重力坝毕业设计计算书(总)

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN重力坝毕业设计计算书(总)第二部分设计计算书1调洪演算洪水调节方案的拟定综合考虑该库调洪要求，用半图解法进行调洪。洪演算方案拟定如下，共有三个方案，详细情况列于表。表洪水调节方案堰顶高程(m)孔口尺寸(m)孔数方案一146114×165方案二146212×157方案三146216×155注：表示孔口尺寸(m)(宽高)，即宽m，高m表孔泄流能力计算根据库容曲线Z-V，以及用水力学公式计算Q-Z关系采用开敞式溢流时，利用下式计算式中：——溢流流量，单位为；——为闸孔数；——过水断面宽度，单位为m；m——堰的流量系数，本设计中取；——侧收缩系数，根据闸墩厚度及墩头形状而定，在（~）中取值，本设计中取；——堰顶全水头，单位为m。方案一：堰顶高程1461m,堰宽为70m，孔口尺寸14×16，5孔；表孔泄流能力计算见下表：表q=f(V)关系曲线计算表库水位堰顶水头H（m）下泄流量q总泄流量Q库容V1461000146211463214643146541466514676146871469814709147110147211147312147413147514147615147716147817147918148019148120148221方案二：堰顶高程1462m,堰宽为84m，孔口尺寸12×15，7孔；表孔泄流能力计算见下表：表q=f(V)关系曲线计算表库水位堰顶水头H（m）下泄流量q总泄流量Q库容V1462000146311464214653146641467514686146971470814719147210147311147412147513147614147715147816147917148018方案三：堰顶高程1462m,堰宽为80m，孔口尺寸16×15，5孔；表孔泄流能力计算见下表：表q=f(V)关系曲线计算表库水位堰顶水头H（m）下泄流量q总泄流量Q库容V1462000146311464214653146641467514686146971470814719147210147311147412147513147614147715147816147917148018148119调洪演算调洪演算的目的根据水位～库容曲线以及设计洪水过程线，孔口尺寸、孔数以及堰顶高程，利用调洪演算来确定设计洪水位和校核洪水位，为后面坝顶高程的确定奠定基础。调洪演算的基本原理和方法(a)根据库容曲线Z-V，以及用水力学公式计算Q-Z关系式中：q——过堰流量，单位为；B——过水断面宽度，单位为m；m——堰的流量系数；——局部水头损失系数；——堰顶全水头，单位为m。(b)分析确定调洪开始时的起始条件，起调水位357m。(c)本次调洪计算采用《水能规划》书中介绍的列表试算法计算，依据书中所给的水库洪水调节原理，采用水量平衡方程式式中：Q1，Q2——分别为计算时段初、末的入库流量（）；——计算时段中的平均入库流量（m3/s），它等于(Q1+Q2)/2；q1,q2——分别为计算时段初、末的下泻流量（m3/s）；——计算时段中的平均下泻流量（m3/s），即=(q1+q2)/2；V1，V2——分别为计算时段初、末的水库的蓄水量（m3）；——为V2和V1之差；——计算时段，一般取1～6小时，需化为秒数。采用开敞式溢流时，利用下式计算式中：——溢流流量，单位为；——为闸孔数；——过水断面宽度，单位为m；m——堰的流量系数，本设计中取；——侧收缩系数，根据闸墩厚度及墩头形状而定，在（~）中取值，本设计中取；——堰顶全水头，单位为m。调洪演算的计算说明（a)由洪水资料获得入库洪水量；（b)时段平均入库流量：由前、后时的入库洪水量取平均值得到；（c)下泄水量：由水库水位确定(水库水位未知)；（d)时段平均下泄流量：由前、后时的下泄流量取平均值得到；（e)时段内水库水量变化：由“时段平均入库流量”-“时段平均下泄流量”×3600得到；（f)水库存水量：与水库水位有关(水库水位未知)。（g)本设计采用半图解法进行计算，利用，可求出一个对应的下泻流量，即可求出该对应时段的平均下泻流量，即可求得下泄流量q和的关系，建立辅助图线，再根据水量平衡方程式变形可求出由初始的调洪下泄流量可以在辅助图线上查的的值利用水量平衡公式的变形公式可求的，再在辅助图形上查的相应的，同理可求的，········，画出下泄流量和相应的入库流量与时间的关系图线，求的其交点，求出最大下泄流量，查出相应的水位。计算并绘制单辅助线方案一：计算中V取溢洪道堰顶以上库容，计算时段取△t=2h。水库设计洪水单辅助曲线计算表，堰顶高程1461m,堰宽为70m，孔口尺寸14×16，5孔，计算过程见下表。表单辅助曲线计算表水位Z(M)库容v（亿m3）堰上库容14611462146314641465146614671468146914701471147214731474147514761477147814791480利用上表中第(5)、(7)两栏相应的数据绘制成单辅助线如图所示。图辅助图线方案二：计算中V取溢洪道堰顶以上库容，计算时段取△t=2h。水库设计洪水单辅助曲线计算表)堰顶高程1462m,堰宽为84m，孔口尺寸12×15，7孔；计算过程见表。表单辅助曲线计算表水位Z(M)库容v（亿m3）堰上库容1462146314641465146614671468146914701471147214731474147514761477147814791480利用上表中第(5)、(7)两栏相应的数据绘制成单辅助线如图所示。图辅助图线方案三：计算中V取溢洪道堰顶以上库容，计算时段取△t=2h。水库设计洪水单辅助曲线计算表)堰顶高程1462m,堰宽为80m，孔口尺寸16×15，5孔；计算过程见表。表单辅助曲线计算表水位Z(M)库容v（亿m3）堰上库容1462146314641465146614671468146914701471147214731474147514761477147814791480利用上表中第(5)、(7)两栏相应的数据绘制成单辅助线如图所示。图辅助图线设计水位调洪计算方案一：水库半图解法调洪计算表(P=%)堰顶高程1461m,堰宽为70m，孔口尺寸14×16，5孔,见表。表方案一调洪计算表时间t(h)入库流量Q（）平均流量下泄流量水位Z（m）0246810121416182022242628303234363840424446485052545658606264666870727476788082848688利用上表中第(1)、(2)、(5)三栏相应的数据绘制成Q~t，q~t关系曲线，如图所示。图方案一设计洪水调洪曲线图查图可知，最大下泄流量发生在t=28h时刻，正好是q~t曲线与Q~t曲线的交即为所求。，利用插值法查表知。方案二：水库半图解法调洪计算表(P=%)堰顶高程1462m,堰宽为84m，孔口尺寸12×15，7孔；见表。表方案二调洪计算表时间t(h)入库流量Q（）平均流量下泄流量水位Z（m）0246810121416182022242628303234363840424446485052545658606264666870727476788082848688利用上表中第(1)、(2)、(5)三栏相应的数据绘制成Q~t，q~t关系曲线，如图所示。图方案二设计洪水调洪曲线图查图可知，最大下泄流量发生在t=28h时刻，正好是q~t曲线与Q~t曲线的交即为所求。，利用插值法查表知。方案三：水库半图解法调洪计算表(P=%)堰顶高程1462m,堰宽为80m，孔口尺寸16×15，5孔；见表表方案三调洪计算表时间t(h)入库流量Q（）平均流量下泄流量水位Z（m）0246810121416182022242628303234363840424446485052545658606264666870727476788082848688利用上表中第(1)、(2)、(5)三栏相应的数据绘制成Q~t，q~t关系曲线，如图所示。图方案三设计洪水调洪曲线图查图可知，最大下泄流量发生在t=28h时刻，正好是q~t曲线与Q~t曲线的交即为所求。，利用插值法查表知。校核水位调洪计算方案一：水库半图解法调洪计算表(P=%)堰顶高程1461m,堰宽为70m，孔口尺寸14×16，5孔,见表。表方案一校核调洪计算表时间t(h)入库流量Q（）平均流量下泄流量水位Z（m）0246810121416182022242628303234363840424446485052545658606264666870727476788082848688利用上表中第(1)、(2)、(5)三栏相应的数据绘制成Q~t，q~t关系曲线，如图所示。图校核洪水调洪曲线图查图可知，最大下泄流量发生在t=28h时刻，正好是q~t曲线与Q~t曲线的交即为所求。，利用插值法查表知。方案二：水库半图解法调洪计算表(P=%)堰顶高程1462m,堰宽为84m，孔口尺寸12×15，7孔；见表。表方案二校核调洪计算表时间t(h)入库流量Q（）平均流量下泄流量水位Z（m）0246810121416182022242628303234363840424446485052545658606264666870727476788082848688利用上表中第(1)、(2)、(5)三栏相应的数据绘制成Q~t，q~t关系曲线，如图所示。图方案二校核洪水调洪曲线图查图可知，最大下泄流量发生在t=28h时刻，正好是q~t曲线与Q~t曲线的交即为所求。，利用插值法查表知。方案三：水库半图解法调洪计算表(P=%)堰顶高程1462m,堰宽为80m，孔口尺寸16×15，5孔；见表。表方案三校核调洪计算表时间t(h)入库流量Q（）平均流量下泄流量水位Z（m）0246810121416182022242628303234363840424446485052545658606264666870727476788082848688利用上表中第(1)、(2)、(5)三栏相应的数据绘制成Q~t，q~t关系曲线，如图所示。图方案三设计洪水调洪曲线图查图可知，最大下泄流量发生在t=28h时刻，正好是q~t曲线与Q~t曲线的交即为所求。，利用插值法查表知。调洪计算结果根据设计与校核调洪，其结果如表。表调洪计算成果表项目频率设计洪水%)校核洪水%)方案一：1461m,14×16，5孔最大泄量(m³/s)水库最高水位(m)方案二：1462m,12×15，7孔最大泄量(m³/s)水库最高水位(m)方案三：1462m,16×15，5孔最大泄量(m³/s)水库最高水位(m)方案比较与选择方案比较：从运用上看方案一中的设计与校核水位较方案二、三高一些，不太经济，而方案二中所需设置的孔口数目多，不太利于施工，方案三中泄水量与水位相对来说比较合理，而且孔口数也不多，这样可以节省施工量，节约材料，可节省一定的成本，为下游的施工减少工程量。综合考虑选择方案三。此时，枢纽的设计、校核和设计工况情况下上游水位、最大下泄流量和下游水位如表（根据最大下泄流量由坝址处流量-水位曲线查得）。表调洪演算得到的水利水能资料上游水位(m)最大下泄流量(m3/s)下游水位(m)正常设计校核2非溢流坝段设计剖面拟定计算确定坝顶高程坝顶高程应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶的高程，应高于波浪顶高程，防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差，可由下面的公式计算，应选择两者中防浪墙顶高程的高者作为选定高程。式中：—累计频率为1%时的波浪高度，m；—波浪中心线高于静水位的高度，m；—安全加高，m；按表选用，对于该工程，基本情况＝，特殊情况＝。表安全加高运用情况坝的级别123设计情况（基本情况）校核情况(特殊情况)根据SL319-2005《混凝土重力坝设计规范》该水库属于峡谷水库，故可按下面的官厅公式计算：式中：为计算风速，m/s，是指水面以上10m处10min的风速平均值，水库为正常蓄水位和设计洪水位时，宜采用相应季节50年重现期的最大风速；校核洪水位时，宜采用相应洪水期最大风速的多年平均值；为风作用于水域的长度，km，称为吹程，按回水长度计算。计算风速在水库正常蓄水位和设计洪水位时，宜采用相应洪水期多年平均最大风速的～倍，校核洪水位时宜采用相应洪水期多年平均最大风速。根据给定资料：历年最大风速s，风作用于水域的长度约。不同工况下计算风速取值见表：表不同工况下计算风速取值计算情况库水位(m)吹程(km)最大风速(m/s)计算风速(m/s)正常工况4171421设计工况1421校核工况1414计算时，对于波高，当=20～250时，为累计频率5%的波高；当=250～1000时，为累计频率10%的波高。规范规定应采用累计频率为1%时的波高，对应于5%波高，应乘以；对应于10%波高，应乘以。（1）正常工况下的计算：=0：20，所以为累计频率4%的波高h4%。故h4%因此（2）设计工况下的计算：=0：20，所以为累计频率4%的波高h4%。故h4%因此（3）校核工况下的计算：=0:20，所以为累计频率4%的波高h4%。故：h4%因此坝顶上游防浪墙顶高程按下式计算：防浪墙高程=正常蓄水位+防浪墙高程=设计洪水位+防浪墙高程=校核洪水位+式中：、、分别为防浪墙顶距正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位的高度。由于正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水在计算坝顶超出静水位Δh时，所采用的风速计算值及安全超高值不一样，所以在决定坝顶高程时，应按正常工况、设计工况和校核工况分别求出坝顶高程，但坝顶高程应高于校核水位。根据以上三种水位时计算结果，得出三种工况下防浪墙高程。（1）正常工况下（2）设计工况下（3）校核工况下计算结果见表：表计算结果计算情况（m）（m）（m）（m）防浪墙顶高程（m）正常情况设计情况校核情况为保证大坝的安全运行，应该选用其中的较大值，故选取防浪墙顶高程＝，在坝顶上游面设置有与坝体连成整体的防浪墙，取防浪墙高为，坝顶高程=防浪墙顶高程=，取坝顶高程为。确定坝基高程修建在岩基上的重力坝，其坝址由于经受长期的地质作用，一般都有风化、节理、裂隙等缺陷，有时还有断层、破碎带和软弱夹层，所有这些都需要采取适当的有针对性的措施，以满足建坝要求。坝基处理时，要综合考虑地基及其上部结构之间的相互关系，有时甚至需要调整上部结构形式，使其与地基工作相协调。地基处理的主要任务是：防渗和提高基岩的强度和整体性。河床高程约为1400m，地基开挖时河床上的冲积砂夹石层、冲积粘土夹碎石层必须清除，坝址处河床覆盖层厚6～10m。原则上应考虑技术加固处理后，在满足坝的强度和稳定的基础上，减少开挖。基础中存在的局部工程地质缺陷，例如表层夹泥裂缝、强风化区、断层破碎带、节理密集带及岩溶充填物等均应结合基础开挖予以挖除。初步定出开挖深度25m，确定的建基面最低开挖高程为▽。因此，最大坝高为106m。拟定坝顶宽度根据交通和运行管理的需要，坝顶应有足够的宽度。一般取坝高的8%～10%，且不小于2m。当在坝顶布置移动式启闭机时，坝顶宽度要满足安装门机轨道的要求。按坝高的10%计算，即为米，考虑到上游防浪墙、下游侧护栏、排水沟槽及两边人行道等，取坝顶宽为，以满足大坝维修作业通行需要。拟定剖面尺寸根据规范SL319-2005规定，非溢流坝段的基本断面呈三角形，其顶点宜在坝顶附近。基本断面上部设坝顶结构。坝体的上游面可为铅直面、斜面或折面。根据工程经验，一般情况下，上游坝坡坡率n=0～，常做出铅直或上部铅直下部倾向上游；下游坝坡坡率m=～；底宽约为坝高的～倍。初步拟定时，该大坝坝高中点处向上游倾斜，上游坡率取n=，下游坡率取m=。坝底宽度拟定坝底宽度约为坝高的～倍，本工程的坝高为106m，通过已经确定的上下游坝坡坡率，最终确定坝底宽度B=。基础灌浆廊道尺寸拟定坝内必须基础灌浆廊道，兼作灌浆、排水和检查之用。帷幕灌浆需要在坝体浇筑到一定高度后进行，以便利用混凝土压重提高灌浆压力，保证灌浆质量。为此需要在坝踵附近距上游坝面～倍作用水头、且不小于4～5m处设置灌浆廊道。廊道断面多为城门洞形，宽度和高度应能满足灌浆作业的要求，一般宽为～3m，高为3～4m，地面距基岩面不宜小于倍廊道宽度。灌浆廊道兼有排水作用，需要在其上游侧设排水沟﹑下游侧设坝基排水孔幕及扬压力观测孔，并在靠近廊道的最低处设置集水井，汇集从坝基和坝体的渗水，然后，经横向排水管自流或水泵抽水排至下游坝外。灌浆廊道随着坝基面由河床向两岸逐渐升高，坡度不宜陡于400～450，以便钻孔﹑灌浆及其设备的搬运。本次设计基础灌浆廊道断面取×，形状采用城门洞型；廊道上游壁离上游面的距离应满足防渗要求，本次设计取10m；为满足压力灌浆，基础灌浆廊道距基岩面取。初步拟定坝体形状剖面如图所示。图非溢流坝段剖面尺寸图荷载计算及其组合重力坝的主要荷载主要有：自重、静水压力、扬压力、动水压力﹑波浪压力、泥沙压力、冰压力﹑土压力﹑温度作用﹑风压力﹑地震作用等，常取1m坝长进行计算。荷载组合可分为基本组合与特殊组合两类。基本组合属于设计情况或正常情况，由同时出现的基本荷载组成。特殊组合属校核情况或非常情况，由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。设计时应从这两类组合中选择几种最不利的、起控制作用的组合情况进行计算，使之满足规范中规定的要求。本次设计考虑的基本荷载组合为正常蓄水位和设计洪水位；特殊组合为校核洪水位，它们分别考虑的荷载如表所示：表荷载组合表荷载组合主要考虑情况荷载自重静水压力扬压力泥沙压力浪压力基本组合（1）正常蓄水位情况√√√√√（2）设计洪水位情况√√√√√特殊组合（1）校核洪水位情况√√√√√下面就各种情况计算相应荷载，计算示意图见图:图重力坝基本荷载示意图自重W自重计算公式为式中:—坝体体积,m³；由于取1m坝长，可以用断面面积代替，通常把它分成如图所示的若干个简单的几何图形分别计算自重；—坝体混凝土的重度（根据规范本设计中混凝土的重度取24kN/m3）。则1m坝段内，三种工况下自重不变其大小为44520KN静水压力P静水压力是作用在上下游坝面的主要荷载，计算时常分解为水平水压力和垂直水压力两种。各种情况下上下游水深情况列于下表表各种情况下上下游水深特征水位上游水深(m)下游水深(m)正常蓄水位设计洪水位校核洪水位水平水压力计算公式为式中:—计算点处的作用水头，m；—水的重度，常取kN／m³；垂直水压力按水重计算各种工况下静水压力的计算：（1）正常工况上游水平水压力下游水平水压力 KN上游垂直水压力下游垂直水压力（2）设计工况上游水平水压力下游水平水压力上游垂直水压力下游垂直水压力（3）校核工况上游水平水压力下游水平水压力上游垂直水压力下游垂直水压力扬压力U排水处扬压力折减系数可取。（1）正常工况（2）设计工况（3）校核工况泥沙压力及其推力（1）水平泥沙压力及其推力的计算公式为式中，—为坝面单位宽度上的水平泥沙压力，kN/m；—为淤沙的浮容重，kN/m³，—为坝前泥沙淤积厚度，m；—为淤沙的内摩擦角，度。淤沙浮容重可取，内摩擦角可取15度。查资料可得泥沙的淤积高程为，坝前淤积厚度为。则水平淤沙压力（2）竖直淤沙压力浪压力根据给定资料：历年最大风速14m/s，风作用于水域的长度约。下面进行波浪要素计算及波态判别。根据规范SL319-2005《混凝土重力坝设计规范》，波浪要素按官厅水库公式计算：可求出波浪高度和波长。当时为深水波，则浪压力的计算公式为(1)基本组合（正常工况+设计工况）因为，为深水波，故浪压力为(2)特殊组合（校核工况）因为，为深水波，故浪压力为下游浪压力可忽略不计。地震荷载本工程可不进行抗震计算，所以不考虑该工程的地震荷载。其它荷载冰压力、土压力应根据具体情况来定。温度荷载一般可以采取措施来消除，稳定和应力分析时可以不计入。风荷载、雪荷载、人群荷载等在重力坝荷载中所占比例很小，可以忽略不计。全部荷载计算结果见表，。表正常工况下全部荷载计算结果类别符号垂直力（kN）水平力（kN）力臂(m)对基础中心力矩（↓）（↑）（→）（←）逆时针（+）顺时针（-）自重445201144164自重自重上游水压力水平垂直下游水压力水平`垂直波浪压力水平淤沙压力垂直淤沙压力合计（↓）（→）（-）浮托力渗透压力渗透压力渗透压力合计（↓）（→）（-）表设计工况下全部荷载计算结果类别符号垂直力（kN）水平力（kN）力臂(m)对基础中心力矩（↓）（↑）（→）（←）逆时针（+）顺时针（-）自重445201144164自重自重上游水压力水平垂直下游水压力水平`垂直波浪压力水平淤沙压力垂直淤沙压力合计（↓）（→）（-）浮托力渗透压力渗透压力渗透压力合计（↓）（→）（-）表校核工况下全部荷载计算结果类别符号垂直力（kN）水平力（kN）力臂(m)对基础中心力矩（↓）（↑）（→）（←）逆时针（+）顺时针（-）自重445201144164自重自重上游水压力水平垂直下游水压力水平`垂直波浪压力水平淤沙压力垂直淤沙压力合计（↓）（→）（-）浮托力渗透压力渗透压力渗透压力合计（↓）（→）（-）抗滑稳定分析计算抗滑稳定分析的目的是核算坝体沿坝基面或沿地基深层软弱结构面抗滑稳定的安全度。抗滑稳定计算时取单宽作为计算单元。计算公式有抗剪强度公式和抗剪断公式。坝体抗滑稳定性分析示意图如下图：图抗滑稳定分析示意图抗剪强度公式计算将坝体与基岩间看成是一个接触面，而不是胶结面。按抗剪强度公式计算的坝基面抗滑稳定安全系数值应不小于表规定：式中：为接触面以上的总铅直力；为接触面以上的总水平力；为作用在接触面上的扬压力；为接触面间的摩擦系数，本工程取表坝基面抗滑稳定安全系数Ks荷载组合坝的级别123基本组合特殊组合（1）（2）1．00由表，的荷载计算结果可得（1）正常工况>（2）设计工况>（3）校核工况>抗剪断公式计算按抗剪断强度的计算公式进行计算，将坝体与基岩间看成是一个胶结面。按抗剪断强度公式计算的坝基面抗滑稳定安全系数值应不小于表规定：式中：—按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数；—坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断摩擦系数，取；—坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断凝聚力，MPa，取；—坝基接触面截面积，m2；—作用于坝体上全部荷载（包括扬压力）对滑动平面的法向分值，kN；—作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值，kN。表坝基抗滑稳定安全系数Ks’荷载组合Ks’基本组合特殊组合（1）（2）由表，的荷载计算结果可得（1）正常工况>（2）设计工况>（3）校核工况>两种分析的计算结果见表：表抗滑稳定分析计算结果抗滑稳定安全系数正常蓄水位设计洪水位校核洪水位(抗剪强度公式)Ks（>）（>）（>）（抗剪断公式）Ks’（>）（>）（>）表可知，该重力坝在正常蓄水位﹑设计洪水位和校核洪水位情况下均满足承载能力极限状态下的抗滑稳定要求。应力分析计算图边缘应力计算图在一般情况下，坝体的最大和最小应力都出现在坝面，所以，在重力坝设计规范中规定，首先应校核坝体边缘应力是否满足强度要求,计算公式如下：不计扬压力的边缘应力计算1.水平截面上的正应力。因为假定按直线分布，所以可按偏心受压公式计算上、下游的边缘应力和。式中：—作用于计算截面以上全部荷载的铅直分力的总和，kN；—作用于计算截面以上全部荷载对坝基截面垂直水流流向形心轴的力矩总和，kN·m；—计算截面的长度，该工程为。由表，的荷载和弯矩计算结果可得（1）正常工况=（2）设计工况=（3）校核工况=剪应力，。式中：—上游面水压力强度（有泥沙压力时应该计算在内）；—下游面水压力强度（有泥沙压力时应该计算在内）；—上游坝坡坡率；—下游坝坡坡率。,分别为上下游水深，，，意义和取值同计算泥沙压力中一样。（1）正常工况====（2）设计工况====（3）校核工况====3.水平正应力,。（1）正常工况（2）设计工况（3）校核工况4．第一主应力,。（1）正常工况（2）设计工况（3）校核工况5．第二主应力,。（1）正常工况（2）设计工况（3）校核工况不计扬压力的边缘应力计算结果见表。表不计扬压力的边缘应力计算结果表正常工况（kPa）设计工况（kPa）校核工况（kPa）*2由表可以看出不计扬压力时坝体边缘应力状态良好，未出现拉应力的情况。计扬压力的边缘应力计算1.水平截面上的正应力。按偏心受压公式计算上、下游的边缘应力和。式中：—作用于计算截面以上全部荷载的铅直分力的总和，kN；—作用于计算截面以上全部荷载对坝基截面垂直水流流向形心轴的力矩总和，kN·m；—计算截面的长度，m。（1）正常工况=（2）设计工况=（3）校核工况=剪应力，。式中：—上游面水压力强度（有泥沙压力时应该计算在内）；—下游面水压力强度（有泥沙压力时应该计算在内）；—上游边缘的扬压力强度；—下游边缘的扬压力强度；—上游坝坡坡率；—下游坝坡坡率。,分别为上下游水深，，，意义和取值同计算泥沙压力中一样。由此可知，，的值与不计扬压力时是一样的。（1）正常工况（2）设计工况（3）校核工况3.水平正应力,。（1）正常工况（2）设计工况（3）校核工况4.第一主应力,。（1）正常工况（2）设计工况（3）校核工况5.第二主应力,。（1）正常工况0KPa（2）设计工况0KPa（3）校核工况0KPa计扬压力的边缘应力计算结果见表表计扬压力边缘应力计算结果表正常工况（kPa）设计工况（kPa）校核工况（kPa）由表可以看出计扬压力时坝体边缘应力状态良好，未出现拉应力的情况。3溢流坝段设计顶部曲线段计算溢流坝顶部曲线是控制流量的关键部位，其形状多与锐缘堰泄流水舌下缘曲线相吻合，否则会导致泄流量减小或堰面产生负压。顶部曲线的型式很多，常用的有克-奥剖面和WES曲线。由于WES曲线的流量系数较大且剖面较瘦，工程量较省，坝面曲线用方程控制，施工方便，所以选用WES曲线为堰顶面曲线。WES型溢流堰顶部曲线以堰顶为界分为上游段和下游段两部分，上游段采用三圆弧曲线；当上游面垂直时，下游段曲线采用下面的方程计算：式中：为定型设计水头，一般为校核洪水位时堰上水头的75%～95%，坐标原点为堰顶。根据计算，取定型设计水头*90%=。上游面采用三圆弧连接，其半径分别为：下游面采用幂曲线，根据上面的方程可以得到简化方程：拟定出WES曲线函数表达式，在上面取一些点，进行坐标计算，即可得出WES曲线上点的坐标，从而可得到WES曲线，见表和图。表WES曲线坐标表X(m)Y(m)X(m)Y(m)1829310411512613714图溢流面WES曲线图中间直线段计算顶部的曲线段确定后，中部的直线段分别与顶部曲线、底部的反弧段相切，坡度与非溢流坝段的下游坡相同，即：得X=则Y=。直线与幂曲线相切时，切点C记为为（XC,YC）,即可得切点坐标C，。反弧段计算溢流坝面反弧段是使溢流面下泄水流平顺转向的工程设施，通常采用圆弧曲线，反弧半径应结合下游消能设施来确定。根据SL319-2005《混凝土重力坝设计规范》规定：对于挑流消能，，h为校核洪水闸门全开时反弧段最低点处的水深。反弧处流速愈大，要求反弧半径愈大。当流速小于16m/s时，取下限；流速大时，宜采用较大值。当采用底流消能，反弧段与护坦相连时，宜采用上限值。实际工程中，反弧半径R的取值范围远远超过的限度。求校核洪水闸门全开时反弧段最低点处的水深h单宽流量：式中：—上游面坡度影响修正系数，在这里上游面竖直，取；—侧收缩系数，与边墩及闸墩头部的型式﹑堰孔的数目﹑堰孔的尺寸以及全水头有关，可按下面的经验公式计算，式中为堰孔的数目；为堰顶全水头；为边墩形状系数；为闸墩形状系数；在此设计中可取。—淹没系数，为自由出流，取；—流量系数，曲线形实用堰的流量系数初步设计时采用；—为重力加速度，通常取s2；—计上行进流速水头的堰上总水头（m）,近似取=上游水位-堰顶高程。=s大坝流速系数，用经验公式计算：Z-上下游水位差Z=所以可取。计算收缩断面水深，可按伯努利方程计算：行进流速很小可忽略不计，即为校核洪水位对应的坝前水深。则该式可化为：通过试算，可以求出，即为校核洪水闸门全开时反弧段最低点处的水深h，故可进一步求出,R=（4～10）h=（～）m，取稍大于上限值，得R=40m。溢流坝水面线计算及边墙