重力坝设计与施工4

1、TL水库枢纽设计说明书 第一章 基本资料1.1 工程概况及工程目的 TL水库位于QL河上，控制流域面积5 060km2，占全流域的80%。QL河水量充沛，但年内及年际的水量分配极不均匀，必须兴建大型的控制工程进行调节，丰富的水资源方可得到充分地利用。水库主要任务是调节水量，为工业、农业和生活提供水量，结合引水发电、水面养殖、洪水错峰等，可以综合利用。供水原则是：在满足城市生活、工业用水的同时，对农业也给予一定的重视，特别是移民迁建灌区用水应优先保证。 枢纽工程在三个坝址选择了二条坝线，二种坝型。I83坝线采用混凝土重力坝。“红层”坝线采用当地材料坝。枢纽建筑物包括主坝、泄水设施及电站等。枢纽工

2、程的推荐方案为I83坝线混凝土坝方案(见坝址位置图1)。根据本工程的规模及其在国民经济中的作用，按设计规范规定，水库枢纽工程属大(一)型。主要建筑物按一级设计，辅助建筑物按三级设计，临时建筑物按四级设计。1.2 基本资料1.2.1气象 全流域属于季风大陆性气候，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，年平均降水量约700mm，且多集中在夏季七、八两月。 流域多年平均气温为10左右，日温度变化较大。离坝址较近的气象站实测最高气温39。全年无霜期约180d，结冰期约120d，河道一般12月封冻，次年3月上旬解冻，冰厚为0.40.6m，岸边可达1m。多年平均最大风速为23.7m/s，水库吹程为3km。图 1 坝

3、址位置图 1.2.2水文分析 (1) 年径流：QL河流域水量丰沛，年径流主要由年降雨产生。年径流在地区与时间上的分布与年降水基本一致。径流在年际间变化悬殊。根据实测资料，19561982年的27年中，丰水年1977年来水量达21.34108m3，枯水年1981年仅1.667108m3，相差19.37108m3，约合12.8倍，且丰、枯水年常连续发生。坝址处多年平均年径流量为9.6108m3。 (2) 洪水：洪水一般由暴雨形成。本地区暴雨历时短、强度大、地面坡度陡，洪峰陡涨陡落。一次洪水历时一般为35d。洪水具有峰高量大的特点。本流域洪水多发生在七、八两月，出现在七月的占34%，出现在八月的占6

4、6%。多年平均69月洪量占年径流量的70%左右，三天洪量占六天洪量的70%以上，大水年尤为集中。如1962年最大六天洪量占年径流量的比例达70%。由频率分析法求得不同频率的洪水结果，见表1。表1-1 洪水计算成果表项 目洪峰流量/(m3.s-1)洪量/108m31d3d6d30d特征值均 值2 0001.402.202.805.37CV1.351.351.351.251.00CS/CV2.502.502.502.502.50频率(%)0.0132 04022.4335.2439.9655.400.0229 60020.7532.6536.9051.500.122 48015.7424.7328

5、.3440.500.219 68013.7821.6524.9236.200.516 00011.2317.6020.4130.40113 2809.3014.5017.1426.10210 6807.4811.7513.9221.7057 3605.158.109.8016.20105 0003.505.506.8312.10202 9202.043.214.178.18 (3) 泥沙。流域植被较好，泥沙来源在地区上分布和洪水在地区上的分布是一致的。泥沙在年内分配比径流更集中。汛期输沙量约占年输沙量的95%，而汛期沙量又都集中在几次大洪水中。年际之间沙量变化悬殊。由统计分析得知，坝址处多年平

6、均输沙量为386104t，多年平均侵蚀模数为762t/km2，多年平均含沙量为4.0kg/m3。从泥沙的组成情况来看，泥沙颗粒较粗，中值粒径为0.075mm，淤沙浮重度为9kN/m3，内摩擦角为1.2。1.2.3 工程地质(1) 区域地质 该水库库区属中高山区，构造剥蚀地形。QL河在本区内河曲发育，侧蚀能力较强，沿河形成不对称河谷，由于构造运动影响，河流不断下切，于堆积岸形成阶地，侵蚀岸形成陡岸。组成本区地层计有：太古界、下元古界、震旦系、侏罗系及火成岩侵入体和第四纪等，其中分布最广的为震旦系地层。以太古界、震旦系、侏罗系三者与工程关系密切，为库区的主要岩层。(2) 地质构造与地震 本地区地质

7、构造复杂，全区地震频繁，特别是坝址区南段尤为突出。库区及其周边控制性的断层有两条大断裂。第一条在坝址下游小暖泉村穿过QL河，沿线有泉群出现。从控制泉群、控制地貌及岩相作用分析，列为活动性断裂较合适。第二条向北东方向延伸，在距TL水库库区67km处尖灭。属第四纪以来活动性较强的断裂，沿该断层时有地震发生。这二条活动性断裂在三坝址以西5km处汇而不交。按断层交汇部分易发震的原则，这种汇而不交是值得注意的。近期坝址地区未发生大于4级以上地震，邻区地震活动有一定影响。1983年8月经省级地震局鉴定确定，一、二坝址位于北区，属相对稳定区，基本烈度为6度，三坝址位于区，基本烈度为7度。邻区强震的影响，烈度

8、可高达67度。(3) 库区工程地质条件 库区左岸非可溶性岩层广泛分布，其中主要由云母千枚岩、石英砂岩、砂质页岩等组成，其透水性较小，也没有发现沟通库内外的大断层。因此，在非可溶性岩层分布区，没有向库外渗漏的可能性。库区可溶性岩层分布不至于影响水库蓄水，即水库蓄水以后，向邻谷沙河渗漏的可能性不大。经过对库内断层，灰岩地区的勘探分析，水库向外流域及下游漏水的可能性很小。 库区内岩层抗压强度较高，抗风化能力较强，未发现可能发生塌滑的岩体，库岸基本上是稳定的。库区内未发现有开采价值的矿藏，不存在对库周边产生的浸没问题。(4) 坝址坝线工程地质条件 坝址内出露的断裂构造如F103、F105、F108、F

9、112、F114、F117、F122等大小断层共十余条，断层走向以北西为主，北东者少，多为高角度正断或平移正断层。(i) F103断层，产状走向近EW，倾向N，倾角4050，逆断层。大红峪组第三段砾岩被切割。下盘有牵引褶曲，破碎带宽约1020m。出露于I83坝线右岸上游约150200m，宽约1020m。(ii) F105断层，产状走向NW310，倾角8090，为平移断层。水平断距400m，两侧岩石破碎严重、无胶结现象，出露于I83坝线右岸坝头附近。(iii) F108断层，产状走向NW345，倾向NE，倾角56，逆断层。由大红峪组第一段薄层板岩、石英砂岩逆于大红峪组第二段中厚石英砂岩之上。破碎

10、带宽约6.0m、未见胶结现象。其中夹有30cm厚的断层泥。断层两盘岩石影响带宽10.4m。在上盘薄层板岩夹石英砂岩中有牵引褶曲。岩层有直立或倒转现象，具有强烈挤压特征。(iv) 根据坝址两岸构造，地层岩性出露分析，推测河床中可能有顺河断层通过。原因是两岸出露的断裂构造均未过河，如F103断层走向近东西，规模较大，左岸无迹象；且地层出露两岸高程有明显差异。I83坝线主要工程地质条件见表2。表1-2 I83坝线主要工程地质条件地形地貌构造剥蚀中低山地形，不对称“U”型峡谷，右岸较陡，左岸坡缓，阶地不发育。坝线长480m。覆盖层河床57m砂石层，左岸山麓堆积31.0m。地层岩性震旦系大红峪组第一、二

11、段，为中厚层石英砂岩与板岩互层。岩层产状层面倾向上游。软弱夹层据平洞、竖井资料，右岸有软弱夹层13条，系顺层夹泥。左岸顺层夹泥6条，切层泥3条。建议磨擦系数f0.20.24。风化情况弱风化下限、河床1028m深(高程：左边75m，右边55m)。左岸弱风化下限为115105m高程，右岸为120908m高程。地质构造右岸小断层67条：左岸F122断层一条。构造简单，基本地震烈度为6度。岩层透水层坝基下部80100m深的范围内W值均大于0.02l/m.min，均需灌浆处理。岩 溶I83坝线上游2km处，马圈子电站附近见溶洞。稳定性右坝肩上、下游存在I、II号不稳定岩体。岩石力学指 标石英砂岩单块岩石

12、室内指标：抗压强度134338MPa.弹性模量50010 000MPa。泊桑比0.110.13。各岩层层面磨擦系数的估计建议值：(1) 石英砂岩层面磨擦系数为0.600.65，凝聚力0.380.50 MPa(2) 板岩层面磨擦系数为0.40.45，凝聚力0.330.38MPa(3) 层面夹泥膜磨擦系数为0.30.35，凝聚力0.200.27 MPa(4) 切层泥层磨擦系数为0.20.24，凝聚力0.150.18 MPa1.2.4当地建筑材料 天然建筑材料分布于坝址区上、下游河滩及两岸阶地。其中土料场主要有七处。地下水位以上储量为1 183.44104m3。砂砾卵石料场主要有八处。地下水位以上储

13、量为1 088.95104m3，全部储量有待进一步探查。各料场材料的物理性质，试验指标等基本满足技术要求，可作大坝混凝土骨料及围堰土料。如采用当地材料方案，其粘性土料的储量足以满足施工要求。1.2.5 交通条件 施工现场对外交通方便，仅需将工地与交通要道的连线公路修通即可。坝顶无重要交通要求。1.2.6 施工条件 采用低围堰、底孔导流、分期施工的导流方法进行施工。各项施工辅助企业、仓库及生活等临时建筑布置在坝址下游两岸。混凝土骨料取自下游料场。施工用电由刘田庄引接。1.2.7 效益(以1984年价格水平及费用标准计算) 水库建成以后，除了满足城市生活、工业及农业用水外，还可获得发电、防洪、养鱼

14、等效益，总效益是显著的。(1) 灌溉效益。灌溉效益分析成果见表3。表1-3 灌溉效益分析成果表项 目旱地灌溉旱改水稻垦荒水稻灌区不灌产值差(元/亩)162.00354.20412.00分摊系数法亩效益(元/亩)81.00177.10206.00单方水效益(元/m3)0.250.170.17减去成本法亩效益(元/亩)124.00378.00261.00单方水效益(元/m3)0.390.260.22(2) 城市及钢铁基地供水效益 按城市总净产值中水的效益分摊系数以10%计，则每立方米水的效益为0.53元/m3。(3) 防洪效益 防洪效益按建库以后，与临近水库联合运用。在削峰、错峰过程中减少下游地区

15、洪水灾害的效益计算。水库年平均效益为443.16万元/年。(4) 发电效益 以水电的价格代替水电的效益按0.093元/kWh计算。 本水库的规划及建筑物特性指标见表2-4。1.2.8 地形图和地质剖面图坝址处地形图见附图1，I83坝轴线地质剖面图见附图2。表2-2 水库规划建筑物特征指标项目单位指标备注水位校核供应水m155.30P=0.02%设计洪水位m152.70P=0.1%正常储水位m152.20死水位m110.0发电校核尾水位m98.10设计尾水位m96.00正常尾水位m83.10坝前堆砂高程m96.60库容总库容108m314.93调洪库容108m32.00兴利库容108m310.2

16、3死库容108m30.94堆沙库容108m31.66主坝坝型砼实体重力坝坝顶高程m157.24最大坝高m89.24坝顶长度m519.00坝顶溢流孔数孔15堰顶高程m141.70每孔净宽m15.00工作闸门尺寸m * m12.5启闭机（2*45t固定式）台15设计洪水下泄能力m3*S-118276.00校核洪水下泄能力m3*S-124527.00进水口进口底高程m90.00底孔数及尺寸孔、m * m4、5*6平板工作闸门m * m4、5*6工作门启闭机台4设计水位泄水能力m3*S-13584校核水位泄水能力m3*S-13663第二章 枢纽布置2.1 坝轴线选择坝轴线选择与枢纽密切相关，不同坝轴线

17、可以有不同的坝型和枢纽布置方案，通过经济、施工难易程度以及地形地质条件选择合理的坝轴线。 给定的I83坝轴线较短，坝体工程量小，可以减少人力、物力、财力。I83坝轴线与其他坝轴线相比，其地形、地质条件较好，地质构造简单，且其当地材料的储量足以满足施工要求。I83坝址位于北I区，属于相对稳定区，地震活动较为稳定。 除此之外，坝址宜选在河谷狭窄地段，且要考虑施工导流等等，因此需要全面分析，选择最有利的坝址。从地质条件看：右岸小断层67条，左岸断层一条，构造简单基本地震烈度为6度。河床有57m的砂石覆盖层。 从施工条件看：I83更有利施工导流，截流期较短，易于截留。 从水流条件看：I83更有利调高水

18、位，对发电为主的建筑物有利，且其岩层层面倾向上游，有利于坝体的稳定。 从经济条件看：I83坝址有施工需要的材料，且施工现场对外交通方便，而两岸间距短，减少造价。 综合以上各方面看，在满足枢纽布置和施工导流的前提下，I83坝轴线工程量小，造价低，施工方便，因此选其为坝址。2.2 坝型确定混凝土实体重力坝，原因如下：1重力坝（1）重力坝主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求；同时依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度要求。重力坝之所以得到广泛应用，是因为其具有以下几个方面的优点： 安全可靠。重力坝剖面尺寸大，坝内应力较低，筑坝材料强度高，耐久性好，因而抵抗洪水漫顶、渗

19、漏、地震和战争破坏的能力都比较强。 对地形、地质条件适应性强。任何形状的河谷都可以修建重力坝。 枢纽泄洪问题容易解决。重力坝可以做成溢流的，也可以在坝内不同高程设置泄水孔，一般不需要另设溢洪道或泄水隧洞，枢纽布置紧凑。 便于施工导流。在施工期可以利用坝体导流，一般不需要另设导流隧洞。 施工方便。大体积混凝土可以采用机械化施工，在放样、立模和混凝土浇筑方面都比较简单，并且加强、修复、维护或扩建也比较方便。（2）重力坝的缺点主要是坝体剖面尺寸大，材料用量多，把体应力较低，材料的强度不能充分发挥，而且需要严格的温度控制措施，坝基与地基的接触面积大，相应的坝体扬压力大，对稳定不利。分析土石坝、拱坝的性

20、质特点，综合全部分析，考虑到枢纽主要是防洪作用，最后决定为重力坝。而重力坝的形式比较多，主要分为实体重力坝、宽缝重力坝、空腹重力坝。1实体重力坝的主要优点就是，结构相对比较简单，施工比较方便，并且有丰富的经验技术，施工过程中质量容易控制。其不足之处就是坝体体积较大，扬压力也比较大，施工时不利于混凝土的散热。2宽缝重力坝具有以下一些优点：充分利用了混凝土的抗压强度；扬压力显著降低；节省混凝土方量。但也有一些缺点，如：增加了模板用量，立模也较复杂；分期导流不便；在严寒地区，对宽缝需要采取保温措施，而且宽缝重力坝的散热比较好，并且一般情况下，不易出现被坝体内部混凝土由于膨胀而破坏坝体的稳定。3. 空

21、腹重力坝的优点是：坝体空腔对减少坝基扬压力及改善坝基应力有利，因而坝体混凝土量可较实体重力坝节省20%30%；节省了坝基开挖量；便于散热；有的坝体空腔内可以布置水电站厂房,特别是当河谷狭窄,洪水流量大,下游水位变幅大,布置地面厂房困难时,有其优越性。缺点是:施工复杂,有倒悬模板；空腔周围易出现拉应力，为摸清和改善应力状态，需作大量计算和模型试验：钢筋用量较实体重力坝多；坝内厂房运行条件不如地面厂房好。结合设计内容，综合以上所述，确定选择实体重力坝方案。2.3 枢纽布置根据本工程的规模及其在国民经济中的作用，按设计规范规定，水库枢纽工程属大（一）型。主要建筑物按一级设计，辅助建筑物按三级设计，临

22、时建筑物按四级设计。枢纽布置应遵循的一般原则是：(1) 坝址、坝及其他主要建筑物的型式选择和枢纽布置要做到施工方便，工期短，造价低；(2) 枢纽布置应当满足各个建筑物在布置上的要求，保证其在任何工作条件下都能正常工作；(3) 在满足建筑物强度和稳定的条件下，降低枢纽总造价和年运转费用；(4) 枢纽中各建筑物布置紧凑，尽量将同一工种的建筑物布置在一起，以减少联结建筑；(5) 尽可能使枢纽中的部分建筑物早期投产，提前发挥效益(如提前蓄水，早期发电或灌溉)；(6) 枢纽的外观应与周围环境相协调，在可能条件下注意美观。一般来说，拦河坝在水利枢纽中占主要地位。在确定枢纽工程位置时，一般先确定建坝河段，再

23、进一步确定坝轴线，同时还要考虑拟采用的坝型和枢纽中建筑物的总体布置，合理解决综合利用要求。一般泄洪建筑物和电站厂房应尽量布置在主河床位置，供(引)水建筑物位于岸坡。(1) 溢流坝的布置。溢流坝应布置在与河流接触的坝体中段位置，溢流坝的位置应使下泄洪水时与下游平顺连接，不致冲淘坝基和其他建筑物的基础，其流态和冲淤不致影响其他建筑物的使用。(2) 泄水孔及导流底孔的布置。泄水孔一般设在河床部位的坝段内，进口高程、孔数、尺寸、形式应根据主要用途来选择。狭窄河谷泄水孔宜与溢流坝段相结合，宽敞河谷二者可分开；排沙孔应尽量靠近发电进水口、船闸等需要排沙的部位。(3) 非溢流坝段的布置。非溢流坝应布置在于河

24、道两岸相连的位置，非溢流坝通常布置在河岸部分并与岸坡相连，非溢流坝与溢流坝或其他建筑物相连处，常用边墙、导墙隔开。连接处尽量使迎水面在同一平面上，以免部分建筑物受侧向水压力作用改变坝体的应力。在宽阔河道上以及岸坡覆盖层、风化层极深时，非溢流坝段也可采用土石坝。第三章 坝体剖面设计3.1 坝顶高程的确定坝顶应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶的高程应高于波浪顶高程，其与正常蓄水位或校核洪水位的高差，可根据混凝土重力坝设计规范，由下式（3-1）计算，应选择两者中高程的高者作为选定高程 （3-1）式中： 防浪墙顶至正常蓄水位或校核洪水位的高差（m）；波高（m）； 波浪中心线至正常或校核洪水位的高差（m

25、）；安全超高，按混凝土重力坝设计规范规定，按下表 31采用。表31 安全超高hc相应水位坝的安全级别正常蓄水位0.70.50.4校核洪水位0.50.40.33.1.1 设计洪水位时坝顶高程的确定 坝的安全级别为I级，查表31得, mD=3 Km，g=9.8.宜按官厅水库公式计算 m3.1.2 校核蓄水位坝顶高程的确定查表31得, m, D=3 Km, 宜按官厅水库公式计算 ml2,所以深水波。又因为H11.7h,所以Kj=1.25。静水位处浪压力强度Pj=Kjh,所以单宽浪压力P=Lr4L2+h+h0-L28。(3)校核水位为155.3m，尾水位为98.1m, h=0.75 , l=8.26

26、, h0=0.21单宽浪压力P=11.93N，泥沙压力Pn=12nhn2tan(45-n2)2 ,其中n=7.5KNm3，hn=86.6-82.18=4.42m, n=12 挡水坝结构示意图 详细计算见表4-1，表4-2，表4-3第五章坝体应力分析5.1重力坝段抗滑及应力分析5.1.1抗滑稳定极限状态计算坝体抗滑稳定极限状态，属承载能力极限状态，核算时，其作用和材料性能均应以设计值代入。分设计和校核两种情况进行验算。设计情况验算： 基本组合时，由于33291KN33607KN，故基本组合时抗滑稳定极限状态满足要求。偶然组合与基本组合计算方法类同。校核情况验算： 偶然组合时，由于29709.62

27、KN34517.5KN，故基本组合时抗滑稳定极限状态满足要求。正常情况验算：偶然组合时，由于34930.06KN38365.62KN，故基本组合时抗滑稳定极限状态满足要求。5.2坝址抗压强度极限状态计算坝体抗滑稳定极限状态，属承载能力极限状态，核算时，其作用和材料性能均应以设计值代入。分设计和校核两种情况进行验算。设计情况验算偶然组合时， 对于坝址岩基：由于1692.07260000,故基本组合时坝址岩基抗压强度极限状态满足要求。对于坝址混凝土C20：由于1692.077692.31，故基本组合时坝址混凝土C20抗压强度极限状态满足要求。校核情况验算偶然组合时， 对于坝址岩基： 由于1647.

28、51260000,故基本组合时坝址岩基抗压强度极限状态满足要求。对于坝址混凝土C20： 由于1647.517692.31，故基本组合时坝址混凝土C20抗压强度极限状态满足要求。正常情况验算：偶然组合时， 对于坝址岩基：由于1791.89260000,故基本组合时坝址岩基抗压强度极限状态满足要求。对于坝址混凝土C20：由于1791.890，上游坝踵不出现拉应力，满足要求。校核情况验算： 因303.670，上游坝踵不出现拉应力，满足要求。正常情况验算：因650.870，上游坝踵不出现拉应力，满足要求。第六章 溢流坝段设计6.1溢流坝形式确定：由QL河流域气象条件可知，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，全

29、年结冰期为四个月，冰层较厚，而且由水文分析中可知，QL河洪水具有峰高量大的特点，故从宣泄洪水及排除冰凌和其他漂浮物考虑，并产考已建工程，可采用开敞式坝顶溢流方式。（1）布置于河道主流位置，沿坝轴线。（2）设计溢流孔数为15孔，每孔净宽15m。（3）中墩取4m，边墩取2m，其沉降缝设在闸墩中央。（4）溢流坝段总长为：L溢=4151515=285m6.2溢流坝剖面设计6.2.1溢流面曲线（1）开敞式坝顶一流的顶部曲线，采用WES型溢流堰大的顶部曲线，以堰顶O分为上游段OA和下游段OB。OA采用14椭圆曲线,方程为x2(aHs)2+(bHs-y)2(bHs)2=1,OB采用WES幂曲线，方程为xn=

30、kHsn-1y。水库校核洪水位为155.3m，堰顶高程为140.7m，则校核洪水位时堰顶水头H=155,.3-140.7=14.6，一般Hs=152.7-140.7=12m。1.OA段计算：a=0.280.30，ab=0.87+3a,取a=0.29，则b=0.167，Hs=152.7-140.7=12m代入椭圆方程得x2(0.2912)+（0.16712-y）(0.16712)=1;计算表如下：x-0.5-1-1.5-2-2.5-3-3.2-3.4y0.0210.0850.1960.3640.610.9881.221.577（2）OB段的计算：xn=kHsn-1y参考水工建筑物p40表2-10

31、得n=1.850,k=2.000,所以有x1.850=2.000120.850yOB堰面曲线计算表如下：x12345678910y0.060.20.460.791.191.662.212.833.524.28x11121314151617181920y 5.1166.967.989.0710.211.412.71415.46.2.2.中间直线段确定：其上部与坝顶曲线相切，下部与反弧段曲线相切，坡度与非溢流坝段的下游面坡度相同，即m=0.86.2.3下部反弧段确定：溢流坝下游采用挑流消能，根据SDJ2178规范规定，在保证自由挑流前提下，鼻坎最低高程可约低于下游最高尾水位，但应高出鼻坎附近下游水

32、面，鼻坎坎顶高程应能保证下泄水流为自由射流，一般高于下游最高水位12m，桃林口水库下游校核尾水位为99.1m，故坎顶高程选为101m。规范规定，反弧半径R可按（410）h选用，h为校核洪水位闸门全开时反弧段最低点处的水深。根据SDJ2178设计规范附录一知，开敞式泄水孔的泄水能力可按下式计算：定型设计水头Hs情况下的流量系数m和其他作用水头Hz况下的式中：Q 流量，m/s B溢流堰净宽，m Hz堰顶作用水头，m g重力加速度，m/s2 mz流量系数，初设时在定型设计水头作用下，当pH3(P为堰高)时，取m= 0.470.49，当PH3时，取m=0.440.47。流量系数mz的比值参照表3-2由

33、水力计算手册知：式中：E0所取已知断面单位水体所具有的能量 Hc鼻坎反弧段最低处水深能量损失的流速系数，=31-0.055KE0.5 KE流能比,KE=qqz1.5,上式适用于KE=0.0040.15范围内，当时，取，Z上下游水位差，Z=155.3-98.1=57.2（m）E0忽略行进流速的影响，取E=P+H=(140.7-64.39)+155.3-140.7=91.91q=Q1515=24527/225=109 m3/SE0=hc+q22g2hc2=hc+109229.80.92hc2 (由水力学下册p5表9.1得取0.9)所以得hc=2.9m 当反弧处与下游水平段连接时，选用较大值R=10

34、hc=29m。溢流坝最大剖面图见图3-1 溢流坝最大剖面图6-1由水工建筑物p41表2-11得HSHZmax=(152.7-140.7)/(155.3-140.7)=0.822 最大负压值为0.35Hs=0.3512=4.2m24527m3s;Q设=18870m3s18276m3s。所以溢流坝段满足设计要求。6.5底流消能计算由水工建筑物p45得跃后水深hc=hc2cos(1+8q2ghc3cos31-2tan-1)其中=0，hc=2.9m,q=109m3s,=3.75+25tan+15tan2，得hc=27.5m，ht=98.1-87.42=10.68m令s=1,则H1=14.36m 即C=

35、1.0527.5-14.36=14.515mE01=C+H10 其中H10=(qsm12g)23=15.09 得E01=14.515+15.09=29.605 hk=31092g=10.7 hchk =0.9 E01=hc1+q22g2hc12 26.605=hc1+109229.80.92hc12 得hc1=5.58m和28.70m,经验算取5.58m。继而得hc1=5.5821+810929.85.583-1=18.24m(2)hc=5.58m hc=18.24m H10=(1090.424.427)23=15.09m H1=15.09-109229.81.0518.242=15.09-1

36、.65=13.44m 20.79=hc1+109229.80.92hc1 得hc1=7.51和18.63经验算取7.51 hc1=7.5121+810929.87.513-1=14.60m(3)hc=7.51m , hc=14.60m , H10=(1090.424.427)23=15.09 , H1=15.09-109229.81.0514.602=15.09-2.58=12.51. C=1.0514.60-12.51=2.82 E01=2.82+15.09=17.91 所以有hc13-17.91hc12+748.36=0 得hc1=9.35和14.2经验算取9.35 即hc1=9.3521

37、+810929.89.353-1=11.43m 故3道坎后水深为11.43m略大于ht=10.68m，所以在消力池内加一些辅助消能设施即可满足要求。消力池L=0.76hc-hc即得L1=103.32m, L2=53.17m,L3=29.78m。（4）护坦厚度确定由水工建筑物p297（8-9）得t=K1qH(抗冲要求)， K1=0.2, q=109m3s, H=155.3-98.1=57.2m， 所以t=5.7m 由水工建筑物p45得在岩基上护坦厚度一般为1-3m所以厚为6m。6.6溢流坝水面曲线计算为了设计闸墩高度，边墙高程及选定平板闸门门轴高程，需知道水面线，水面以上安全超高采用0.5m1.

38、5m本设计中取1m。由水工设计手册p6-178所述计算校核水位的水面曲线上切点坐标(17,11,43)，下切点坐标(41,77,42.4)。（1）计算上切点水面高X=17,y=11.43 xHd=1.4 查水工设计手册6图27-2-7得L=2.03 L=0.02(LK)-0.1K=0.5, =0.02(2.030.5)-0.12.03=0.04，H+11.43=hpcos+q22ghp2 , 其中q=109m3s，cos=0.625。得hp=5.15， h=hp+0.18=5.15+0.180.045.15(2)当x=26.4时，y=23.18, xHd=26.412=2.2,查水工设计手册6

39、图27-2-7得L=3.5 L=0.02(LK)-0.1 取K=0.5, =0.02（3.50.5）-0.13.5=0.06，H+23.18=hpcos+q22ghp2,hp=4.15, h=hp+0.18=4.15。（3）当x=64.42时，y=53.2,此点是圆弧与河槽相切点，求水深即hc=2.9m。（4）计算坝头部点HHd=14.612=1.22, Hd=153.7-141.7=12, H=156.3-141.7=14.6,查表27-2-4由内差法得，溢流坝顶点至上边缘最大距离为3.48，上切点为（17,11,43）XHd -0.2 0.0 0.4 0.8 1.2YHd -1.033 -

40、0.98 -0.845 -0.613 -0.329X -2.4 0 4 .8 9.6 14.4 Y -12.396 -11.76 -10.14 -7.356 -3.948在CAD中绘出上述图形，对一些偏差较大点舍去不用曲线坐标如下：X-2.404.89.614.4Y-12.396-11.76-10.14-7.356-3.948X26.436.3141.7764.42Y23.1835.3242.3953.2溢流堰面曲线形状见图6.7泄流能力校核。 闸墩用半圆形 式中 n溢流孔数； b每孔的净宽； 堰顶水头； 闸墩形状系数； 边墩形状系数； 确定流量系数m。设计情况 校核情况 泄洪能力校核计算表如

41、下表：计算情况 m B（m）H（m）Q（m3/s）设计情况0.490.931512188793.2校核情况0.500.911514.6252973.06.8挑流消能计算 其中其中 式中 L-水舌抛距，m，如有水流向心集中影响者，则抛距还应乘以0.900.95的折减系数。 -坎顶水面流速，m/s -水库水位至坎顶的落差，m； -鼻坎的挑角，为； -坎顶垂直方向水深，m h-坎顶平均水深，m -坎顶至河床面高差 -堰面流速系数，0.93m最大冲坑水垫厚度估算：参见混凝土重力坝设计规范公式。 （3-8） 式中： 水垫厚度，自水面到坑底，m； 冲坑深度，m； q单宽流量，； H上、下游水位差，m; 冲

42、坑系数，取=1.1;消能防冲验算：验算结果满足要求。6.9溢流坝上部结构布置6.9.1 工作闸门本设计中采用平板闸门，尺寸宽高=1515m，平板闸门的主要特点是是一个启闭动作为直线运动的阀门，它具有一个典型的垂直于流体的平板闭合元件，滑动切入流体而关闭。由于平板闸阀的闸板关闭时，没有楔式闸板关闭时所产生的楔紧力，所以相对而言操作更灵活、使用寿命更长，启闭力较小。门轴位置的确定：门轴位置应设在泄水时不常受到水流和漂浮物冲击的高程上，一般溢流坝上的露顶式闸门，门轴位置约为在（）倍门高处水工设计手册6，即h轴=门高=（0.50.75）12.5=6.259.375m。取h轴=9m。6.9.2 检修闸门

43、检修闸门采用平板闸门，其特点是结构简单，闸墩受力条件较好，各孔口可共用一个活动启闭机，但启闭力较大，闸墩较厚。全部检修孔通常备用12个检修闸门，交替使用。本设计取2个检修闸门。（1）位置确定：检修闸门和工作闸门之间应留有13m的净距，以便检修，即工作闸门的最凸点距检修门13m，本设计取1m。（2）门槽宽深的确定：平面工作闸门槽深为0.52.0m，宽14m，检修门的槽宽和槽深比工作闸门取稍小值即可，本设计取槽深为0.5m，宽为1m。6.9.3闸墩（1）断面形状：闸墩的断面形状应使水流平顺，减少入口水流的侧收缩和出口水流的冲击波，闸墩上有做成半圆形，下游段做成流线型。（2）闸墩厚度：溢流坝段的横缝

44、，有两种布置方式。缝设在闸墩中间，各坝段产生不均匀沉陷，不影响闸门启闭，工作可靠，缺点是闸墩厚度增大。缝设在溢流孔跨中，闸墩可以较薄，但易受地基不均匀沉陷的影响，且水流在横缝上有过，易照成局部水流不顺。因此坝址延时基本完整，坚硬，抗压强度较高，抗风化能力较强，所以产生不均匀沉降小，故可采用缝设在溢流孔跨中，可使闸墩较薄，圆平板闸门，闸墩厚度最小为1.52.0m，本设计取墩厚b=4m。（3）闸墩的高度：一般扎门全开最高点距工作桥为12m，此处可取1m。闸门最大提升高度下沿较此处取下沿=较设平板闸门的圆心角为Q。sin=h3R=155.3-149.2416=0.3788,得=22.26=180-9

45、0-=20.87，即h=Rcos=14.95则工作桥下缘距门轴高度（即闸墩顶距门轴的高度）为：h墩=h4+1=15.95m其高程为：墩=150.24+h墩=167.19m闸墩长度的计算根据已建工程经验：为保证门轴的稳定，们轴距闸墩后沿要保留大于3m的距离，此处取为后沿=4m。此设计中，闸墩向溢流堰上游面伸出2.0m，改善了水流条件。并将这部分做到了溢流坝顶以下约一半溢流深度处，高程为134.4，坡度为：1:1，闸墩长度可由cad中量取。6.9.4边墙水面以上安全超高可以采用0.51.5m,本设计中取0.5m，直线段边墙高h上切点+0.5=5.15+0.5=5.65，取5.7m,边墙顶部厚为0.52.0m,取2m,6.9.5桥的布置：桥的结构本设计中，交通桥和工作桥均采用板梁式结构，采用单跨间支