钟吕水利枢纽堆石坝设计计算书（二）

- 1 - 目目 录录 第一章第一章 调洪演算调洪演算.- 1 - 1.1 洪水调节计算 - 1 - 1.1.1 洪水调节计算方法 - 1 - 1.1.2 洪水调节具体计算 - 1 - 1.1.3 计算结果统计 - 3 - 1.2 防浪墙顶高确定 - 4 - 1.2.1 正常蓄水位和设计洪水位状况 - 5 - 1.2.2 校核状况 - 5 - 第二章第二章 L 型挡墙计算型挡墙计算.- 7 - 2.1 荷载计算方法 - 7 - 2.1.1 土压力系数计算及荷载计算公式 - 7 - 2.1.2 不同工况下荷载计算： - 8 - 2.2 最危险工况判定 - 11 - 2.3 L 型挡墙的抗滑稳定计算- 11 - 2.4 L 型挡墙的基底应力计算- 13 - 2.5 L 型挡墙抗倾覆稳定计算- 15 - 2.6 L 型挡墙配筋计算- 15 - 2.6.1 墙身配筋计算 - 15 - 2.6.2 底板配筋计算 - 17 - 第三章第三章 复合土工膜计算复合土工膜计算.- 20 - 3.1 0.4MM厚土工膜- 20 - 3.2 0.6MM厚土工膜- 21 - 第四章第四章 坝坡稳定计算坝坡稳定计算.- 23 - 4.1 第一组滑动面 - 23 - 4.2 第二组滑动面 - 23 - 4.3 第三组滑动面 - 24 - 4.4 第四组滑动面 - 25 - 4.5 第五组滑动面 - 25 - 4.6 第六组滑动面 - 26 - 4.7 第七组滑动面（马道） - 27 - 4.8 第八组滑动面（马道） - 27 - 4.9 第九组滑动面（马道） - 28 - 4.10 第十组滑动面（马道） - 29 - 第五章第五章 坝坡面复合土工膜稳定计算坝坡面复合土工膜稳定计算.- 30 - 5.1 混凝土护坡与复合土工膜间抗滑稳定计算 - 30 - 5.2 复合土工膜与下垫层间的抗滑稳定计算 - 30 - 第六章第六章 副坝的设计副坝的设计.- 32 - - 2 - 6.1 副坝的型式选择 - 32 - 6.2 副坝的稳定验算 - 32 - 6.2.1 工况一：正常蓄水位 - 33 - 6.2.2 工况二：完建工况 - 34 - 6.2.3 工况三：设计洪水位 - 34 - 6.2.4 工况四：校核洪水位. .- 35 - 第七章第七章 趾板空间布置（专题）趾板空间布置（专题）.- 37 - 7.1 趾板分段 - 37 - 7.2 趾板剖面设计： - 37 - 7.2.1 确定 角 - 37 - 7.2.2 趾板宽度： - 38 - 7.3 垂直段趾板稳定验算： - 40 - 7.4 配筋计算： - 40 - 第八章第八章 溢洪道计算溢洪道计算.- 42 - 8.1 溢洪道基本参数确定 - 42 - 8.2 堰面曲线 - 42 - 第九章第九章 工程量清单计算工程量清单计算.- 44 - 9.1 主坝工程量计算表 - 44 - 9.2 副坝工程量计算表 - 45 - 9.3 工程量清单 - 46 - 第十章第十章 拦洪水位确定拦洪水位确定.- 48 - 10.1 洪水调节原理 - 48 - 10.2 隧洞下泄能力曲线的确定 - 48 - 第十一章第十一章 工程量计算工程量计算.- 51 - 11.1 堆石体施工 - 51 - 11.1.1 施工强度计算 - 51 - 11.2 施工机械选择及数量分析 - 54 - 11.3 混凝土工程量及机械数量计算 - 55 - 11.3.1 趾板 - 55 - 11.3.2 混凝土面板 - 56 - 11.3.3 防浪墙 - 57 - 11.3.4 副坝 - 57 - 11.3.5 混凝土工程机械选择数量计算 - 57 - 第十二章第十二章 导流洞施工计算导流洞施工计算.- 59 - 12.1 基本资料 - 59 - 12.2 开挖方法选择 - 59 - 12.3 钻机爆破循环作业项目及机械设备的选择 - 59 - 12.4 开挖循环作业组织 - 59 - - 3 - 附图：附图：.- 62 - 附图一 0.1%洪水过程线.- 62 - 附图二 2%洪水过程线- 62 - 附图三 堰顶高程 271 水位流量关系曲线 .- 63 - 附图四 堰顶高程 272 水位流量关系曲线 .- 63 - 附图五 堰顶高程 273 水位流量关系曲线 .- 64 - 附图六 堰顶高程 273 水位流量关系曲线（校核） .- 64 - 附图七 隧洞下泄能力曲线与拦洪水位关系曲线 .- 65 - 附图八 0.4MM复合土工膜厚度验算- 65 - 附图九 0.6MM复合土工膜厚度验算- 66 - - 1 - 第一章 调洪演算 1.1 洪水调节计算 1.1.1 洪水调节计算方法 利用瞬态法，结合水库特有条件，得出专用于水库调洪计算的实用公式如下： (1-1)tv/q-Q 式中：Q 计算时段中的平均入库流量（m3/s） ； q 计算时段中的平均下泄流量（m3/s） ； v 时段初末水库蓄水量之差(m3)； t 计算时段，一般取 1-6 小时，本设计取 4 小时。 即在一个计算时段内，入库水量与下泄水量之差为该时段中蓄水量的变化。 1.1.2 洪水调节具体计算 用三角形法（高切林法）拟出洪水过程线。 根据本工程软弱岩基，选用单宽流量约为 2040 m3/s，允许设计洪水最大下 泄流量 250 m3/s，故闸门宽度约为 6.25m12.5m，选择四种宽度进行比较，假定 溢流前缘净宽分别为 7m 、8m、9m 和 10m,并假定三个堰顶高程， 271m、272m、273m，绘制出 ZQ 曲线。并根据公式求得的溢 2 3 2 HgmBQ 流堰的泄水能力曲线。 设计时用 AutoCAD 作图计算，在设计和校核洪水过程线图中，(见附表一、 附表二)每单位面积代表库容 360 m3。 正常蓄水位 276m，库容为 1910.0 万 m3； 绘图（见附图三、附图四、附图五） ，列表计算各曲线坐标点参数如下： 表 1-1 设计洪水水位流量关系曲线: 高程 （m ） 下泄流量 （m3/s) 面积(m2) 增加库容 Vi（万 m3） 初始库容 V（万 m3） 最终库 容 V（万 水位 （m） - 2 - 表 1-2 下泄能力曲线 闸 门 宽 （ m ） 流量系数 m堰上水头 （m） 侧收缩系 数 下泄流量 Q(m3/s) 堰顶高程 271 时水 位（m) 堰顶高程 272 时水 位（m) 堰顶高程 273 时水 位（m) 0.50201.000.00271272273 0.50210.9815.25272273274 0.50220.9642.26273274275 0.50230.9476.03274275276 0.50240.92114.56275276277 0.50250.90156.62276277278 0.50260.88201.31277278279 0.50270.86247.91278279280 7 0.50280.86302.89279280281 0.50201.000.00271272273 0.50210.9817.48272273274 0.50220.9748.55273274275 0.50230.9587.58274275276 0.50240.93132.35275276277 0.50250.91181.48276277278 0.50260.90233.99277278279 0.50270.88289.09278279280 8 0.50280.86346.16279280281 0.50201.000.00271272273 9 0.50210.9819.70272273274 m3） 27110015583.32561.001599.642160.64 278.25 27115012585.25453.071599.642052.71 277.28 27120010054.44361.961599.641961.60 276.46 2712507705.84277.411599.641877.05 275.47 27210015583.32561.001661.712222.71 278.81 27215012585.25453.071661.712114.78 277.84 27220010054.44361.961661.712023.67 277.02 2722507705.84277.411661.711939.12 276.26 27310015583.32561.001723.792284.79 279.36 27315012585.25453.071723.792176.86 278.39 27320010054.44361.961723.792085.75 277.73 2732507705.84277.411723.792001.20 276.99 - 3 - 0.50220.9754.84273274275 0.50230.95990.50240.941500.50250.92206.34276277278 0.50260.91266.67277278279 0.50270.89330.27278279280 0.50280.88396.47279280281 0.50201.000.00271272273 0.50210.9921.92272273274 0.50220.97610.50230.96110.69274275276 0.50240.94167.92275276277 0.50250.93231.20276277278 0.50260.92299.35277278279 0.50270.90371.46278279280 10 0.50280.89446.79279280281 1.1.3 计算结果统计 表 1-3 方案汇总表 方 案 堰顶高 程(m) 堰顶宽 （m） 设计洪水 位(m) 设计下泄流 量(m3/s) 校核洪水 位(m) 校核下泄流 量(m3/s) 12717276.69187.00 22718276.41202.50 32719276.16215.50 427110275.96226.00 52727277.41174.50 62728277.18190.00 72729276.96204.50 827210276.77216.50 92737278.18164.00 102738277.98179.00 112739277.79191.00 1227310277.53207.50278.98297.50 注：1.发电引用最大流量 5m3/s，相对较小，在计算时不予考虑。 2.校核情况计算见下表 1-4,图 1-4。 表 1-4 校核洪水水位流量关系曲线：（关系曲线见附图六） - 4 - 高程 （m ） 下泄流 量 （m3/s) 面积(m2) 增加库容 Vi （万 m3） 初始库容 V（万 m3） 最终库容 V（万 m3） 水位 （m） 15022662.588158527.431723786017237860281.65 20019345.826964495.091723786017237860280.58 25016676.966003704.881723786017237860279.72 30014307.065150541.601723786017237860278.95 35012105.394357939.361723786017237860278.24 273 4009996.813598851.601723786017237860277.56 1.2 防浪墙顶高确定 根据碾压式土石坝设计规范,堰顶上游 L 型挡墙在水库静水位以上高度 按下式确定： y=R+e+A （1-2） 式中：y-坝顶超高 R-最大波浪在坝坡上的爬高，按h1%算 e-最大风雍水面高度，按 hz算 A-安全超高。库区多年平均最大风速 12.6 m/s，吹程 1.6Km。 表 1-5 土坝坝顶安全超高值(m) 坝 的 级 别 运用情况 IIIIIIIV、V 正常1.51.00.70.5 非常0.70.50.40.3 波浪要素采用鹤地水库公式： ， 3 1 2 0 8 1 0 2 0 %2 00625 . 0 V gD V V gh 2 1 2 0 2 0 0386 . 0 V gD V gLm mm z L H cth L h h 2 2 %1 式中：累积频率为 2%的波高(m) %2 h Lm平均波长(m) V0为水面以上 10m 处的风速，正常运用条件下 III 级坝，采用多年平均 最大风速的 1.5 倍；非常运用条件下的各级土石坝，采用多年平均最大 风速。 设计波浪爬高值根据工程等级确定，3 级坝采用累积频率为 1%的爬高值。 %1 h - 5 - 按上述公式算出的为，再根据频率法按下表可得出。 %2 h %1 h 表 1-6:不同累积频率下的波高与平均波高比值(hp/hm) P%hm/Hm 0.010.112451014205090 0. 1 3.422.972.422.232.021.951.711.61.430.940.37 0.1 0 .2 3.252.822.32.131.931.871.641.541.380.950.43 1.2.1 正常蓄水位和设计洪水位状况 1.5 12.618.9m/sV m g V V gD Vh16 . 1 81 . 9 9 . 18 9 . 18 160081 . 9 00625 . 0 00625 . 0 2 3 1 2 2 3 1 2 8 1 %2 m g V V gD Lm317. 9 81 . 9 9 . 18 9 . 18 160081 . 9 0386 . 0 0386 . 0 2 2 1 2 2 2 1 2 查表 1-6，因为hm/Hm接近于 0，故，m h hm52 . 0 23 . 2 16 . 1 23. 2 %2 则 mhh m 259 . 1 52 . 0 42 . 2 42 . 2 %1 mcth L H cth L h h mm z 534 . 0 317 . 9 03.5014 . 3 2 317. 9 259 . 1 14. 32 22 %1 A =0.7m 得:h正=h设= R+e+A =1.259+0.534+0.7=2.493m 正=Z正+h正 =276+2.493=278.493m 顶=Z设+h设 =277.53+2.493=280.023m 1.2.2 校核状况 12.6/Vm s m g V V gD Vh642 . 0 81 . 9 6 . 12 6 . 12 160081. 9 6 . 1200625 . 0 00625 . 0 2 3 1 2 8 1 2 3 1 2 8 1 %2 - 6 - m g V V gD Lm211 . 6 81 . 9 6 . 12 6 . 12 160081 . 9 0386 . 0 0386 . 0 2 2 1 2 2 2 1 2 查表 1-6，因为 hm/Hm接近于 0，故，m h hm288 . 0 23 . 2 642 . 0 23. 2 %2 则 mhh m 697 . 0 288 . 0 42 . 2 42 . 2 %1 mcth L H cth L h h mm z 246 . 0 211 . 6 48.5114. 32 211. 6 697 . 0 14 . 3 2 22 %1 A =0.4m 得，h校= R+e+A =0.697+0.246+0.4=1.343m 校=Z校+h校 =278.98+1.343=280.323m 综上，取顶=280.4m 坝顶高 = 280.4-1.2=279.2m 高于校核洪水位， （sl 228-98 第 5.1.2） 防浪墙高为 280.4-276-0.2= 4.2 m - 7 - 第二章 L 型挡墙计算 由规范 sl_379-2007 可查得该工程的防浪墙 属于三级水工建筑物, 顶宽不小于 0.3m，取 0.5m（见规范 4.2.7，墙后填土不到顶时，墙 顶宽度宜适当放宽） ，底板厚度不小于 0.3m， 取 0.5m（见规范 4.2.10）底板长度取 4m。具 体布置见图 2-1。 2.1 荷载计算方法 2.1.1 土压力系数计算及荷载计算公式 土压力： 土压力采用朗肯土压力理论计算，取单 宽 1m。 （2-1）KH 2 1 E 2 式中：E土压力； 土的容重； H土体厚度； K土压力系数。 1）主动土压力系数： = （2-2） a K245tan 2 式中： 内摩擦角，由于挡墙后坝顶路面，采用的是细堆石料，故试验参数 选用 A 组，=38.58 =0.232 a K245tan 2 258.3845tan 2 2）被动土压力系数： =4.314 （2-3） p K245tan 2 3）静止土压力系数： （2-4） 1 0 K 式中： 墙后填土的泊松比，取为 0.25 计算得 K0=0.33 静水压力： （2-5） 2 2 1 HP ww 图 2-1 - 8 - 式中：水的容重； w H 水深。 浪压力： 坝前水深 H 大于，为深水波。105 . 3 2/ m L （2-6）2/L2/LL)hh(LP 2 20121%z20L 式中： 水的容重 0 累积频率 1%的波高。 %1 h 波浪中心线高出计算静水 z h 位 L1、L2见图 2-2 2.1.2 不同工况下荷载计算： 工况一：正常蓄水位 由于挡墙底高程在正常蓄水位上， 虽然浪压力会对挡墙产生作用，但较小故 忽略，因此作用在挡墙上的力只有墙后填 土压力。由于在墙后填土的作用下墙有背 离填土移动的趋势，故墙后填土压力应为 主动土压力。 墙底截面处以上的土压力 kN506.21232 . 0 360.20 2 1 KH 2 1 E 22 a1 其产生的弯矩 （逆时针） 21.506kN/m3/321.506M 墙身截面以上的土压力 kN935.14232. 05 . 260.20 2 1 KH 2 1 E 22 a2 工况二：完建工况： 因为完建工况时没有蓄水至正常蓄水位，所以各部分力同正常蓄水位工况 工况三：设计洪水位工况： 底板底截面处以上： 静止水压力：kNHP ww 676 . 8 33 . 1 81 . 9 2 1 2 1 22 1 图 2-3 工况一下荷载示意图 图 2-2 浪压力计算示意图 - 9 - 产生的弯矩 M0=8.6761.33/3=3.847 kNM（顺时针） 浪压力：2/2/)( 2 2012%120 LLLhhLP zL =2/33 . 1 81 . 9 2/925 . 0 33 . 1 )793 . 1 33. 1 (81 . 9 2 =25.866 kN 作用点距墙身底截面 m24 . 1 81 . 9 /866.25 3 1 33 . 1 33 . 1 2 1 3 1 793 . 1 33 . 1 255 . 2 2 1 2 2 e 在墙身底截面产生的弯矩 M3=25.8661.24=32.112 kNM（顺时针） 判断墙后填土压力是何种土压力： 若是被动土压力，则 =399.91 KN pp KHE 2 5 . 0 远大于静止水压力与浪压力， 故不可能是被动土压力。且 静止水压力和浪压力之和亦 大于主动土压力，故该工况 下土压力近似为静止土压力。 =30.59 KN 0 2 0 5 . 0KHE 产生的弯矩 M1=30.593/3=30.59 KNM(逆时针) 墙身底截面以上： 静止水压力： kNHP ww 38 . 3 2 1 2 1 浪压力：2/2/)( 2 2012%120 LLLhhLP zL =2/83 . 0 81 . 9 2/064 . 1 83 . 0 )793 . 1 83 . 0 (81 . 9 2 =20.99 kN 作用点距底板底截面 me97.0 81.9/99.20 3 1 83.083.0 2 1 3 1 793.183.0894.1 2 1 2 2 图 2-4 工况三 底板截面荷载示意图 - 10 - 在墙身底截面产生的弯 矩 M3=20.990.97 =20.36 kNM（顺时针） 产生的土压力为静止土 压力，静止土压力: =21.24 kN 0 2 0 5 . 0KHE M= 21.240.833=5.8764 kNM（逆时针） 工况四：校核洪水位 底板截面以上： 静止水压力： 2 1 1 37.91 2 ww PHkN 浪压力：2/2/)( 2 2012%120 LLLhhLP zL =2/78 . 2 81 . 9 2/076 . 0 78 . 2 )697 . 0 246 . 0 78 . 2 (81 . 9 2 =14.25 kN 作用点距底板底截面： me08.2 81.9/25.14 3 1 78.278.2 2 1 3 1 943.078.2856.2 2 1 2 2 在底板底截面产生的弯 矩 M3=14.252.077 = 29.60 kNM（顺时针） 判断墙后填土压力是 何种土压力： 若是被动土压力，则 =399.91 pp KHE 2 5 . 0 KN 远大于静止水压力与浪压力，故不可能是被动土压力。且静止水压力和浪压 图 2-5 工况三 墙身底截面荷载示意图 图 2-6 工况四 底板截面荷载示意图 - 11 - 力之和亦大于主动土压力，故该工况下土压力近似为静止土压力： 静止土压力: =30.59 kN 0 2 0 5 . 0KHE 对底截面产生的弯矩 M1=30.593/3=30.59 KNM(逆时针) 墙身底截面处以上： 静止水压力： kNHP ww 50.2528 . 2 81 . 9 2 1 2 1 22 1 对底板底截面产生的弯矩 M0=25.502.28/3 =19.38 kNM（顺时针） 浪压力：2/2/)( 2 2012%120 LLLhhLP zL =2/28 . 2 81 . 9 2/192 . 0 28 . 2 )697 . 0 246 . 0 28 . 2 (81 . 9 2 = 13.58 kN 作用点距墙身底截面 me66 . 1 81 . 9 /58.13 3 1 28 . 2 28 . 2 2 1 3 1 943 . 0 28 . 2 472 . 2 2 1 2 2 在底板底截面产生的弯矩 M3=13.581.66 = 22.54 kNM（顺时针） 判断墙后填土压力是 何种土压力： 若是被动土压力，则 =277.71 pp KHE 2 5 . 0 KN 远大于静止水压力与 浪压力，故不可能是被动 土压力。且静止水压力和 浪压力之和亦大于主动土 压力，故该工况下土压力 近似为静止土压力。=21.24 KN 0 2 0 5 . 0KHE 对底截面产生的弯矩 M1=21.242.28/3 =16.14 KNM(逆时针) 2.2 最危险工况判定 由于抗滑稳定验算和基底应力验算时不同工况下虽然荷载大小不同，但各种工况下的规 范允许值也不同，故不宜判断何种工况为最危险工况，为避免判断错误，对四种工况均进行 验算。挡墙配筋计算时的最危险工况判定具体见 2.6。 图 2-7 工况四 墙身底截面荷载示意图 - 12 - 2.3 L 型挡墙的抗滑稳定计算 摩擦公式： （2- H Gf Kc 7） 式中：KC 沿基底面的抗滑稳定安全系数，基本组合为 1.25，特殊组合为 1.1 f 摩擦系数，f=0.50.6,取 f=0.5； 作用在挡墙上全部垂直于基底面的荷载（kN） ； G 作用在挡墙上全部平行于基底面的荷载（kN） 。 H 工况一：正常蓄水位（如图 2-3） 主动土压力：（）;KNEa506.21 土盖重： ()； KNG35.14919 . 25 . 2 6 . 20 1 挡墙自重： () KNG475.9015 . 0415 . 07 . 35 .23 2 则抗滑稳定系数 58 . 5 506.21 35.149475.905 . 0 H Gf Kc KK=1.25，满足要求。 工况二：完建工况 同正常蓄水位工况 工况三：设计洪水位工况 见图（2-4） 静止土压力：（）； KNEa30.59 静止水压力：（）；KNPw676 . 8 浪压力：（）； KNPL25.866 土盖重： ()； KNG35.149 1 挡墙自重： () ； KNG475.90 2 - 13 - 水重： ()KNG89 . 4 6 . 083 . 0 181 . 9 3 则抗滑稳定系数 92.30 59.30866.25676 . 8 89 . 4 475.9035.1495 . 0 H Gf Kc KK=1.1，满足要求。 工况四：校核洪水位(如图 2-6) 静止土压力：（）； KNEa59.30 静止水压力：（）；KNPw91.37 浪压力：（）； KNPL14.25 土盖重： ()； KNG35.149 1 挡墙自重： () ； KNG475.90 2 水重： ()KNG42.1328 . 2 6 . 0181 . 9 3 则抗滑稳定系数 87 . 5 59.3025.1491.37 42.13475.9035.1495 . 0 H Gf Kc KK=1.1，满足要求。 2.4 L 型挡墙的基底应力计算 （2-8） W M A G min max 式中：挡墙基底应力的最大值或最小值； min max 作用在挡墙上全部垂直于基底面的荷载（kN） ； G 作用在挡墙上的全部荷载对于挡墙底板底部中点的力矩之和； M A 挡墙基底面的面积（A=14=4m2） ； - 14 - W 挡墙基底面对于基底面中点平行前墙方向的截面矩（ ） 。 32 667 . 2 41 6 1 mW 工况一：正常蓄水位（如图 2-3） KNG83.23935.149475.90 墙身自重对底板底部中点的力矩 M1=43.4751.15=50.00（逆时针） ；MKN 盖土重对底板底部中点的力矩 M2=149.350.55=82.14（顺时针） ；MKN 主动土压力对底板底部中点的 M3=21.506(逆时针)MKN (顺时针)634.10506.2100.5014.82 M MKN 计算得：MPamkN25/ 97.55 94.63 667 . 2 634.10 4 83.239 2 min max 工况二：完建工况 同正常蓄水位工况 工况三：设计洪水位工况（见图 2-4）： KNG715.24489. 4475.9035.149 墙身自重对底板底部中点的力矩 M1=43.4751.15=50.00（逆时针） ；MKN 盖土重对底板底部中点的力矩 M2=149.350.55=82.14（顺时针） ；MKN 水重对底板底部中点的力矩 M3=4.891.7=8.313(逆时针)；MKN 静止土压力对底板底部中点的 M4=30.593/3=30.59(逆时针)；MKN 静止水压力对底板底部中点的 M5=8.6761.33/3=3.846(顺时针)；MKN 浪压力对底板底部中点的力矩 M6=25.8661.24=32.112(顺时针)；MKN (顺时针)195.2959.30313 . 8 50112.32846 . 3 14.82 M MKN 图 2-8 - 15 - 计算得: max min 2 244.71529.195 42.667 72.13 /25 50.23 P GM PAW kN mMPa 工况四：校核洪水位(见图 2-6) KNG245.25342.13475.9035.149 墙身自重对底板底部中点的力矩 M1=43.4751.15=50.00（逆时针） ；MKN 盖土重对底板底部中点的力矩 M2=149.350.55=82.14（顺时针） ；MKN 水重对底板底部中点的力矩 M3=13.421.7=22.814(逆时针)；MKN 静止土压力对底板底部中点的 M4=30.593/3=30.59(逆时针)；MKN 静止水压力对底板底部中点的 M5=37.912.78/3=35.13(顺时针)；MKN 浪压力对底板底部中点的力矩 M6=14.252.077=29.60(顺时针)；MKN (顺时针)466.4359.30814.2200.5060.2913.3514.82 M MKN 计算得：MPamkN W M A G P P 25/ 01.47 61.79 667 . 2 466.43 4 245.253 2 min max 各种工况下挡墙平均基底应力均小于地基允许承 载力，最大基底应力不大于地基允许承载力的 1.2 倍； 且挡墙基底应力的最大值与最小值之比为 1.7 小于规范 允许的 2.5。所以基底应力满足要求。 2.5 L 型挡墙抗倾覆稳定计算 根据水工挡土墙设计规范 （SL379-2007）6.4.3 规定，土质地基上的挡土墙，在同时满足以下 2 个规定的要求时，可不进行抗倾 覆稳定计算。 1.在各种计算情况下，挡土墙平均基底应力不大于地基允许承载力，最大基 底应力不大于地基允许承载力的 1.2 倍； 2.挡土墙基地应力的最大值与最小值之比不大于 2.5（特殊组合） 。 图 2-9 图 2-10 - 16 - 本设计挡土墙同时满足以上 2 个规定，故不进行抗倾覆稳定计算。 2.6 L 型挡墙配筋计算 2.6.1 墙身配筋计算 最危险工况判定： 工况一：正常蓄水位 墙身底截面上只受到主动土压力产生的弯矩。 其产生的弯矩 M114.9352.5/3=12.45 kNm（逆时针） 工况二：完建工况 与正常蓄水位工况相同图 工况三：设计洪水位 静止土压力产生的弯矩 M1=21.24 kNm（逆时针） 静止水压力产生的弯矩 M2=3.38 kNm（顺时针） 浪压力产生的弯矩 M3=20.36 kNm（顺时针） 工况四：校核洪水位 静止土压力产生的弯矩 M1=16.142 kNm（逆时针） 静止水压力产生的弯矩 M2=19.38 kNm（顺时针） 浪压力产生的弯矩 M3=22.542 kNm（顺时针） 配筋计算： （2- 210 lqlgM kQkG 9） 式中： 安全级别，该防浪墙属 3 级，结构安全级别为 II 级，； 0 0 . 1 0 设计状况系数，； 0 . 1 、 永久、可变荷载分项系数，浪压力取 1.2；静止土压力和主 G Q 动土压力取 1.2 ；静水压力取 1.0 012 1.0 1.0 1.2 12.45 14.94 GkQk Mglql kN m 正常 图 2-11 - 17 - 012 1.0 1.01.2 20.36 1.0 3.38 1.2 21.24 2.324 GkQk Mglql kN m 设计 012 1.0 1.01.2 22.542 1.0 19.38 1.2 16.142 27.06 GkQk Mglql kN m 校核 工况四位最危险工况。 根据水工挡土墙设计规范 SL_379-2007,墙身配筋可按固支在底板上的悬 臂板按受弯构件计算。 由于防浪墙处于水位变动区，故环境类级为三类，混凝土保护层厚度 c=30mm，a=35mm,取单位宽度 1m 进行计算，混凝土采用 C20，则轴心抗压强度 设计值。钢筋采用级钢筋， 2 / 0 . 10mmNfc 2 /310mmNfy 截面抵抗矩系数： （2-10） 2 0 hbf M c d s 式中： 结构系数， d 2 . 1 d 015 . 0 2 0 hbf M c d s 校核 ，属于适筋破坏。 544 . 0 015 . 0 211 bs 钢筋面积： 20 225 310 4651000015 . 0 0 . 10 mm f hbf A y c s 配筋率：%15 . 0 04 . 0 4651000 225 min0 0 0 hb As 故采用最小配筋率配筋： 2 0 0 0min 5 . 69715 . 0 4651000mmhbAs 选配 10110（） ，分布钢筋采用 10250。 2 714mmAs 在下游侧采用构造对称配筋，配 10110，分布钢筋采用 10250。配 筋图见细部构造图。 2.6.2 底板配筋计算 - 18 - 根据水工挡土墙设计规范 SL_379-2007, 前趾和底板配筋可按固支在墙体上的悬臂板按受 弯构件计算。 最危险工况判定： 基底反力作用点距 2-2 截面 2.958.1622 63.94 1.473 358.16263.94 em 基底反力在 2-2 截面产生的弯矩：（基地反力见图 2-12） (逆时针)； 1 2.9 58.16263.941.473260.79 2 M MkN 盖土重在此截面产生的弯矩=149.352.9/2=216.56（顺时针） ； 2 MMkN 自重在此截面产生的弯矩（顺时针）41.49 2 9 . 2 9 . 25 . 0 5 . 23 3 MMkN ； 各力在 2-2 截面产生的弯矩之和： 012 1.0 1.01.0 216.56 1.0 49.41 1.0 260.79 5.18 GkQk MMglql kN m 正常完建 （顺时针） 工况三：设计洪水位 基底反力作用点距 2-2 截面 2.956.2532 72.126 1.510 356.25372.126 em 基底反力在 2-2 截面产生的弯矩：（基地反 力见图 2-13） (逆时针)； 1 2.9 56.25372.1261.510281.086 2 M MkN 各力在 2-2 截面产生的弯矩之和： 工况四：校核洪水位 012 1.0 1.01.0 281.086 1.0 216.56 1.0 49.41 15.116 GkQk Mglql kN m 设计 逆时针 基底反力作用点距 2-2 截面 图 2-12 图 2-13 - 19 - 2.955.9752 79.61 1.534 355.97579.61 em 基底反力在 2-2 截面产生的弯矩：（基地反力 见图 2-14） 1 2.9 55.97579.611.534301.63 2 M (逆时针)；MkN 各力在 2-2 截面产生的弯矩之和： 012 1.0 0.851.0 301.63 1.0 216.56 1.0 49.41 30.31 GkQk Mglql kN m 校核 逆时针 故最危险工况为校核洪水位工况。 由于防浪墙处于水位变动区，故环境类级为 三类，混凝土保护层厚度 c=30mm，a=35mm,取单 位宽度 1m 进行计算，混凝土采用 C20，则轴心抗 压强度设计值。钢筋采用级钢 2 / 0 . 10mmNfc 筋，。 2 /310mmNfy 截面抵抗矩系数： 2 0 hbf M c d s 式中： 结构系数， d 2 . 1 d 6 22 0 1.2 30.31 10 0.017 10.0 100050035 d s c M fb h ，属于适筋破坏。 11 20.0170.544 sb 钢筋面积： 2 0 10.0 0.017 1000 465 255 310 c s y fb h Amm f 配筋率： 00 min 0 255 0.0550.15% 1000 465 s A b h 故采用最小配筋率配筋： 图 2-15 图 2-14 - 20 - 2 0 0 0min 5 . 69715 . 0 4651000mmhbAs 选配 10110（） ，分布钢筋采用 10250。 2 714mmAs - 21 - 第三章 复合土工膜计算 3.1 0.4mm 厚土工膜 250 高程以上铺设 0.4mm 厚复合土工膜，故其所承受最大水压力： max 9.81278.98250.0284.29PKPa 拉应力为 ： （取 b=0.01m）0.2040.204 284.29 0.01/0.58TP b 计算结果如下： 表 3-1： 应变 （%） 122.535101520 拉应力 t（kN/m） 5.804.103.673.352.591.831.501.30 应变土工膜拉伸实验曲线数据如下表（纵向）： 表 3-2： 纵向（%） 1235810 拉应力 （kN/m） T 1.412.743.935.958.299.55 注：，mkNT/33.30max% 9 . 60 max 土工膜拉伸实验曲线数据如下表 (横向) 表 3-3： 应变（%） 1235810 拉应力（kN/m）T 1.73.224.466.348.479.69 注：，mkNT/69.33max%8 .66 max 取表（3-1） 、表（3-2） 、和表（3-3）分别与两条土工膜拉伸实验曲线相交， 见附图八，得数据如下表： 表 3-4 边界情况T maxTmax K1K2 - 22 - 纵向3.552.6430.3360.98.5423.07 长条缝 横向3.762.3933.6966.88.9627.95 注：T、单位为 kN/m，、单位为%；maxT max K1 =/T，K2=/；maxT max 根据经验，当 K1、K2均大于 5 时，即认为所用土工膜强度满足要求。 3.2 0.6mm 厚土工膜 255 高程以下铺设 0.6mm 厚复合土工膜，故其所承受最大水压力： max 9.81278.98224.5534.45PKPa 在垂直于长条方向，拉应力最大，为 （取 b=0.01m）0.2040.204 534.45 0.011.09TP b 计算结果如下表 表 3-5： 应变（%）122.535101520 拉应力 T（kN/m）10.90 7.71 6.89 6.29 4.87 3.45 2.81 2.44 注：T=1.069/。 土工膜拉伸实验曲线数据如下表(纵向)3-6： 应变（%） 1235810 拉应力（kN/m） T 2.214.386.4410.0413.7415.4 注：，mkNT/51.39max%2 .62 max 土工膜拉伸实验曲线数据如下表(横向)3-7： (%) 1235810 T1.573.646.38.7611.6113.16 注：，mkNT/94.37max%5 .69 max 取表（3-5） 、表（3-6） 、和表（3-7）分别与两条土工膜拉伸实验曲线相交， 见附图九，得数据如下表： 表 3-8 边界情况T maxTmax K1K2 - 23 - 纵向6.342.939.5162.26.2321.45 长条缝 横向6.303.037.9469.56.0223.17 注：T、单位为 kN/m，、单位为%；maxT ma