重力坝计算书

TOC\o"1-5"\h\z摘要 w\o"CurrentDocument"ABSTRACT V第一章非溢流坝设计计算 错误!未定义书签。\o"CurrentDocument"堤顶及防浪墙高程确定 1堤顶高程计算公式 1安全加高 1波高及雍高计算公式 1坝顶超高计算 2\o"CurrentDocument"重力坝剖面设计 5\o"CurrentDocument"重力坝挡水坝段荷载计 6基本原理与荷载组合 6坝体自重计算 6坝体自重计算公式 6按实体重力坝计算坝体自重及力矩 6\o"CurrentDocument"静水压力计算 8静水压力计算公式 8设计工况 8校核工况 10正常使用工况 12\o"CurrentDocument"扬压力计算 14扬压力 14设计工况 14校核工况 15正常使用工况 16\o"CurrentDocument"淤沙压力 17水平淤沙压力公式 17淤沙浮容重计算 17淤沙高程 18淤沙压力及其力矩计算 18\o"CurrentDocument"波浪压力及其力矩 19波浪压力公式 19设计工况 19校核工况 19\o"CurrentDocument"基本作用荷载各种工况下的、工P和 20\o"CurrentDocument"极限状态设计法分析挡水坝段稳定 21承载能力极限状态设计式 21正常使用极限状态设计式 23坝段抗滑稳定验算 24基本组合工况 24偶然组合工况 24坝段坝趾抗压强度验算 24计入扬压力时的基本组合工况 24计入扬压力时的偶然组合工况 25不计入扬压力时的基本组合工况 25不计入扬压力时的偶然组合工况 25坝段坝踵不出现拉应力计算 25\o"CurrentDocument"挡水坝段应力分析 26基本假定 26\o"CurrentDocument"不考虑扬压力时的边缘应力计算 26边缘应力计算公式 26设计工况边缘应力计算 27校核工况边缘应力计算 28考虑扬压力时的边缘应力计算 29边缘应力计算公式 29设计工况边缘应力计算 30校核工况边缘应力计算 31\o"CurrentDocument"第二章溢流坝设计计算 33溢洪堰堰型选择 33溢洪道水力计算 33\o"CurrentDocument"溢流堰堰面曲线 34溢流堰堰顶高程 34溢流堰总水头 34定型水头设计 35堰面曲线设计 35\o"CurrentDocument"边墩高度 37\o"CurrentDocument"消能形式 37消能公式 38设计工况下冲刷坑安全验算 38校核工况下冲刷坑安全验算 39随着时间的增长而不断增加的农业灌溉用水、城镇供水和农村人畜饮水是摆在人们面前的一个难题，因为目前可供水量离人们的供水目标相差甚远，水资源的短缺已严重制约国民经济和社会发展。水利枢纽工程的出现不仅能够解决这个问题，而且能实现对水能资源的综合梯级开发利用。根据杨家沟水库的地质、地形、气候，气象等具体情况，本设计的主要内容和成果如下：1、 非溢流坝剖面尺寸的拟定：坝高，上游坡率1:，下游坡率1:，坝顶宽度。2、 溢流坝堰面曲线的拟定：顶部曲线段采用WES曲线，直线段的坡率1:，反弧段半径为10m。3、 稳定分析：经过分析，溢流坝和非溢流坝的稳定均满足要求。4、 应力分析：经过分析，溢流坝和非溢流坝的应力均满足要求。关键词：水利枢纽工程，混凝土重力坝，溢流坝ABSTRACTAsthetimedoesby,thedemandofwaterforagriculture,urbansupplyandruraldrinkingisonsuchanincreasethatitbecomesadifficultproblemlyingahead.Duetothelargegapbetweenthefactandgoalofthecurrentwatersupply,Shortageofwaterresourceshasseriouslyconfinedthedevelopmentofeconomyandsociety.However,thewaterconservancyprojectnotonlytacklestheissue,butalsomakesthecomprehensivedevelopmentandutilizationofwaterresourcescometrue.AccordingtoGanLonggravitywaterpowerstationfieldofgeology,topography,climate,weatherandothercircumstances,themainelementsofthedesignandresultsareasfollows:1、 Thesizeofthedevelopmentofnon-overflowdamsections:Heightof,theupstreamslopeof1:,lowerrateof1:slope,crestwidthof.2、 Spillwayweircurvedrawn:TopofthecurvebyWEScurve,straightlineofsloperateof1:,anti-arcwitharadiusof10m.3、 Stabilityanalysis:Afteranalysis,thestabilityofthespillwayandnon-overflowdamaresufficient.4、 StressAnalysis:Afteranalysis,non-overflowdamspillwayandthestressaresufficient.KEYWORDS:waterpowerstation,Concretegravitydam,Overflowdam第一章非溢流坝设计计算堤顶及防浪墙顶高程确定1.1.1堤顶高程计算公式本工程设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为300年一遇，坝顶高程应大于坝前水位+坝顶超高。而坝顶超高二累计频率1%的波高+风壅高度+安全加高（）安全加高本工程堤防级别为4级，设计洪水时，安全加高应为，校核洪水时，安全加高应为。表坝的安全加高hc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）波高及维高内陆峡谷水库，宜按官厅水库公式（适用于V20m/s及DV20km）计算官厅水库公式：（）（）（）式中： ——重力加速度，吹程， 波长，壅高， 计算风速，——坝前水深，——当时，为累积频率5%的波高h5%;当时，为累积频率10%的波高h10%。规范规定应采用累计频率为1%时的波高，对应于5%波高，应由累积频率为P（%）的波高hp与平均波高的关系可按表进行换表累积频率为P（%）的波高与平均波高的比值Hm

12345101320300坝顶超高的计算表超高值Ah的计算的基本数据设计洪水位校核洪水位吹程(m)风速(m/s)安全加高(m)坝前平均水深(m)2323正常蓄水位和设计洪水位时，采用重现期为50年的最大风速，v0=s；校核洪水位时，采用多年平均风速，v=s1、设计洪水位的超高 °波高：波长:壅高:故按累计频率为计算由表查表换算故设计安全加高设计防浪加高2、校核洪水位时的超高波高：波长:壅高:故按累计频率为计算由表查表换算故校核安全加高校核防浪加高表堤顶超高计算结果表项目 计算公式设计洪水校核洪水工程所在地多年平均最大风速1313计算风速V(m/s)13风区长度F(m)800800堤前平均水深Hm(m)2323安全加高A(m)，查规范SL274-2001堤顶超高计算值(m)表计算坝顶高程工况坝前水位计算坝顶超高计算坝顶高程设计洪水工况(m)校核洪水工况(m)由表5-11可得，坝顶高程或防浪墙顶高程应不小于，取坝顶高程，设置防浪墙，墙顶再设钢管护栏。

重力坝剖面设计重力坝坝顶高程，设置的防浪墙，最低建基面高程，坝高H二。由于坝基完整性差、基岩较软弱，抗剪强度参数f、c值较小，上游坝坡放缓，坡率〃=0~0.2。根据工程经验，大坝下游坝坡坡率m=0.65〜0.80，坝顶宽度一般取坝高的8%-10%，坝底宽约为坝高的0.7〜0.9倍。初步设计坝顶宽取，n=0.15，m=0.7550°°，220.排水管瞄排水管校核洪水位、门、r50°°，220.排水管瞄排水管校核洪水位、门、r、,皿L,iK ■242.50设计洪水位*242.10 正常蓄水位或41.00 死水位，226.00210.50•243.50坝轴线/\ 排水管图混凝土砌条石重力坝非溢流坝段剖面图重力坝挡水坝段荷载计算1.3.1基本原理与荷载组合重力坝的荷载主要有：自重、静水压力、扬压力、泥沙压力、浪压力、动水压力、

冰压力、地震荷载等。本次设计取单位长度的坝段进行计算。相关荷载组合见表。表荷载组合表组合情况相关工况自重静水压力扬压力泥沙压力浪压力冰压力地震荷载动水压力土压力基本组合正常水位VVVVVV设计水位VVVVVV冰冻VVVVVV特殊组合校核水位VVVVVV地震情况VVVVVVV1.3.2坝体自重计算1.3.2.1坝体自重计算公式坝体自重可（KN）的计算公式：W=7XV （）式中：V-坝体体积（m3），以单位长度的坝段为单位，通常把其断面分成若干个简单的几何图形分别计算；7厂坝体混凝土的重度，一般取24kN/m3。力矩作以下规定：以坝底中心为力矩，逆时针为正，顺时针为负。1.3.3.2按实体重力坝计算坝体自重及力矩243.501：0-15—区二区坝轴线_236.5075三区图实体重力坝自重计算图一区：W]=24X4.5X0.5X1=54.00KNL=7.35m

1M1=WL1=54.00.00x7.35=396.90KN.m二区：W2=24x0.5x4.5x6.00x1=324.00KN

L=6.76m2M2=W2L2=324.00x6.76=2190.24KN.m三区:W3=24x0.5x32x(24.00+4.80)x1=11059.20KNL=3.20m

3M3=%L3=11059.20x3.20=35389.44KN.m表实体坝计算汇总表静水压力计算1.4.1静水压力计算公式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P和垂死水位*226.00 直水压力W两种。静水压力按照3种工况进行计算，分别是设计工况、校核工况、正/ 1；。.15 ] 1-075常使用工况。 1 1f1、、水平水I死水位*226.00〔压力？的计算公式:■221.00式也区P=(1/2)yH2wH-计算点处的作用水头(m)；()yw-水的重度取m3。垂直水压力W按水重计算1.4.2设计工况在设计工上游坝刖水位由水位四区.上游水位，上游水深下游水位，下游水深水平向:一区：水平向:一区：P=0.5x9.81x31..602=4898.94KN1L1=31.60/3=10.53mM1=—(4898.94x10.53)=—51585.84KN.M三区：P=—0.5x9.81x10.502=—540.78KN3L3=10.50/3=3.50mM3=540.78x3.50=1892.73KN.M垂直向：二区：W=0.5x9.81x31..602x0.15=734.69KNL2=(4.80+24.00)/2—31.60x0.15/3=12.82mM=734.69x12.82=9418.73KN.M四区：W4=0.5x9.81x10.502x0.75=405.58KNL4=(24.00+4.80)/2—10.50x0.75/3=11.77mM4=—(405.58x11.77)=—4775.70KN.M表设计工况下静水压力汇总表分区水平力(kN)垂直力(kN)力臂(m)力 矩(kN-m)一区二区三区四区Z1.4.3校核工况在校核工况下，上游坝前水位，由水位流量关系知，下游水位为。上游水位，上游水深下游水位，下游水深水平向：一区：P=0.5x9.81x322=5022.72KN1L]=32.00/3=10.67mM1=—(5022.72x10.67)=—53592.42KN.M三区：P3=0.5x9.81x112=593.51KNL3=11.00/3=3.67mM3=593.51x3.67=2178.18KN.M垂直向：二区:W2=0.5x9.81x32.00x32.00x0.15=753.41KNL=(4.80+24.00)/2-4.80/3=12.80m2M2=753.41x12.80=9643.65KN.M四区：W4=0.5x9.81x11x0.75x11=445.13KN

L4=(24.00+4.80)/2-11.00x0.75/3=11.65mM4=-(445.13x11.65)=-5185.76KN.M四区三区死水位】226.001:0.75,221.50一区=236.50设计洪水位*242.50正常蓄水位24：祁0f二区四区三区死水位】226.001:0.75,221.50一区=236.50设计洪水位*242.50正常蓄水位24：祁0f二区,210.50坝轴线.243.50图校核工况静水压力计算图表校核工况下静水压力汇总表分区水平力(kN)垂直力(kN)力臂(m)力矩"m)一区二区三区四区Z1.4.4正常使用工况在正常使用工况下，由任务书中所给的数据可知下游水位为。上游水位，上游水深下游水位，下游水深水平向：一区：P=0.5x9.81x30.502=4562.88KN1L=30.50/3=10.17mM1=—(4562.88x10.17)=-46404.49KN.M三区：P=—0.5x9.81x7.502=—275.91KN3L3=7.50/3=2.50mM3=275.91x2.50=689.77KN.M垂直向：二区：吗=0.5x9.81x30.502x0.15=684.43KNL2=(24.00+4.80)/2—30.50x0.15/3=12.88mM2=684.43x12.88=8815.46KN.M四区：吃=0.5x9.81x7.52x0.75=206.93KNL=(24.00+4.80)/2—7.5x0.75/3=12.53m4M4=—(206.93x12.53)=—2592.83KN.M

图正常使用工况静水压力计算图

表正常使用工况下静水压力汇总表分区水平力(kN)垂直力(kN)力臂(m)力矩(kNm)一区二区三区四区Z扬压力计算1.5.1扬压力扬压力包括渗透压力和托浮力两部分。渗透压力是由上、下游水位差H产生的渗流在坝内或坝基面上形成的水压力；托浮力是由下游水面淹没计算截面而产生向上的水压力。扬压力分三种工况进行计算，分别是设计工况、校核工况，正常使用工况。一)-_rYH辛A0Y1YB壬CD/图扬压力分区示意图1.5.2设计工况设计工况下，上游水深为，下游水深为。由《混凝土重力坝设计规范SL319-2005》[1表查得渗透压力强度系数取，渗透压力分项系数为，浮托力分项系数为，则设计值为。H=9.81x31.60=310.00KN/m21H=9.81x10.50=103.00KN/m22YH=yH—yH=310.00-103.00=207.00KN/m212ayH=0.3x207.00=62.1KN/m2A区：U=—10.50x24.00x9.81x1=—2472.12KNAL=14.40-24.00/2=2.40mM=UL=2472.12x2.40=5933.09KN.MBB区：U=-1.2x62.10x2.50x1=—186.30KNL=21.50-14.40+2.50/2=8.35mM=-UL=-186.03x8.35=-15535.61KNMU=-1.2x0.5x62.10x21.50x1=-801.09KNL=21.50-14.40-21.50/3=0.07mM=UL=801.09x0.07=56.01KN.MU=-1.2x0.5x2.5x(207.00-62.10)=-217.35KNL=24.00-14.40-2.50/3=8.77mM=UL=-217.35x8.77=-1906.16KNM表设计工况扬压力数据汇总表分区总力分区总力(kN)ABCDZ力臂(m)力矩(kN-m)1.5.3校核工况校核工况下，上游水深为，下游水深为。由《混凝土重力坝设计规范SL319-2005》[1表查得渗透压力强度系数取，渗透压力分项系数为，浮托力分项系数为，则设计值为。XH=9.81x32=313.92KN/m2yH=9.81x11.00=107.91KN/m212yH=yH-yH=313.92-107.91=206.01KN/m212ayH=0.3x206.01=61.80KN/m2U=-11.00x24.00x9.81x1=-2589.84KNL=14.40-24.00/2=2.40m

M=ML=2589.84x2.40=6215.62KN.MUB=—1.2x61.80x2.5x1=-185.40KNL=21.50—14.40+2.50/2=8.35mM=ML=—185.40x8.35=——1548.09KNMU=—1.2x61.80x21.50x0.5x1=—797.22KNL=21.50—14.40—21.50/3=0.07mM=ML=797.22x0.07=55.80KN.MU=—1.2x0.5x2.5x(206.01—61.80)x1=—216.32KNL=24.00—14.40—2.50/3=8.77mM=ML=—216.32x8.77=—1897.13KN.M表校核工况扬压力数据汇总表分区总力分区总力(kN)ABCDZ力臂(m)力矩(kNm)1.5.4正常使用工况正常使用工况下，上游水深为，下游水深为。由《混凝土重力坝设计规范 SL319-2005》［1表查得渗透压力强度系数取，渗透压力分项系数为，浮托力分项系数为，则设计值为。人H=9.81x30.50=299.21KN/m2yH=9.81x7.50=73.58KN/m212yH=yH—yH=299.21—73.58=225.63KN/m212ayH=0.3x225.63=67.69KN/m2U=—7.50x24.00x9.81x1=—1765.80KNL=14.40—24.00/2=2.40mM=ML=1765.80x2.40=4237.92KN.MAAA

UB=—1.2x67.69x2.5x1=-203.07KNL=21.50—14.40+2.50/2=8.35mM=ML=—203.07x8.35=——1695.63KN.MU=—1.2x67.69x21.50x0.5x1=—873.20KNL=21.50—14.40—21.50/3=0.07mM=ML=873.20x0.07=61.12KNMU=—1.2x0.5x2.5x(225.63—67.69)x1=—236.91KNL=24.00—14.40—2.50/3=8.77mM=ML=—236.91x8.77=—2077.70KNM表正常使用工况扬压力数据汇总表分区总力分区总力(kN)ABCDZ力臂(m)力矩(kKm)淤沙压力1.6.1水平淤沙压力公式P=27h2tan45°一sbP=27h2tan45°一sb()Ysb=7，-G—n》sd()式中：7sb—淤沙浮容重；hs―淤沙高度；中s—淤沙内摩擦角。1.6.2淤沙浮容重计算=100。取泥沙干容重7广26—9.81=16.19kN/m3，孔隙率n=0.45，淤沙内摩擦角中s

yb=16.19—G-0.45)x9.81=10.80KN/m3=100。1.6.3淤沙高程计算通过杨家沟水库的泥沙量，查《四川省水文手册》多年平均悬移质年输沙模数等值线图，其值为570t/km2。推移质沙量采用占悬移质泥沙的15%推求。经计算本工程多年平均来沙量为万m3。杨家沟水库多年平均来沙总量为万m3，在经过20年淤积后，20年淤积泥沙量为万m3，相应泥沙淤积高程为223.93m。泥沙淤积高度、=223.93-210.50=13.43m。取。图淤沙压力及其力矩计算图图淤沙压力及其力矩计算图1.6.4淤沙压力及其力矩计算1、标准工况P^=0.5x10.80x13.502xtan£。-100/2)=825.80KNLk=13.50/3=4.50mM=—825.80x4.5=-3716.10KN.Msk2、设计工况设计值：设计值为标准值乘以分项系数。P*=1.2x0.5x10.80x13.502xtan细。—100/2)=990.96KNM=—990.96x4.5=—4459.32KN.Mk表泥沙压力及力矩汇总表工况力(kN)力臂(m)力矩(kN-m)标准工况设计工况波浪压力及其力矩1.6.1波浪压力公式波浪压力及其力矩也分三种工况考虑，分别为设计工况、校核工况，其作用分项系数为，力矩规定同前。由“坝顶高程的确定”可知，H>L/2均成立，故波浪为深水波。深水波浪压力计算公式：式P=^—m(h+h) ()式中：H］为坝前水深。1.7.2设计工况由知L=，h=0.75，h=0.16，h「p=9.8146.91x(0.75+0.16)=15.42KNL=31.60—1x6.91+1(0.75+0.16)=30.86m6 3M=PL=—15.42x30.86=—475.91KN-Ml1.7.3校核工况由知L=，h=0.47，h=0.09，%%二

P=9.81x4.80X(0.47+0.09)=6.59KNl4L=32.00-1x4.80+-(0.47+0.09)=31.39m

6 3M=PL=-6.59x31.39=-206.86KN-Ml表波浪压力及其力矩汇总工况力(kN)力矩(kN-m)设计工况校核工况图波浪压力计算简图基本作用荷载各种工况下的£w、ep和£m表£w汇总表工况承载能力极限状态正常使用极限状态持久状况偶然状况持久状况

坝身静水压力(垂直)EW(kN)不考虑扬压力扬压力EW(kN)工况承载能力极限状态正常使用极限状态持久状况偶然状况持久状况静水压力(水平)淤沙压力浪压力EP(kN)表EM汇总表工况承载能力极限状态正常使用极限状态持久状况偶然状况持久状况坝身静水力矩淤沙波浪EM(kN-m)不考虑扬压力扬压力EM(kN-m)极限状态设计法分析挡水坝段稳定承载能力极限状态设计式YWS(F,a)<—R(f,a) ()0dk丫dk式中：S(•)——作用效应系数

R（・）一一抗力函数Y0——结构重要性系数v——设计状况系数Fd——作用的设计值0——结构重要性系数气 几何参数fd——材料性能的设计值d——结构系数1、抗滑稳定极限状态作用效应函数（）（）SG）=ZP（）（）2、坝趾抗压强度计入扬压力情况下的极限状态作用效应系数S（・）"-禁+m2）3、 抗滑稳定极限状态的抗力函数R（・）=f'Zw+c/ （）4、 坝趾抗压强度极限状态抗力函数R（•）=R （）式中：Ra——混凝土的抗压强度表坝基岩体力学参数岩体分类混凝土与坝基接触面岩体变形模量E(GP) 0 a f'c'(MP)ff'c'(MP)I1.50〜1.30 tt 1.50〜1.300.85〜0.751.60〜1.40 tt 2.50〜2.0040.0〜20.0II1.30〜1.101.30〜1.100.75〜0.651.40〜1.202.00〜1.5020.0〜10.0m1.10〜0.901.10〜0.700.65〜0.551.20〜0.801.50〜0.7010.0〜5.0W0.90〜0.700.70〜0.300.55〜0.400.80〜0.550.70〜0.305.0〜2.0V0.70〜0.400.30〜0.050.55〜0.400.30〜0.052.0〜0.20表岩石质量分级基本质量级别岩体质量的定性特征岩石基本质量指标（BQ）I坚硬岩，岩石完整>550II坚硬岩石，岩体较完整较坚硬岩，岩体完整550〜451

m坚硬岩，岩体较碎较坚硬岩或软、硬岩互层，岩体较完整较软岩，岩体完整450〜351W坚硬岩，岩体破碎较坚硬岩，岩体较破碎或破碎较软岩或较坚硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整或较破碎软岩，岩体完整较完整350〜251V较软岩，岩体破碎软岩，岩体较破碎或破碎全部极岩及全部极破碎岩250<正常使用极限状态设计式()式中：Fk——作用的标准值fk——材料性能的标准值c——结构功能的极限值式中设计状况系数、作用分项系数、材料性能分项系数均采用.1、以坝踵铅直应力不出现拉应力作为正常使用极限状态，作用效应的长期组合采用下列设计表达式:()()()S(•)=()()()2、坝体应力约定压应力为正，拉应力为负。正常使用极限状态设计式:6我）

y。3+~b^）0结构安全级别为II级的建筑物Y0=1.03、短期组合下游坝面的垂直拉应力，正常使用极限状态设计式:&-呈L100（KPa）坝段抗滑稳定验算抗滑稳定验算采用可靠度分析法验算。分2种状况进行分析，分别为基本组合状况和偶然组合状况。基本组合工况基本组合时，设计状况系数甲取，结构系数y刁取，结构重要性系数y°取，摩擦系数f/取，摩擦分项系数取，抗剪断凝聚力c/取490kPa，抗剪断粘聚力分项系数取。yWS(•)=0.9x1.0x5199.38=4679.44KN01R(•)-1■f085x12577.47+490x28.8)=10773.11KNy1.211.3 3 )d河S(.)<—R(・)0 yd因此，在基本组合情况下，坝段是稳定的。偶然组合工况偶然组合时，设计状况系数甲取，结构系数yd取，结构重要性系数y0取，摩擦系数f/取，摩擦分项系数取，抗剪断凝聚力c/取490kPa，抗剪断粘聚力分项系数取3。ywS(•)=0.9x1.0x5426.76=4884.08KN01R(•)-1■f085x12635.74+理x28.8)=10804.86KNy1.211.3 3Jdy里S(・)<—R(・)

0y

d因此，在偶然组合情况下，坝段是稳定的。坝段坝趾抗压强度验算坝段坝趾抗压强度验算分四种状况进行，分别是计入扬压力时的基本组合工况、偶然组合工况，不计入扬压力时的基本组合工况、偶然组合工况。计入扬压力时的基本组合工况基本组合时，设计状况系数甲取，结构系数yd取，结构重要性系数y0取，混凝土抗压强度取10000kPa，混凝土抗压强度分项系数取。c()八八1j8900.616x(—8734.16))()ywS(^)=0.9x1.0 — 11+0.752人523.45KPa0 I28.8 28.82J1R（・）-1x10000=3703.70KPay1.8 1.5dy中s(・)<—r(•)0yd比较两组数据，可得知在计入扬压力的基本组合情况下，坝段坝趾抗压强度满足要求。计入扬压力时的偶然组合工况偶然组合时，设计状况系数甲取，结构系数yd取，结构重要性系数y0取，混凝土抗压强度取10000kPa，混凝土抗压强度分项系数取。J)眼8846.966x(—10819.75))(八『<)y"3=0.9x1.0 一 11+0.752/=542.05KPa0 I28.8 28.82 )=3703.70KPa-1R（・）=±x重=3703.70KPady中s（•）＜—r（•）0yd比较两组数据，可得知在计入扬压力的偶然组合情况下，坝段坝趾抗压强度满足要求。不计入扬压力时的基本组合工况基本组合时，设计状况系数甲取，结构系数yd取，结构重要性系数y0取，混凝土抗压强度取10000kPa，混凝土抗压强度分项系数取。c()八八312577.476x(—11261.49))(八》)ywS(»)=0.9x1.0 11+0.752^=728.69KPa0 I28.8 28.82 )1R(・)=1x10000=3703.70KPay1.8 1.5dy中s(•)<—r(•)0yd比较两组数据，可得知在不计入扬压力的基本组合情况下，坝段坝趾抗压强度满足要求。不计入扬压力时的偶然组合工况偶然组合时，设计状况系数甲取，结构系数yd取，结构重要性系数y0取，混凝土抗压强度取10000kPa，混凝土抗压强度分项系数取。c()八八12635.746x(-13645.95))(八》)ywS(#)=0.9x1.0 一 11+0.752/=755.79KPa0 I28.8 28.82 )=3703.70KPa-1R（・）==3703.70KPay1.8 1.5dy中s(・)<—r(•)0yd比较两组数据，可得知在不计入扬压力的偶然组合情况下，坝段坝趾抗压强度满足要求。坝段坝踵不出现拉应力计算坝段坝踵不出现拉应力验算只计算一种情况，即在正常使用并计入扬压力的情况。J)E卬249.586x(-5179.81))方““。、八y"3=0.9x + I=255.33KPa>00 I28.8 28.82 )根据计算结果，可知坝段坝踵不出现拉应力，满足要求。挡水坝段应力分析基本假定一、 坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性体材料。二、 视坝段为固结于地基上的悬臂梁，不考虑地基变形对坝体应力的影响，并认为各坝段独立工作，横缝不传力。三、 假定坝体上水平截面上的正应力按直线分布，不考虑廊道对坝体应力的影响。不考虑扬压力时的边缘应力的计算边缘应力计算公式在一般情况下，坝体的最大和最小应力都出现在坝面。1、水平截面上的正应力上游边缘应力a和下游边缘应力aTOC\o"1-5"\h\zyu yda=£w+6lM ()yu BB2_£w_Em ()yd B~ B2式中：ZW——作用于计算截面以上全部荷载的铅直分力的总和KN

ZM——作用于计算截面以上的全部荷载对截面垂直水流流向的力矩总和KN•MB——计算截面的长度2、剪应力上游边缘剪应力T和下游截面剪应力T--:一-TT（）（）d式中：P——上游面水压力强度KPa--:一-TT（）（）d式中：P——上游面水压力强度KPaPd——下游面水压力强度KPan——上游坝坡破率n=tan^Um——下游坝坡破率m=tan^d3、水平正应力上有边缘的水平正应力a和下游正应力aydxuxda疽Puaxd=Pd-tnu+tmd（）（）4、主应力222nm222nm++=-bl_0坝面水压力强度也是主应力MMP--设计工况边缘应力计算1、水平截面上的正应力下游水深上游边缘应力a下游水深上游边缘应力a和下游边缘应力ayu yd+一11261.49X6=355.25KNm212577.4728.8 28.8228.8 28.8212577.476x(-11261.49) 一 =518.18KNm228.8 28.82yuayd2、剪应力上游边缘剪应力Tu和下游截面剪应力Tdt=（31.60x9.81-355.25）x0.15=-6.79KNm2

3、水平正应力=(518.18-10.50x9.81)3、水平正应力=(518.18-10.50x9.81)x0.75=311.38KNm2上有边缘的水平正应力。和下游正应力。xu xdb=31.60x9.81-(-6.79)x0.15=311.01KNm2bd=10.50x9.81+311.38x0.75=336.54KNm24、主应力b=l+0.152)x355.25-31.60x9.81x0.152=356.27KN：m2b1d=(+0.752)x518.18-10.50x9.81x0.752=751.72KNm2b=9.81x31.60=310.00KN:m22ub*=9.81x10.50=103.00KNjm2校核工况边缘应力计算1、水平截面上的正应力上游水位，上游水深下游水位，下游水深上游边缘应力b和下游边缘应力byu yd12635.746x(-13645.95) + =340.00KN：m228.8 28.8212635.746x(-13645.95)=537.45KN：m228.82byubyd28.82、剪应力上游边缘剪应力T和下游截面剪应力TuTuTd=(32.00x9.81-340.00)x0.15uTuTd=(527.45-11x9.81)x0.75=314.66KNm2水平正应力上有边缘的水平正应力b和下游正应力bxu xdb=32.00x9.81-(-3.91)x0.15=314.51KN.m2bd=11x9.81+314.66x0.75=343.91KNm2主应力b=1+0.152)x340.00-32.00x9.81x0.152=340.59KNj'm2b1d=(+0.752)x537.45-11.00x9.81x0.752=779.07KNm2b=9.81x32.00=313.92KNm22ub2d=9.81x11.00=107.91KNjm2

表应力计算结果（单位：Mpa）计算情况坝踵处坝趾处Tbxub1ub2ub)dT d bxdb1db2d基本组合yu u xuuuydj/特殊组合0考虑扬压力时的边缘应力计算边缘应力计算公式先求出包括扬压力在内的全部荷载铅直分力的总和£W及全部荷载对截面的垂直水平流流向形心轴产生的力矩总和£直水平流流向形心轴产生的力矩总和£M，在利用公式:yu6!ydB2yu6!ydB2（）（）计算b可根据边缘为分体的平衡条件求得-b（）uuyu-b（）xuuuuuyuyd+pud-Pd（）xd-Pudyd+Pdud-Pd（）1uyu计算b可根据边缘为分体的平衡条件求得-b（）uuyu-b（）xuuuuuyuyd+pud-Pd（）xd-Pudyd+Pdud-Pd（）1uyu-P)n2（）1duu2u=P（）uuyd-Pud（）=Pd-Pud（）设计工况边缘应力计算1、水平截面上的正应力上游水位，上游水深下游水位，下游水深上游边缘应力。和下游边缘应力byu yd8900.616x^8734.16上游水位，上游水深下游水位，下游水深上游边缘应力。和下游边缘应力byu yd8900.616x^8734.16)八九 —245.87KN)m228如(-8734.16)=372.23KN/w(J(Jyd + 28.88900.61_6x28.8 —28如2、剪应力TOC\o"1-5"\h\z上游边缘剪应力T和下游截面剪应力Tu dt=(31.60X9.81—3676,86-245.87)X0.15=-9.69KN/m2i<" 28.8 )t=372.23+ •—10.50x9.81x0.75=297.67KN/m^d" 28.8 )3、水平正应力上有边缘的水平正应力。和下游正应力。(JXU(J(JXU(Jxd(31.60x9.81-k(10.50x9.81-3676・竺)—A1.60x9.81—3676,86-245.87)x0.152=179.96"/心28.8)" 28.8 )3676・迎］+(37223+3676>86-10.50x9.81)x0.752=196.89KN而28.8)I 28.8 ) '4、主应力( \ ( ngioz；\q=*+0.152人245.87—31.50x9.81- xg.*=247.32KNJmi" " 28.8)b=(+0.752)x372.23—(10.5x9.81—0.752=5X2.25KN1" I 28.8)b=9.81x31.50—」676・86=]8i35"/初2TOC\o"1-5"\h\z2〃 28.8c=9.81x10.50-3676,86=-24.66KN/m^2。 28.8校核工况边缘应力计算1、水平截面上的正应力上游水位，上游水深下游水位，下游水深上游边缘应力b和下游边缘应力。yu yd

2、剪应力byubyd8846.966xQ10819.75)+ =228.92KN;m228.8 28.828846.966x(-2、剪应力byubyd8846.966xQ10819.75)+ =228.92KN;m228.8 28.828846.966x(-10819.75)=385.46KN；m228.828.82上游边缘剪应力T〃和下游截面剪应力Tdf=32.00x9.81-k3788.7828.8\-228.92x0.15=-6.98KNjm2Jf=385.46+k3788.7828.8 ,-11x9.81x0.75=306.83KN/m2J3、水平正应力上有边缘的水平正应力b和下游正应力b

xu‘32.x9.81-理竺'k 28.8J‘11.00x9.81-3788.78bxubxdxdf32.00x9.81-3788.78k 28.8k 28.8j\-228.92x0.152=181.32KN/m2Jf3788一78 \+385.46+ 11.00x9.81x0.752=138.41KNm2k28.8 J4、主应力TOC\o"1-5"\h\z( )f 3788一78A ,b1ub1d=1+0.152人228.92-32.00x9.81 x0.15b1ub1dk 28.8J=(+0.752)x385.46-f11.00x9.81-3676.86)x0.752=615.58KNjm2

k 28.8J 'b=9.81x32.00-3788.78=182.37KN-m22u 28.83788-78b=9.81x11.00 =-23.64KNm22d 28.8 ;表应力计算结果（单位：Mpa）计算情况坝踵处坝趾处T七ub1ub2ub尸T d 七db1db2d基本组合yu u xuuuyd特殊组合00第二章 溢流坝设计计算溢流堰堰型以及尺寸选择为减小工程总投资，混凝土砌石重力坝泄水建筑物采用坝顶溢流WES实用溢流堰坝。溢流坝段布置在主河槽段，以将洪水泄入主河槽中。本工程采用无闸控制的溢流堰，为了降低坝前洪水水位，溢流堰宜建得越宽越有利，但同时也要考虑到大坝下游河道地形地质条件，要避免宣泄洪水时挑流水舌冲刷岸坡，影响岸坡的稳定。经反复布置调整，将溢流堰的总宽度确定为40m。为方便坝顶人行交通，溢流堰上须布设交通桥，故在溢流堰上设中墩5个，将溢流堰分为6孔，边墩、中墩厚1.00m，溢流孔每孔净宽5.50m。人行桥采用T型梁截面，梁高0.60m，桥面宽4.50m。2..2溢洪道水力计算本工程溢流堰采用无闸坝顶自由出流溢流堰，以校核洪水位时的堰上水头作为总水头。由调洪演算求出校核洪水位以及相应的溢流下泄流量Q，可求得堰上总水头溢Hmax的本工程侧槽式溢流堰的泄流能力采用下式计算：Q=冷晔物H3/2 ()式中：g1——侧收缩系数，与墩头形式及行进水流的进水方向有关。初拟时可取—，本次设计取5s——淹没系数，自由出流5广1Q 流量，校核洪水下泄流量B——溢流堰总净宽B=33mm——流量系数，初拟时根据水工建筑物经验可预定P1/H产1.33，不计行进流速，取m=0.502H——堰上水头mg 重力加速度g=9.81m/s2表泄流能力计算成果表堰上水头(m)堰上水位(m)下泄流量(m3/s)堰上水头(m)堰上水位(m)下泄流量(m3/s)以表5-13的泄流曲线成果，结合坝址处洪水过程线、库容曲线进行调洪演算：设计工况（20年一遇）下，下泄流量为s，坝前水位为，取；校核工况（200年一遇）下，下泄流量为s，坝前水位为，取。溢流堰堰面曲线溢流堰堰顶高程本工程溢流堰采用无闸坝顶自由出流溢流堰，因此，溢流堰的堰顶高程设定为正常蓄水位高程。溢流堰总水头本工程溢流堰采用无闸坝顶自由出流溢流堰，以校核洪水位时的堰上水头作为总水头。由调洪演算求出校核洪水位以及相应的溢流下泄流量Q，可求得堰上总水头溢Hmax的本工程侧槽式溢流堰的泄流能力采用式（）计算，表总水头计算数据侧收缩系数"，与墩头形式及行进水流的进水方向有关。初拟时可取一，本次设计取5、——淹没系数，自由出流8广1m-——流量系数，初拟时根据水工建筑物经验可预定P1/Hd>1.33，不计行进流速，取m=0.502得堰上总水头：115.0=0.9x0.502x1x33x、.2x9.81xH：2H=1.426mmax结合本次计算结果，P1=16.42m，PJHd>1.33。故满足假设条件定型水头设计七定型设计水头及设计时采用的堰顶水头，一般取校核水位时堰顶水头Hmax的75%-95%，并满足下列要求：1、遇校核水位时，堰顶附近的负压值不得超过3-6m水柱；2、遇常遇洪水位（等于或小于20一遇洪水）时，坝顶附近不得出现负压。由于堰上总水头比较小，水流对溢流面的作用小，另一方面为了减小水流对溢流面的冲刷

和空蚀作用。取 H=H=1.40m。堰面曲线设计 心本工程选用WES曲线。首先绘出坝顶部的曲线，取堰顶部最高点为坐标原点°WES型堰顶部曲线以堰顶为界分为上游段和下游段两部分。1、上游三圆弧型曲线本次设计上游段曲线采用三圆弧型曲线。堰顶O点上游三圆弧的半径及其坐标值为：R1=0.5H==0.7mdX1=0.175Hd=0.245mR=0.2H=0.28mX=0.276H=0.3864m2d2dR=0.04H=0.056mX=0.282H=0.3948m3d3d图上游三圆弧型曲线图2、开敞式堰面堰顶下游堰面采用WES幕曲线X1.85=KHn-1y ()式中：Hd——堰面曲线定型设计水头，m,可根据容许负压的大小按堰顶最大作用水头Hmax的75%〜95%计算。x、y——原点下游堰面曲线横、纵坐标；X1.85=2X1.85=2X1.40.85y上游面坡度((Ay/Ax))KnR1aR2b3:00.5H0.175Hl0.2H0.282Hl3:1d0.68Hd0.139Hd0.21Hd0.237H3:2d0.48Hd0.115Hd0.22Hd0.214H3:3d0.45H d——d0.119H —d——dd表Kn与(".••&：)的关系表幕曲线:3、中间直线段其上部与坝顶曲线相切，下部与反孤段曲线相切，坡率与挡水坝段的下游坝面坡率相同，取1：直线段与幕曲线相切时，切点c的横坐标为x:c

式中：k-系数n-系数Hd 设计水头m-坝下游的坡率代入数据得:2

k0.75x1.