电站溢流坝段设计

1、4 溢流坝段设计4.1 孔口设计 泄水方式的选择：为使水库有较好的超泄能力，结合本工程实际情况，采用开敞式孔口溢流。 洪水标准的确定：本次设计的主要建筑物级别为3级，根据规范水利水电枢纽等级划分及洪水标准查山区、丘陵区水利工程建筑物洪水标准，采用50年一遇的洪水标准设计，500年一遇的洪水校核。 流量的确定：由基本资料可知，设计洪水情况下，溢流坝的下泄流量为8640；校核洪水情况下，溢流坝的下泄流量为11840。 单宽流量的选择：坝址处基岩比较坚硬完整，综合枢纽的布置及下游的消能防冲要求，单宽流量取120。 孔口净宽的拟定：分别计算设计和校核情况下溢洪道所需孔口宽度，计算成果如下：根据公式B=

2、Q/qB=8640/120=72m根据以上计算，取每孔净宽b=16m，孔数=5，则实际溢流坝孔口净宽为80m， 溢流坝段总长度（溢流孔口的总宽度）的确定：根据工程经验拟定闸墩的厚度为：中墩厚4m，边墩厚3m；则溢流坝段的总长度为: 堰顶高程的确定：由堰流公式： 式中：Q流量 淹没系数。不淹没时取1.0 m流量系数。 侧搜索系数。n孔数b单孔净宽拟定侧收缩系数0.92，流量系数0.502，因为过堰水流为自由出流，故1，c=1.0，由堰流公式：，计算堰上水头，再计算堰顶高程，如表4-1所示。表4-1 堰顶高程计算表格计算情况水位（m）流量（m3/s）侧收缩系数流量系数m孔口净宽（m）堰上水头（m）

3、堰顶高程（m）设计情况131.8386400.920.5028014.1117.73校核情况135.82118400.920.5028017.4118.42所以，堰顶高程取117.73m。 闸门高度的确定，计算如下：门高正常蓄水位堰顶高程(0.10.2)130-117.73+0.1=12.37m ，查规范取门高为13m。 定型设计水头的确定：堰上最大水头校核洪水位堰顶高程135.82-117.73=18.09，定型设计水头(75%95%)13.5717.19m取16.3m, /=16.3/18.09=0.91经查表4-2可知，坝面最大负压0.182.9m，小于混凝土重力坝设计规范最大负压不超过

4、36水柱高度，符合要求。表4-2 堰面可能出现的最大负压0.750.7750.80.8950.8750.90.951最大负压0.50.450.40.350.250.20.10 泄流能力校核：先由水力学公式计算侧收缩系数，然后计算不同作用下的流量系数，根据已知条件，采用堰流公式 (4-1)来校核堰的泄流能力，计算结果见表4-3：根据水力学查得；m=0.49， 的取值是由水力学公式 （4-2）计算得到， =1-0.2+(n-1)/(nb) (4-2)表 4-3 孔口泄流能力校核计算情况流量Q(/s)侧收缩系数流量系数m孔口净宽（m）堰上水头（m）流量Q（/s）Q-QQ100%设计情况86400.9

5、20.498014.184532.1%5%校核情况118400.890.5078018.09122963.8%5%由计算结果知：孔口的泄流能力满足要求。4.2 消能防冲设计通过溢流坝顶下泄的水流，具有很大能量，所以要采取有效的消能措施，保护下游河床免受冲刷。消能设计的原则：消能效果好，结构可靠，防止空蚀和磨蚀，以保证坝体和有关建筑物的安全。设计时应根据坝址地形，地质条件，枢纽布置，坝高、下泄流量等综合考虑。消能设计的原则是：尽量使下泄水流的大部分动能消耗在水流内部的紊动中，以及与空气的摩擦上，且不产生危及坝体安全的河床或岸坡的局部冲刷，使下泄水流平顺；结构简单，工作可靠和工程量较少。溢流坝常用

6、的消能方式是：挑流消能、底流消能、面流消能和消力戽消能。挑流消能：利用泄水建筑物出口处的挑流鼻坎，将下泄的急流抛向空中，然后落入离建筑物较远的河床，与下游水流相衔接的消能方式。挑流消能通过鼻坎可以有效地控制射流落入下游河床的位置，范围和流量分布对尾水变幅适应性强，结构简单，施工、维修方便，耗资少，但对下游冲刷严重，堆积物较多，尾水波动与雾化都比较大，挑流消能使用于基岩比较坚硬的中、高水头各类建筑物，是一种应用非常广泛的消能方式。底流消能：通过水跃，将泄水建筑物泄出的急流转变为缓流，以消除多余动能的消能方式。消能主要靠水跃产生的表面漩滚与底部主流之间的强烈紊动、剪切和掺混作用。底流消能具有流态稳

7、定、消能效果较好、对地质条件和尾水变幅适应性强以及水流雾化很小等优点，多用于中低水头。但护坦较长、土石方开挖量和混凝土方量较大，工程造价较高。面流式消能：利用鼻坎将主流挑至水面，在主流下面形成反向漩滚，使主流与河床隔开。主流在逐渐扩散而消能，反向漩滚也消除部分能量。反向漩滚流速较低且沿河床流向坝址，河床一般无需加固。但需注意防止水流裹夹石块，磨蚀坝址地基。面流消能适用于下游尾水较深，流量变化范围较小，水位变幅不大，或有排水，漂木要求的情况。消力戽消能：消力戽的挑流鼻坎潜没在水下，形不成自由水舌，水流在戽内产生漩滚，经鼻坎将高速的水流挑至表面，其流态如所示。戽内的漩滚可以消耗大量的能量，因高速水

8、股在表面，也减轻了对河床的冲刷。消力戽适用于尾水较深（大于跃后水深）且变幅较小，无航运要求且下游河床和两岸抗冲能力较强的情况。高速水流在表面，不需做护坦，但水面波动较大，其缺点与面流消能工相同。综合上述几种消能方式的优缺点，结合本工程的实际情况，选择消力戽消能。图4.1 消力戽消能1- 戽内漩滚； 2-戽后底部漩滚； 3-下游表面漩滚； 4-戽后涌浪消力戽设计的主要内容是：确定反弧半径，戽坎高度和挑射角度。要求做到：既要防止下游水位过低时出现自由挑流，造成严重冲刷，也要避免下游水面过高，淹没太大时，急流潜入河底淘刷坝脚。初拟尺寸参考下述经验：4.2.1挑射角目前兴建的工程，大多数采用挑角，少数

9、采用“”。试验表明，过去认为挑角为最优的是不完全恰当的。虽然挑角大，下游水位适应产生稳定戽流的范围增大；但是大的挑角将造成高的涌浪，使下游产生过大的水面波动和对两岸的冲刷，同时过大的挑角，也造成过深的冲刷坑。但挑角过小，则戽内表面漩滚易“冲出”戽外，并易出现潜底戽流。因此，根据具体情况，采用挑角=。4.2.2反弧半径R一般来讲，消力戽底反弧半径R越大，坝上水流的出流条件越好，同时增加戽内漩滚水体，对消能也有利；但当R大于某一值时，R的增大对出流状况的影响并不大。R的选择流能比有关，一般选择为H/R=2.18.4。本设计中选择H/R=5，而式中H=28m，因此得到R=4m。4.2.3戽唇高度a为

10、防止泥沙入戽，戽唇应高于河床，对于戽端无切线延长时，有a=R(1-cos)，因此得到a=1.2m。4.2.4戽底高程Z0戽底高程一般取与下游河床同高，其设计标准是以保证在各级下游水位条件下均能发生稳定的戽流为原则。戽底太高，容易发生挑流流态；戽底太低，虽能保证戽流流态产生，但降低过多，挖方量增多。因此，戽底高程的确定，需将流态要求和工程量的大小一并考虑，取Z0=102m，与下有河床一样高。4.3 溢流坝的剖面设计溢流坝基本剖面为三角形，一般其上游面为铅面直面或折线面，溢流面由顶部曲线、底部反孤段两部分组成。 见图4.2所示。 XY3 2图4.2 溢流坝剖面1-顶部曲线段 2-反弧段 3-切点

11、4-基本断面 5-溢流水舌4.3.1 上游侧曲线确定上游侧采用椭圆曲线，其方程为： （4-6）其中定型设计水头=16.3m，按闸门布置要求，取，b=a/(0.87+3a)=0.17，椭圆方程为： =1 （4-7）4.3.2 堰顶下游段堰面曲线确定曲线采用幂曲线： （4-8）式中 Hd 定型设计水头，此处为16.3m； k,n 与上游面的倾斜度有关的参数； x,y 为以堰顶点为坐标原点，x以向下游为正，y以向下为正；因上游面铅直，所以n=1.85 , k=2.0 ; 所以 即y=0.0467按上式算得的坐标值如下表44：表4-5 O点下游曲线坐标值（m）x12345678Y0.04670.168

12、0.3570.6070.9181.2861.7102.189x910111213141516Y2.7223.3083.9464.6355.3756.1657.0047.892根据表中数值可绘得堰顶下游曲线OC。4.3.3 反弧段确定反弧曲线的上端与上游幂曲线相切于D点，下游与河床相切于E点，D点、E点及反弧段曲线圆心O点的坐标，可用作图法确定。即切点D（22.02，14.22）,圆心（25.15，11.73），E(25.15，15.73)4.3.4 坝基宽度B的计算附加上鼻坎厚度1.2m,则整个坝基宽度为： B=25.15+1.2+40.707+4.9=34.1m 图4.3 溢流坝剖面示意图4

13、.4闸门与启闭设备的选型 目前工程中应用比较广泛的有平面闸门和弧形闸门。 弧形闸门和平面直开闸门均为方案选择中优先考虑的门型，弧形闸门的优缺点如下： 优点：可封闭相当大面积的孔口。 所需要高度和厚度较小。 没有影响水流流态的门槽。 所需启闭力较小。缺点：需要较长的闸墩。 闸门所占空间位置较大。 不能提出孔以外进行检修维护，不能在孔口间互换。 闸门所承受总水压力集中于支座处，对土建结构不利。平面闸门是使用广泛的一种门型，因为它能满足各种类型泄水孔道的需要，它的优缺点如下： 优点：门叶可以移出出口便于检修闸门。 所占顺水流方向的空间尺寸较小。门叶可以在孔口之间互换，故在孔数较多时，可兼做事故闸门和

14、检修闸门。对移动式启闭机的适应性较好。 闸门所占空间位置较小。缺点：由于门槽的存在，特别是深孔平面闸门，会影响流道的平滑，容易引起空蚀破坏。 闸门启闭力较弧形闸门大，需用较大的启闭机。 对于露顶闸门，由于泄水时，闸门底部需高出最高水位，故工作桥排架较高。 结合本设计的具体情况，故选用弧形闸门，采用顶露顶式弧形闸门作为工作闸门，选用平面闸门作为检修闸门。4.4.1 闸门的布置1、工作闸门的布置参见水工钢闸门设计中，在露顶式闸门中，弧形板曲率半径与门高的比值一般取 （1.01.5）H，支铰位置布置在过流时不受水流及漂浮物冲击的高程上，支铰可设在堰顶以上（0.50.75）H 。 已知闸门高H=13m

15、 则：R=（1.01.5）H =（1319.5）m 所以取值为R =16m 。h=（0.500.75）H =（6.59.8） m 所以取值为 h= 8 m 。支铰位置布置在高程为：117.73m+8m=125.73m处。2检修闸门的布置检修闸门为平面闸门，布置在工作闸门上游2m处。闸门槽宽度取80cm，深度取50cm。为了方便检修闸门的启闭和移动，在溢流坝检修闸门顶部设置便桥，布置移动式启闭机。4.4.2 闸门自重的估算 计算公式参照水工钢结构附录十一。露顶式弧形闸门：当， （4-16） 当， （4-17） 式中： 、闸门孔口高度和宽度,m；设计水头,m；材料系数：闸门用低合金钢时，=0.8，

16、闸门用普通碳素钢时，=1.0；孔口宽度系数：当m时,=0.29；当 时，=0.472；当 时, =0.075；当m时, =0.105 ；已知：闸门孔口高度H=13m，闸门孔口宽度B=16m，设计水头， =0.75，采用普通碳素钢，=1.0 ，故： =0.0751.016.39.81 =1274KN4.4.3 启闭设备的选择在本设计中，弧形闸门采用固定式卷扬启闭机 ，因为固定式卷扬启闭机在启闭和扬程方面有宽广的使用范围，其主要靠自重、水柱或其它加重方式关闭孔口闸门和要求在短时间内全部开启的闸门，另外固定式卷扬启闭机可增设飞摆调速器装置，闭门速度快。因此，广泛应用于弧形闸门和平面闸门上。 参照闸门

17、与启闭设备，面板为弧形且其圆心就是铰心的弧形闸门，启门力按下式计算： (吨) （4-18）闭门力按下式计算： (吨) （4-19）如果计算出的值为负值，则可依靠闸门的自重关闭；若为正值，则需要考虑加重；也可采用施加压力的螺杆式或油压式启闭机。 铰轴的摩擦阻力（吨）公式为： （4-20） 止水的摩擦阻力（吨）公式为： （4-21） 上式中：启闭力作用点对铰心的力臂，m ； 作用在闸门上总水压力； 轴与轴套的滑动摩擦系数，与平面闸门滚轮用的相同，（铜合金轴套对钢轴为0.3，胶木轴套对钢轴为0.15），本设计去0.15；止水与止水座的话顶摩擦系数（橡皮对钢板为0.5，橡皮对水泥砂浆面或磨石子面为0.

18、70）.本设计取0.5止水摩擦阻力（吨），与平面闸门的计算相同；铰轴的摩擦阻力（吨）；作用在止水上的水压力（吨），可从侧止水和顶止水的总长度乘以止水橡皮作用的宽度，再乘以平均水压力得出；铰轴的半径，m；止水作用力对铰心的力臂，m ；闸门重心处对铰心的力臂，m ；需按设计图纸算出的闸门重心位置求出，初估时可以采用（为闸门面板弧面的半径）摩擦阻力的安全系数，一般取1.2；计算闭门力用的门重修正系数，一般取0.9；计算启门力和持住力用的门重修正系数，一般取1.1。 已知：R=16m ，取 ， ， ，=15.8m ，=13m，图4.4 弧门受力图每侧止水宽度取6cm ，侧止水受压长度11m ，底止水受

19、压长度15m 则：作用在闸门上的总水压力： P=0.51016.316.316=21248KN铰轴的摩擦阻力公式为： （4-15）采用胶木套轴对钢轴 或0.5 KN止水摩擦阻力公式为： = 0.151328=199KN 则： 闸门当宽高比大于1.0时启闭机宜采用双吊点。因15/111故采用双吊点启闭机。查闸门与启闭设备选用QPK2200/2100-10/14型,自重为44500Kg。图4.5 启闭机4.5 交通桥、工作桥的设计4.5.1 交通桥设计1目前，溢流坝顶设计中常受到闸门尺寸及启闭设备的限制。溢流坝段单孔的宽度一般都不太大，所以坝顶公路桥都属于中、小跨度结构，多采用拱式桥或预制装配式梁

20、式桥。拱桥的特点：能充分发挥材料的性能，节约钢材，其缺点是施工不如板梁方便，由于施工程序较多，安排不当会干扰闸室的施工。预制装配式梁式桥的特点：制造和安排方便，架好后就可以作为临时交通以利于闸室的施工；其建筑高度小，又可以浸水，所以在钢材供应不是太困难的情况下常被采用。根据以上特点，选用预制装配式梁式桥。2坝顶公路桥的布置：常考虑以下因素：（1）闸室底板的地基应力分布，一般情况下，公路桥布置在闸门的下游面。（2）闸门形式才用弧形式闸门的，闸门下游的闸室空间大，可将公路布置在其下游侧。（3）与两岸的连接，若两岸的公路路面较低时，为避免车辆通过桥爬高，宜将公路桥就低布置。（4）桥梁在布置时，应注意

21、要留有一定的桥下净空，梁式桥桥上净空要求梁底高出设计水位（包括壅高和浪高）0.5米以上，若有流冰，则应高出流冰面0.75米。公路桥的桥面总宽6 m，净宽4m，每边设1m宽的人行道. 公路桥顶部构造的底面高程，根据上述的桥下净空确定，公路桥面高程由上部构造的底面高程加上部构造的建筑高度确定，同时也应该考虑非溢流坝段的顶部高程。设定公路桥的顶部高程为136.82 m 。公路桥由2根预制的“T”型梁装配而成，梁高为跨度的1/81/10，梁肋宽约为梁高的1/2.51/4，按照以上要求（公路桥单孔净跨16米）确定：梁高： 取梁肋宽：（1/2.51/4）2=0.50.8m， 取b=50cm 。梁板的厚度为

22、20cm，梁板宽度为3m梁肋截面尺寸为0.50.6m 。公路桥放在闸墩尾部，考虑不影响弧形闸门和墩的美观而距墩尾圆弧头部1.5m 。具体尺寸见下图：（单位：厘米）图4.6 公路桥梁简图4.5.2 工作桥的设计由于工作桥供设置启闭机和管理操作之用，因而桥的位置是由启闭机设备、闸门类型及布置和启闭方式而定。桥的高度必须保证闸门开启不影响泄放流量，同时要有利于将闸门从孔口中取出检修。由于闸墩的高程能够满足上述要求，可以把工作桥直接放在闸墩上。 （1）工作桥梁的设计工作桥采用钢筋混凝土板梁式结构。工作桥设置两根纵梁，采用T形截面梁。工作桥支承排架位于136.82139.82高程，放在闸墩上，根据其构造

23、设计和运用要求，定总高为1.0m，总宽为3.7m，净跨度为2.5m，断面尺寸按根据工程经验，拟定bh=0.6m0.6m。工作桥顶部高程为140.82m，总宽4m ，梁高1m ，梁肋宽50cm。按布置时满足检修闸门启吊和孔口之间的移动，两根连续梁中心线与排架中心线不重合，而向下游偏离0.16m。布置时排架中心线，按启闭弧形闸门要求，距闸墩中心线的距离为6.55m。工作桥纵梁翼板厚度，在悬臂梁外缘因要做栏杆其厚度不小于7 cm；悬臂梁根部梁肋不小于12 cm；悬臂宽度为4070 cm。初步拟定悬臂外缘为15 cm，梁肋根部为30 cm，悬臂宽度为70 cm。为保证两根纵梁的可靠连结，在启闭机下面设

24、置横梁。在每个机座下面布置两条横梁，每条横梁中线基本与启闭机脚螺栓排列的行线相一致，横梁高度可取纵梁的2/33/4，一般取4050 cm，横梁宽度不小于18 cm，一般取20 25 cm。初步拟定横梁尺寸3040 cm。检修闸门启闭机的支承立柱是标号为150#的钢筋混凝土制成，位于136.82140.82m高程，置于闸墩上，立柱断面尺寸为，上部为牛腿形式，立柱底部中心线距闸墩边缘距离为2.3m。具体尺寸见下图4.7。 图4.7工作桥梁简图（2）工作桥排架的设计将其直接放在闸墩上面，高程为136.82+3=139.82m。横梁截面尺寸6060 cm，纵梁尺寸6060cm。按一般钢筋混凝土结构计算

25、，布置时，排架中心线按启闭弧形闸门要求，距闸墩中心线的距离为6.55m。具体尺寸见下图4.8。图4.8工作桥排架简图4.6 闸墩及导水墙的设计4.6.1 闸墩的设计闸墩承受闸门传来的水压力，也是坝顶桥梁的支撑。闸墩的基本形状，在上游端应使水流平顺，减少孔口水流的侧收缩；下游端应减小墩后水流的水冠和冲击波。在本设计闸墩采用半圆形。闸墩的厚度与闸门的形式有关。采用弧型闸门时，不需要闸门槽，而在闸墩上加设牛腿，以支承闸门的臂力。工作闸门采用弧形闸门，闸墩的最小厚度为1.52.0，所以拟定中墩的厚度为3，边墩的厚度为3。工作闸门前设置检修闸门。闸墩的长度和高度，应满足布置闸门、工作桥、交通桥和启闭机械

26、的要求。根据以上要求拟定闸墩长度24，高程136.82。4.6.2 导水墙的设计边墩向下游延伸成导水墙。其的长度为：当挑流消能时，导水墙延伸到鼻坎末端；当底流消能时，导水墙延伸到消力池护坦末端；高度：墙顶应高出掺气后水深的0.51.5，本设计采用的是挑流消能，故导水墙延伸至鼻坎末端；由混凝土重力坝设计规范掺气后水深的估算公式为： （4-22）式中：掺气前的水深，； 掺气后的水深，； 掺气前计算断面上的平均流速，/s； 修正系数，一般为1.0s/m1.4s/m,视流速和断面收缩情况而定，当流速大于20m/s时，宜采用较大值，此处取1.0。 已知：在掺气前，=21.4m/s 因为 所以 m 则 =

27、因此导水墙高度为：4.37+1=5.37m,取5.4m。其结构形式为，端部为固定在坝体内的的悬臂混凝土结构，坝体下游的导水墙采用重力式结构，墙顶面宽0.5m，边闸墩末导水墙顶和鼻坎处导水墙连接坡度取1：0.7。4.7 溢流坝段稳定验算沿坝轴线取19m（相邻两缝墩中心线间的距离）计算时按以下工况考虑：工况：校核洪水位时，闸门全开情况下，水压力、自重等荷载对坝基截面的作用力。工况：设计洪水水位，闸门全开情况下，水压力、自重等荷载对坝基截面的作用力。 图4.9 溢流坝分块计算示意图4.7.1自重的计算在荷载图上，横截面为1/4椭圆形，查建筑结构设计手册求图形的面积和形心。如图4.10所示。面积：m2

28、形心：=0.576h=0.5764.9 =2.8m=10.82416=4147kN =（17.05-2.8）4147=59095kNm 图4.104.7.2自重的计算幂曲线所包含的面积用积分进行计算，算到闸墩末为止。图中阴影以外面积:m2阴影部分面积14.2222.02-110=203 m2 =2032416=77952kN自重产生的弯矩：先求出阴影以外部分的面积矩 kNm则阴影内这部分面积形心矩坐标O的水平距离为：故弯矩77952（17.05-4.9-8.1）=315707kNm4.7.3 自重、的计算=（14.22-2.8）4.92416=21488KNS=17.05-4.9/2=14.6

29、m2148814.6=313725 kNm=34.1(117.73-94-15.73)2416=104755KNS=0m0 kNm4.7.4 自重、的计算 圆方程 ， 即： 阴影部分面积: 图4.12 当=4m、=3.13m时，=1.4当=4m、=2.8m时，=1面积矩 当=4m、=3.13m时，=3.4当=4m、=2.8m时，=2.1 重心距Oy轴距离 当=3.13m时， m当=2.8m时， m故 ： KN =63810.62=6775 kNm12419=456 KN =45615.15=6908 kNm4.7.5 自重的计算=0.51.21.22416=276 KN276（17.05-1.

30、22/3）=4485 kNm4.7.6 弧形闸门自重及弯矩的计算=1274KNS=17.05-4.9-1.1=11.05m=11.051274=14078 kNm4.7.7 启闭机自重及弯矩的计算=44500KNS=6.55+6.35-0.16=12.74m=4450012.74=566930kNm4.7.8交通桥自重及弯矩的计算=2（3.00.2+0.51.8）2419=1368KNS=12-6.55-1.5-1.5-3=-0.55m=0.551368=752KNM。4.7.9闸墩重的计算W=（3.14+203）(136.82-108.9) 24=44939kN对截面形心力臂：s=6.55

31、m所以： M=449396.55=294350kNm4.7.10工作桥重的计算： （1）板重：W=0.155+0.58+0.50+0.5(0.58+0.8+20.5) 2419=497kN 力臂：6.35+6.55-0.16=12.74 m M=49712.74=6332kNm （2）梁重：W=20.50.72419=319kN 力臂：6.35+6.55-0.16+0.11=12.85 m M=12.85319=4099kNm （3） 排架重：W=(23+2.5)24=73.44 kN 力臂：6.33+6.55=12.9 m M=12.973.44=947kNm（4）立柱：W=0.70.64+

32、0.5(0.6+0.9) 0.3 24=44kN力臂：6.55+12-2.0-0.34=16.21mM=16.2144=713kNm4.8 校核洪水位时坝体沿坝基面的抗滑稳定性验算（1）荷载组合：自重+静水压力+扬压力+淤沙压力+动水压力（2）荷载组合计算：包括坝体自重，静水压力、扬压力、动水压力、水平泥沙压力。具体计算见荷载计算表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表 。校核洪水位时动水压力的计算反弧段平均流速：式中：堰面流速系数，取=0.913；上游水位至反弧鼻坎的高差，即m因此：m/s单宽流量：m3/s根据水工建筑物荷载设计规范9.3.2：溢流坝泄水建筑物反弧段上离心力的水平及垂直分力代

33、表值可按下式计算： （4-16） （4-17）式中：单位宽度上离心力的水平分力代表值（N/ m）；单位宽度上离心力的垂直分力代表值（N/ m）；、=51.5，=45。所以：水平动水压力： = =5024KN垂直动水压力： = =83168kN反弧中心角 =反弧最低点高程为：102 m。力臂：=844(48.2545)=8m =17.05445（48.2545）1.2=12.8m 力矩：=50248=40192kNm=8316812.8=1064550kNm 表3-1 荷载作用的分项系数序号作用类别分项系数1自重1.02静水压力1.03动水压力1.14渗透压力1.25浮托力1.06泥沙压力1.2

34、7浪压力1.28机械自重1.09工作桥自重1.010闸墩自重1.0 表4-4 溢流坝荷载计算表溢流坝荷载计算表荷载垂直力(KN,标准值)垂直力(KN，设计值)对坝底中点力臂（m）力矩（kNm）计算值+-坝体自重G1（1.0）4147414714.2559095G2（1.0）77952779524.05315705G3（1.0）214882148814.6313725G4（1.0）10475510475500 G5（1.0）63863810.626775G6（1.0）45645615.156908G7（1.0）27627616.25 4485弧形门G8（1.0）1274127411.051407

35、8启闭机G9（1.0）445004450012.74566930交通桥G10（1.0）136813680.55752闸墩G12（1.0）44939449396.55294350梁G11（1.0）31931912.854099面板G13（1.0）49749712.746332梁G14（1.0）31931912.854099立柱G15（1.0）242.70242.701.82 441.71 排架G16（1.073.4473.4412.9947合计3020910.00 3020910.00 157980118878总计3020913020911560923表4-6 溢流坝坝基面荷载计算表(校核洪水位

36、)坝基面（104m），偶然组合（校核洪水位）荷载垂直力(kN)（标准值）垂直力(kN)（设计值）水平力(kN)（标准值）水平力(kN)（设计值）力臂（m）力矩（kNm）+-自重G13020913020911560923 上游上平水压力P116368516368513.942281774下游水平水压力P281456814569.8798269水平动水压力Px502455268.040192竖直动水压力Py831689148512.81064550水重Q1141831418314.6207072泥沙压力Pns2125.2121扬压力U19985 998500U24485382.02 905U386

37、10314.31230U425931115.23931合计399442107784077591093716370686480163710.28698226064563352411总计3886643968227722676728.2-745955 坝基面强度和稳定计算（高程104m，偶然组合） 坝体抗滑稳定验算 计算作用效应函数：=76728.2KN 计算抗力函数则抗剪摩擦系数设计值： =1.1/1.3=0.85粘聚力设计值: =1050/3.0=350kpa=396822kN =648m2 =0.85396822+ 350648=564099kpa 稳定性验算：对于偶然组合，设计状况系数=0.

38、85，结构系数=1.2，结构重要性系数.=1.00.8576728.2=65219kpa=11.2564099=470082kpa=65219 kpa稳定满足要求； 坝趾抗压强度承载能力极限状态核算计算作用效应函数 =396822 kN ，=849608kNm；Kpa材料选用标号为C15 的混凝土，其抗压强度标准值为=14.3 MPa材料分项系数为1.5 =14.3/1.5=9.5 MPa结构系数 =1.8R() =9533 KPa=1.00.85931=791KPa=9533/1.8=5296KPa791KPa经计算，坝趾抗压强度满足要求。4.9 设计洪水位时坝体沿坝基面的抗滑稳定性验算（1）荷载组合：自重+静水压力+扬压力+淤沙压力+动水压力（2）荷载组合计算：包括坝体自重，静水压力、扬压力、动水压力、水平泥沙压力。具体计算见荷载计算表表表表表表表表表表表表表表表表