2078.60m,开挖高程为2075m坝顶高程为2111.00m,堰顶高程为2108.00m。
粗估最大坝高：2111-2075=36.00m。
1.4溢流堰：可用曲线型实用堰（长研型、克奥型、WES型）、折线型；利用当地材料，且为小型溢流坝，采用WES型。
1.5大坝的稳定及边缘应力计算：计算时可以考虑风浪及泥沙压力。
建筑物等级为5级建筑物。
1.5.1实用堰的剖面尺寸：坝轴线长12.0m；溢流堰口长10.0m；堰顶水深：校核水深为0.98m、设计水位为0.71m；下游水深t :校核水深为4.00m、设计水位为3.60m；1.5.2非溢流坝段的剖面尺寸：坝轴线长：左岸3个坝段、55.0m,右岸6个坝段、100.0m；上游水位：校核水位为2108.98m 设计水位为2108.71m；下游水深t :校核水深为4.00m、设计水位为3.50m；2溢流坝段的稳定和应力计算：只计算最不利情况一一校核洪水时溢流情况；下游水位：坝址水位~流量曲线得为2079.0m；上游水位：2108.98m；2.1荷载计算： 表2-1溢流坝段荷载计算表荷载及代号 荷载计算（10KN ）方向力臂计算（m力矩(10KN.m )坝体自重G (1/2) X 27.4 X 33.0 X 2.4=1085.04+30.0/2-2.6-27.6/3=3.2 3472.128 坝体自重G 2 (1/2 )X 2.6 X 13.0 X 2.4=40.5630/2-2/3 X 2.6=13.267 538.096 上游水重W (1/2 ) (33.98+20.98 )X 2.6=71.44830/2-1.3=13.7 978.838 上游泥沙重W (1/2 )X 2.6 X 14.36 X 0.8=14.934 t 30/2-2.6/3=14.133 211.07 下游水重W (1/2 )X 3.2 X 4.0=6.40 + -(30/2-3.20/3 ) =-13.93-89.17 上游水压力P 2 (1/2 )X 33.98 X 33.98=577.32―33.98/3=11.33 -6539.11 上游泥沙压力P r (1/2 ) X 14.98 X 14.98 X 0.53 X 0.8=47.57 —14.98/3=4.99 -237.53 下游水压力P l 2(1/2 )X 4.0 =8.0V — (1/3 )X 4.0=1.333 10.67 堰面动水压力：1.94 X 20 (COS25^COS53) /9.8=1.2064— 6.07.23 1.94 X 20 ( SIN250+SIN530) /9.8=4.84 + 15-2.715=12.285 -59.40 浮托力V 30.0 X 4.0=120.0t 0渗透压力U (1/2 )X 29.98 X 0.25 X 25.0=93.69 t -(30/2-5-25/3) =-1.667-156.15 渗透压力U 2(1/2 )X( 29.98+7.495 )X 5.0=93.69t-(30/2-5/2 ) =-12.5-1171.10合计刀W刀P刀M不计入扬压力合计— 1218.382616.89 -1655.008 计入扬压力合计911.002616.89-2982.2582.602.2验算抗滑稳定性：(1) 采用抗剪断强度公式计算，其稳定安全系数为：K= (f，刀W+CA) / 刀P;查前述地质提供的数据：f，=1.0 , C=1.10Mpa,代入公式：K= (1.0 X 911.002+1.10 X 30.0 X 100) /616.89=6.83 > 2.5 (见规范要求), 满足稳定要求。
有淤积的重力坝抗滑稳定计算例题
有淤积的重力坝抗滑稳定计算例题假设一重力坝高度为50m，坝底宽度为30m，坝顶宽度为5m，坝壳采用混凝土砌块结构，其中抗滑稳定检查时发现了淤积现象，淤积高度为10m。
水库最大蓄水位为49.5m，水库最大蓄水位以下土体的重度γ为20kN/m³，坝的材料为C30混凝土。
计算坝体的抗滑稳定系数。
解答：1. 计算坝底最大抗滑力Fmax：Fmax = C × Nq × Nγ × B × Z其中：- C为基本土壤参数，取0.16；- Nq为平均承载力系数，按图示表查得Nq=8；- Nγ为平均支撑力系数，按图示表查得Nγ=26；- B为坝底宽度，取30m；- Z为坝底土层深度，取10m。
代入计算可得：Fmax = 0.16 × 8 × 26 × 30 × 10 = 9984kN2. 计算摩擦力Ff：Ff = ε × W其中：- ε为土-混凝土摩擦系数，按图示表查得ε=0.6；- W为坝体方向作用力线上的单位长度土重力，应取水位以下至坝底深度范围内土的平均重度γ。
W = γ × Hb淤积高度为10m，故坝底深度Hb=50-10=40m。
代入计算可得：W = 20 × 40 = 800kN/m综上，可得：Ff = 0.6 × 800 = 480kN/m3. 计算抗滑稳定系数Fs：Fs = Fmax / Ff代入计算可得：Fs = 20.8由此可知，坝体的抗滑稳定系数为20.8，符合抗滑稳定的设计要求。
重力坝设计作业
重力坝作业
1、以下图为题进行重力坝可靠度设计验算。
2、要求计算承载持久状况和正常使用状况两种极限状态的作用力。
3、计算说明必须给出计算步骤和细节(包括计算公式和计算图形)。
4、给出是否满足设计要求的结论.
5、以计算说明书的形式于10天后完成并提交。
6、必需是手写的，不得抄袭，如果发现两者相同，平时成绩算零分。
1．建筑物等级：2级→安全级别为Ⅱ级(表2-3)
2．正常蓄水位：上游115m ，下游20m
3．泥沙淤积厚度：26.88m ，浮容重s
γ'=5KN/m 3 4．混凝土参数：c γ=24 KN/m 3,R ak =10MPa,
d γ=1.4
5．波要素参数：V 0=20m/s,D =5km
6．扬压力：α=0.25,排水管距坝踵7.2m
7．坝基强度参数：Ⅲ类岩石(表3-6)
摩擦系数：22.0/,0.1==f f f μσμ正态，分位值取0.1。
凝聚力：40.0/,KPa 900==c c c μσμ对数正态，分位值取0.1。
8．材料分项系数：
坝基摩擦系数f γ＝1.4
坝基凝聚力c γ＝2.4 砼抗压强度R γ＝1.4
（单位：m ）。
水工建筑物重力坝实例
重力坝设计例题：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，其任务以防洪为主、兼顾灌溉、发电，为3级建筑物，试根据提供的资料设计非溢流坝剖面。
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328.0 m，约有1～2 m覆盖层，清基后新鲜岩石表面最低高程为326.0m。
岩基为石炭岩，节理裂隙少，地质构造良好。
抗剪断强度取其分布的0.2分位值为标准值，则摩擦系数'ckf=0.82，凝聚力'ckc=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337.1 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6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．设计要求：（1）拟定坝体剖面尺寸确定坝顶高程和坝顶宽度，拟定折坡点的高程、上下游坡度，坝底防渗排水幕位置等相关尺寸。
（2）荷载计算及作用组合该例题只计算一种作用组合，选设计洪水位情况计算，取常用的五种荷载：自重、静水压力、扬压力、淤沙压力、浪压力。
列表计算其作用标准值和设计值。
（3）抗滑稳定验算可用极限状态设计法进行可靠度计算。
重力坝剖面设计图（单位：m）三．非溢流坝剖面的设计(一)资料分析该水利枢纽位于高山峡谷地区，波浪要素的计算可选用官厅公式。
因地震设计烈度为6度，故不计地震影响。
大坝以防洪为主，3级建筑物，对应可靠度设计中的结构安全级别为Ⅱ级，相应结构重要性系数γ0=1.0。
水工建筑物——重力坝习题及答案
第二章复习思考题1.结合重力坝的工作条件，分析其优缺点2.重力坝设计必须包括哪些主要内容？3.为什么扬压力对重力坝的应力及稳定均不利？4.画图表示岩基上混凝土实体重力坝设置了封闭的灌浆帷幕、排水孔幕的布置和抽排水设施时的扬压力图形。
5.为什么要进行荷载组合？什么是基本荷载和基本荷载组合，什么是特殊荷载和特殊荷载组合？6.重力坝抗滑稳定计算公式有哪几种？试比较各公式的基本理论、优缺点和适用条件。
7.提高重力坝抗滑稳定性有哪些措施？8.重力坝应力分析的目的是什么？9.重力坝应力分析的材料力学有哪几条基本假定？10.用材料力学法计算重力坝应力，其强度标准是什么？11.重力坝为什么要分缝？需要分哪些缝？12.纵缝有哪几种？各有什么优缺点？13.廊道有哪些作用？如何确定各种用途廊道的形式、尺寸和位置？布置廊道系统的原则是什么？14.坝身排水孔的作用是什么？距上游坝面的距离、孔距如何确定？15.重力坝对地基有哪些要求？为什么有这些要求？这些要求与天然地基的条件之间有哪些矛盾？16.试述重力坝固结灌浆的目的、设计内容、原则和方法。
17.试述重力坝防渗帷幕灌浆的目的、设计内容、原则和方法。
综合测试1.扬压力即为：（A）渗透压力；（B）浮压力；（C）渗透压力和浮压力之和；（D）渗透压力减去浮压力。
2.基本荷载是：（A）出现机会较多的荷载；（B）出现机会较少的荷载；（C）出现机会较多的荷载和出现机会较少的荷载之和；（D）基本荷载和一种或几种特殊荷载。
3.摩擦公式认为：（A）坝体与坝基为胶结状态；（B）坝体与坝基为接触状态；（C）坝体与坝基为连接状态；（D）坝体与坝基为作用状态。
4.材料力学法假定（A）水平截面上的垂直正应力呈曲线分布；（B）水平截面上的垂直正应力呈均匀分布；（C）水平截面上的垂直正应力呈不均匀分布；（D）水平截面上的垂直正应力呈直线分布。
5.应力的控制标准是：（A）上游坝基面垂直正应力（计入扬压力）大于零；（B）上游坝基面垂直正应力（计入扬压力）小于零；（C）上游坝基面垂直正应力（计入扬压力）等于零；（D）上游坝基面垂直正应力（计入扬压力）不为零。
大工16春《水工建筑物》大作业--某重力坝设计
网络教育学院《水工建筑物课程设计》题目：重力坝设计学习中心：专业：年级：学号：学生：指导教师：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。
重力坝设计例题
重力坝设计例题讲解重力坝设计例题：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，其任务以防洪为主、兼顾灌溉、发电，为3级建筑物，试根据提供的资料设计非溢流坝剖面。
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328.0 m ，约有1~2 m 覆盖层，清基后新鲜岩石表面最低高程为326.0m 。
岩基为石炭岩，节理裂隙少，地质构造良好。
抗剪''f c 断强度取其分布的0.2分位值为标准值，则摩擦系数 ck =0.82，凝聚力ck=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337.1 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6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．设计要求：（1）拟定坝体剖面尺寸确定坝顶高程和坝顶宽度，拟定折坡点的高程、上下游坡度，坝底防渗排水幕位置等相关尺寸。
（2）荷载计算及作用组合该例题只计算一种作用组合，选设计洪水位情况计算，取常用的五种荷载：自重、静水压力、扬压力、淤沙压力、浪压力。
列表计算其作用标准值和设计值。
（3）抗滑稳定验算可用极限状态设计法进行可靠度计算。
（4）坝基面上下游处垂直正应力的计算，以便验算地基的承载能力和混凝土的极限抗压强度。
重力坝剖面设计图（单位：m ）三．非溢流坝剖面的设计● 资料分析该水利枢纽位于高山峡谷地区，波浪要素的计算可选用官厅公式。
注册土木工程师(水利水电工程)专业案例整理题——5重力坝
1.4 某砼重力坝为2级建筑物，坝高65m，设计烈度7度，进行抗滑稳定分析时，下列选项中哪一项是正确的？A．需要计及地震荷载、同时考虑水平向和垂直向地震作用、采用拟静力法计算；B．不需要计及地震荷载；C．需要计及地震荷载、只考虑水平向地震作用；采用拟静力法计算；D．需要计及地震荷载、同时考虑水平向和垂直向地震作用。
采用动力分析法计算；答案：C考查点：荷载组合及抗震设计解题：本工程为Ⅶ度地震区，地震烈度高于Ⅵ度，所以要进行抗震设计。
《水工建筑物抗震设计规范》4.1.1条、4.1.2条，可只考虑水平向地震作用。
根据1.0.5条本工程抗震设防类别应为乙类，又根椐6.1.5条规定，乙类、设计烈度7度、坝高小于70m 可采用拟静力法计算。
1.5 混凝土重力坝，最大坝高113m，为2级建筑物，安全监测必设的内容（专门性监测除外）。
A 坝体位移、坝基位移、裂缝、倾斜、扬压力；B 坝体位移、接缝、坝基位移、坝体渗透压力、扬压力；C 坝体位移、接缝、坝基位移、扬压力、混凝土温度；D 坝基位移、接缝、裂缝、应力、应变。
答案：C考查点：安全监测解题：混凝土重力坝设计规范SL319-2005表10.2.3，仪器监测的常规项目4.4 某混凝土重力坝坝高70m，泄洪要求在水位190m时总泄量7800m3/s。
若在176m高程设开敞式溢流孔（表孔），单孔净宽15m。
试问需设几个表孔？已知表孔所在坝段坝体上游面铅直，表孔定型设计水头12.5m，侧收缩系数0.90, 不计行进流速影响。
答案：5个表孔考点：表孔泄流能力解：表孔单孔泄流能力采用《混凝土重力坝设计规范SL 319-2005》附录A.3中（A.3.1）式计算。
式中：淹没系数取1.0，侧收缩系数0.90，上游坡面铅直修正系数C=1，溢流堰净宽B=15m流量系数m：溢流堰定型设计水头Hd=12.5m上游堰高与定型设计水头比P1/Hd＞1.33库水位190m时堰顶水头Hw=14m,Hw/ Hd=15/12.5=1.2查规范附录A 表A.3.1-1流量系数0.510 表孔单孔泄量：1598 m3/s 需设5个表孔某工程帷幕布置如图（图中尺寸单位以m计），悬挂式帷幕，已知帷幕厚3.2m，深38m，帷幕两侧距坝踵及坝趾距离分别为11.9m、78.3m，帷幕上游固结灌浆深8m，上下游水头差83m，原岩平均透水率为25.0Lu，帷幕底岩石透水率为5.0Lu。
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讲解重力坝设计例题：
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，其任务以防洪为主、兼顾灌溉、发电，为3级建筑物，试根据提供的资料设计非溢流坝剖面。
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328.0 m，约有1~2 m覆盖层，清基后新鲜岩石表面最低高程为326.0m。
岩基为石炭岩，节理裂隙少，地质构造良好。
抗剪
断强度取其分布的0.2分位值为标准值，则摩擦系数
'
ck
f=0.82，凝聚力'
ck
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337.1 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6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．设计要求：
（1）拟定坝体剖面尺寸确定坝顶高程和坝顶宽度，拟定折坡点的高程、上下游坡度，坝底防渗排水幕位置等相关尺寸。
（2）荷载计算及作用组合该例题只计算一种作用组合，选设计洪水位情况计算，取常用的五种荷载：自重、静水压力、扬压力、淤沙压力、浪压力。
列表计算其作用标准值和设计值。
（3）抗滑稳定验算可用极限状态设计法进行可靠度计算。
（4）坝基面上下游处垂直正应力的计算，以便验算地基的承载能力和混凝土的极限抗压强度。
重力坝剖面设计图（单位：m）
三．非溢流坝剖面的设计
●资料分析
该水利枢纽位于高山峡谷地区，波浪要素的计算可选用官厅公式。
因地震设计烈度为6度，故不计地震影响。
大坝以防洪为主，3级建筑物，对应可靠度设计中的结构安全级别为Ⅱ级，相应结构重要性系数γ0=1.0。
坝体上的荷载分两种组合，基本组合（设计洪水位）取持久状况对应的设计状况系数ψ=1.0，结构系数γd =1.2；偶然组合（校核洪水位）取偶然状况对应的设计状况系数ψ=0.85，结构系数γd =1.2。
坝趾抗压强度极限状态的设。