引水式水电站挡水坝稳定及应力计算方案

引水式水电站挡水坝稳定及应力计算方案1.1计算说明1.1.1设计内容针对挡水坝进行以下几方面的计算①抗滑稳定计算②坝基最大最小应力计算③坝基上、下游边缘应力计算1.1.2计算工况只做一种工况即正常蓄水时基本组合1.1.3计算单元与计算截面非溢流坝取最大剖面处，沿坝轴线取1m宽进行计算，本设计取桩号0+479~0+480，底宽27.68m，底高程157.8m.1.2挡水坝的稳定及应力分析1.2.1计算荷载(1)重力（挡水坝段自重可分成w，w2两块）如图5-1沿坝轴线成IM长挡水坝地段自重W=W1+W2=13490.5KN(2)水压力C(计算尺寸见图5-11)上游水压力水平水压力P1=0.5×9.81×（191.5-157.8）2=5570.6KN下游水压力水平水压力P2=0.5×9.81×（172-157.8）2=989KN重直水压力P2‘=9.81×（172-157.8）2×0.75×0.5×1=741.8KN(3)浪压力时为深水波时为浅水波，时为破碎波其中——坝前水深——取校核水位时的波长——波浪破碎的临界水深本设计坝前水深=191.5-157=34.5m>0.5=4.865m因为,所以本设计为深水波当在距水库静水位的深度以下各点的浪压力可忽略不计，式中，各参数如图5-2所示将已知代入下式中P—浪压力—波长，取校核水位时入9.73m。(4)扬压力重力坝建成后在上，下游水位差的作用下，水流绕过坝体，坝基和两岸坝头向下游渗透，在某个截面上，由于渗透引起的水压力称为渗透压力，由下游水深引起的水压力称为浮托力，渗透压力与浮托力之和称为扬压力。上游坝踵处扬压力为H，其中H＇为坝踵处的水深②帷幕中心线上扬压力为(H2+H)其中H为上下游艺机水位差。H=191.5-172.0=19.5mH2为坝趾处水深，H2=172-157.8=14.2m根据坝基地质条件及防渗帷幕情况拟定，通常值宜采和0.45~0.6本设计取=0.5（《水工建筑物》P12）(H2+H)=9.81×（14.2+0.5×19.5）=235KN③排水孔线上扬压力的值为(H2+H)根据坝基地质条件及排水设施情况拟定，通常值宜采和0.2~0.4本设计取=0.4（《水工建筑物》P12）(H2+H)=9.81×（14.2+0.4×19.5）=214.6KN④下游坝趾处的扬压力H2=9.81×14.2=139.3KN⑤扬压力分四块计算结果如下：=H2×28.27=9.81×15×27.68=3851.8KN=(H+H)×3×0.5=(0.5×9.81×19.5+9.81×19.5)×3×0.5=430.41KN=(H+H)×3×0.5=258.25KN=H×(27.68-3-3)×0.5=829.5KN1.2.2荷载计算(1)简化中心O点在坝底宽中心点(2)简化过程及各力的方向见图1.2.3抗滑稳定计算抗滑稳定计算公式式中K—抗剪强度计算的抗滑稳定系数，按《水工建筑物》表2—9查得K=1.05f—坝体砼与坝基接触面的抗剪摩擦系数，按《水工建筑物》表2—10查得f=0.65—Z作用在坝体上铅直方向的全部荷载（不包括扬压力）—作用在坝体