长江水利枢纽毕业设计.doc

兰州交通大学毕业设计绪论一、选题目的 1. 通过毕业设计的教学过程，培养严肃认真的科学研究态度、实事求是的作风，培养学生将所学的理论知识运用到实际工程中的能力。 2. 培养正确的设计思路，严谨的工作作风，踏实肯干和求实奋进的精神。 3. 提高自己在设计、计算、查阅参考文献及资料、绘图和编写说明书等方面的能力，并掌握其技能。 4. 提高运用知识处理问题的能力、实验能力、外语应用水平、计算机应用水平、科技写作能力、口头表达能力。二、选题意义 毕业设计是大学期间重要的实践学习环节，对培养工程技术人员独立承担专业工程技术任务非常重要。因此，毕业设计必须认真独立完成。尤其重力坝的设计，人类筑坝的历史已经有很长一段历史，重力坝是出现最早的一种坝型。它具有结构简单、工作可靠、易于机械化施工、使用年限长、养护费用低等优点，所以至今仍被广泛使用。因此，了解和掌握重力坝知识对以后的工作和学习，都会是受益匪浅。三、课题任务和设计内容 A江水利枢纽是以防洪和发电为主，兼有灌溉和渔业等功能的综合利用大型水利工程。本设计主要是根据设计任务书和所学过的相关知识对A江水利枢纽实体重力坝进行设计、校核验算。 本设计是根据所给设计任务书进行课题设计，设计的基本内容包括，坝型选择，枢纽组成建筑物选择，工程等别和建筑物级别确定，非溢流坝剖面设计，溢流坝剖面设计， 坝身泄水孔设计，电站坝段设计，细部结构设计及地基处理等。根据设计总要求，设计内容偏重于坝型选择与主要建筑物的设计。 第一章 枢纽任务及枢纽基本资料A江是我国东南地区的一条河流，根据流域规划拟建一水电站。其基本资料和设计要求如下。一、枢纽任务本工程同时兼有防洪、发电、灌溉、渔业等综合作用。（1） 发电 水电站装机容量为20万kw，多年平均发电量5.09亿度。本电站4台5万千瓦机组。正常蓄水位为184.25m，汛期限制水位为182m，死水位164m，4台机满载流量338立方米/秒，相应尾水位103.5米。厂房型式为坝后式，主厂房平面尺寸为8118平方米，发电机层高程114.8米，尾水底板高程90.8米，厂房顶高程130.5米。副房平面尺寸为6610平方米。安装场尺寸为2118平方米。开关站尺寸为2075平方米。（二）灌溉本工程建成后，可增加保灌面积50万亩。（三）防洪减轻洪水对A市和A平原的威胁，在遇到5000年一遇和1000年一遇的洪水时，经水库调洪后，洪峰流量由原来的14900立方米/秒、11700立方米/秒分别削减为7550立方米/秒、6550立方米/秒。要求设计洪水时最大下泄流量限制为6550立方米/秒。其他参数见表1.1。表1.1 洪水标准的调洪成果洪水标准来流量峰值（m3/s）泄流量（m3/s）上游水位（m）下游水位（m）设计（0. 1%）117006645.1186.40114.40校核（0.02 %）149006924.6189.28115.70（四）渔业正常蓄水位时，水库面积为35.60平方公里，可为发展养殖创造有利条件。（五）过木根据林业部门的要求，木材过坝量每年为33.3万立方米。其木材最大长度12米，大头直径为115厘米。（六）其它五年完工。 二、A江水利枢纽基本资料说明（一）自然地理1. 流域概况A江是我国东南一条河流，流向自西向东，流经A省南部地区，汇人东海，干流全长153公里，流域面积4860平方公里。坝址以上流域面积2761平方公里，流域境内为山区，平均海拔高度为662米，最高峰达1921米，流域境内气候湿润，雨量充沛，属热带气候。径流主要来自降雨，小部分由地下水补给，每年49月为汛期，其中5、6两月为梅雨季节，河道坡降上游陡，下游缓，平均坡降6.320.97%，因河道陡，调蓄水能力低，汇流快，由暴雨产生的洪水迅速涨落，一次洪水过程线尖瘦，属典型的山区性河流。流域境内，以农林为主，森林茂盛，植被良好，水土流失不严重，枢纽下游为A省的重要农付业生基地A平原。坝址下游约50公里有县级城市两座，在河流入海处，有省辖市一座。2. 气候特性（1）气温坝址处的多年平均气温为17.3，月平均最低气温5（1月份）、最高29（7月份）。实测极端最低气温-8.2 (1月份)、最高气温为40.6 (7月份)。（2）湿度年平均相对湿度为79%左右，其中6月份87%为最大，1月份72%为最小，日变化较大。（3）降雨量坝址以上流域的年平均降雨量为1860毫米，实测最大降雨量为2574毫米，最少为1242毫米。雨量在年内分配不均，其中49月份占全年雨量的80%，56月占全年雨量的1/3，往往形成起伏多峰的洪水。各月降雨量的雨型及日数统计如表1.2 。表1.2 各月降雨量的雨型及日数统计表 月份项目123456789101112全年实际天数3123313031303131303130310.3-10mm雨日34571212109876410-30mm雨日23458965432130m以上雨日m 911856322100（4）蒸发量坝址处多年平均蒸发量为1349毫米，其中以7月份为最大，月蒸发量为217毫米，2月份为最小，月蒸发量为45.5毫米。（5）风向风力实测最大风速为17米/分，风向西北偏西，吹程4.5公里。多年平均最大风速成为：汛期为12米/分，非汛期为13米/分。风向向基本垂直坝轴线，吹程4公里。3. 水文特性（1）正常径流根据资料分析，坝址处的多年平均流量为100m3/s，多年平均总量为31.5亿m3，各频率的月平均量见表1.3。表1.3 各频率的平均量 （单位：m3/s） 月频率123456789101112多年平均1116267324490689679362633311021211131865781792353645105373521772107377731505021498914121627778444426161697808194773127184221512134574952522366912154261155（2）洪峰流量及总量据水文资料推算，坝址处的洪峰流量及总量如下。洪峰流量Q=3310 m3/s，Cv=0.45，Cs=4Cv，皮型线。各频率流量如表1.4所示。表1.4 各频率流量表频率（%）0.020.10.21251020备注流量（m3/s）1490011700洪峰总量三日洪水总量的均值W=3.5亿m3，Cv=0.38，Cs=3Cv，皮IV型线。各频率洪流量如表1.5所示。表1.5 各频率洪流量表频率（%）0.020.10.21251020备注总量WP7.946.58亿m3可能最大三日洪量为15.4亿m3。施工期各设计洪水频率流量见表1.6。表1.6 施工期各设计洪水频率流量表时段频率（%）104月96月103月116月112月122月备注520871772136713678848241016731410107210726545962012751045784784434332（3）固体径流量及水库淤积据水文站实测资料分析，年固体径流总量为331万吨，百年后水库淤积高程115 m。淤沙浮容重为8.5 kN/m3，内摩擦角为100。（4）其它本坝址地震烈度为70。（二）工程地质1. 坝址工程地质（1）地貌坝址处的河床宽度约100 m。河底高程约100 m，水深13 m。河床覆盖层由大块石、卵石组成。厚度约56m，两岸山坡为第四系覆盖层，厚度为510m左右。河谷近似梯形，两岸约400600。（2）岩性和工程地质坝基为花岗斑岩，风化较浅，岩性均一，新鲜坚硬完整，抗压强度达120200 mPa。坝址的地质构造简单，无大的地质构造，缓倾角节理延伸短，整体滑动可能性很小。但陡倾角节理较发育，以构造节理为主，左右岸各有走向互相垂直的二组节理。其中一组近于平行山坡等高线，方向见地形图，节理倾角约350900，节理面无夹泥存在。坝址处的水文地质较简单，未发现裂隙承压水。（3）岩石的物理力学性质岩石的物理力学性质见表表1.7。表1.7 岩石的物理力学性质表岩性或地质构造容重（kN/m3）孔隙率（%）抗压强度（mPa）弹性模量（mPa）摩擦系数粘着力（mPa）泊松比(u)抗剪系数抗剪断系数干湿干饱和混凝土与基岩基岩内部混凝土与基岩基岩内部花岗斑岩27.328.12.32101902.21040.700.750.751.200.5基岩与砼0.20节理面0.650.751.0基岩内相对隔水层离基岩表面深15 m。2. 库区工程地质库区岩性以火山岩和沉积岩为主，皱褶规模不大，均为背斜，两翼地层平缓，且不对称。有较大的断层二条，这些皱褶和断层呈北东向展开，以压扭性为主，倾角较陡，延伸长度达几到几十公里，断层单宽1米左右，个别达10米以上。断层破碎都已胶结。库区水文地质简单，以裂隙水为主，地下分水岭高程均高出库水位以上。（三）筑坝材料1. 石料坝区大部分为花岗斑岩，基岩埋深浅，极易开采，且河床覆盖层中的块石、卵石亦可利用，因此筑坝石料极易解决。2. 砂料在坝下游勘探6个砂料场，最远料场离坝约9公里，以石英破碎带的料料场为主，初估砂料储量约430万m3。经质量检验，砂石料符合规范要求。坝址处缺乏筑坝的土料。（四）库区经济 库区除有小片盆地外，其余多为高山峡谷地带。耕地主要分布在小片盆地上，高山上森林茂密。在正常蓄水位时，需迁移人口21444人，拆迁房屋19240间，淹没、浸没耕地16804亩，淹没森林面积18450亩，淹没县乡建造的二座小型水电站（装机2210 kW）等，共需赔偿费4120万元。（五）其他1. 对外交通本坝址上游左岸30公里处有铁路干线、车站，另有公路与坝址下游50公里的两座县于相通，两县城有公路和水路与河流入海处的省辖市相连，对外交通较为方便。2. 附属工厂和生活建筑区坝址下游两岸有较大的冲积台地，地形平缓面积较大，适宜布置附属工石和生活建筑区。3. 负荷位置本电站主要供应坝下游A平原的农村生产用电及省辖市的工业用电，并担负A电网的部分调峰任务。4. 坝顶有双线公路布置的要求。第二章 建筑物形式的选择一、枢纽的建筑物组成本枢纽的主要任务是防洪发电，主要建筑物有挡水建筑物，泄水建筑物，引水建筑物，过鱼过木建筑物和电站建筑物。二、工程等别和建筑物级别根据水利水电枢纽工程等级划分及设计标准以及该工程的一些指标确定工程等级如下： （1）各效益指标等别 根据枢纽灌溉面积50万亩，判断属于等工程；根据电站装机容量20万千瓦，判断属于等工程；根据保护城镇的重要性，判断属于等工程。 （2）水利枢纽等级 根据规范规定，对具有综合利用效益的水电工程，各效益指标分属不同的等别时，整个工程的等级应按其最高的等别确定，故本水利枢纽为等工程。 （3）水工建筑物的级别 根据水工建筑物级别的划分标准，等工程的主要建筑物为2级水工建筑物，所以本枢纽中挡水坝段、溢流坝段、泄水底孔坝段、电站坝段及其建筑物为2级水工建筑物，次要建筑物为3级水工建筑物。注1：水利水电工程分等指标见表2.1。表2.1 水利水电工程分等指标工程等别工程规模水库总库容（108m3）防洪治涝灌溉供水发电保护城镇及工矿企业重要性保护农田（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）大（1）型10特别重要500200150特别重要120大（2）型101.0重要5001002006015050重要12030中型1.00.1中等100306015505中等305小（1）型0.10.01一般30515350.5一般51小（2）型0.010.001530.51注2：永久性水工建筑物的级别见表2.2。表2.2 永久性水工建筑物的级别工程等级永久性建筑物的级别主要建筑物次要建筑物1323344555三、建筑物形式的选择 （一）挡水建筑物形式的选择即坝型的选择，大坝一般有混凝土坝和土石坝。土石坝能就地取材，还能适应地形地质条件，而且施工简单，但施工导流问题难以解决，雨期施工难。该河流位于热带地区，温湿多雨，气候条件不适合土石坝施工，且土石坝不允许坝顶漫流，而本枢纽工程大坝泄流能力要求较高，下泄流量较大，且坝址处缺乏筑坝的土料，故不考虑土石坝。混凝土重力坝设计和建造的经验比较丰富，安全可靠，剖面尺寸大，应力较低，筑坝材料强度高，耐久性好，因而抵抗水的渗漏、洪水漫顶、地震和战争的能力较强，使用年限较长，养护费用较低；对地形、地质条件适应性强；便于施工导流，在施工期可以利用坝体导流，一般不需要另开导流隧洞。并且坝址处砂石料充足且质量符合规范要求，所以选择混凝土重力坝。拱坝的工作条件好，超载能力强，抗震能力强，但修建拱坝对地形地质的要求较高。本枢纽的大坝坝址处地形不对称，故不考虑拱坝。而在重力坝中，有实体重力坝，宽缝重力坝。实体重力坝就是一般重力坝，沿坝轴线设置的横缝很窄。其结构作用清楚，施工技术容易掌握；运行维护较简单。但是体积大，浪费材料，扬压力较大。宽缝重力坝是在实体重力坝的基础上，将横缝扩宽成为空腔而成的。设置宽缝后，坝基的渗透水可从宽缝中排出，所以扬压力显著降低，作用面积也相应减小；但宽缝重力坝施工比较复杂，需要的人工多，且施工进度慢。因此本工程可不考虑宽缝重力坝。故挡水建筑物形式为实体重力坝。 （二）泄水建筑物形式的选择 本枢纽为实体重力坝，泄水建筑物采用为溢流坝为主，坝身泄水孔为辅常用的泄水建筑物有岸边溢洪道，泄洪隧道，溢流坝，坝身泄水孔。溢洪道是一种最常见的泄水建筑物。用于宣泄规划库容所不能容纳的洪水，防止洪水漫溢坝顶，保证大坝安全。适用于土石坝，堆石坝以及某些轻型坝。混凝土坝一般适于经坝体溢洪或泄洪，所以此处不采用岸边溢洪道。泄水隧洞所承受的水头较高，流速较大，如果体型设计不当或施工存在缺陷，可能引起空化水流而导致空蚀；水流脉动会引起闸门等建筑物的振动；出口单宽流量大，能量集中会造成下游冲刷。要求围岩具有足够的厚度和必要的衬砌。施工条件差，工期一般较长。所以此处不作考虑。坝身泄水孔是指位于水面以下一定深度的中空或底孔，一般以靠近坝体半高或更高处的为中孔，多用于泄洪；位于坝体下部的为底孔，多用于放空水库，辅助泄洪，排沙以及施工导流。溢流坝孔口形式有大孔口溢流式和开敞溢流式。大孔口溢流式上部设胸墙，堰顶高程较低。这种形式的溢流孔可根据洪水预报提前放水，加大蓄洪库容，从而提高调洪能力。开敞溢流式，这种形式的溢流孔除宣泄洪水外，还能用于排除冰凌和其他漂浮物。不设闸门的溢流孔适用于洪水量较小，淹没损失不大的中小型工程。通常大中型工程的溢流坝均设有闸门。（三）水电站建筑物形式的选择根据地形地质条件分析河道为梯形河道，流量较大，上下游水位差较大。因此，电站厂房采用坝后式厂房。（四）其他建筑物形式的选择取水建筑物，鱼道，过木建筑物。过木建筑物有筏道，漂木道，过木机，此处选用过木机。第三章 各主要建筑物设计一、挡水坝剖面设计设计原则：设计断面要满足稳定和强度要求；力求剖面较小；外形轮廓简单；工程量小，运用方便，便于施工。1.基本剖面 （一）基本剖面重力坝的基本剖面是指在自重、静水压力（水位与坝顶齐平）和扬压力三项主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，并使工程量最小的三角形剖面，如图，在已知坝高H、水压力P、抗剪强度参数f、c 和扬压力U 的条件下，根据抗滑稳定和强度要求，可以求得工程量最小的三角形剖面尺寸。根据工程经验，一般情况下，上游坝坡坡率N=00.2，常做成铅直或上部铅直下部倾向上游；下游坝坡坡率m=0.60.8；底宽约为坝高的0.70.9 倍图3.1 重力坝的基本剖面图示 （二）实用剖面 实用剖面1 实用剖面2 实用剖面3 图3.2 非溢流重力坝实用剖面 选择实用剖面：（1）适合于地基条件较好,坝体与基岩间摩擦系数较大的情况，坝体剖面由强度条件控制；（2）坝体剖面由稳定条件控制，同时有利于利用水重和布置坝体泄水孔；（3）适合于地基条件较差,坝体与基岩间摩擦系数较小的情况，坝体剖面由稳定条件控制。 综合考虑坝址的条件选择采用实用剖面2。（三） 坝顶高程 坝顶高程应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程，防浪墙顶至设计洪水位或校核洪水位的高差h，可按（3.1）式计算。h=h1%+hz+hc (3.1) 式中：h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，按下表采用,对于级工程，设计情况hc0.5m，校核情况hc =0.4m。坝的安全加高hc运用情况坝的级别123设计情况（基本情况）0.70.50.4校核情况（特殊情况）0.50.40.3下面按官厅公式(3.2)(3.4)（3.4）计算波高hl、L、：hl=0.0166V05/4D1/3 L=10.4(hl)0.8 式中：V0为计算风速m/s。设计洪水位和校核洪水位采用不同的计算风速值。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17m/s，吹程D=4.5km。校核洪水位时，采用多年平均风速13m/s,吹程D=4km.1)设计情况：hl=0.0166V05/4D1/3=0.0166175/44.51/3=0.946m L=10.4(hl)0.8=10.40.9460.8=9.95m =3.140.950.95/9.98=0.28m gD/V02=9.84500/172=152.60当gD/V02=20250时，hl为累计频率5%的波高h5%所以：h1%=1.24h5%=1.24hl=1.240.95=1.18m所以：h=h1%+hz+hc=1.173+0.28+0.5=1.96m2)校核情况：hl=0.0166V05/4D1/3=0.0166135/441/3=0.65m L=10.4(hl)0.8=10.40.650.8=7.37m =3.140.652/7.37=0.18m gD/V02=9.84000/132=231.95当gD/V02=20250时，hl为累计频率5%的波高h5%所以：h1%=1.24h5%=1.24hl=1.240.65=0.81m所以：h=h1%+hz+hc=0.81+0.18+0.4=.1.39m坝顶上游防浪墙顶高程按下式计算，并取较大值：防浪墙顶高程=设计洪水位+h设防浪墙顶高程=校核洪水位+h校设计坝顶高程=186.40+1.96=188.36m校核坝顶高程=189.28+1.39=190.69m所以：取上游防浪墙顶高程为190.6m， 取防浪墙高度1.2m所以：坝顶高程190.69-1.2=189.4m，取189.49m。 河底高程约100m，河床覆盖层由大块石，卵石组成，厚度约56m，确定开挖深度6.5m，确定坝基开挖高程94.49m，所以坝高为189.49-94.49=95.0m（四） 坝顶宽度 根据工程经验，坝顶宽度一般可取为最大坝高的8%10%，最小尺寸宜大于23m，本工程坝顶有双线公路布置的要求。取双线公路7m，两边人行道各1.5m，再考虑防浪墙等设施的布置，可取坝顶宽度11m。（五）坡率确定：上游坝坡宜采用坡率N=00.2，折坡点高程应结合水电站进水口，泄水孔等布置，一般起坡点在坡高的1/32/3处，折点高程取157.5m ，N=0.1。 下游坝坡坡率m=0.60.8，下游坝坡坡率取m=0.70。（六） 坝底宽度：坝底宽度约为坝高的0.70.9倍，本工程坝高为96.0m，通过已经确定的上下游的坝坡率，确定坝底宽为（149.49-94.49）0.1+（189.49-94.49）0.70=72m初步拟定坝体形状剖面尺寸图如下 图3.3 重力坝实体剖面（单位：m）二 、非溢流坝稳定分析（一） 荷载计算 计算工况选择，应按承载能力极限状态计算荷载的基本组合和偶然组合，基本组合有：正常蓄水位情况，设计洪水位情况；偶然组合：校核洪水位情况，地震情况。本设计以坝基面为计算截面，分别计算四种情况： 图3.4 重力坝荷载计算示意图 (单位：m）1. 自重W 自重W按式(3.5)计算： W=Vrc(kN) (3.5)V坝体体积，m3；取1m坝长，可以用断面面积代替；rc坝体混凝土重度 24kN/m3自重：W1=240.5555.51=3630kN W2=2412(189.49-94.49）1=27360kN W3=240.5（6605-12) 77.86=5020.44kN W=W1+W2+W3=81910.44kN2. 静水压力静水压力是垂直于作用在上下游坝面的荷载，计算时分解为水平压力Ph和垂直水压力Pv两种。Ph的计算公式为： (3.6)式中 H计算点处的作用水头 rw水的容重，取9.8kN/m3垂直水压力PV按水重计算。计算各种情况下的静水压力：(1) 正常蓄水位 上游水深184.25-93.5=90.75m 下游水深103.5-93.5=10m上游水平水压力：PH1 =1/29.8(184.25-94.49)2=39478.6kN （）下游水平水压力：PH2 =1/29.8(103.5-94.49)2=397.78kN （）上游垂直水压力：PV1= 9.85.5(184.25-149.49)+9.80.55.5(149.49-94.49)=3355.81kN下游垂直水压力：PV2= 9.81/2(103.5-94.49)6.307=275.45kN(2) 设计洪水位 上游水深186.40-94.49=91.91m 下游水深114.40-94.49=19.91上游水平水压力：PH1 =1/29.891.912=41392.5kN （）下游水平水压力：PH2 =1/29.819.912=1942.4kN （）上游垂直水压力：PV1=9.85.5(186.4-94.49-55)+0.55.519.91=3471.7kN下游垂直水压力：PV2 =9.819.9113.940.5=1359.5kN(3) 校核洪水位 上游水深189.28-94.49=94.79m 下游水深115.7-94.49=21.21m上游水平水压力：PH1 =1/29.894.792=44027.2kN （）下游水平水压力：PH2= 1/29.821.212=2204.33kN （）上游垂直水压力：PV1=9.85.539.79+0.55.555=3563.7kN 下游垂直水压力：PV2 =9.821.2114.840.5=1543.04 kN(4)地震情况按正常蓄水位情况考虑。 图3.5 扬压力分布图 3. 扬压力U根据规范，排水处扬压力折减系数：=0.25,将扬压力分成四部分，U1，U2，U3，U4。(1)正常蓄水位：U1=1/29.8（80.75-0.2580.75）10=2967.56kNU2=9.80.2580.7510=1978.38kNU3=1/29.80.2550.580.75=4995.4kNU4=9.89.0172=6357.46kNU=U1+U2+U3+U4=16298.8kN(2)设计洪水位：U1=1/210（71.73-0.2572）9.8=2646kNU2=9.80.2571.7310=1764kNU3=1/29.80.2550.572=4454.1kNU4=9.819.9172=14048.5kNU=U1+U2+U3+U4=22912.6kN(3)校核洪水位：U1=1/210（73.58-0.2573.6）9.8=2704.07kNU2=9.80.2573.5810=1802.71kNU3=1/29.80.2550.573.58=4551.84kNU4=9.8121.2172=14965.78kNU=U1+U2+U3+U4=24024.84kN(4)地震情况按正常蓄水位情况考虑。4. 波浪压力波浪作用使重力坝承受波浪压力，而波浪压力与波浪要素和坝前水深有关。 图3.6 深水波浪压力分布 (1)正常蓄水位：坝前水深H=89.76m，Lm/2=4.98m临界水深1.52mHLm/2H0 所以,波浪为深水波。波浪压力Pl计算公式： =9.8 9.95(0.95+0.28)/4=29.98kN(2)设计洪水位： 坝前水深H=91.91m，Lm/2=4.98m临界水深1.52mHLm/2H0 所以波浪为深水波。 =9.89.95(0.95+0.28)/4=29.98kN（3）校核洪水位：坝前水深H=94.79m，Lm/2=3.685m临界水深0.996mHLm/2H0 所以波浪为深水波。 =9.87.37(0.61+0.18)/4=14.99kN5. 泥沙压力 图3.7 库容曲线 由库容曲线得水库正常库容9.9亿m3，年入沙量331万吨，即1.75106m3， 9.9108/1.75106=565.7100 水库淤积缓慢，一般可不考虑泥沙淤积影响。6. 地震荷载 （1)地震惯性力：砼重力坝沿高度作用于质点i的水平向地震惯性力代表值Fi = hGEii / g (3.7)当设计烈度为 7 度时，只考虑水平向作用，ah 取 0.1g，-地震作用的折减系数，一般取 0.25，Gei集中在i点的重力作用标准值 kNi为质点i的动态分布系数 图八 地震荷载计算图（单位：m） h1=88.445mh 2=(S1+S2)/(A1+A2)+64=2273.8/292.79+64=73.47mh3=0.5646.4(1/3)64+23.676432+0.5644864(1/3)/0.564(23.67+78.07)=26.30mGE1=17.141224=4936.32kNGE2=24320.04=7680.96kNGE3=243255.68=66000kNGE=GE1+GE2+GE3=81909.12kNa1=1.41+4(h1/H)4/1+40.071=4.08a2=1.41+4(h2/H)4=2.04a3=1.41+4(h3/H)4=1.09F1= hGEii / g=0.1g0.254936.324.08/9.8=503.5kNF2=0.10.2510972.82.04=559.61kNF3=0.10.25660001.09/9.8=1798.5kN(2）地震动水压力：单位宽度上的总地震动水压力F0=0.65ahH12 (3.8) 取ah=0.1g，=0.25，H1为坝前水深94.79m作用点位于水面以下0.54H1处。因设计的重力坝迎水面有折坡，水面以下直立部分的高度小于水深的一半，所以应取水面与坝面的交点和折坡点的连线作为替代坡度。计算地震动水压力时，乘以折减系数/90，为建筑物迎水面与水平面的夹角。经计算，=86.67，故F0 =86.67/900.650.19.80.251.094.792=1377.94kN坝后水深10m，经计算，=34.99，故F0=34.99/900.650.19.80.251.09.012=5.026kN2. 力矩计算(1)自重力矩 M 1=3630(36-5.52/3)=120697.5 kNm M2=27360(36-5.5-12/2)=670320kNm M3= 50920.44(36-5.5-12-66.5/3)=445553.85.kNm(2)正常蓄水位静水压力力矩PH1=39478.6kN, LH1=(184.28-94.49)1/3=30.25m,MH1=PH1LH1=-1194227.65 kNmPV1=1679.47 kN, LV1=78.07/2-6.4/2=35.835m ,MV1=60183.81 kNmPV1=2009.09 kN, LV1=78.07/2-6.4/3=36.9m , MV1=74135.421 kNmPH2=397.78kN, LH2=210/3=6.67m, MH2=2653.19 kNmPV2=278.45 kN, LV2=36-100.70/3=33.66m ,MV2=-9436.67 kNm扬压力力矩MU1=U1L1=2967.56(36-11.5/3)=-61329.78 kNmMU2=U2L2=1978.38(36-11.5/2)=-59845.99 kNmMU3=U3L3=4995.4(36-60.5/3-11.5)=-21646.73 kNmMU4=0浪压力力矩：90.75+hz+h1%=90.75+0.28+1.18=92.21m Lm/2+0.28+1.18=6.45m =89.98m 92.21-6.45=85.76m MPl=29.9889.98=-2697.601 kNm(3)设计洪水位静水压力力矩MH1=PH1LH1=41392.530.6=-1266610.5 kNmMV1= PV1LV1=9.85.5(186.4-55)33.25=235491.7kNmMV1= PV1 LV1=0.55.555(36-5.5/2)=5167.708 kNmMH2= PH2LH2=1942.4(114.4-94.49)2/3=25782.12 kNmMV2= PV2LV2=195.12（36-21.120.75/3）=-6117.86 kNm扬压力力矩MU1=U1L1=2646(36-11.5/3)=-88314.93kNmMU2=U2L2=1764(36-11.5/2)=-53361 kNmMU3=U3L3=4454.1(36-66.5/3-11.5)=-19301.1 kNmMU4=0浪压力力矩：92.68+hz+h1%=92.68+0.28+1.18=94.14 m Lm/2+0.28+1.18=6.45 m 94.14-6.45=87.69m =90.87m MPL=29.9890.87=-3269.42 kNm(4)校核洪水位静水压力力矩MH1=PH1LH1=44791.06（95.561/3）=-1426744.565 kNmMV1= PV1LV1=1981.4635.835=71005.62 kNmMV1= PV1 LV1=2009.0936.9=74135.421 kNmMH2= PH2LH2=2439.2122.32/3=36262.922 kNmMV2= PV2LV2=1829.41（78.07/2-22.30.75/3）=-61212.06 kNm扬压力力矩MU1=U1L1=44027.2(36-11.53)=-1364843.2 kNmMU2=U2L2=1802.71(36-11.5/2)=-54531.98 kNmMU3=U3L3=4551.84(36-60.05/3-11.5)=-74346.72 kNmMU4=0浪压力力矩：95.56+hz+h1%=95.56+0.18+0.81=96.55 m 7.37/2+0.18+0.81=4.675 m 96.55-4.675=91.875m=95.12 m MPL=14.9995.12=-1425.85 kNm(5)地震作用地震惯性力矩MF1=F1h1=503.586.43=-43517.51 kNmMF2=F2h2=559.6164.91=-36322.05 kNmMF3=F3h3=1798.516.54=-29747.19 kNm地震动水压力力矩MF0=F0h0=1377.941.28=-56894.6 kNm（2） 各种工况下的计算成果见以下各表：表3.1正常水位荷载计算表荷载符号荷载标准值（kN）弯矩自重67W227360687709.44W350920.4471288.62静水压力Ph139478.61194227.65Pv13355.8160183.81Ph2387.92653.19Pv2278.459436.7U12967.56126729.44扬压力U21978.3859845.99U34995.476579.48U46357.460浪压力Pl29.983200.34小计85723.4816328.840737.37397.8911230.81715923.17合计69394.740339.59804602.4表3.2设计洪水位荷载计算表荷载符号荷载标准值（kN）弯矩自重5W2273606070320W350920.4471288.62静水压力Ph141392.51266610.5Pv13471.7292656.1Ph21942.425782.12Pv21951.24304.94扬压力U1264688314.9U2176453361.2U34454.119301U414048.50浪压力Pl29.983269.42小计90849.0522942.5942651.271942.4925399.04176521.2合计62813.4640708.87839812.11表3.3校核洪水位荷载计算表荷载符号荷载标准值（kN）弯矩自重W1363170891.67W225344687709.44W358891.15683134.68静水压力Ph144791.061426744.565Pv11981.4671005.62Ph22439.2136262.922Pv21829.4161212.06扬压力U13287.97445553.8U22191.97297960.35U35917.4328865.22U417078.830浪压力Pl14.991693.5小计91017.0224054.445285.972204.331123139.7531705688.185合计66494.1242369.74970492.49表3.4仅地震荷载计算表荷载符号荷载标准值（kN）弯矩地震惯性力F1503.543582.96F2559.6136322F31798.542204.8地震动水压力F01377.9461455.455F0164.065小计192343.041合计4239.55179004.36