某江水利枢纽拱坝设计(计算书

1、水利水电工程专业毕业设计I目录目录第一章 调洪演算.11.1 调洪演算的原理.11.2 泄洪方案的选择.11.2.1 对三种方案进行调洪演算 .11.2.2 对三种方案分别计算坝顶高程 .51.2.3 对三种方案进行比较 .7第二章 大坝工程量比较.82.1 大坝剖面设计计算.82.2 工程量比较.14第三章 第一建筑物大坝的设计计算.163.1 拱坝的剖面设计以及拱坝的布置.163.1.1 坝型选择双曲拱坝 .163.1.2 拱坝的尺寸 .163.2 荷载组合.173.3 拱坝的应力计算.173.3.1 对荷载组合，使用 FORTRAN 程序进行电算.173.3.2 对荷载组合进行手算 .2

2、03.4 坝肩稳定验算.293.4.1 计算原理 .293.4.2 验算工况 .293.4.3 验算步骤 .30第四章 泄水建筑物的设计.364.1 泄水建筑物的型式尺寸.364.2 坝身进水口设计.364.2.1 管径的计算 .364.2.2 进水口的高程 .364.3 泄槽设计计算.374.3.1 坎顶高程 .374.3.2 坎上水深 hc.374.3.3 反弧半径 R.384.3.4 坡度（直线段）：与孔身底部坡度一致。 .384.3.5 挑射角 =20.384.4 导墙设计 .38A 江水利枢纽百米级拱坝设计II4.5 消能防冲计算.394.5.1 水舌挑距 .394.5.2 冲刷坑深

3、 .40参考文献.43附录一.44附录二.45水利水电工程专业毕业设计1第一章第一章 调洪演算调洪演算1.1 调洪演算的原理 先对一种泄洪方案，求得不同水头下的孔口泄洪能力，并作孔口泄洪能力曲线，再假定几组最大泄流量，对设计（校核）洪水过程线进行调洪演算，求得这几组最大泄流量分别对应的水库存水量，查水位库容曲线，得出这几组最大泄流量分别对应的上游水位，并作最大泄流量与上游水位的关系曲线。上述两条曲线相交得出一交点，此交点坐标即为设计（校核）情况下的孔口最大泄流量及相应的水库水位，再对其它泄洪方案按同样的方法进行调洪演算，最后选定的泄洪方案孔口最大泄流量应接近并不超过容许值，库水位又相对比较低。

4、1.2 泄洪方案的选择1.2.1 对三种方案进行调洪演算4 表孔+2 中孔2 浅孔+2 中孔4 中孔方案一方案一: : 4 4 表孔表孔+2+2 中孔中孔表孔: 堰顶高程 179m，孔宽 12m 流速系数 m=0.48 , 孔口面积 B=412=48m 单孔流量2/3012 HgmBQ 中孔: 进口高程 135m, 出口高程 130m, 孔口宽 7.5m, 高 7m 闸门开度 a=7.0m, 孔口宽度 B=27.5=15m, =0.96-0.227a/H0单孔流量2/1022 HgaBQA 江水利枢纽百米级拱坝设计2表 11 4 表孔+2 中孔方案中孔表孔水位（m）(m)1H( m3/s)1Q

5、H2(m)(m3/s)2Q总流量 Q (m3/s)18248.50.92723003.19230.48530.2913533.48318652.50.92973133.00670.481890.0755023.08119056.50.93193257.859110.483723.2406981.099表 12设 计校 核流 量（m/s）水 位(m)流 量（m/s）水 位（m）8000186.934410000188.11746000188.89918000190.1874000190.60446000191.9174图 1-1 4 表孔+2 中孔方案1801821841861881901921

6、94196020004000600080001000012000系列1起调流量 3533.483m/s，用列表试算法进行洪水调节，根据以上表格可以得出：水利水电工程专业毕业设计3最大泄洪流量: 设计 6235.7m3/s 校核 7483.2m3/s最高水位: 设计 188.42m 校核 190.9m方案二方案二: : 2 2 浅孔浅孔+2+2 中孔中孔浅孔: 进口高程 164 米, 出口高程 158 米, 孔口宽 9.0 米, 高 8.0 米 侧收缩系数 =0.96-0.227a/H0 单孔流量012gHaBQ ma0 . 8mB0 .1820 . 9中孔: 进口高程 135 米, 出口高程

7、130 米, 孔口宽 7.5 米, 高 7.0 米侧收缩系数 =0.96-0.227a/H0 单孔流量022gHaBQ ma0 . 7mB1525 . 7表 13 2 浅孔+2 中孔方案中 孔浅 孔水位（m）(m)1H( 1Qm3/s)(m)2H(m3/s)2Q总流量 Q (m3/s)18248.40.92623003.312240.88432479.4015482.71318652.40.92883133.119280.89512763.3355896.45419056.40.93103257.776320.90333021.2276279.003表 14设 计校 核流 量（m/s）水 位(

8、m)流 量（m/s）水 位（m）10000184.193810000187.24838000185.7818000188.91246400186.89836400190.0256A 江水利枢纽百米级拱坝设计4图 1-2 2 浅孔+2 中孔方案181182183184185186187188189190191020004000600080001000012000系列1起调流量 5482.713m/s，用列表试算法进行洪水调节，根据以上表格可以得出：最大泄洪流量: 设计 6534m3/s 校核 6873m3/s最高水位: 设计 186.81m 校核 189.89m方案三方案三: : 4 4 中孔中

9、孔中孔: 进口高程 135 米, 出口高程 130 米, 孔口宽 7.6 米, 高 7.0 米单孔流量 侧收缩系数 =0.96-0.227a/H0 022gHaBQ ma0 . 7mB4 .3046 . 7表 1-5 4 中孔方案中 孔水位（m）(m)1H( m3/s)1Q18248.50.92726086.71318652.50.92976349.787水利水电工程专业毕业设计519056.50.93196602.426表 16设 计校 核流 量（m/s）水 位(m)流 量（m/s）水 位（m）10000184.182910000187.23288000185.76248000188.891

10、76300187.01816300190.1414图 1-3 4 中孔方案起调流量 6086.713 m3/s，用列表试算法进行洪水调节，根据以上表格得出：最大泄洪流量: 设计 6532m3/s校核 6602m3/s最大泄洪流量: 设计 6532m3/s 校核 66m3/s最高水位: 设计 186.97m 校核 189.9m1.2.21.2.2 对三种方案分别计算坝顶高程对三种方案分别计算坝顶高程坝顶超出水库静水位的高度h 为 hhhhcz%10%5181182183184185186187188189190191020004000600080001000012000系列1A 江水利枢纽百米级

11、拱坝设计6式中 波浪高（） %10%5hgVgDVh3/12012/230%10%5)/(0076. 0其中20250 时为累积频率 5%的波高，=2501000 时为累积频20/VgD%5h20/VgD率 10%的波高%10h计算最大风速（）0VD库面吹程（km）波浪中心线至计算水位的高差 zhmmzLHcthLhh12%10%52安全超高 （） ch校核情况下: smV/120)1000,250(5 .27212400081. 9220VgD 故mh588. 081. 95 .272120076. 03/112/23%10 mgVgDVLm797. 681. 95 .27212331. 0

12、)/(331. 015/415/2315/42015/230mhz16. 0797. 6588. 014. 32 mhc5 . 0 0.588+0.160+0.5=1.248mh正常情况下: m （0，250） 6 .21128 . 10V105.846 .21400081. 9220VgD故mh226. 181. 9105.846 .210076. 03/112/23%5 mgVgDVLm235.1281. 9105.846 .21331. 0)/(331. 015/415/2315/42015/230 mhz386. 0235.12226. 114. 32 mhc7 . 0 1.226+0

13、.386+0.7=2.312mh方案一(4 表孔+2 中孔)时坝顶高程：水利水电工程专业毕业设计7 设计情况：188.42+2.312=190.732m 校核情况：190.9+1.248=192.148m方案二(2 浅孔+2 中孔)时坝顶高程： 设计情况：186.81+2.312=187.312m 校核情况：189.89+1.248=191.138m方案三(4 中孔)时坝顶高程： 设计情况：186.97+2.312=189.282m 校核情况：189.9+1.248=191.148m1.2.31.2.3 对三种方案进行比较对三种方案进行比较方案二即泄水建筑物采用 2 中孔+2 浅孔时所需坝顶高

14、程相对比较小，且方案一与方案三都存在对坝体的结构影响较大的问题（方案一的 4 表孔使得坝体堰顶以上失去空间结构作用，方案三的 4 中孔使得坝体同一高程开孔数量过多，该层拱圈削弱过多） ，故本设计选择 2 浅孔+2 中孔的泄流方案，浅孔位于两岸，中孔位于水电站进水口两侧，对称布置。设计洪水时，允许泄量 6550 m/s，校核洪水时，允许泄量 7550m/s，设置两浅孔，孔口宽 9.0m，高 8.0m，进口底高程为164m，出口底高程为 158m；两中孔，孔口宽 7.5m，高 7.0m，进口底高程为135m，出口底高程为 130m，设计洪水时，下泄流量 6534 m/s，校核洪水时，下泄流量 68

15、73 m/s，略小于允许下泄流量，设计洪水位为 186.81m，校核洪水位为 189.89m，由此计算得到的坝顶高程为 191.138m,取 191.14m，最大坝高为99.14m。A 江水利枢纽百米级拱坝设计8第二章第二章 大坝工程量比较大坝工程量比较2.12.1 大坝剖面设计计算大坝剖面设计计算混凝土重力坝：坝前最大水深 H=189.89-92=97.89m最大坝高为 191.14-92=99.14m基本剖面 按应力条件确定坝底最小宽度)(10cHB式中 扬压力折减系数取 0.253/24mkNc30/10mkN1则mB613.6725. 04 . 214.99 按稳定条件确定坝底最小宽度

16、)/(10cfKHB 式中 K=1.10 =0 7 . 0f25. 01 则mB461.72)25. 010/24(7 . 014.991 . 1综合，取坝底最小宽度 B=72.5m实用剖面坝顶宽度：取坝高的 8%10%，即（8%10%）99.14=(7.9319.914)m,取为 9.5m下游坡度为 H/B=99.14/72.5=1:0.731 上游设折坡，折坡点距坝底的高度取为坝高的 1/32/3 范围内，即（1/32/3）99.14=(33.04766.093)m,取为 50m。上游折坡的坡度取为 1：0.15坝底宽度为 72.5+500.15=80m水利水电工程专业毕业设计9图 2-1

17、 重力坝剖面图（单位：m）排水位置设计洪水最大下泄流量为 6534 m/s，则 Z下=114.033m，水头 H=186.81-114.033=72. 78m校核洪水最大下泄流量为 6873 m/s，则 Z下=114.3684m，水头 H=189.89-114.368=75.522m廊道上游壁到上游坝面距离不小于 1/251/15 倍水头，且不小于 45m， 即 （1/251/15）75.522=(3.025.03)m,取为 4m。荷载计算坝体自重W1=1/27.55024=4500 kN/mW2=9.599.1424=22603.92 kN/mW3=1/26386.1524=65129.4

18、kN/mW= W1+ W2+ W3=92233.32 kN/m水压力设计垂直水压力 P上 y=1/27.5（186.81-142）+(185-92)10=5235.75kN/m P下 y=1/2(114.033-92)0.73110=1775.03 kN/m水平水压力 P上 x=1/2=1/210(186.81-92)=44944.68kN/m02H上A 江水利枢纽百米级拱坝设计10 P下 x =1/2=1/210(114.033-92)=2427.27 kN/m02H下校核垂直水压力 P上 y=1/27.5（189.89-142）+(189.89-92)10=5466.75kN/m P下 y

19、 =1/2(114.368-92)0.73110=1829.42 kN/m水平水压力 P上 x=1/2 =1/210(189.89-92)=47912.26kN/m02H上 P下 x =1/2=1/210(114.368-92)=2501.64 kN/m2H下0扬压力设计上游坝踵处 =186.81-92=94.81m H上下游坝趾处 =114.033-92=22.033mH下排水孔中心线处 +(-)=22.033+0.25（93-22.033）=39.77 kN/mH下H上H下图 2-2 设计洪水下重力坝坝底扬压力分布图面积2674.2617mS 则坝底扬压力2/74.26176mkNU 水利

20、水电工程专业毕业设计11校核上游坝踵处 =189.89-92=97.89m H上下游坝趾处 =114.368-92=22.368mH下排水孔中心线处 +(-)=22.37+0.25（97.89-22.37）=41.25 H下H上H下kN/m图 2-3 校核洪水下重力坝坝底扬压力分布图面积2764.2695mS 则坝底扬压力2/64.26957mkNU 浪压力 设计22)(20%10%50mmzmLLLhhLP=mkN /61.982235.1210235.12)386. 0226. 1235.12(102 校核22)(20%10%50mmzmLLLhhLP=mkN /42.252797. 61

21、0797. 6)16. 0588. 0797. 6(102泥沙压力垂直泥沙压力15. 0212sbsnhPA 江水利枢纽百米级拱坝设计12 水平泥沙压力)245(tan212sssbskhP 坝前泥沙淤积高度， shmhs2392115 泥沙浮容重，sb3/5 . 8mkNsb 泥沙内摩擦角， s10s 故 32/24.33715. 05 . 82321mkNPn 32/83.68)21045(tan235 . 821mkNPsk稳定校核 PUWfK)(设计 29. 183.6861.9827.242768.44944)74.2617624.33703.177575.523532.92233(

22、75. 0K 10. 1K校核201. 183.6842.2564.250126.47912)64.2695724.33767.178375.546632.92233(75. 0K 10. 1K稳定满足要求。应力分析（取坝基面）设计水平截面上的边缘正应力和yy = y26BMBW = y 26BMBW式中 W作用在计算截面以上全部荷载的铅直分力总和（向下为正） M作用在计算截面以上全部荷载对截面形心的力矩总和（逆时针为正） B计算截面沿上下游方向的宽度水利水电工程专业毕业设计13kpay78.44180)87.497079(6807 .726232kpay81.137380)87.497079

23、(6807 .726232边缘剪应力和yy kpanppyuy62.4515. 0)78.4411 .94865.1371 .948()( kpamppuyy26.1004731. 0)33.22033.22081.1373()( 铅直截面上的边缘正应力和xx kpanppyx49.14415. 078.44165.13765.137)22）（泥沙泥沙 kpamyx11.734731. 081.137322 上游边缘主应力和12 kpanppnuy62.4480225. 065.13778.441)0225. 01 ()()1 (221 kpapppu65.13740tan235 . 822泥

24、沙 下游边缘主应力和1 2 kpamppmuy92.210781.1373)731. 01 ()()1 (2221 02 upp没有出现拉应力，故应力满足要求。校核水平截面上的边缘正应力和yy = y26BMBW= y 26BMBW kpay94.31680)51.633441(68034.728632 kpay64.150480)51.633441(68034.728632 A 江水利枢纽百米级拱坝设计14边缘剪应力和yy kpanpnppyyuy62.4515. 0)78.44165.137()()(泥沙 铅kpamppuyy89.1099731. 0)33.22033.22064.150

25、4()( 直截面上的边缘正应力和xx kpanppyx62.13315. 094.31665.13765.137)22）（泥沙泥沙 kpamyx02.804731. 064.150422 上游边缘主应力 和12 kpanppnuy97.3200225. 065.13794.316)0225. 01 ()()1 (221kpapppu65.13740tan235 . 822泥沙 下游边缘主应力和 1 2 kpamppmuy66.230864.1504)731. 01 ()()1 (2221 02 upp没有出现拉应力，故应力满足要求。2.22.2 工程量比较工程量比较比较重力坝和拱坝的工程量：重

26、力坝工程量计算利用下式分别对三个坝块进行计算：HmmbLHmmbLHV)(23)(36212211第块 =200m =80m b=35.95m =0.15 =0.731 H=50m1L2L1m2m 3138380050881. 0295.3538050881. 095.353200650mV第块 =265m =200m b=9.5m =0 =0.731 H=36.15m1L2L1m2m3298.18572315.36731. 025 . 9320015.36731. 05 . 93265615.36mV第块水利水电工程专业毕业设计15 =298m =265m b=9.5m =0 =0 H=12

27、.99m1L2L1m2m 3351.3473805 . 9326505 . 93298699.12mV重力坝工程量: =383800+185723.98+34738.51=604262.49123VVVV3m拱坝工程量计算利用下式分别对四个坝块进行计算：）下上AAhV(2 2132.30085 . 840.1912360106mA2282.356375.1209.1572360102mA2337.39571709.1272360105mA2481.366925.2106.102236097mA2592.23475 .2545.69236076mA321124.81445)82.356332.3

28、008(2785.24(2mAAhV）332235.93206)82.356337.3957(2785.24(2mAAhV）343383.94519)81.366937.3957(2785.24(2mAAhV）354472.74574)81.366992.2347(2785.24(2mAAhV）拱坝总工程量314.34374672.7457483.9451935.9320624.81445mV经比较，拱坝较重力坝可节约工程量为：（604262.49-343746.14）/604262.49=43.11又因为坝址处地形地质条件都较好，能适宜建拱坝，故选择拱坝方案作为设计方案。A 江水利枢纽百米级

29、拱坝设计16第三章第三章 第一建筑物第一建筑物大坝的设计计算大坝的设计计算3.13.1 拱坝的剖面设计以及拱坝的布置拱坝的剖面设计以及拱坝的布置3.1.13.1.1 坝型选择双曲拱坝坝型选择双曲拱坝3.1.23.1.2 拱坝的尺寸拱坝的尺寸坝顶的厚度 （31）14 . 201. 0bHTC=0.01(99.14+2310.1616)=8.435m Tmin =35m14 . 201. 0bH 取=8.5mCT坝底的厚度BT （3-2） anBHbbKT11式中 K=0.0035 =6.55kN/m a，分别为第一，第四层拱圈两拱端新鲜基岩之间直线距离=310.16m 1b1nb1b=163.9

30、9m 1nbH 坝高，99.14m=0.0035(310.16+163.99) 100/6.55=25.12m 取=25.5mBTBT上游面的曲线采用二次抛物线 221HyxHyxZ式中 ， 2112xx12122BTx取 =0.62 =0.3 12则 =0.325.5/(20.62-1)=31.88 =20.6231.88=40.162x1x上游面的曲线方程为214.9988.3114.9916.40yyZ下游面的曲线按，沿高程线性内插。CTBT水利水电工程专业毕业设计17设第 i 层拱圈的厚度为 则iy （33）14.99)5 . 85 .25(5 . 8)(iiCBCiyHyTTTT表

31、3-1 各层拱圈的形体参数（单位：m）截面iyH上Z下ZiT高程1099.140.00 8.50 8.50 191.14224.78599.14-8.05 4.70 12.75 166.355349.5799.14-12.11 4.89 17.00 141.57474.35599.14-12.19 9.06 21.25 116.785599.1499.14-8.28 17.22 25.50 92图 3-1 拱冠梁横剖面图（单位：m） 3.23.2 荷载组合荷载组合正常水位+温降设计水位+温升校核水位+温升正常水位+温降+地震A 江水利枢纽百米级拱坝设计183.33.3 拱坝的应力计算拱坝的应力

32、计算3.3.13.3.1 对荷载组合对荷载组合，使用使用 FORTRANFORTRAN 程序进行电算程序进行电算正常水位+温降N= 5 u= 0.20 AT=-47.00 BT= 3.39 RG= 2.40 FS=10.00 RS= 0.85 EC=2200000.0 EF=2200000.0 GC=0.000008 HW=6.14 HS= 76.14 X1= 40.16 X2= 31.88 DESIGN POINT 0 X1= 40.1600 X2= 31.8800 LEVEL HI AF SL T R 1 0.00 45.00 152.80 8.50 191.40 2 24.78 45.0

33、0 122.50 12.75 157.09 3 49.57 45.00 100.73 17.00 127.09 4 74.36 45.00 76.37 21.25 102.06 5 99.14 45.00 42.81 25.50 69.45 H_STRESS V_STRESS WITH WATER V_STRESS WITHOUT WATER LEVEL CROWN_U CROWN_D ABUT._U ABUT._D CROWN_U CROWN_D CROWN_U CROWN_D 1 237.27 145.28 110.26 278.07 .00 .00 .00 .00 2 290.71 11

34、8.77 63.54 248.60 59.96 51.31 -14.62 115.52 3 290.11 68.62 15.17 212.83 79.46 124.90 9.81 172.27 4 220.78 -11.25 -41.39 137.39 42.44 234.41 124.21 125.68 5 91.72 -54.76 -38.68 47.81 -72.17 404.66 320.22 -24.04LEVEL RADIAL DISP. ROT. ANGLE Pi-Xi ROT. LAOD 1 0.043340 0.000308 8.44 0.00 2 0.035509 0.00

35、0370 16.82 1.02 3 0.025362 0.000454 25.21 2.88 4 0.013455 0.000417 26.93 7.27 5 0.003420 0.000188 22.48 10.36设计水位+温升水利水电工程专业毕业设计19n= 5 u=0.20 AT= 47.00 BT= 3.39 RG= 2.40 FS=10.00 RS=0.85 EC=2200000.0 EF=2200000.0 GC=0.000008 HW=4.33 HS= 76.14 X1= 40.16 X2= 31.88 DESIGN POINT 0 X1= 40.1600 X2= 31.880

36、0 LEVEL HI AF SL T R 1 0.00 45.00 152.80 8.50 191.40 2 24.78 45.00 122.50 12.75 157.09 3 49.57 45.00 100.73 17.00 127.09 4 74.36 45.00 76.37 21.25 102.06 5 99.14 45.00 42.81 25.50 69.45H_STRESS V_STRESS WITH WATER V_STRESS WITHOUT WATER LEVEL CROWN_U CROWN_D ABUT._U ABUT._D CROWN_U CROWN_D CROWN_U C

37、ROWN_D 1 268.40 208.01 185.02 295.17 .00 .00 .00 .00 2 294.25 170.17 130.31 261.35 84.00 27.81 -14.62 115.52 3 291.56 120.27 78.93 229.23 114.51 90.09 9.81 172.27 4 231.33 44.71 20.47 162.12 87.37 187.76 124.21 125.68 5 119.16 -6.81 7.02 79.22 5.67 317.29 320.22 -24.04LEVEL RADIAL DISP. ROT. ANGLE P

38、i-Xi ROT. LAOD 1 0.028598 0.000102 10.44 0.00 2 0.025786 0.000189 18.72 0.55 3 0.019791 0.000315 27.92 2.38 4 0.010982 0.000322 31.80 5.89 5 0.003051 0.000152 31.83 8.87校核水位+温升 n= 5 u= 0.20 AT= 47.00 BT= 3.39 RG= 2.40 FS=10.00 RS= 0.85 EC=2200000.0 EF=2200000.0 GC=0.000008 HW=1.25 HS=76.14 X1= 40.16

39、 X2= 31.88 DESIGN POINT 0A 江水利枢纽百米级拱坝设计20 X1= 40.4100 X2= 31.5700 LEVEL HI AF SL T R1 0.00 45.00 152.80 8.50 191.40 2 24.78 45.00 122.50 12.75 157.09 3 49.57 45.00 100.73 17.00 127.09 4 74.36 45.00 76.37 21.25 102.06 5 99.14 45.00 42.81 25.50 69.45 H_STRESS V_STRESS WITH WATER V_STRESS WITHOUT WATER

40、 LEVEL CROWN_U CROWN_D ABUT._U ABUT._D CROWN_U CROWN_D CROWN_U CROWN_D 1 296.14 227.40 201.22 326.62 .00 .00 .00 .00 2 322.27 184.01 139.60 286.22 90.38 23.31 -14.62 115.52 3 314.33 127.66 82.61 247.10 112.10 95.75 9.81 172.27 4 245.27 45.75 19.83 171.93 74.75 203.85 124.21 125.68 5 123.83 -8.17 6.3

41、2 82.61 -15.23 341.97 320.22 -24.04LEVEL RADIAL DISP. ROT. ANGLE Pi-Xi ROT. LAOD 1 0.032544 0.000142 11.47 0.00 2 0.028722 0.000234 20.43 0.68 3 0.021558 0.000359 30.00 2.59 4 0.011736 0.000353 33.61 6.28 5 0.003195 0.000163 33.04 9.283.3.23.3.2 对荷载组合对荷载组合进行手算进行手算拱冠梁法计算应力的变形协调方程：iinjiiijijAxpxaa1式中

42、i1，2，3，n,拱冠梁与水平拱交点的序号，即拱的层数； J单位荷载作用点的序号； pi作用在第 i 层拱圈中面高程上总的水平径向荷载强度，包括水压力、泥沙压力等；水利水电工程专业毕业设计21 xi拱冠梁在第 i 层上所分配到的水平径向荷载强度，为未知数；（pi-xi）第 i 层拱圈所分配到的水平径向均布荷载强度； xj梁在 j 点所分配到的荷载强度；aij梁在 j 点的单位荷载所引起 i 点的径向变位，称为梁的“单位变位” ；i单位径向均布荷载作用在第层水平拱圈时，在拱冠处所引起的径向变位，称为拱“单位变位” ；Ai第 i 层拱圈由于该层均匀温度变化 时在拱冠处的径向变位； 作用于梁上竖直方

43、向荷载引起的拱冠梁上 i 截面的水平径向变i位。3.3.2.1.2 计算步骤： 拱圈变位系数 i的计算及均匀温降 时的 Ai的计算： （3-6）CiER0式中 0可由拱圈的 A、T/R 查表 4-7（沈长松编拱坝 ）得出； EC混凝土的弹性模量，取 2.2104MPa； R第 i 层拱圈的平均半径,m。 （3-7） RCA0式中 0可由拱圈的 A、T/R 查表 4-8（沈长松编拱坝 ）得出； R第 i 层拱圈的平均半径，m； C坝身材料线胀系数，取 110-5；第 i 层拱圈的均匀温度下降值，由式 =47/（T+3.39）(oC) Ti第 i 层拱圈的拱厚,m。表 3-2 计算表A 江水利枢纽

44、百米级拱坝设计22高程T191.148.53.95166.35512.752.91141.57172.31116.78521.251.9192.025.51.63表 3-3 i 和 Ai 的计算表截面12345高程191.14166.355141.57116.78592拱厚 T8.512.751721.2525.5半径 R191.4157.09127.09102.0669.45T/R0.0440.0810.1340.2080.367半中心角A535152.548.538o-49.2023-26.2251-16.3749-10.0703-4.5137i(1/Ec)-9417.42-4119.65

45、-2081.09-1027.76-313.471均匀温降3.9532.9122.3051.9071.627R*C*0.006050.003660.002340.001560.0009o-1.842-1.769-1.661-1.375-0.701Ai-24525.5-14244.9-8565.99-4712.45-1394.59垂直荷载作用下引起的梁的径向变位 Bi 的计算（1）垂直荷载（只计水荷载）作用下由于梁本身弯曲引起的变位 iBiiiyB式中： i垂直荷载作用下 i 截面以下 M/ECI 图的面积；yii 面积形心至 i 截面的距离。表 3-4 水重产生的水平位移计算表水利水电工程专业毕

46、业设计23截面12345上部水面积m051.641168.809172.324-8.681156.0343-209.73水重t051.641168.809172.324-8.68156.0343-209.73距离 Xm04.495.3847.58710.777810.793914.5042弯矩 Mtm0231.884908.8861307.42-93.563604.829-3041.97M/EI01.3432.221.518-1.764121.65108.661.9710.780M/I 图面积-10.1-10.1-10.1-10.1048.8127.7414.223.960y94.72572.

47、72347.93823.1530位移 Biy4982.3972279.235397.3479-190.9460图 3-3 M/I（2）拱冠梁梁基力系作用下，地基产生角变 x 及径变 f，由于地基变形而使拱冠梁随着产生变位，按几何关系可知，距梁基高为 hi 处梁上某截面I 处的径向变位为 BiBi=xhi+f仅垂直荷载时 x= Mx f= Mx2取拱坝 Ec=Er=，即 n=124/1022mkN )5 .25/(62. 521cE)5 .25/(74. 01cEMx=-2437.137t/mx=-2437.1375.62/(25.5Ec)=-21.064/Ecf=-2437.1370.74/(

48、25.5Ec)=-70.725/EcA 江水利枢纽百米级拱坝设计24Bi=(-21.064Hi-70.725)/Ec （3）将 BiI 和 Bi迭加得 BiBi=BiI+Bi表 3-5 总位移 Bi 计算（/Ec） HiBi/EcBi/EcBi/Ec99.14-2158.994982.3972823.4174.355-1636.922279.235642.3149.57-1114.86397.348-717.5124.785-592.79-190.946-783.740-70.720-70.72（4）梁变位系数 aij 的计算。拱冠梁变位系数 aij 的计算见下表。表 3-6 拱冠梁变位系数

49、aij 的计算表a115342.9820 a213810.5646 a311835.8597 a41637.0365 a5177.1276 a126839.5273 a225696.7034 a322939.5758 a421065.6627 a52142.0898 a134195.5488 a233016.2094 a331686.1793 a43751.9745 a53124.4077 a141498.8598 a241122.2079 a34792.3851 a44428.7377 a54106.5328 a15231.0251 a25187.5487 a35144.0957 a4510

50、0.6427 a5547.3282 （5）计算 pi 正常水位 185m H1=191.14-185=6.14m 泥沙淤积高程 115mp1=0p2=wH1=1 18.645=18.645 t/ m2p3=wH2=1 43.43=43.43 t/m2p4=wH3=1 68.215=66.25 t/m2p5w=wH4=1 93=93 t/m2 p5n=nhn2tg2(45o-s/2=8.523tg2(45o-10o/2)=13.765 t/m2水利水电工程专业毕业设计25p5= p5w+ p5n =91.25+13.76=106.765 t/m2（6）根据 ai1x1+ai2x2+ ai3x3+

51、 ai4x4+ ai5x5+ xii=Pii+Ai-Bi 求解得：梁所受的荷载： = -9.1475 t/m2 1x =-4.3265 t/m2 2x=22.2167 t/m2 3x=40.9779 t/m2 4x=80.3284 t/m25x拱所受的荷载：p1-x1=9.1475 t/m2 p2-x2=22.9715 t/m2 p3-x3=21.2133 t/m2 p4-x4=27.2371 t/m2 p5-x5=26.4366 t/m2统计见下表表 3-10截面编号12345P（含水压，泥沙）kpa018.64543.4366.25106.765Xi-9.1475-4.326522.216

52、740.977980.3284拱荷载 Pi-Xi kpa9.147522.971521.213327.237126.4366（7）地震荷载产生的应力计算见下表“地震荷载计算表” 。表 3-11 纵向地震惯性力拱冠截面的内力拱端内力H0V0M0HaVaMa169.19860243.03505246.4313526.82061426.7765178.42090302.80595258.160521.2074594.50282154.67450399.20735235.9180114.58645-200.894111.04030469.62653177.04435-7.88405-632.81137

53、.954680316.8835973.499991-32.1872-577.832A 江水利枢纽百米级拱坝设计26表 3-12 纵向地震激荡力(力单位 KN，弯矩 KNm)拱冠的内力拱端的内力H0V0M0HaVaMa000000200.30180229.37201202.317248.363408-87.2221163.68470309.33729168.629971.783801-319.15798.993120335.58645107.55618-12.432-538.34535.833040244.4733946.021338-27.4046-463.095表 3-13 横向地震惯性力(

54、力单位 KN，弯矩 KNm)拱冠内力拱端内力H0VOM0Ha 左（+）Ha 右（-）VaMa 左（+）Ma 右（-）033.643610-135.5315135.5315-124.831-3967.383967.383033.532930-143.8851143.8851-125.236-3129.33129.303032.8580-134.5221134.5221-122.186-2552.642552.64023.416670-108.8237108.8237-88.2194-1355.861355.85509.4102060-61.425961.4259-36.237-289.42289

55、.4201表 3-14 横向地震激荡力(力单位 KN，弯矩 KNm)拱冠内力拱端内力H0V0M0Ha 左（+）Ha 右（-)VaMa 左（+）Ma 右（-）00000000017.64448010.399328-10.3993-65.6348-1633.611633.612016.1761509.692167-9.69217-59.5501-1231.781231.78109.74969905.2300328-5.23003-35.7185-533.768533.768304.24186801.4576446-1.45764-14.4935-101.232101.2321（8）悬臂梁上下游，拱

56、冠上下游，拱端上下游在正常水位+温降+地震情况下的应力大小见下表。表 3-15 梁拱应力汇总表（正常水位+温降+地震）(力单位 KN，弯矩 KNm)悬臂梁拱冠右拱端左拱端截面上游下游上游下游上游下游上游下游水利水电工程专业毕业设计271003148.766 2185.293 1495.403 4637.905 2118.847 2264.558 2817.92269.073545.213 1361.535 1046.282 4402.186 -446.114 4202.711 3782.512193309.866 591.209 -55.916 4452.386 -863.642 3930.2

57、64 455.292674.22386.061 -480.550 -961.870 3369.142 -1462.370 2945.493 5-1217.44501.62740.360 -599.296 -526.768 896.637 -671.922 756.796 (9)孔口应力计算。A 江水利枢纽百米级拱坝设计28表 3-16 孔口应力计算结果表（单位：MPa）浅孔进口浅孔出口中孔进口中孔出口0459004590045 9004590128.76 743.3 79.23 -122.4 1486 356.6 74.62 1026 31.47 121.11779114.90.9540.50

58、368886.62 -82.81 742.5 354.9 86.27 497.4 46.83 143.9 876.8 138.20.952.13 246.1 94.44 -45.40 498.8 356.2 98.36 324.2 62.18 167.1 581.1 161.90.8562.78 188.3 101.6 -11.09 383.8 357.2 109.4 242.5 76.23 188.3 441.6 183.50.871.78 155.3 107.3 19.13 318.3 356.2 118.4 196.0 88.02 205.8 362.1 201.50.7578.62 1

59、34.4 113.4 44.27 276.5 359.2 124.6 166.3 98.79 218.4 311.4 219.00.783.10 119.8 112.7 63.78 247.8 344.8 127.7 145.9 102.4 225.6 276.6 222.00.6585.24 109.3 112.3 77.49 227.0 334.6 127.8 131.1 104.7 227.6 251.4 224.30.685.34 101.4 110.3 85.82 211.2 322.4 125.5 119.9 104.2 225.1 232.2 222.10.5583.83 95.

60、14 107.0 89.50 198.8 309.1 121.4 111.1 101.6 219.2 217.2 216.40.581.20 90.08 102.9 89.57 188.7 295.8 116.1 104.0 97.49 211.1 204.9 208.40.4577.94 85.86 98.61 87.06 180.4 283.3 110.3 98.02 92.59 201.9 194.8 199.3配筋计算：由表可知孔口 45和 90两条线没有出现大的拉应力，在 0线上距孔边处由于应力集中出现较大的拉应力，因此以 45线上最大拉应力来进行配筋计算。45和 90两条线以最小配