拱坝课程设计计算范本
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。
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表2.2-1 组成各滑动块体的节理面产状参数表滑动动块体计算图平面投影见图2.2-2。
拱坝坝肩稳定分析中考虑的作用荷载有：坝体作用与滑动体的作用力（包括拱端轴向力H a，径向剪力V a，梁底切向剪力V ct，梁底径向剪V cr，垂直力W1。
由拱梁分载法应力计算获得其分布），滑动体自重，作用于滑动体各面上的扬压力或水压力。
荷载组合：基本组合时，以“正常蓄水位+温降”和“校核洪水位+温升”情况为代表情况；特殊组合时，以“校核洪水位+温升”为代表情况。
2.4 荷载计算a）拱端力计算由于双曲拱坝各高程拱圈拱端轴向和径向各不相同，为计算拱端合力，以坝顶拱圈拱端的轴向和径向为基准，将以下各拱圈的拱端力和梁底剪力换算成坝顶拱圈拱端的轴向和径向两各方向的分布力，然后根据坝肩滑动体在坝基面出露的范围计算坝体作用于滑动体的合力。
坝顶拱圈左拱端轴向方位角为151.98°，右拱端轴向方位角为234.82°。
由拱梁分载法计算给出的左、右岸各拱圈拱端力、梁底剪力分布，以及转换为沿坝顶拱端轴向和径向作用力分布（沿单位高度分布）见表2.5-1到表2.5-5。
表2.4-1 左岸各拱圈拱端力和梁底剪力分布单位：1000kN/m表2.4-2 右岸各拱圈拱端力和梁底剪力分布单位：1000kN/m表2.4-3 左岸各拱圈拱端力和梁底剪力分布单位：1000kN/m表2.4-4 右岸各拱圈拱端力和梁底剪力分布单位：1000kN/m表2.4-5 左岸各拱圈拱端力和梁底剪力分布单位：1000kN/m表2.4-6 右岸各拱圈拱端力和梁底剪力分布单位：1000kN/m根据各滑动楔形体在坝基面上出露的高程范围由表 4.5-1～表4.5-5计算得出作用于各块体拱端力见表4.5-6。
表2.4-7 拱坝坝端作用于各滑动体的合力计算结果单位：1000kNB）滑动体自重计算滑动块体体积由其平面图采用平行切面法计算，岩体容重为26.3kN/m。
A5-拱坝课程设计任务书及指导书(2003)
课程设计任务书----A5拱坝河北工程大学水电学院水利系目录1 设计目的2 基本要求3 设计成果及具体要求4 时间安排5 基本资料1 课程设计目的课程设计是本专业教学大纲所规定的重要教学内容，是学生在学习完本门课程后进行的一次理论结合实际的较全面和基本的训练，是对本门课程及其前缘课程有关知识的系统运用和检验。
通过设计要求达到以下基本目的。
（1）巩固和提高以往所学的有关基础理论和专业知识；（2）培养学生综合运用所学的知识以解决实际工程问题的独立工作能力，并初步掌握进行水利枢纽和水工建筑物的设计思想、设计原则、步骤和方法；（3）培养学生学习使用有关设计规范、手册、查阅参考文献等方面的能力，锻炼学生分析计算、绘图、和编写设计说明书等方面的基本技能；（4）要求每个同学在设计中，遵守纪律，努力学习，互相启迪，细心思考，小心求证，充分发挥个人的主动性和创造性，高质量的完成本次设计。
2 设计基本要求（1）设计者必须发挥独立思考能力，在老师指导下认真地完成设计任务，在设计中应遵循设计规范，尽量学习国内外先进技术与经验；（2）设计者对待设计计算、绘图等工作应具有严肃认真，使设计能达到锻炼学生的预期目的；（3）设计者必须充分重视和熟悉原始资料，明确设计任务，在规定时间内圆满完成要求的设计内容，成果包括：设计说明书一份（按规范格式），A2图纸1-2份。
3 设计成果及具体要求3.1 设计成果设计成果包括：（1）设计说明计算书1份（2）拱坝平面布置图1张3.2 设计成果具体要求3.2.1.设计说明书编写原则：（1）按章节叙述，先拟好提纲再编写，要体现出清晰的设计思路；（2）包括基本资料和基本数据；（3）说明设计标准、设计情况及设计依据；（4）阐述设计思想、原则及方法（包括所采用的基本理论和公式说明，采用条件及原因，所考虑问题的影响因素）（5）对具体设计要说明设计的前提、设计原理、方法、主要步骤、主要过程及阶段性成果，成果尽量以表格的形式给出；（6）对成果的分析及结论：对成果的分析一定要有分析和判断，给以评价，分析存在问题的原因和改进措施；（7）要求简明扼要，思路清晰，用语简练。
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14.28
∵Hd/Hnax=0.8 ∴查表得负压为0.8倍的定型设计水头
负压=0.4Hd=0.4×1.31=0.524m
可知该负压符合所规定的范围
3.1坝型确定
3.1.1对于中坝的挑坎落差S=4~8m，取S=5m；堰顶宽度B取24m，每孔净宽8m；反弧半径R=5m
溢流坝采用WES型曲线ຫໍສະໝຸດ 顶部曲线段采用两段圆弧相连，溢流剖面堰型采用幂曲线，其方程为： X1.85=1.80Hd1.85-1Y 即X1.85=2.26Y
1.67
8.47
0.54
14.15
-2.86
20.36
公斤／平方厘米
右
0.00
0.00
0.62
1.49
1.91
4.66
1.44
9.04
-0.18
15.16
-4.45
22.47
2号梁
主应力-1
左
0.00
0.00
0.83
0.38
2.92
2.37
3.05
5.97
1.79
10.71
0.83
15.40
-2.78
L=24m
h=Q/Lν=112.56/24×9.66=0.49mR=9.2h=9.2×0.49=4.5m
圆心高程=鼻坎高程+Rcosθ2
=505.48+4.50×cos10°=508.88m
Y0=509-509.88=-0.88m
反弧切点D：
X0= Xc+Rsinθ1=2.19+4.50sin55°=5.88m
注：n=0.03 i=0.05
流量水位-关系曲线
2.1.1已知: 校核洪水位(p=5%)：510.15m
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 泄洪方案的选择.............................................................................................................. - 3 -1.2.3 确定坝高............................................................................................................ - 5 - 第二章大坝工程量比较.................................. - 6 -2.1 大坝剖面设计计算.......................................................................................................... - 6 -2.2工程量比较..................................................................................................................... - 10 - 第三章第一建筑物——大坝的设计计算................... - 11 -3.1 拱坝形式尺寸及拱坝布置............................................................................................ - 11 -3.1.1 坝型选择双曲拱坝............................................................................................ - 11 -3.1.2拱坝的尺寸......................................................................................................... - 11 -3.2荷载组合......................................................................................................................... - 13 -3.3拱坝的应力计算............................................................................................................. - 13 -3.3.1对荷载组合⑴，⑵，⑶使用FORTRAN程序进行电算..................................... - 13 -3.3.2对荷载组合⑷进行手算..................................................................................... - 14 -3.4坝肩稳定计算................................................................................................................. - 21 -3.4.1计算原理............................................................................................................. - 21 -3.4.2验算工况............................................................................................................. - 22 -3.4.3验算步骤............................................................................................................. - 22 - 第四章泄水建筑物的设计............................... - 25 -4.1 泄水建筑物的型式尺寸................................................................................................ - 25 -4.2 泄槽设计计算................................................................................................................ - 25 -4.3 导墙设计........................................................................................................................ - 26 -4.3 消能防冲计算................................................................................................................ - 26 -4.3.1 水舌挑距.......................................................................................................... - 26 -4.3.2 冲刷坑深度...................................................................................................... - 27 -4.3.3 消能率计算...................................................................................................... - 27 -4.3.4 孔口应力计算及配筋...................................................................................... - 28 - 参考文献.............................................. - 31 -附录一................................................ - 32 -附录二................................................ - 33 -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。
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六、双曲拱坝坝肩稳定分析1 概述某水利枢纽工程坝址出露地层为三迭系上统须家河组浅灰色厚层石屑砂岩夹少量灰质页岩、泥岩和灰质页岩透镜体。
岩层走向88°，与河流流向近于正交，倾向NW，倾角36°，即倾向上游略偏右岸。
坝址断层不发育，主要地质构造发育有4组陡倾角节理：①组走向320°～330°，倾向SW∠50°～55°；②组走向50°～60°，倾向SE∠60°～70，③组走向335°～345°，倾向SW∠65°～88°；④组走向310°～320°，倾向SW∠58°～78°。
节理连通率为0.6，其中第④组节理有夹泥。
水库正常蓄水位675.00m，大坝采用双曲拱坝坝型，坝体采用小石子混凝土砌块石。
坝顶高程676.60m，河床坝基面高程596.00m，坝顶弧长162.23m，中心角97.16°，坝顶宽5.00m，最大坝高80.60m，最大坝底厚24.00m，大坝体形几何参数见表1-1，表1-1某拱坝体形参数表2 坝肩稳定分析2.1 坝肩稳定地质条件分析根据坝址地质情况，拱坝两岸坝肩无明显的断裂构造切割，形成特定的滑动块体。
影响坝肩稳定的主要地质因素为坝址区发育的4组陡倾角节理和倾角较缓的岩层层面（走向88°，倾向NW∠36°）。
根据这几组节理面的产状与拱坝两岸坝肩坝轴线方向的几何关系分析，节理①、③、④可构成右岸坝肩的侧向切割面和左岸坝肩的上游拉裂面，节理②可构成左岸坝肩的侧向切割面和右岸坝肩的上游拉裂面，而缓倾角的岩层层可构成坝肩滑动体的底滑面。
因此，左、岸坝肩受节理切割均有可能构成影响坝肩稳定的滑动楔形体。
由于岩层倾向上游偏右岸，相对左岸坝肩而言，岩层层面为倾向上游偏河床，对左岸坝肩稳定的影响较不利；相对右岸坝肩来说，岩层层面为倾向下游偏山里，对右岸坝肩稳定的影响比左岸要小。
拱坝设计计算书.doc
某拱坝设计计算书一、工程概况某水利枢纽正常水位相应库容982万m3；设计水位675.09m；校核洪水位676.01m，相应库容1027万m3。
拱坝以50一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。
二、拱坝坝高及体型设计1.1坝顶高程计算：拱坝中间为溢流坝段，两端为挡水坝段。
溢流坝段为2孔泄流，孔口尺寸为7×4m，采用弧形闸门，堰顶高程为▽671.00m。
校核洪水频率P=0.2%，坝前校核洪水位▽676.01m，坝下校核洪水位▽595.72m。
设计洪水频率P=2%，坝前校核洪水位▽676.01m，坝下设计洪水位▽595.31m。
坝顶高于静水位的超高值△h=h l+h z+h ch l——波浪高度（m）。
h z——波浪中心线至正常或校核洪水位的高差（m）。
h c——安全加高（m）。
（《混凝土重力坝规范》P43）坝的安全级别为Ⅲ级，校核洪水位时h c=0.3m，设计洪水位h c=0.4m。
h l=0.0166V05/4D1/3L=10.4（h l）0.8V0——计算风速（m/s）D ——风作用于水域的长度（km ），称为吹程。
相应季节50年重现期的最大风速为20m/s ，相应洪水期最大风速的多年平均风速为9.90 m/s 。
吹程为0.4km 。
h z =LHcth L h l ππ22H ——坝前水深（m ）,校核洪水位H=73.41m ，设计洪水位H=72.49m 。
1.2校核洪水位时：h l =0.0166×9.945×0.431=0.215mL=10.4 ×（0.215）0.8=3.041m h z =041.341.732041.3215.02ππcth=0.048m △h=0.215+0.048+0.3=0.56m校核洪水位坝顶防浪墙高：Z 校坝=Z 校核水位+△h Z 校坝=676.01+0.563=676.57m 1.3设计洪水位时：h l =0.0166×2045×0.431=0.517mL=10.4 ×（0.517）0.8=6.135m h z =135.649.722135.6517.02ππcth=0.137m △h=0.517+0.137+0.4=1.054m设计洪水位坝顶防浪墙高：Z 设坝=Z 设计水位+△h Z 设坝=675.09+1.0555=676.14m 坝顶高程取以上结果较大值676.60m 。
某水利枢纽拱坝设计计算书
某水利枢纽拱坝设计计算书第一章 枢纽布置1.1 调洪演算1.1.1 基本资料的收集1、根据蓝图上的典型洪水过程线，用同倍比放大法放大得出设计、校核洪水过程线。
同倍比放大法：以洪峰控制，其放大倍比为：MDMPQ Q Q k =Q k －以洪峰控制的放大系数MP Q －设计、校核标准下的洪峰流量MD Q －典型洪峰流量水库的设计标准P ＝1%，其洪峰流量为3785m 3/s ；校核标准P ＝0.1%，其洪峰流量为5285m 3/s 。
放大后的设计、校核洪峰过程线如表1-1。
设计放大系数：37.127603785==Q k ；校核放大系数：91.127605285==Q k 。
表1-1 天 0.71233.545678典型洪峰流量（m 3/s ） 400 440800 2200 2760 2480 1600 920480 400设计洪峰流量（m 3/s ） 549 603 1097 3017 3785 3401 2194 1262 658 549 校核洪峰流量（m 3/s ）766 843 1532 4213 5285 4749 3064 1762 919 766 2、水库水位～容积曲线如蓝图所示。
3、上游的最高限制水位为87m。
4、下游最大允许下泄流量：正常情况下为3200m3/s；校核情况下为3500m3/s。
5、起调水位为正常蓄水位82m。
6、起调时刻为来流量等于正常水位闸门全开时的泄量。
1.1.2 孔口尺寸的拟定方案一：①单宽流量q=80 m2/s；②溢流前沿长度为：设计情况：3200/80=40m校核情况：3500/80=42m③孔口尺寸：设计情况：中孔：孔宽6m，孔高7m，孔数3个；深孔：孔宽6m，孔高7m，孔数3个。
校核情况：中孔：孔宽6m，孔高7m，孔数3个；深孔：孔宽6m，孔高7m，孔数4个。
④孔口中心、底板高程：初拟底板高程时，中孔设在死水位(70m)以上，深孔设在泥沙淤积高程(60m)以上。
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拱坝课程设计计算
水
工
建
筑
物
课
程
设
计
设计题目：拱坝
学院：土木建筑工程学院
班级：水电061
姓名：徐君
学号：
指导老师：肖良锦老师
第一章工程概况
某工程位于排坡河中游河段，以发电为主。
电站装机2X630Kw，坝址以上流域面积151Km2。
枢纽主要建筑物有混凝土拱坝，坝后引水式厂房等。
大坝为五等5级建筑物。
设计洪水
（三十年一遇）367m3/s，校核洪水（二百年一遇）572m3/s。
坝址河床为较对称的V型河谷，两岸坡较陡。
河床及漫滩砂砾石层厚为0~3m，弱风化层厚2~2.5m。
坝后冲刷坑范围以内河床为炉山组中至厚层白云岩，其岩性坚硬致密，隐节理发育，抗冲刷强度高。
上游坝址溢流堰顶高程375.00m。
电站额定引用流量2X2.69m3/s。
该电站位于我省东部多暴雨地区，洪水强度大，流域坡度陡，汇流快，洪水陡涨陡落，枢纽建筑物布置多集中于河床。
确定正常蓄水位与溢流堰顶高程平齐。
课程设计任务
根据以上提供的基本情况及地形图，布置设计混凝土拱坝。
步骤如下：
1、拱坝布置的原则在地形图上布置双曲拱坝。
选择7层拱圈，坝肩及河床的开挖深度按5m，坝顶无通行汽车要求。
根据布置的尺寸进行拱坝应力分析，直至满足应力要求为止。
（时间2天）
2、选择坝顶溢流方式及消能方式，进行相应水力学计算。
确
定；孔口尺寸、闸墩宽度、上游设计水位、校核水位、下游设计水位、校核水位、工作桥。
（时间1天）
3、根据布置及计算结果，要求提供以下成果。
（时间2天）
拱坝平面布置图（建议比例1：200）
溢流坝剖面图（建议比例1：200）
非溢流坝剖面图（建议比例1：200）
拱坝下游立视图或展视图（建议比例1：200）
设计计算书1份
第二章拱坝的体形和布置
2.1设计参数
坝体材料：C20混凝土，容重 2.4t/m3,弹模为25.5×109(坝体弹模考虑徐变的影响，取为瞬时弹性模量的0.6--0.7)，泊松比0.167，线胀系数1×10-5/℃，导温系数3m2/月。
坝基：白云岩，容重2.5t/m3,弹模29.82×109，泊松比0.17，线胀系数1.4×10-5/℃，导温系数3m2/月。
淤沙浮容重按1.3t/m3,内摩擦角14°。
温度荷载按规范(SD145-85)计算，封拱灌浆温度取8～12℃。
2.2控制指标
大坝拱肩稳定及应力控制指标均严格按照《混凝土拱坝设计规范》（SD145-85）执行，见表2-1、2-2。
表2-1 抗滑稳定安全系数表
表2-2 大坝允许应力表
2.3坝顶高程的拟定
2.3.1设计洪水位计算：
62.36169.223670=⨯-=∂-=Q Q Q 总溢s m /3,取单宽流量q=50s m /3， 23.750/62.361/≈==q Q L 溢m ，
校核洪水位计算：
62.56669.225720=⨯-=∂-=Q Q Q 总溢s m /3，
m q Q L 33.1150/62.566/≈==溢，
因此取L=12m, n=3, b=4m 。
经过EXCEL 计算，设计水位382.00，校核水位386.00
设计洪水位的计算
水位H 孔口数n 流量系数m 堰宽b
6 3 0.49 0.9 4 344.3299082 6.05 3 0.49 0.9 4 348.6429865
6.1 3 0.49 0.9 4 352.9739246
6.15 3 0.49 0.9 4 35
7.3226489
6.2 3 0.49 0.9 4 361.6890871
6.22 3 0.49 0.9 4 363.4406062
6.24 3 0.49 0.9 4 365.1949436
6.26 3 0.49 0.9 4 366.9520946 取H=7m,河底高程349.00，再往下开挖5m,坝底高程344.00堰顶高程375.00，设计水位382.00.
校核洪水位的计算
8 3 0.49 0.9 4 530.1305738
ε
侧收缩系数2
/32H g nbm Q ε=流量。