水利枢纽建设工程设计方案

水利枢纽建设工程设计方案 2 2 3 3 3 3 4 4 5 6 8 8 8 8 9 9 9 9 20 20 20 21 21 223.4.1正常蓄水位（坝基面） 223.4.2校核洪水位（坝基面） 243.4.3层面的抗滑稳定分析及强度校核（层面高程261m） 25 28 30 32 42 42 42 42 42 43 43 44 44 44 45 45 46 47 48 48 49 50 51 57 61 61 61 61 63 63 63 63 64 64 66 66 66 66 66 68 68 69 70 70 70 70 71 71 71 727.2.4闸室最小过水断面系数η 72 72 73 74 74 76 76 76 77 78 78 79 83 84 84 86 88清水江是沅水的上游主流河段，沅水是洞庭湖水系四水之中水能资源最丰富的河流。流域大致呈东西长、南北短的长方形。流域地势西南高而东北低，海拔高程在后纳诸河后至湖南省境内，与渠水汇合后称沅水。主流河长485km，流域平均宽度约％，％，％；坝址处无实测气象资料，距坝址较近的某气象站，直线距离约28km，坝址气象要表1-1坝址气象要素特征值表℃-11．4d%℃S该水电站坝址河段无实测径流资料，坝址径流采用上下游、干支流控制水文站径流％，清水江流域洪水由暴雨形成，暴雨一般出现在4～10月份，大暴雨集中在5～7月份。年最大洪水自4月至10月份各月均可出现，但主要集中％，多，一次洪水过程一般为3～7d。表1－2坝址各频率年最大洪水成果表坝面积P(%)125址Qm3/sW3dW7d算，与梯级电站等上下游工程一致，泥沙系列采用1963～1991年。该坝址多年平均输延长计算推求。坝址水位流量关系见表4－2。大，河流冲积物不发育；干流两岸阶地不甚发育本区大地构造单元属扬子准地台的江南台隆次级构造单元。从大地构造体系来看，为图区最显著的构造形迹，但多数被断裂错切、破坏。燕山期褶皱多为宽缓的短轴背、水库渗漏：水库位于清水江的下游中低山、低山区，库岸山顶高程达400．00~体呈浑圆状，山顶高程310～410m，河谷岸坡比高一般60～150m，两岸自然边坡坡度地层岩性：区内分布的地层，有前震旦系上板溪群拉缆组第三段（Ptbn2L3）的灰色地质构造：坝段位于新华夏系第三隆起带的南段，处于兴隆向斜的北西翼，NE向岩石（体）物理力学性质：试验成果表明，上坝址Ptbn2L3Ptbn2L3－3、Ptbn2L4－1岩组均属坚硬岩表1-3岩体物理力学指标建议值度压强度f量E0 断f′f′Ptbn2L3－11Ptbn2L3－20．8~0．9~11Ptbn2L3－30．9~11Ptbn2L4－111．1~1．1~上坝址大坝轴线拟定在左岸⑤号冲沟和右岸⑩号冲沟的上游侧山坡，地形较对称，状为N45°~70°E，SE∠35°~65°,倾向上游微偏右岸，属横向谷；下游侧岩层产段（Ptbn2L4）的长石石英砂岩夹细砂岩、砂板岩，岩层产状为N65°~85°E，NW∠15成深槽，对施工导流、坝基开挖均不利；在区域性断层F10两侧发育6条次级断裂，规岸为8～28m，右岸为26～33m，右岸风化较深；河床礁滩及砂砾层下伏基岩一般为弱天然砂砾料：由于坝址附近河床天然砂砾料缺乏，储量不足，且产地分散，因此，砾场较好，其储量满足临建工程的需要，其中缺乏，储量不足150万m3，且产地分散，因此，该水电站主体工程混凝土骨料采用人附近浅变质的长石石英砂岩作为混凝土骨料。料源层由Ptbn2L4－1岩组组成，厚度较大且骨料使用。经查勘人工骨料场有用层储量为500万m3，储量满足工程要求。人工骨料的Ⅱ级阶地、右岸沿河的Ⅱ级阶地、下坝址右岸山顶部位3级水电站的电量和容量效益。与上游龙头水电站联合运行，形成一组良好的调峰电源，表1-4坝址各频率年最大洪水设计成果表单位：m3/s125表1-5坝址水位流量关系高程系统：黄海续表1-5设计洪水位（P＝1%)校核洪水位（P＝0．1%)厂房设计洪水位（P＝1%)厂房校核洪水位（P＝0．2%)3洪峰流量（P＝1%)（P＝0．1%)保证出力（P＝90%)从地质地形条件来看，上坝址基岩为上板溪群拉缆组第三段（Ptbn2L3）的灰色、浅上板溪群拉缆组第三段（Ptbn2L3－3）粉砂质板岩夹细砂岩、第四段（Ptbn2L4）的长石石英倾角为15°~25°,因此坝基存在浅层抗滑埋深，左岸为8～28m，右岸为26～33m，右岸风化较深；河床礁滩及砂砾层下伏基岩地质、地形条件、筑坝材料、施工技术、施工条件、施压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度要求。重力坝之所以得到广泛应（3）枢纽泄洪问题容易解决。重力坝可以做成溢流的，也可以在坝内不同高程设置泄水孔，一般不需要另设溢洪道或泄水隧（5）施工方便。大体积混凝土可以采用机械化施工，在放样、立模和混凝土浇筑1、碾压混凝土重力坝与常态混凝土重力坝相比，具有以下一些优点：工艺程序简2、实体重力坝的主要优点就是，结构相对比较简单，施工比较方便，并且有丰富3、浆砌石重力坝具有以下一些优点：便于就地取材，节省水泥；节省模板，减少4、宽缝重力坝具有以下一些优点：充分利用了混凝土的抗压强度；扬压力显著降枢纽由以下部分组成：溢流坝段、非溢流坝段、厂房、通航建筑物。在进行水利枢及洪水标准》SL252-2000可知工程规模为大（2）型；主要建筑物如大坝、厂房、船闸等都为2级，次要建筑物为3坝顶高程=静水位+相应情况下的风浪涌高式中：▽——坝顶高程；zc（3-2）hz——波浪高中心线到正常或校核洪水位的高差（m）hc——安全超高，查《水工建筑物》有：该枢纽的安全级别为Ⅱ级，所以其安全超高为：hc=0.4m（校核hc=0.5m（正常）根据基本资料，可判断该水库属于内陆峡谷水库，应按照官厅水库公式计算官厅公式使用：v0<20m/s及D<20km）v0v0式中：h——当gD/V02=20～250时，为累计频率为5%的波高。即：h5%当gDV02=250～1000时，为累计频率为10%的波高。即：h10%Lm——波长；取吹程D=500m，g=9.81m/s2则：m=4.61m由（3-3）式得，h为累计频率5%的波高h5%，h5%=0.36m因此可以查得h1%=2.42*h5%/h1%=0.45m在波浪作用时，由于水坝位于峡谷区，则根据教z故坝顶高程▽=300+1.088=301.088m同上，可得Lm=2.74m,h5%=0.188m,h1%=0.23PΦz坝顶高程▽=302.18+0.695=302.875mPΦU图3.1重力坝的基本剖面2、基本剖面之所以采用三角形剖面，主要是根据重力坝的工作原理：依靠坝体自为了适应运用和施工的需要，坝顶必须有一定风化中部基岩，根据地质条件，将开挖线高程定难度降到最低。因此可得出坝高H=302.常用的剖面形态，如图3.3所示。①上游坝混凝土重力坝在体型上应力求简单，便于施工，混凝土重力坝下游坝坡可按常态混凝土重力坝断面的选择进行优选，变厚处的坡率一般在1-2之间，取n,=m,=1.5。图3.2实用剖面的比选可变作用、偶然作用。设计时应正确选用荷载标准值、分项系数有关参数和计算方法。按设计情况、校核情况分别计算荷载作用的标准值和设计值（设计值=标准值×分项系c—坝体混凝土的重度，一般取23.5～24.0kN表3-1荷载作用的分项系数序号作用类别分项系数序号作用类别分项系数1自重（永久作用）5浪压力2水压力（可变作用）（1）静水压力（2）动水压力6冰压力7土压力3扬压力（可变作用）（1）渗透压力(2)浮托力8未规定的永久作用对结构不利未规定的永久作用对结构有利0.954淤沙压力（永久作用）9未规定的不可控制可变作用未规定的可控制可变作用一-7000V30275V29210V261000V2240007图3.3非溢流坝段断面示意图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PH和垂直YwH2(3-6)的面积。只要把扬压力分布图画正确，就能ysbhtan2（3-7）式中：ysb—泥沙的浮重度，(kN/m3)，本设计中取9kN/m3浪压力对坝底中点的力矩M为:y1有关参数的选择：混凝土的重度为24kN/m3，水的重度为9.81kN/m3表3-2重力坝荷载组合设计情况荷载作用自重静水压力扬压力泥沙压力浪压力冰压力动水压力土压力地震力基本组合正常蓄水位情况设计洪水位情况冰冻情况++++++++++++++00++0+++000偶然组合校核洪水位情况地震情况++++++++++00+0+++注1）应根据各种作用同时发生的实际可能性，选择计算中的最不利的组合；虑基本组合中的正常蓄水位情况和设计洪水位情况；偶然组AR0ΨS(●)=1.0×1.0×541325.052=541325.抗压强度极限状态抗力函数：R(●)=fR.AR——坝基面的面积，m2；TJR——坝基面对形心轴的惯性矩，m4；JR=598847.15m4m2——坝体下游坡度；fc——混凝土抗压强度，kPa；fR——基岩抗压强度，kpa；ΣWR=604167.873KNAR=1023.17m2∑MR=.357KN●m材料分项系数为1.5，R(●)=fR=（30~40）/1.5=（20~26.67）MpaC正常极限状态下，坝踵垂直应力不出式中：TR,——坝基面形心轴到上游面的距离，AR抗滑稳定性需满足Y0ΨSYd20ΨS(●)=1.0×0.85×248510.05抗压强度极限状态抗力函数：R(●)=fR.AR——坝基面的面积，m2；TJR——坝基面对形心轴的惯性矩，m4；JR=598847.15m4m2——坝体下游坡度；fc——混凝土抗压强度，kPa；fR——基岩抗压强度，kpa；ΣWR=195141.88KNAR=1023.17m2∑MR=-.775KN●m材料分项系数为1.5，R(●)=fR.=（30~40）/1.5=（20~26.67）M0ΨS(●)=1.0×0.85×989.48=841.05kpa=0.R(●)/Yd=（20~26.67）/1.2=（16.67~23.4.3层面的抗滑稳定分析及强度校ARR(·)=0.731×384362.69+436.52×317=4193抗滑稳定性需满足Y0ΨSYd20ΨS(●)=1.0×1.0×69562.645=69562抗压强度极限状态抗力函数：R(●)=fR.AR——层面的面积，m2；TJR——层面对形心轴的惯性矩，m4；JR=274356.21m4m2——坝体下游坡度；fc——混凝土抗压强度，kPa；fR——基岩抗压强度，kpa；ΣWR=284362.69KNAR=436.52m2ΣMR=-501052.91KN●m材料分项系数为1.5，R(●)=fR.=（30~40）/1.5=（20~26.67）MC正常极限状态下，坝踵垂直应力不出AR抗滑稳定性需满足Y0ΨSYd20ΨS(●)=1.0×0.85×59848.249=50871抗压强度极限状态抗力函数：R(●)=fR.AR——层面的面积，m2；TJR——层面对形心轴的惯性矩，m4；JR=274356.21m4m2——坝体下游坡度；fc——混凝土抗压强度，kPa；fR——基岩抗压强度，kpa；ΣWR=280219.339KNAR=436.52m2∑MR=-805678.63KN●m材料分项系数为1.5，R(●)=fR.=（30~40）/1.5=（20~26.67）M0ΨS(●)=1.0×0.85×602.882=512.45kpa=0.R(●)/Yd=（20~26.67）/1.2=（16.67~2分布较为复杂。为此，通常仍以平面分析为基布，水平截面上的垂直正应力σy仍为直线分布。式中：σ——上游边缘垂直正应力，Pa；σ——下游边缘垂直正应力，Pa；Td——坝段计算水平截面形心到下游坝面的距离A——坝段计算水平截面面积，m²;I——对其形心轴的惯性矩，m4；τ=p-στ=p-σym1上游面水平正应力：σ=p-(p-σ)muσ2=pd'σ2=p（3-24）（3-25）（3-26）（3-27）（3-28）以上公式（4-17）到（4-24）适用于无扬压力作用的情况，当截面上yppum2-u)--u-σu)2τu=yppum2-u)--u-σu)2ppuppuppuym121y-m1p-puσu2u2uσ2=p-puσ-mp'-p)σ=p'-p（3-30）（3-31）（3-32）（3-33）（3-34）（3-35）p、p'——计算截面在上、下游坝面所承受的水压力强度（如有淤沙p、p——计算截面在上、下游坝面处的扬压力强度；ΣW——计算截面上全部垂直力之和（包括坝体自重、水重、淤沙ΣM——计算截面上全部垂直力及水平力对于计算截面形心的力矩之和，以使上ΣM=-.45KNA=1023.17m2I=5p=587576.5Kpa'下游面剪应力：τd=(σ-p')m2=(362.168-0)×0.7=253.518Kpa上游面水平正应力：σ=p-(p-σ)m=587576.5-13256.344=474320.156Kpa2σ=p'A=1023.17m2I'p=0Kpa，p=587576.5Kpap=YwH'=9.8×(263.64-224)=uuτu=p-pu-σy)m1=(587576.5-744.8-245.686)×0.25uuuuu2uu1p-p)-(p-p-σy)m=58683.17uuu2uu1''2p-p)+''212σ-m12(p-p)=(1+0.252)×245.686-0.252(587576.5-744.8)=36415.94σ=p-p=587576.5-744.8=586831.7Kpaddσ2=pud2ym2d2y-p=-m388.868ΣW=262211.7KNΣM=-.87KN●mA=1023.17m2I=5下游面剪应力：τd=(p'-σ)m2=(376461-630.41)×0.7=53081.41Kpaσ=p-(p-σ)m=620773-(620773-100.677)×0.252=581980.94Kpaσ=p'σ-mp=(1+0.252)100.677-0.252×620σ=p'A=1023.17m2I=5p=YwH'=9.8×(263.64-224)=388τu=p-p-σ)m1=(620773-744.8-462.53)×0.25=154891.418Kpap-p)-(p-p-σ)m=620028.2-(620773-744.8-388.472)×0.252=581300.742222σ-m1p-p)=(1+0.25)462.53-0.25(620.773-744.8)2222σ=p-p=620773-744.8=620028.2Kpaσ=0.72(376461-388.472)-1.64×496.55=183461.197Kpaσ=p'-p=376461-388.472=376072.528Kpa表3-3非溢流坝坝基面正常蓄水位荷载计算表荷载符号垂直力（kN）水平力（kN）偏心距(m)力矩↓↑→←W18214025.069.6W226502018.486.7W3780949.920.932727845.3W4575441.760.342196801.1上游水平水压力P1566625.625.333.32下游水平水压力P2000上游水重Q133574.72526.611893457.007Q270779.1528.153.41下游水重Q300浮托力U100渗透压力U212639.59626.812338892.848U325279.19328.236713783.2935U424857.87310.436259416.7626浪压力P11654.13174.65948836.76633P12521.26574.46338814.9557水平泥沙压力Pn120950.9247146656.468垂直泥沙压力Pn29922.529.486292574.835合计.3638218.422588230.66521.265总计604167.873587709.39.357表3-4非溢流坝坝基面正常蓄水位荷载设计值荷载上游水平水压力下游水平水压力上游水重下游水重浮托力渗透压力浪压力水平泥沙压力垂直泥沙压力合计总计法向力标准值82140265020780950575442033574.770779.20012639.625279.224857.99922.5638218604167.873切向力标准值5666260654.13521.320951588231521.3587709.39111111111法向力设计值8214026502078095057544233574.770779.20013903.627807.127343.711907644496599874.7068切向力设计值566626784.957625.5225141.156725125926.1541325.052力矩标准值727845.3089345700338892.85713783.29259416.7648836.76638814.955146656.5292574.84.357力矩设计值727845.3893457372782.13785161.62285358.4458604.11946577.946175987.8351089.8.336表3-5非溢流坝坝基面校核洪水位荷载计算表荷载符号垂直力水平力偏心距力矩↓↑→←W18214025.069.66W226502018.486.72W3780949.920.932727845.3254W4575441.760.342196801.0819上游水平水压力P1599598.22626.06.77下游水平水压力P2176277.077.1上游水重Q174735.52326.611.003Q233574.72528.153945229.2329下游水重Q3123393.9522.849.364浮托力U1532083.1460.752400126.5258渗透压力U212639.59626.812338892.848U325279.19328.236713783.2935U424857.87310.436259416.7626浪压力P11223.86477.36517319.23836P12184.03677.26714219.90961水平泥沙压力Pn120950.9247146656.468垂直泥沙压力Pn29922.529.486292574.835合计.618.568620773.014176461.113.46.68总计199435.05350194.254.217表3-5非溢流坝坝基面校核洪水位荷载设计值荷载法向力标准值切向力标准值分项系数法向力设计值切向力设计值力矩标准值力矩设计值↑↓→←↓↑←→8214018214026502012650207809501780950727845.3727845.35754421575442196801.1196801.1上游水平水压力5995981599598下游水平水压力3762771376277上游水重74735.5174735.533574.7133574.7945229.2945229.2下游水重1233941123394.4.4浮托力5320831532083400126.53400126.53渗透压力12639.613903.6338892.85372782.1325279.227807.1713783.29785161.6224857.927343.7259416.76285358.44浪压力223.86268.63717319.2420783.088184.04220.8414219.9117063.89水平泥沙压力2095125141.1146656.47175987.76垂直泥沙压力9922.511907292574.8351089.8合计620773176461376498625008总计199435.05444311.902195141.8838248510.0524.299.775表3-6非溢流坝层面正常蓄水位荷载标准值（高程261m）荷载符号垂直力水平力偏心距力矩↓↑→←W135935.22.2580854.2W2268123.0560.928248818.196上游水平水压力P169403.2707912.64下游水平水压力P2000上游水重Q1000Q2000下游水重Q3000浮托力U1000渗透压力U26988.47757.124U31023.1510865.853U49893.5110.436103248.6704浪压力P11654.13136.523875.7815P12521.26536.519026.1725水平泥沙压力Pn1000垂直泥沙压力Pn2000合计304058.25617905.0670057.331521.265337429.52864929.1174总计286153.19669536.066527499.5974表3-7非溢流坝层面正常蓄水位荷载设计值（高程261m）荷载法向力标准值切向力标准值分项系数法向力设计值切向力设计值力矩标准值力矩设计值↑↓→←↓↑←→35935.2135935.280854.280854.22681231268123248818.2248818.2上游水平水压力69403169403.2707912.64707912.64下游水平水压力010上游水重0100001000下游水重0100浮托力0100渗透压力6988.47687.247757.1248532.8361023.151125.4710865.85311952.4389893.5110882.9103248.67113573.54浪压力654.13784.95723875.7828650.936521.3625.5219026.1722831.4水平泥沙压力0000垂直泥沙压力0000合计17905.130405870057521.330405819695.6625.5270188.2356455.7845902.94361036.6862089.55总计286153.19669536.066284362.6969562.6392489447.253501052.91表3-8非溢流坝层面校核水位荷载标准值（高程261m）荷载符号垂直力水平力偏心距力矩↓↑→←W135935.22.2580854.2W2268123.0560.928248818.196上游水平水压力P180123.96909406.946下游水平水压力P220435.153.45570603.44325上游水重Q1000Q2000下游水重Q3000浮托力U1000渗透压力U27864.18729.151U33562.7737836.6174U410235.810.436106820.8088浪压力P11654.13136.523875.7815P12521.26536.519026.1725水平泥沙压力Pn1000垂直泥沙压力Pn2000合计304058.25621662.6780778.09120956.42428031.1627.154总计282395.58659821.676-649908.991表3-9非溢流坝层面校核水位荷载设计值（高程261m）荷载法向力标准值切向力标准值分项系数法向力设计值切向力设计值力矩标准值力矩设计值↑↓→←↓↑←→35935.2135935.280854.280854.2268123.11268123248818.2248818.2上游水平水压力80124180124909406.95909406.95下游水平水压力20435.212043570603.4470603.44上游水重0100001000下游水重0100浮托力0100渗透压力7864.18650.518729.1519602.0663562.773919.0537836.6241620.28210235.811259.4106820.81117502.89浪压力654.13784.95723875.7828650.936521.265625.5219026.1722831.4水平泥沙压力0000垂直泥沙压力0000合计21662.7304058.38077820956.430405823828.92106180908.9428031.16.15362105.9.5总计282395.58659821.676280229.31959848.2492649908.991-805678.6289（1）开敞溢流式。除泄洪外，它还可排除冰凌或其他漂浮物。堰顶可设置闸门，也可不设。不设闸门时，堰顶高程等于水库的正常高水位，泄洪时库水位壅高，从而加大了淹没损失，但结构简单，管理方便，适用于泄洪量不大、淹没损失小的中小型工程；设置闸门的溢流坝，闸门顶高程大致与正常高水位齐平，堰顶高程较低，可利用闸门的开启高度调节库水位和下泄流量，适用（2）孔口溢流式。为了降低堰顶闸门的高度，增大泄流，可采用带有胸墙的溢流提高水库的调洪能力。为使水库具有较大的泄洪潜力，宜优先考虑开敞式溢采用500年一遇的洪水标准设计，1000年一遇的洪水标准校核。先拟定了其溢流坝形式为：开敞溢流式，考s-αQ0（4-1）α—系数，考虑电站部分运行等因素对下泄流量的影响，正常运用时，α=0.75～0.9，校核情况α=1.0；由于有：α=0.75~0.90，取α=0.80，QS=22700m3/s有利于枢纽的布置，但增加了下游消能的困难，下游局部冲刷可能更严重，反之，单宽流量小，有利于下游消能，但溢流孔口宽度增大，对枢纽布置不利，因此，一个经济而又安全的单宽流量，必须综合地质条件，下游水深，枢纽布置，消能等诸而工程实践证明，溢流坝单宽流量宜采用如下数据值：对软弱岩石或裂隙发育q=20～50m3/s；对较好的岩石q=50～70m3/s，而由于现在的溢ε—侧收循系数，根据闸墩厚度及墩头形状而定，可取ε=0.90~0.95σ—淹没系数，视淹没程度而定3在校核水位下：Q=CmεσsBH/33堰上最大水头Hmax=校核洪水位—堰顶高程Hmax=302.18-280.153=Hs=(75%-95%)×22.027=(16.5已知n、b、堰上水头，先计算ε、m，然后根据堰流公式计算Q,若满足式中：n—溢流孔数；ζ0—闸墩系数，尖圆形闸墩且hs/H0=0.85时取0.39；ζk—边墩系数，圆弧形的取0.70。当堰顶水头H=Hs时，流量系数ms=0.502；当H≠Hs时，流量系数m由表4—1表4—1H0/Hs与m/ms关系H0/Hs0.20.40.60.8m/ms0.850.900.950.9753/2=23745.889m3/s表4—2泄流能力表mεBHQ,Q根据已建工程的经验，挑射角取θ=250，挑流鼻坎应高出下游最高水位（266.39）鼻坎处水流平均流速v(m/s)为：（4—5）式中：φ—堰面流速系数，根据经验φ=0.96；H0—库水位至坎顶高差，m；B—鼻坎处水面宽度，m为了保证有较好的挑流条件，反弧半径R至少应大又根据R=(4~10)h=29.676～70.419m，初步拟定R为29m。连续式挑流鼻坎的水舌挑距L按水舌外缘计算，如（4—6）式中：L—水舌挑距，m；1—坎顶垂直方向水深，m,h1=hcosθ;h2—坎顶至河床面高差，m； 上游最高水位\v下游最高水位=hcosθ=7.419×cos25º=6.724m225tk0.5H0.25（4—7）tk0.5H0.25H2（4—8）tkq—单宽流量H—上下游水位差H2—下游水深α—冲坑系数，坚硬完整的基岩α=0.9～1.2，坚硬但完整性较差的基岩α=1.2~取α=1.2：tk0.5(302.18266.39)0.25=32.945mtk0.5(302.18266.39)0.25(266.39224)=9.445m全的。不能满足时，可通过模型试验，结合工程实际进行论证。设计中另外，为了避免小流量时产生贴面流，淘刷坝脚，可在挑流鼻坎后面做一短段护式。经计算发现，顶部的曲线正好和底部的反溢流坝顶部常采用非真空剖面曲线。对于开敞溢流式，可以采用幂曲线.（3）采用倒悬堰顶时，由于采用倒悬堰顶时应该满足，则d＞22.顶部的曲线段确定后，中部的直线段分别与顶部曲直线，再画一条与挑坎顶点相距为Rcosθ的水平线，两条线的交点即为圆心。=16.80n如上式幂曲线方程对此曲线列表计算绘图所需的坐标：表4-3幂曲线坐标表XY 774.2溢流坝剖面图流的水冠和冲击波。本设计闸墩的上游端采用半闸墩的厚度与闸门形式有关，工作闸门采用的是弧形闸门，闸墩的最小厚度为图4.3闸墩断面示意图（单位：厘米）来减小闸门的计算跨度，以避免水流冲击门墩击的高程上，露顶式弧形闸门。支铰位置可以布置在闸门底槛以上（0.R=（1.0～1.5）H=20.047～30.071m露顶式闸门顶部应在可能出现的最高挡水位以上0.3～0.5米，300+（0.3～0.5）当5m＜H＜8m时G=KZKCKgH1.43B0.88×9.8kN（4-14）KZ——闸门行走支承系数；对滑动支承KZ=0.81；对于滚动式支承KZ1.0；对于台车式支承KZ=1.3Kc——材料系数：闸门用普通碳素钢时，Kc=1.0；用低合金钢时Kc=0.8Kg——孔口高度系数：当H＜5m时，Kg=0.156；当5m＜H＜8m时Kg=0.13G=0.012KZKCH1.65B1.85×9.8kNG=KbKCH0.42B0.33Hs×9.8kNG=KbKCH0.63B1.1Hs×9.8kN采用滑动式支承，KZ=0.81；采用普通碳素钢，Kc=1.0，则G=KbKCH0.63B1.1Hs×9.8kN采用滑动式支承，Kb=0.81；采用普通碳素钢，Kc=1.0，则0.42上二式中：r0、r1、r2、r3、r4——分别为转动铰摩阻力、止水摩阻力、门叶nG——计算闭门力时采用的门叶自重修正系数，一般取0.nGGj——加重块重量Pt、Px——分别为上托力和下吸力，它们的计算参照动水压力的计算。Tzd——支承摩阻力R1——为加重块（或机械下压力）对转动中心的力臂R2——为启门力对转动中心的力臂ps——闸门底缘D2部分的平均下吸强度，可按20kN/m2计算重r3R1R2 r0-r0P七G r2Pr2GJR1r4G r0-r0P七G r2Pr2GJR1r4G启门力图4.4闸门计算示意图固定式卷扬启闭机时，梁肋中距应与启闭机基础螺栓位置相吻合，桥面总宽为3.5~工作桥除设置端横梁外，应当在启闭机基础螺栓位置设置中横梁，横梁一般受力较小，根据以上规定，采取以下设计：工作桥在布置时采用T型梁装配，T排架由横梁和立柱组成，立柱截面尺寸一般为30×50～50×80cm，水下部分立柱与立柱等宽的矩形截面，截面尺寸可采用30×60～50×80cm。当立柱宽度小于桥梁要1200单位：厘米图4.5工作桥横梁截面图根据以上要求，工作桥排架高度大于5m，采用双层结构；交通桥的排架，采用Π寸定为40×50cm。便桥部分设置立柱，立柱的截面尺寸定为50×50cm，水下部分立柱垂直流向的高度，应与闸墩等宽，为了减小到正常蓄水为以上；②工作闸门不影响公路桥抗压强度极限状态抗力函数：R(●)=fR.AR——坝基面的面积，m2；TJR——坝基面对形心轴的惯性矩，m4；m2——坝体下游坡度；fc——混凝土抗压强度，kPa；fR——基岩抗压强度，kpa； ΣMR=.775KN●mAR=923.51m2材料分项系数为1.5，R(●)=fR.=（30~40）/1.5=（20~26.67）M表4-4溢流坝坝基面荷载标准值计算表（偶然组合）荷载符号垂直力(kN)水平力(kN)偏心距力矩↓↑→←自重W18214022.75W231586.8821.95693332.016W3394686.35.33W4430468.944.781W5647862.72.242W6575441.760.324186443.1302W74012.8995.8723555.71713W8132566.28.221W965231.02949111.341上游水平水压力P1599598.2326.06.87下游水平水压力P2176277.08.14上游水重Q174735.52324.29.854Q233574.72525.83867235.1468浮托力U1532083.1460渗透压力U212639.59624.42308658.9343U325279.19325.92655236.6826U424857.873201845.9288动水压力P11784.49340.6731905.33031P125249.16687556.08888水平泥沙压力Pn120950.9247146656.468垂直泥沙压力Pn29922.527.17269594.325合计.007.568621333.647176277.08.55总计741735.439445056.567.546表4-5溢流坝坝基面荷载设计值计算表（偶然组合）荷载法向力标准值切向力标准值分项系数法向力设计值切向力设计值力矩标准值力矩设计值↑↓→←↓↑←→8214018214031586.88131586.9693332693332394686.41394686430468.91430469647862.71647863.2.25754421575442186443.1186443.14012.89914012.923555.7223555.72132566.3113256665231.02165231949111.4949111.4上游水平水压力5995981599598下游水平水压力1762771176277上游水重74735.523174735.533574.725133574.7867235.2867235.2浮托力5320831532083400126.530渗透压力12639.613903.6338892.85372782.1325279.227807.1713783.29785161.6224857.927343.7259416.76285358.44动水压力784.49941.39217319.2420783.0885249.166629914219.9117063.892水平泥沙压力2095125141.1146656.47175987.76垂直泥沙压力9922.511907269594.3323513.2合计621334176277176277625681总计741735.445445056.567738492.112449403.6504.45-.031内。当设置人行道时，宜高出坝顶路面20～30cm。口宽，并取规范规定的闸门尺寸。前面溢流坝检修闸门应布置在工作闸门的前面，二门之间的净距为1～3m,取2m。全部溢流1.0～1.5m。设计中的中墩为3m，边使闸门吊起后最低点与溢流坝水面线保持足够的距离。前面溢流坝荷载设计中已确定。时，导水墙延伸至消力池护坦末端。高度：墙顶应高出掺气后水深0.5～1.5m。鼻坎处边闸墩末导水墙顶高程：266.39+7.76=2（2）纵缝。一般为竖缝形式，缝面应设置键槽，并埋设灌浆系统，并在蓄水前进（3）水平施工缝。坝体上下层浇筑块之间的结合面称水平施工缝。一般浇筑块厚道止水片均为紫铜片，厚度为1.0～1.6mm。中低坝的止水可适当简化，中坝第一道止横缝止水必须与基岩妥善连接，止水片一般埋入基岩内的深度为30～50cm，沥青井，止水片的下部深入基岩30cm，并与混凝土嵌固，上部伸到坝顶。在溢流坝顶第一道止水片与闸门底部止水接触（要分叉接在检修门和工作门底止水处第二道止在两岸各层互相连通。若廊道较长，沿坝长每隔200～300m，应在上下层廊道交通通道。对高坝、应设置1～2座电梯及便梯，对中坝和中型工程的高坝，视需要设置电梯或便梯。本设计属中坝，坝高不大，考虑只置。廊道的断面应按其用途决定，同一用途的廊道头)，且不小于4～5m；距坝基面不宜小于4.5m，以免被灌浆压力掀动开裂。取离坝基在本设计中，采用尺寸为2.5m×3.0m(宽×高)上圆下方的标准廊道，廊道底高程竖向排水管。其中心线距离上游坝面（1/10～1/12）倍坝前水深，一般为2～5m。排水水管的上部延伸至最高水位以上，下部直通本设计中，在距离坝的上游面4.2m沿坝轴线方向设一排竖向排水管幕。管内径为地基开挖是将天然基岩上的覆盖层及承载力、抗剪强度不能满足要求的岩石挖除。地基开挖是将天然基岩上的覆盖层及承载力、抗剪强度不向应尽量开挖成有足够宽度（一般为坝段长度的30%～50%）的分级平台，以利于坝的本工程设计中，由于坝址主河床上有1～2m砂卵砾石，左岸较靠近主河床处有3~本工程设计中，由于坝址主河床上有1～2m砂卵砾石，左岸较靠近主河床处有3~顺水流方向开挖成锯齿状，并在上游坝基面开挖一个浅齿墙，见的角度为0°~10°。深，帷幕应灌到相对不透水层以下3～5m；坝基的相对不透水层埋藏很深时度为（0.3～0.7）H；中小型工程，可按下式估算：h=H/3+15m(h成的帷幕，其中一排钻孔必须达到设计深度，其余各排的孔深为设计深度的(1/2～1/3)52/4ll2/4ll6.1防渗帷幕沿坝轴线的布置倍坝前水头，低孔不宜小于2～3倍坝前水头。排防渗帷幕，钻孔斜向上游，倾角控制在5º以内（和垂直夹角）。帷幕厚度l4用排水作用，除设主排水孔外，高坝可设置辅助排水孔2～3排，中坝可设置辅助排水向排水廊道内。在坝基面上，主排水孔与帷幕灌浆孔的距离不向一般向下游倾斜，与帷幕的夹角为10°排水孔的深度：主排水孔深一般为帷幕灌浆深度的（0.4～0.6）倍，且高、中坝不应小于10m；辅助排水孔深一般为6～12m。排水孔的孔距：主排水孔一般为2～3m，辅助排水孔一般为3～5m。排水孔孔径：排水孔孔径不宜小于110mm,辅助排水孔孔径不宜小于65mm，岩溶本设计中，坝基的排水孔幕布置在防渗帷幕的下游2m，向下游倾斜，与灌浆帷幕灌浆孔的孔距、孔径应根据地质条件并参照灌浆试验确定，一般为3～4m。灌浆压力以不掀动基岩为原则应尽量取较大值，一般无混凝土盖重时为0.2~内开挖若干个斜井和平洞，回填混凝土，形成由混凝土斜塞和水平塞组成的刚性骨架，封闭该范围内的破碎物，以阻止产生挤压变形和减少15154 2图7.1船闸的主要组成7-下闸门；8-导航建筑物；9-靠船建筑物；超过20m时，宜建单级船闸。当水头超过20m而小于40m根据船闸线数，可分为单线船闸和多线船闸。船闸线数的确定，取决于货运量与水平年内不能满足运量的需要时，或船闸所处河段的航运对国民经济具有特殊重要意义。不允许因检修等因素而可能发生断航时Lxc+Lf（7-1）最大船队、船舶的长度；当一次过闸有两个或多船队船舶纵向排列过闸时，为各设计最大船队、船舶的长度之和加上各船队、船舶间的停泊间隔长度。本设计代表船队的型式为一列式2×50t拖带驳船队，所以Lc=70；Lf—富裕长度，对拖带船队Lf=2+0.03Lc=4.1m；Lxc是指闸室两侧墙面间的最小净宽度。当闸室墙底设置护角在闸室有效宽度内的高BxΣbc—同闸次过闸船队并列停泊的最大总宽度，设计为有一个船队过闸；Σbc=6.5m；bf—富裕宽度，可按下列数据采用所以Bx=Σbc+bf=6.5+1.5=8mT—设计最大过闸船队的满载吃水，T=0.7m，7.2.4闸室最小过水断面系数η2；Ψ—最大设计过闸船队满载吃水时，船舶断面水下部分表7-1闸室基本尺度表项目闸室长度闸室有效宽度闸室槛上水深闸室断面系数尺度75m2.20.33式中：W—计算风速(m/s)，W=14m/s；表7-2船舶空载干舷高度表驳船吨级（t）503005003000空载干舷高度（m）1.6～1.71.6～1.73.0～3.3本设计船舶空载干舷高度为1.0m。表7-3船闸各部分高程计算结果表m序号计算式计算结果1上闸门门顶高程≥上游设计最高水位+安全超高+浪高3042中闸门门顶高程≥上游设计最高水位+安全超高+浪高302.53下闸门门顶高程≥中闸室设计最高通航水位+安全超高2774上闸首墙顶高程≥上闸门门顶高程+设备安装结构高度3065中闸首墙顶高程≥中闸门门顶高程+设备安装结构高度305续表7-36下闸首墙顶高程≥下闸门门顶高程+设备安装结构高度≥下闸室墙顶高程2807上闸室墙顶高程≥上游设计最高水位+空载干舷高度3058下闸室墙顶高程≥中闸室设计最高通航水位+空载干舷高度2809上闸首门槛顶高程≤上游设计最低通航水位—门槛水深293.2中闸首门槛顶高程≤中闸室设计最低通航水位—门槛水深270.35下闸首门槛顶高程≤下游设计最低通航水位—门槛水深245.9上游引航道底高程≤上游设计最低通航水位—引航道最小深292.40下游引航道底高程≤下游设计最低通航水位—引航道最小深244.6上闸室底高程≤中闸室设计最低通航水位—门槛水深≤中闸首门槛高程270.35下闸室底高程≤下游设计最低通航水位—门槛水深≤下游门槛高程245.9上游导航及靠船建筑物顶高程≥上游设计最高通航水位+空载干舷高度301下游导航及靠船建筑物顶高程≥下游设计最高通航水位+空载干舷高度257.5A门前段L1：上闸首与引航道或下闸首闸室相邻部分的长度。本船闸设L1=（1.0～2.0）+C1L1图7.2船闸纵剖面标高图（单位：m）B门龛段L2L2n+（0.2～0.37-7）式中：Ln—门扇长度，Ln=；Bk—闸首口门宽度，Bk=10m；C=（0.05～0.07）Bk=0.07×10=0.7m；根据实际工程取C=1m。θ—闸门关闭时门扇轴线与闸室横轴线的交角，θ=25°;LnL2nL3式中：ho—边墩在闸首底板以上的高度式中：b—阀门处廊道宽度，b=3.4m，3.5o3.53.5o3.5门扇的支垫座与枕垫座的支承面至门龛外缘的距离C,C=（0.05～0.07）Bk=0.06×10=0.6m7-9）Bk—闸首口门宽度，Bk=10m；C—由门扇的支垫座与枕垫座的支承面至门龛外缘的距离，C=2mθ—闸门关闭时门扇轴线与闸室横轴线的交角，θ=25°;C门扇高度h式中：m—闸门面板底与门槛顶的距离，为0.20m。表7-4上闸首基本尺度表支持段闸首长闸首宽4m23m22m门扇长度门扇厚度门扇高度底板厚度门龛深度6.62m3.7m2m表7-5中闸首基本尺度表支持段闸首长闸首宽4m23m22m门扇长度门扇厚度门扇高度底板厚度门龛深度6.62m32.85m9.9m2m表7-6下闸首基本尺度表支持段闸首长闸首宽4m23m22m门扇长度门扇厚度门扇高度底板厚度门龛深度6.62m32.3m9.7m2m对称