畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書-H江碾壓混凝土重力壩設(shè)計(jì).docx

水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要全套圖紙加扣 3012250582本設(shè)計(jì)對(duì)位于我國西南地區(qū)的某水利樞紐進(jìn)行了以壩工為重點(diǎn)的工程設(shè)計(jì)。經(jīng)過對(duì)幾種可建造壩型的經(jīng)濟(jì)比較估算，最終選擇建造高碾壓混凝土重力壩。溢洪道為河川水利樞紐中必備的泄水建筑物，用以排泄水庫不能容納的多余洪水量，保證樞紐擋水建筑物及其它有關(guān)建筑物的安全運(yùn)行。重力壩通常設(shè)置壩頂溢洪道。入庫設(shè)計(jì)洪水的選擇和確定，必須在充分研究流域水文因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行，然后才能確定溢洪道尺寸。對(duì)于過壩水流的調(diào)泄，需要有合理審慎的設(shè)計(jì)，以避免生命財(cái)產(chǎn)的損失。本次設(shè)計(jì)的調(diào)洪演算在基于水量平衡的基礎(chǔ)上，采用列表試算法，在可行的幾種泄流方案中，擇優(yōu)選出采用的方案和相應(yīng)的設(shè)計(jì)與校核水位。然后進(jìn)入主要建筑物設(shè)計(jì)。確定樞紐的組成建筑物，包括擋水建筑物、泄水建筑物、水電站等。在定性分析的基礎(chǔ)上，確定出大壩的型式。在第一主要建筑物設(shè)計(jì)階段，確定出大壩的基本剖面和輪廓尺寸，擬定地基的處理方案和壩身構(gòu)造。之后依次進(jìn)行了細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)、穩(wěn)定計(jì)算、材料力學(xué)法分析、應(yīng)力有限元法和滲流計(jì)算，從各個(gè)方面驗(yàn)證了設(shè)計(jì)剖面的可行性。在設(shè)計(jì)壩體斷面時(shí)，必須本著重力壩依靠自身重量來維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的原則。本次設(shè)計(jì)中，下游面坡度是一致的，和上游面交于水庫設(shè)計(jì)洪水位處。壩體上游面垂直，只在壩踵附近有陡的折坡，溢流壩上游頂部有倒懸。重力壩壩體的應(yīng)力以材料力學(xué)法分析，壩體穩(wěn)定的條件是壩體和壩基的最大應(yīng)力須在壩段混凝土和壩基巖石的容許應(yīng)力范圍之內(nèi)。重力壩以材料力學(xué)法分析，它可以直接求出壩體橫剖面邊界之內(nèi)的任何一點(diǎn)的應(yīng)力。壩體穩(wěn)定的條件是壩體和壩基的最大應(yīng)力須在壩段混凝土和壩基巖石的容許應(yīng)力范圍之內(nèi)。溢流壩段的分析也是一樣。其次為第二主要建筑物設(shè)計(jì)。確定出泄水建筑物的結(jié)構(gòu)型式和輪廓尺寸，進(jìn)行選線布置。進(jìn)行水力計(jì)算，從挑距和沖刷深度等方面驗(yàn)證設(shè)計(jì)型式的可行性。并進(jìn)行細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)我掌握了碾壓混凝土重力壩的設(shè)計(jì)方法，了解了這樣一個(gè)水利工程項(xiàng)目建設(shè)的主要步驟，完成了專業(yè)知識(shí)從理論學(xué)習(xí)到實(shí)際運(yùn)用的過渡，體會(huì)了身為一個(gè)水利項(xiàng)目設(shè)計(jì)者所需要具備的品質(zhì)和擔(dān)負(fù)的責(zé)任，這些必將在我今后的工作中起到關(guān)鍵性的指導(dǎo)作用。關(guān)鍵詞：碾壓混凝土重力壩有限單元法RCCIH 江碾壓混凝土重力壩設(shè)計(jì)AbstractThe design is designed for one river water control project lying to the Southwest of China and the dam construction is emphasized . After making and evaluating alternative economic estimates of the possible type of dam, we chose the type of high RCCD.The spillway is a necessary discharge structure for a river project, which is used to discharge the excess flood that the reservoir can not accommodate so as to guarantee the project retaining structure and other structure security run. Usually the gravity dam installs spillway in the crest. The selection of the reservoir inflow design flood must be based on an adequate study of the hydrologic factors of the basin and then to decide the spillway size. The routing of the flow past the dam requires a reasonably conservative design to avoid loss of life and property damage. The design of the blood calculus based on the water balance, and I used the list algorithm, find out the best one in the practicable spilling alternatives, with their design water level and check water level together.Then it is the main structure design grade. the parts of project are defined, consisting of blocking structure ,spillway structure ,hydropower station, and so on. The dam type is defined based on the qualitative analysis.The basis cross section and the outline dimension is defined in the first main structure design grade. The processing alternative of the dam foundation and the construction of the dam body is formulated in the same time. After this, the feasibility of design construction is verified from detail construction plan , infiltrating stability analysis , gravity methods analyzed, FEM theory ,seepage compute.When we design the cross section of a gravity dam, we must rely on the principle that a gravity dam depends on its own weight for structural stability. In this design, the downstream face is uniform slope and would intersect the upstream face at the maximum reservoir level. The upstream face is normally vertical excepting for steep batter near the heel.I used mechanics of materials to analyze the stress of the gravity dam. For the gravity dam to be stable, maximum stresses in the dam section and the foundation should be within the permissible stress of the concrete used in the dam section and the foundation rock respectively.Gravity dams can be analyzed by gravity methods. It provides a direct method of calculating stresses at any point within the boundaries of a transverse section of the dam.Then the author has made a particular analysis and research in the basis of theII水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)FEM theory with a project practice and literatures research. After that, study on the FEM theory cited by the analysis of the seepage. The author has analyzed its seepage-control measures and seepage characteristics.The design has enabled us to grasp the method of RCCD and know the main steps of the construction water project. In practice, I achieve the professional knowledge of the theoretical study and know the necessary responsibility and factors as a water project designer. These experiences will definitely play a instructive role in my future work.Keywords : RCCD; finite element method (FEM);RCCIIIH 江碾壓混凝土重力壩設(shè)計(jì)目 錄摘要.I第一章 綜合說明.- 1 -1.1樞紐任務(wù) .- 1 -1.1.1發(fā)電 .- 1 -1.1.2防洪 .- 1 -1.1.3航運(yùn) .- 1 -1.2設(shè)計(jì)要求 .- 1 -1.3工程特性表.- 2 -第二章 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料.- 4 -2.1自然地理 .- 4 -2.1.1流域概況 .- 4 -2.1.2氣候特征 .- 4 -2.1.3 徑流、洪水、泥沙 .- 5 -2.2工程地質(zhì) .- 11 -2.2.1 地震烈度 .- 11 -2.2.2 地形地貌 .- 11 -2.2.3 地層巖性 .- 12 -2.2.4 地質(zhì)構(gòu)造 .- 12 -第三章 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算.- 13 -3.1調(diào)洪演算 .- 13 -3.2壩頂高確定.- 14 -第四章 樞紐布置與壩型選擇.- 15 -4.1樞紐布置 .- 15 -4.1.1工程等級(jí)及建筑物級(jí)別劃分 .- 15 -4.1.2樞紐布置 .- 15 -4.1.3壩型選擇 .- 15 -第五章 大壩設(shè)計(jì).- 17 -5.1剖面擬訂 .- 17 -5.1.1溢流壩段寬 .- 17 -5.1.2非溢流壩基本剖面設(shè)計(jì) .- 17 -5.2穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算.- 18 -5.2.1荷載計(jì)算 .- 18 -5.2.2穩(wěn)定的校核計(jì)算 .- 21 -5.2.3壩體上游面拉應(yīng)力正常使用極限狀態(tài)計(jì)算 .- 22 -5.2.4壩趾抗壓強(qiáng)度承載能力極限狀態(tài) .- 23 -5.2.5三個(gè)不同截面不同工況下的荷載計(jì)算結(jié)果及穩(wěn)定應(yīng)力分析 .- 23 -5.3壩體邊緣及內(nèi)部應(yīng)力計(jì)算: .- 33 -5.3.1確定計(jì)算截面和計(jì)算荷載： .- 33 -5.3.2邊緣應(yīng)力 .- 33 -5.3.3重力壩內(nèi)部各點(diǎn)的應(yīng)力 .- 34 -5.3.4計(jì)算結(jié)果 .- 35 -5.3.5結(jié)果分析 .- 37 -水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)5.4應(yīng)力圖.- 37 -5.5溢流壩段的設(shè)計(jì).- 40 -5.5.1堰面曲線的擬定 .- 40 -5.5.2反弧半徑的確定 .- 40 -5.5.3穩(wěn)定及應(yīng)力的計(jì)算 .- 40 -5.6滲流計(jì)算 .- 48 -5.7應(yīng)力形變 .- 50 -第六章 第二建筑物（壓力鋼管）的設(shè)計(jì).- 53 -6.1引水管道的布置.- 53 -6.1.1壓力鋼管的型式 .- 53 -6.1.2軸線布置 .- 53 -6.1.3進(jìn)水口 .- 53 -6.2閘門及啟閉設(shè)備.- 54 -(2)啟閉設(shè)備安放在壩頂。 .- 54 -6.3細(xì)部結(jié)構(gòu) .- 54 -6.3.1通氣孔 .- 54 -6.3.1.1 布置 .- 54 -6.3.2充水閥 .- 54 -6.3.3伸縮節(jié) .- 54 -6.4壓力鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：.- 54 -6.4.1確定鋼管厚度： .- 54 -6.4.2承受內(nèi)水壓力的結(jié)構(gòu)分析 .- 55 -第七章 施工組織設(shè).- 59 -7.1導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn) .- 59 -7.2導(dǎo)流方案的選擇.- 59 -7.3導(dǎo)流工程特性表.- 59 -第八章 專題：樞紐布置設(shè)計(jì).- 61 -8.1壩址和壩型的選擇 .- 61 -8.2樞紐布置的要求.- 61 -8.3樞紐布置的步驟.- 62 -8.4樞紐布置方案的優(yōu)選.- 62 -8.5設(shè)計(jì)選擇 .- 63 -第九章 總結(jié)及對(duì)下階段工作的建議.- 64 -9.1小結(jié).- 64 -9.2對(duì)下階段的建議.- 64 -參考文獻(xiàn)：.- 66 -水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)第一章 綜合說明1.1 樞紐任務(wù)本工程同時(shí)兼有防洪、發(fā)電、灌溉、漁業(yè)等綜合利用效益。1.1.1 發(fā)電裝機(jī)容量 7600MW，正常蓄水位 375.8m，死水位 330.1m，臺(tái)機(jī)組滿發(fā)時(shí)的流量為 7537 m3 / s ，尾水位為 225.5m。廠房為全地下式廠房，主廠房尺寸為 338.528.574.4(mmm)，機(jī)組間距為 32.5m，安裝間（主/副）長度為 60/30m。主變室為地下式，尺寸為405.519.532.334.2(mmm)。開關(guān)站為地面戶內(nèi)式，平面尺寸為 33517.5 (mm)。1.1.2 防洪LT 水庫是 W 江防洪的戰(zhàn)略性工程，承擔(dān) W 江中下游地區(qū)防洪任務(wù)，總防護(hù)人口達(dá) 1200 萬人，保護(hù)耕地近 700 萬畝。工程的興建可使 W 江和 W、N 江三角洲防洪標(biāo)準(zhǔn)由約 20 年一遇提高到約 400 年一遇（400m 提高到約 50 年一遇），遇 DTX 水庫聯(lián)合防洪，可使下游的防洪標(biāo)準(zhǔn)由 20 年一遇提高到 100 年一遇；無論式從防洪效益還是替代防洪工程投資來說，其防洪作用均非常顯著。在遇 500 年和 10000 年一遇的洪水時(shí)，經(jīng)水庫調(diào)洪后，洪峰流量由原來 27600m3/s 和 35500m3/s 分別削減為 24144.6m3/s 和 28269.2m3/s。要求校核洪水時(shí)最大下泄流量限制為 28350m3/s，校核洪水位不超過正常蓄水位的 4.3m。1.1.3 航運(yùn)H 河屬于灘多、坡陡、流急的河流，全河大小灘險(xiǎn)約 300 處。天然情況下，除 O 灘至 SL 鎮(zhèn)（L 江河口）170km 河段為常年通航河段外，其余河段基本不能通航。LT 建成后，水庫會(huì)使庫區(qū)干流以上 250km 范圍內(nèi)形成深水航道，壩址下游河道枯水流量得到大幅度增加，為實(shí)現(xiàn) H 河全面通航，并直達(dá)珠江三角洲出海奠定了基礎(chǔ)，為西南有關(guān)省區(qū)物資外運(yùn)提供了一條廉價(jià)的水上運(yùn)輸線，從而可帶動(dòng)沿河經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，促使西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施。1.2 設(shè)計(jì)要求在明確設(shè)計(jì)任務(wù)及對(duì)原始資料進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，要求：- 1 -H 江碾壓混凝土重力壩設(shè)計(jì)1根據(jù)防洪要求，對(duì)水庫進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，確定壩頂高程及溢洪道孔尺寸；2通過分析，對(duì)可能的方案進(jìn)行比較，確定樞紐組成建筑物的形式、輪廓尺寸及水利樞紐布置方案；3詳細(xì)做出大壩設(shè)計(jì)，通過比較，確定壩的基本剖面和輪廓尺寸，擬訂地基處理方案與壩身構(gòu)造，進(jìn)行水力、靜力計(jì)算；4對(duì)碾壓混凝土重力壩進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇建筑物的形式與輪廓尺寸，確定布置方案，擬訂細(xì)部構(gòu)造，進(jìn)行水力、靜力計(jì)算；5決定樞紐的施工導(dǎo)流方案，安排施工的控制進(jìn)度1.3 工程特性表表 1-1工程特性表名稱數(shù)量單位備注流域面積98500km2壩址控制面積河多年平均徑流總量508108m3流設(shè)計(jì)洪水流量27600m3/s洪峰特校核洪水流量35500m3/s洪峰性多年平均徑流量1610m3/s正常蓄水位375.8m發(fā)電死水位330.1m水設(shè)計(jì)洪水位377.3m校核洪水位380.36m庫庫容164108m3設(shè)計(jì)下泄流量234834m3/s特設(shè)計(jì)下游水位225.5m校核下泄流量28253108m3性校核下游水位260.4m發(fā)電裝機(jī)容量7600MW大壩等級(jí)一級(jí)大壩類型碾壓砼重力壩攔壩頂高程381m防浪墻頂高程382.3m河最大壩高186m壩頂寬度16m- 2 -水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)大上游坡度0.2下游坡度0.75壩上游折坡點(diǎn)高程290m堰頂高程356m泄溢流前沿凈寬105m水消能方式挑流消能建鼻坎高程262m筑反弧半徑50m物挑射角30度單寬流量268.93立方米/秒- 3 -H 江碾壓混凝土重力壩設(shè)計(jì)第二章 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料2.1 自然地理2.1.1 流域概況H 河是 W 江水系的中上游河段。H 河全長 1573km，流域面積 138340km2。流域?qū)俑睙釒夂騾^(qū)，氣候溫和多雨，410 月份為雨季，降水量占年降水量的89.5%，雨日占全年的 71.2%，流域各地多年平均降水量在 7601860mm 之間，總的趨勢(shì)山東向西遞減。徑流主要由降雨形成，徑流年內(nèi)分配為：510 月份占年總量的 82.9%，11 月次年 4 月占年總量的 17.1%。LT 水電站位于 H 上游。壩址以上流域面積為 98500km2，占 H 河流流域面積的 71%。壩址以上流域，大支流多，地形復(fù)雜，汛期暴雨量級(jí)雖不大但卻頻繁發(fā)生，造成洪水連續(xù)、洪水總量較大。2.1.2 氣候特征2.1.2.1 氣溫：壩址多年平均氣溫為 20.1，月平均最低（1 月份）氣溫為 11.0，月平均最高氣溫（7 月份）為 27.1，實(shí)測(cè)最低值（1 月份）為-2.9，實(shí)測(cè)最高值（7 月份）為 38.9。2.1.2.2 濕度：歷年平均相對(duì)濕度為 80%，其中最高為 6、7、8 月，歷年平均值均為 85%；最低為 2 月，歷年平均值為 74%。2.1.2.3 降雨量壩區(qū)多年平均降水量 1343.5mm，雨季（410 月份）降水量占年降水量的89.2%，其中 59 月份降水量占全年的 76.0%，多年平均降雨日數(shù)為 156d，雨季雨日占全年的 69.7%。多年平均日雨量10mm（中雨及以上）日數(shù)為 38.5d，日雨量25mm（大雨及以上）日數(shù)為 15.0d，日雨量50mm（暴雨）日數(shù)為 3.9d，日雨量100mm（大暴