小型重力坝设计-非溢流重力坝的剖面设计

非溢流重力坝剖面设计——非溢流重力坝剖面设计的要求目录12剖面设计的基本要求剖面设计的步骤非溢流重力坝剖面设计的基本要求01满足稳定和强度要求工程量小结构合理，运用方便便于施工，方便维修←

安全要求←

经济要求适用性和可行性要求影响坝体剖面设计的因素很多，比如荷载、地形、地质、筑坝材料、施工条件等，设计时应综合考虑，拟定多种方案进行比较，从中选出最优设计方案。02非溢流重力坝剖面设计的步骤设计的步骤：基本剖面——简化荷载条件，参考已建工程进行拟定；修改成实用剖面——根据运用及安全要求进行修改；设计剖面——按规范要求，应力分析和稳定验算，多次反复修正和计算，寻找安全、适用而经济的设计方案。非溢流重力坝剖面设计——重力坝的基本剖面重力坝的基本剖面一般是指坝体在自重、静水压力和扬压力三项主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，并使工程量最小的三角形剖面，其三角形的顶点一般在水库校核洪水位附近。作用在坝体上游面的水压力呈三角形分布，与此作用相适应的坝体的基本剖面必为三角形。P当a<90时，图b所示，可以利用上游面水重帮助稳定。但角度太小时，库满时合力可能超过底边三分点（偏下游），在上游面（坝踵）产生拉应力，故a角不宜太小。

当a>90时，图c所示，即上游面为倒坡。库空时，三角形重心可能超过底边三分点,在下游面（坝址）易产生拉应力，而且倒坡不便施工。（a）（b）（c）αααB1﹕n1﹕m1）施工运用方便多做成

a=900

2）抗剪断面系数f较低时，为满足稳定，减小a角，利用上游面水重维持稳定。3）工程经验

m=0.6～0.8（下游坡）

n=0～0.2（上游坡）

底宽B=（0.7～0.9）H（H为坝高）基本剖面设计规律H非溢流重力坝剖面设计——重力坝的实用断面目录12坝顶宽度坝顶高程3实用剖面型式坝顶宽度01理论上讲，基本剖面虽然经济，但不实用，因为：1）坝顶不能是一个尖顶，不便于施工、运行管理和交通。2）坝高不能刚好与水位齐平，必须有一定的超高。3）厂房坝段需设闸门和拦污栅，希望上部做成垂直的。1﹕m1﹕nB基本剖面为什么修改成实用断面？△hb1﹕m1﹕n

1）根据施工、交通、设备安装等条件确定。非溢流坝的坝顶宽度b取(8～10)%的坝高，且不小于3m；B

2)若作交通要道应按交通要求布置；3）坝顶若布置移动式起重机，坝顶宽度应满足安置起重机轨道以及其他运用上的要求；4）当有较大冰压力或漂浮物撞击力时，坝顶最小宽度应满足强度要求。坝顶高程02△hhzh1%hc坝顶高程=静水位+△h坝顶高程（防浪墙顶高程）1﹕m△hh1%

—累积频率为1%时的波高，m。hZ—波浪中心线至静水位的高度，m。hc—安全超高m，见下表。相应水位坝的安全级别Ⅰ(1级)Ⅱ(2、3级)Ⅲ(4、5级)正常蓄水位0.70.50.4校核洪水位0.50.40.3要确定h1%

、hZ两个值，首先须确定波浪三要素。波浪三要素波高h,波长Lm,波浪中心线距静水面的距离hz

hz

h

Lm

对滨海地区、平原水库及水闸，按莆田试验站公式计算；该公式可计算得出平均波高和平均波长。对丘陵、平原地区水库，宜按鹤地水库试验公式计算。该公式适用于水深较大，计算风速小于26.5m/s，风区长度小于7.5km的水库。该公式可计算得出累计频率为2%的波高和平均波长。对内陆峡谷水库，宜按官厅公式计算。波浪三要素的计算

式中：当

=20-250时，为频率5%的波高h5%。

当=250-1000时，为频率10%波高h10%

。h5%或h10%

LmV0官厅公式水库为正常运用时，宜采用相应洪水期重现期为50年一遇的年最大风速或多年平均最大风速的1.5—2.0倍；

非常运用时，宜采用相应洪水期最大风速的多年平均值。g—重力加速度，9.81m/s2。D—风区长度，m。V0—计算风速，m/s。h5%或h10%h1%Lmhz当H＞Lm，取1

坝顶高程按下式计算后选用较大值：坝顶或防浪墙顶高程=正常蓄水位+△h正坝顶或防浪墙顶高程=校核洪水位+△h校

对于1、2级的坝，如果按照可能最大洪水校核时，坝顶高程不得低于相应静水位，防浪墙顶高程不得低于波浪顶高程。防浪墙高度一般为1.2m，应与坝体在结构上连成整体，墙身应有足够的厚度，以抵挡波浪及漂浮物的冲击。实用剖面型式03

由基本剖面修改为实用剖面，有三种常用的形态，如图所示：采用铅直的上游坝面，适用于坝基摩擦系数较大的情况。优点：便于布置和操作坝身过水管道进口控制设备缺点：由于在上游面为铅直的基本三角形剖面上增加坝顶重量，空库时下游坝面可能产生拉应力。上游面呈倾斜的基本三角形加坝顶，适用于坝基础摩擦系数较小的情况