水工建筑物重力坝设计计算书

1、非溢流坝设计 (一)、初步拟定坝型的轮廓尺寸 (1) 坝顶高程的确定 校核洪水位情况下： 波浪高度2hi=4D/3=x185/4X41/3 = 波浪长度2L=x (2hJ= x波浪中心线到静水面的高度ho=n (2hJ2/ 2Li=X = 安全超高按川级建筑物取值h c= 坝顶高出水库静水位的高度 Ah校=2hi+ ho+ hc=+二 设计洪水位情况下： 波浪高度2hl=5/4D1/3=XX18)5/4X41/3=1.62m 波浪长度2Li=X (2hi)= X 15.3m波浪中心线到静水面的高度h =n (2hi)2/ 2Ll =X= 安全超高按川级建筑物取值h c= 坝顶高出水库静水位的高

2、度 Ah设=2hi+ ho+ h c=+=2.56m 两种情况下的坝顶高程分别如下： 校核洪水位时： += 设计洪水位时： +=226.56m 坝顶高程选两种情况最大值 m,可按设计，则坝高。 (2) 坝顶宽度的确定 本工程按人行行道要求并设置有发电进水口， 布置闸门设备， 应适当加宽以满足闸门 设备的布置，运行和工作交通要求，故取 8 米。 (3) 坝坡的确定 考虑到利用部分水重增加稳定，根据工程经验，上游坡采用 1：，下游坡按坝底宽度 约为坝高的倍，挡水坝段和厂房坝段均采用1：。 (4) 上下游折坡点高程的确定 理论分析和工程实验证明， 混凝土重力坝上游面可做成折坡， 折坡点一般位于 1/

3、32/3 坝高处，以便利用上游坝面水重增加坝体的稳定。 根据坝高确定为，则 1/3H=1/3 X =，折坡点高程=+=192m 2/3H=2/3 X =35m 折坡点 高程=+35=,所以折坡点高程适合位于192口之间，则取折坡点高程为。挡水坝段和厂房 坝段的下游折坡点在统一高程处。 (5) 坝底宽度的确定 由几何关系可得坝底宽度为 T=()X +8+ X= (6) 廊道的确定 坝内设有基础灌浆排水廊道，距上游坝面6.1m，廊道底距基岩面4m,尺寸 X(宽X高)。 (7) 非溢流坝段纵剖面示意图 二)、基本组合荷载计算及稳定分析 由上述非溢流剖面设计计算得知校核洪水位情况下的波浪三要数： 波浪

4、中心线到静水面的高度 h0=0.3m 波浪高度 2hl =0.98m 波浪长 2Ll=10.23m 因为 gD/v2=x 4000/18 2=121.11m ,在 20250m之间 所以波高应安转换为累计频率 1%时的波高： 2hl (1%) =X=1.22m 又因为半个波长 Ll =2= ,满足抗滑稳定要求。 (2)校核洪水位情况 校核洪水位情况下荷载计算示意图 校核洪水位情况下的荷载计算过程见附表 2 附表2 非溢流重力坝基本荷载计算表 上游水位： 下游水位：坝高：计算情形：校核洪水位情况 荷载 符号 计算公式 垂直力(KN) 水平力(KN) 对坝底面中点的偏心 距(m) 力矩(KN m)

5、 T J 正 负 自重 W 1/2 XXX 24 W 8XX 24 W 1/2 XX 42 X 24 水平水压力 Pl 1/2 XX P2 1/2 XX 垂直水压力 Q X X Q2 1/2 XXX Q 1/2 XXX 扬压力 U X X 匕 1/2 XXX U3 X X U4 1/2 XXX 浪压力 Pii 1/2 XX +X P12 1/2 XX 水平泥沙压 力 Pn 1/2 XX 202x tg(45 -18 /2) 垂直泥沙压 力 Pn2 X 1/2 X 4X 20 合计 总计 刀W= 刀P= 刀M= 注：垂直力以J为正，T为负；水平力以t为正，为负；力矩以顺时针为正，逆时针为负。 抗

6、滑稳定分析 f ( W U) CA P =X() +700X / = ,满足抗滑稳定要求 四、应力分析（运行期） （一）正常洪水位情况下 1、水平截面上的正应力 6 M B2 yu yd 2、剪应力 W 6 M BB2 22586.04 43.1 22586.04 43.1 6 6282.45 43.12 6 6282.45 43.12 562.48(kPa) 521.89(kPa) 上游面水压力强度: 2 R 討1 rSbH 淤 tan (45 2 9.81 425 9.5 19-8tan2(45 号)51622(kPa) 下游面水压力强度： FrwH2 9.81 5.5 53.96(kPa

7、) 剪应力: u (Pu yu)n (516.22562 .48)0.29.25(kPa ) d (yd Pd)m (521.89 53.96) 0.7 327.56(kPa) 3、水平应力 xu 巳 un 516.22( 9.25) 0.2518.07(kPa) xd Pd dm 53.96327.56 0.7283.25(kPa) 4、主应力 1u (1 n2 )yu Rn2 (1 0.22) 562.48 516.22 0.22 564.33(kPa) 1d (1 m 2) yd 巳m2(1 0.72) 521.89 53.96 0.72 751.18(kPa) 2u Pu 516.22

8、(kPa) 2d Pd 53.96(kPa) （二）校核洪水位情况下 1、水平截面上的正应力 yu W 6 M BB2 20324.206 91477.78 43.143.12 767.03(kPa) yd 20324.20 43.1 6 91477.78 43.12 176.09(kPa) 2、剪应力 9.5 19.8tan2(4518) 597.64(kPa) 2 上游面水压力强度: P 口已 R2=x =(m),= x =(m); R3=x =(m), = x =(m)。 堰面曲线与直线段的切点坐标 上游坡度垂直：A= B= a= b= 直线段与溢流曲线的切点坐标： tan T x 1

9、1 m AHd 1 0.7 (tan 1.43 A 9 1.096 1=55 10.46 1.431.1765 17.46(m) T y BHd (tan 1)b 0.592 10.46 1.432.176 13.49(m) 切点咼程= 堰顶高程-y =(m) 底部反弧段 取=时，坝 H0二校核洪水位-坎 所以 h=!。1.14 又因为R=(4 1 取挑射角9 2=20 则： 贝顶水面流速为V1 欠顶咼程=因为q=80 m3/s m,则q/V仁80/= 2gH01.14 0.952 10 33.6528.10(m3/s) 0) h,所以取 R=6h= h仁hcos 9 = = ,1 2 L V-! sin cos V1 cos g 1 28.12 sin 20 cos 20 9.81 2 2 .V1 Sin22g(h1 h2) 84.93(m) 28.1 cos20 . 28.12 sin 220 2 9.81(2.68 17.15) h2 =冲刷坑深度: 取冲刷坑系数为k=, q=80