安格莊水庫紫荊關引水樞紐維修加固工程施工圖結構計算書

1、安格莊水庫紫荊關引水樞紐維修加固工程水工專業(yè)本工程 共 冊施工圖 階段結構部分第 冊安格莊水庫紫荊關引水樞紐維修加固工程安格莊水庫紫荊關引水樞紐維修加固工程計計 算算 說說 明明 書書審 查： 校 核： 計 算： 編制單位： 設計二所 保定市水利水電勘測設計院 年 月 日目目 錄錄1. 工程概況工程概況.12. 壩體穩(wěn)定復核計算壩體穩(wěn)定復核計算.12.1. 計算依據.12.2. 滲透穩(wěn)定計算.12.3. 壩體穩(wěn)定計算.103. 結構計算結構計算.163.1. 計算依據.163.2. 橡膠壩底板結構計算.161. 工程概況工程概況安格莊水庫紫荊關引水樞紐維修加固工程引水流量為 25m/s，工程等

2、別為等，規(guī)模為中型，主要建筑物級別為 3 級，次要建筑物級別為 4 級，臨時性建筑物級別為 5 級；引水渠為 4 級，渠系建筑物為 3 級，相應防洪標準設計為 20 年一遇，校核為 50 年一遇。本引水樞紐工程原設計洪水標準為 4 年一遇，安全泄量 700m/s，校核洪水標準為 10 年一遇，達不到現(xiàn)行規(guī)范所要求防洪標準。本次設計只對引水樞紐進行清淤、防滲處理及壩面維修加固，不改變壩體高度及消力池設計，故壩體過流能力維持原設計不變，延長水文系列后壩體設計洪水標準和校核洪水標準仍為原設計標準。工程區(qū)地震基本烈度及抗震設防烈度為 7 度，設計地震分組為第二組。2. 壩體穩(wěn)定復核計算壩體穩(wěn)定復核計算

3、2.1. 計算依據計算依據水閘設計規(guī)范 （SL265-2001） ；水工建筑物抗震設計規(guī)范 （SL203-97） ；水工建筑物荷載設計規(guī)范 （DL 5007-1997） ；建筑地基基礎設計規(guī)范 （GB50007-2002） ；橡膠壩技術規(guī)范 （SL227-98） 。2.2. 滲透穩(wěn)定計算滲透穩(wěn)定計算滲流計算分三種工況分別計算，計算工況為：.設計洪水：壩前水位 526.30，壩后水位 524.55；.校核洪水：壩前水位 528.13，壩后水位 526.20；.正常擋水：壩前水位 526.10，壩后水位 521.30。1、滲徑長度、滲徑長度根據壩址地質資料，底板位于砂卵石地基上，滲徑系數取 4。最

4、小地下輪廓線總長度為：公式：HCL式中 壩基防滲長度；L允許滲徑系數；C上下游水位差。H詳細計算過程見計算附表。2、抗?jié)B穩(wěn)定復核、抗?jié)B穩(wěn)定復核采用水閘設計規(guī)范 （SL265-2001）附錄 C 中的改進阻力系數法進行計算，滲點從上游鋪蓋邊緣起算，下游溢出點取壩趾邊緣排水孔處。（1）地基有效深度的確定由于=24.823m，=2.0m，,地基有效深0L0S54 .120 . 2823.2400SL度計算采用公式計算。05 . 0 LTe05 . 0 LTe式中地基有效深度（m） ； eT地下輪廓的水平投影長度（m） ；0L地下輪廓線的垂直投影長度（m） 。0S，根據地質勘察資料壩基相對不透mLTe

5、4 .12823.245 . 05 . 00水層深度為 4.5m，因 Te大于 4.5m，故取地基計算深度 Tc=4.5m。（2）阻力系數計算按等勢線的位置，將壩底輪廓分成幾個流段，具體劃分詳見下圖。圖圖 5-1 阻力系數計算簡圖阻力系數計算簡圖每一流段的阻力系數 ：進、出口段：441. 05 . 1230TS式中進、出口段的阻力系數；0 S板樁或齒墻的入土深度（m） ； T地基透水層深度（m） 。內部垂直段:TSctgy14ln2式中內部垂直段的阻力系數。y水平段120.7/xxLSST式中水平段的阻力系數；x水平段長度（m）;xL,進出口段齒墻的入土深度（m） 。1S2S總阻力系數：。i

6、（3）各分段滲壓水頭損失值計算在滲流出口處 9 點滲壓水頭 H9=0,自 9 點開始依次向上游逐加區(qū)段水頭損失可得地下輪廓各點滲壓水頭值，各點滲壓水頭損失值按下式計算:)H(hiii式中 各分段水頭損失值（m） ；ih各分段的阻力系數；in總分段數；上下游水位差；H計算結果見計算表。（4）進、出口水頭損失修正及滲壓水頭進、出口段修正后的水頭損失值按下列公式計算：00hh059. 012121. 12TSTT式中進出口段修正后的水頭損失（m） ；0h進出口段水頭損失值（m） ；0h阻力修正系數，當計算1.0 時，采用=1.0；底板埋深與板樁入土深度之和（m）取為 1.0；S板樁另一側地基透水層深

7、度（m） ；T板樁下游側的地基透水層深度（m） ；（5）壩基水平段滲透坡降和滲流出口處坡降出口處的逸出坡降：J出= /0hS底板下水平段滲透坡降：LhJx/平（6）計算過程及結果計算過程及結果見表 4-14-3。表表 2-1 設計洪水工況下壩體滲流計算設計洪水工況下壩體滲流計算壩前水位（m）壩后水位（m）水頭差H（）輪廓水平投影長L0（m）輪廓垂直投影長S0（m）L0/S0最高防滲點高程（m）地下不透水層高程（m）實際滲流區(qū)深度（m）有效深度Te（m）計算深度Tc（m）526.30 524.55 1.75 25.91 2.00 12.96 =5521.70 517.20 4.50 12.96

8、4.50 滲流計算表合計位置1223344556677889S（m）1.40 1.00 1.60 1.50 1.00 1.10 S1（m）1.00 1.50 S2（m）1.60 1.00 T（m）4.10 4.10 4.10 4.10 4.00 4.00 4.00 4.00 已知參數L（m）12.50 13.41 阻力系數0.74 0.25 2.60 0.42 0.40 2.92 0.26 0.66 8.24 水頭損失hi（m）0.16 0.05 0.55 0.09 0.08 0.62 0.05 0.14 1.75 原值滲透壓力Hi（m）1.75 1.59 1.54 0.99 0.90 0.8

9、1 0.19 0.14 0.00 水頭損失hi（m）0.15 0.05 0.56 0.09 0.08 0.62 0.05 0.14 1.75 修正值滲透壓力Hi（m）1.75 1.60 1.54 0.99 0.90 0.81 0.19 0.14 0.00 滲流計算滲點編號1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 進口水頭損失修正T（）T（）S（）h0(m)h0(m)h（m）h1(m)h1(m)4.50 4.10 1.40 0.98 0.15 0.16 0.00 小于0.55 0.56 出口水頭損失修正修正T（）T（）S（）h9(m)h9(m)h（

10、m）h6(m)h6(m)4.10 4.00 1.10 0.98 0.14 0.14 0.00 小于0.62 0.62 出口坡降水平坡降壩前水位（m）壩后水位（m）水頭差H（）滲徑系數計算滲徑長度（m）設計滲徑長度（m）ht(m)S（）J10J10L(m)h(m)JxJx滲流校核526.30 524.55 1.75 4.00 7.00 30.00 0.14 1.00 0.14 0.50.5525.91 1.18 0.05 0.220.28表表 2-2 校核洪水工況下壩體滲流計算校核洪水工況下壩體滲流計算壩前水位（m）壩后水位（m）水頭差H（）輪廓水平投影長 L0（m）輪廓垂直投影長 S0（m）L

11、0/S0最高防滲點高程（m）地下不透水層高程（m）實際滲流區(qū)深度（m）有效深度Te（m）計算深度Tc（m）528.13 526.20 1.93 25.91 2.00 12.96 =5521.70 517.20 4.50 12.96 4.50 滲流計算表合計位置1223344556677889S（m）1.40 1.00 1.60 1.50 1.00 1.10 S1（m）1.00 1.50 S2（m）1.60 1.00 T（m）4.10 4.10 4.10 4.10 4.00 4.00 4.00 4.00 已知參數L（m）12.50 13.41 阻力系數0.74 0.25 2.60 0.42 0.

12、40 2.92 0.26 0.66 8.24 水頭損失hi（m）0.17 0.06 0.61 0.10 0.09 0.68 0.06 0.15 1.93 原值滲透壓力Hi（m）1.93 1.76 1.70 1.09 0.99 0.90 0.21 0.15 0.00 水頭損失hi（m）0.17 0.06 0.61 0.10 0.09 0.69 0.06 0.15 1.93 修正值滲透壓力Hi（m）1.93 1.76 1.70 1.09 0.99 0.90 0.21 0.15 0.00 滲流計算滲點編號1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 進口水

13、頭損失修正T（）T（） S（）h0(m)h0(m)h（m）h1(m)h1(m)4.50 4.10 1.40 0.98 0.17 0.17 0.00 小于0.61 0.61 出口水頭損失修正T（）T（） S（）h9(m)h9(m)h（m）h6(m)h6(m)修正4.10 4.00 1.10 0.98 0.15 0.15 0.00 小于0.68 0.69 出口坡降水平坡降壩前水位（m）壩后水位（m）水頭差H（）滲徑系數計算滲徑長度（m）設計滲徑長度（m）ht(m)S（）J10J10L(m)h(m)JxJx滲流校核528.13 526.20 1.93 4.00 7.72 30.00 0.15 1.0

14、0 0.15 0.50.5525.91 1.30 0.05 0.220.28表表 2-3 正常擋水工況下壩體滲流計算正常擋水工況下壩體滲流計算壩前水位（m）壩后水位（m）水頭差H（）輪廓水平投影長L0（m）輪廓垂直投影長 S0（m）L0/S0最高防滲點高程（m）地下不透水層高程（m）實際滲流區(qū)深度（m）有效深度Te（m）計算深度Tc（m）526.10 521.30 4.80 25.91 2.00 12.96 =5521.70 517.20 4.50 12.96 4.50 滲流計算表合計位置1223344556677889S（m）1.40 1.00 1.60 1.50 1.00 1.10 S1（

15、m）1.00 1.50 S2（m）1.60 1.00 T（m）4.10 4.10 4.10 4.10 4.00 4.00 4.00 4.00 已知參數L（m）12.50 13.41 阻力系數0.74 0.25 2.60 0.42 0.40 2.92 0.26 0.66 8.24 水頭損失hi（m）0.43 0.15 1.52 0.24 0.23 1.70 0.15 0.38 4.80 滲流計算原值滲透壓力4.80 4.37 4.22 2.71 2.46 2.23 0.53 0.38 0.00 Hi（m）水頭損失hi（m）0.42 0.15 1.52 0.24 0.23 1.70 0.15 0.

16、38 4.80 修正值滲透壓力Hi（m）4.80 4.38 4.23 2.71 2.46 2.23 0.53 0.38 0.00 滲點編號1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 進口水頭損失修正T（）T（） S（）h0(m)h0(m)h（m）h1(m)h1(m)4.50 4.10 1.40 0.98 0.42 0.43 0.01 小于1.52 1.52 出口水頭損失修正T（）T（） S（）h9(m)h9(m)h（m）h6(m)h6(m)修正4.10 4.00 1.10 0.98 0.38 0.38 0.01 小于1.70 1.70 出口坡降水平

17、坡降壩前水位（m）壩后水位（m）水頭差H（）滲徑系數計算滲徑長度（m）設計滲徑長度（m） ht(m)S（）J10J10L(m)h(m)JxJx滲流校核526.10 521.30 4.80 4.00 19.20 30.00 0.38 1.00 0.38 0.50.5525.91 3.23 0.12 0.220.282.3. 壩體穩(wěn)定計算壩體穩(wěn)定計算對壩體在正常擋水位、設計洪水位、校核洪水位及地震+正常擋水位三種工況條件下進行整體穩(wěn)定分析?；窘M合：正常擋水，壩前水位 526.10，壩后水位 521.30；基本組合：設計洪水，壩前水位 526.30，壩后水位 524.55；特殊組合：校核洪水，壩前

18、水位 528.13，壩后水位 526.20；特殊組合：地震+正常擋水；（1）基底應力計算基底應力按下式計算：YYXXWMWMAGpmaxmin式中：壩體基礎底面應力的最大值或最小值（kPa） ；maxminPMx、My作用于建筑物基礎底面以上的全部水平向和豎向荷載對于基礎底面形心軸 x、y 的力矩（kNm） ；Wx、Wy基礎底面對于該底面形心軸 x、y 的截面矩（m3） ；A基礎底面面積（m2） 。基礎底面應力不均勻系數按下式計算：minmax/ PP式中：地基應力不均勻系數。（2）沿基底面的抗滑穩(wěn)定計算計算公式如下：HGfKC=式中：Kc抗滑穩(wěn)定安全系數；G作用于壩體基礎底面上的全部豎向荷載

19、，kN；H作用于壩體基礎底面上的全部水平方向荷載，kN；f底板與地基土之間的摩擦系數，依據地質資料取 0.45。（3）抗浮穩(wěn)定計算壩體抗浮穩(wěn)定計算根據水閘設計規(guī)范抗浮穩(wěn)定系數（7.3.16）式計算。UVKf式中：壩體抗浮穩(wěn)定安全系數；fK作用在壩體上全部向下的鉛直力之和（kN） ；V作用在壩體基底面上的揚壓力（kN） 。U（4）計算過程及結果各工況下壩體穩(wěn)定計算見表 2-42-7。表表 2-4 正常擋水工況下壩體穩(wěn)定計算正常擋水工況下壩體穩(wěn)定計算荷載計算豎向力（KN）水平力（KN）力矩（KN.M)項目符號（)（)（）（）力臂（m)混凝土壩體G1290.82 0.00 0.00 0.00 1.0

20、7 311.17 0.00 砂卵石壩芯G2639.88 0.00 0.00 0.00 0.17 0.00 108.78 結構自重橡膠壩G341.62 0.00 0.00 0.00 1.88 78.25 0.00 上游水重G 上45.00 0.00 0.00 0.00 4.82 216.90 0.00 下游水重G 下0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 上游水壓力P10.00 0.00 105.80 0.00 2.97 0.00 314.23 上游水壓力P20.00 0.00 22.82 0.00 1.34 0.00 30.58 上游水壓力P30.00 0.00

21、44.39 0.00 0.48 0.00 21.30 下游水壓力P40.00 0.00 0.00 6.05 0.50 3.03 0.00 泥沙壓力P50.00 0.00 9.28 0.00 浮托力Wf0.00 214.56 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 揚壓力滲透力Ws0.00 185.06 0.00 0.00 1.40 0.00 259.08 1017.32 399.62 182.29 6.05 14.63 609.34 733.97 合計617.70 176.24 -124.63 計算結果P(KN)fKcB(m)h（m）M(KNm)e(m)max(Kpa)min(Kpa

22、)176.24 0.45 1.58 12.32 1.00 -124.63 -0.20 45.21 55.06 0.82 G(KN)允許值1.25 300.00 300.00 2.00 617.70 判別YESYESYESYES0CC0tan0Kc抗浮 Kf23.00 20.70 13.90 3.48 0.38 1.57 2.55 表表 2-5 設計洪水工況下壩體穩(wěn)定計算設計洪水工況下壩體穩(wěn)定計算荷載計算豎向力（KN）水平力（KN）力矩（KN.M)項目符號（)（)（）（）力臂（m)混凝土壩體G1290.82 0.00 0.00 0.00 1.07 311.17 0.00 砂卵石壩芯G2639.8

23、8 0.00 0.00 0.00 0.17 0.00 108.78 結構自重橡膠壩G341.62 0.00 0.00 0.00 1.88 78.25 0.00 上游水重G 上273.70 0.00 0.00 0.00 0.68 186.12 0.00 下游水重G 下0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 上游水壓力P10.00 0.00 130.05 0.00 3.40 0.00 442.17 上游水壓力P20.00 0.00 11.41 0.00 1.32 0.00 15.06 上游水壓力P30.00 0.00 24.35 0.00 0.47 0.00 11.4

24、4 下游水壓力P40.00 0.00 0.00 127.51 1.68 214.22 0.00 浮托力Wf0.00 677.21 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 揚壓力滲透力Ws0.00 61.00 0.00 0.00 1.39 0.00 84.79 1246.02 738.21 165.81 127.51 12.06 789.75 662.25 合計507.81 38.30 127.51 計算結果P(KN)fKcB(m)h（m）M(KNm)e(m)max(Kpa)min(Kpa)38.30 0.45 5.97 12.32 1.00 127.51 0.25 46.26 36.

25、18 1.28 G(KN)允許值1.10 300.00 300.00 300.00 507.81 判別YESYESYESYES0CC0tan0Kc抗浮 Kf23.00 20.70 13.90 3.48 0.38 6.13 1.69 表表 2-6 校核洪水工況下壩體穩(wěn)定計算校核洪水工況下壩體穩(wěn)定計算荷載計算豎向力（KN）水平力（KN）力矩（KN.M)項目符號（)（)（）（）力臂（m)混凝土壩體G1290.82 0.00 0.00 0.00 1.07 311.17 0.00 砂卵石壩芯G2639.88 0.00 0.00 0.00 0.17 0.00 108.78 結構自重橡膠壩G341.62 0

26、.00 0.00 0.00 1.88 78.25 0.00 上游水重G 上500.00 0.00 0.00 0.00 0.68 340.00 0.00 下游水重G 下0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 上游水壓力P10.00 0.00 240.12 0.00 3.40 0.00 816.41 上游水壓力P20.00 0.00 12.11 0.00 1.32 0.00 15.99 上游水壓力P30.00 0.00 25.30 0.00 0.47 0.00 11.89 下游水壓力P40.00 0.00 0.00 224.45 1.68 377.08 0.00 浮托

27、力Wf0.00 858.24 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 揚壓力滲透力Ws0.00 74.43 0.00 0.00 1.41 0.00 104.94 1472.32 932.67 277.53 224.45 12.08 1106.49 1058.00 合計539.65 53.08 48.49 計算結果P(KN)fKcB(m)h（m）M(KNm)e(m)max(Kpa)min(Kpa)53.08 0.45 4.58 12.32 1.00 48.49 0.09 45.72 41.89 1.09 G(KN)允許值1.10 300.00 300.00 300.00 539.65

28、判別YESYESYESYES0CC0tan0Kc抗浮 Kf23.00 20.70 13.90 3.48 0.38 4.65 1.58 表表 2-7 正常擋水正常擋水+地震工況下壩體穩(wěn)定計算地震工況下壩體穩(wěn)定計算荷載計算豎向力（KN）水平力（KN）力矩（KN.M)項目符號（)（)（）（）力臂（m)混凝土壩體G1290.82 0.00 0.00 0.00 1.07 311.17 0.00 砂卵石壩芯G2639.88 0.00 0.00 0.00 0.17 0.00 108.78 結構自重橡膠壩G341.62 0.00 0.00 0.00 1.88 78.25 0.00 上游水重G 上45.00 0

29、.00 0.00 0.00 4.82 216.90 0.00 下游水重G 下0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 上游水壓力P10.00 0.00 105.80 0.00 2.97 0.00 314.23 上游水壓力P20.00 0.00 22.82 0.00 1.34 0.00 30.58 上游水壓力P30.00 0.00 44.39 0.00 0.48 0.00 21.30 下游水壓力P40.00 0.00 0.00 6.05 0.50 3.03 0.00 泥沙壓力P50.00 0.00 9.28 0.00 浮托力Wf0.00 214.56 0.00 0.0

30、0 0.00 0.00 0.00 揚壓力滲透力Ws0.00 185.06 0.00 0.00 1.40 0.00 259.08 地震荷載D0.00 0.00 27.30 0.00 0.00 0.00 63.03 1017.32 399.62 209.59 6.05 14.63 609.34 797.00 合計617.70 203.54 -187.65 187.65 穩(wěn)定計算P(KN)fKcB(m)h（m）M(KNm)e(m)max(Kpa)min(Kpa)203.54 0.45 1.37 12.32 1.00 -187.65 -0.30 42.72 57.56 0.74 G(KN)允許值1.05 130.00 130.00 2.50 617.70 判別YESYESYESYES0CC0tan0Kc抗浮 Kf23.00 20.70 13.90 3.48 0.38 1.36 2.55 3. 結構計算結構計算3.1. 計算依據計算依據水閘設計規(guī)范 （SL265-2001） ；水工建筑物抗震設計規(guī)范 （SL203-97） ；水工混凝土結構設計規(guī)范 （SL191-2008） ；水工建筑物荷載設計規(guī)范 （DL 5007-1997） ；橡膠壩技術規(guī)范 （SL227-98） 。3.2. 橡膠壩底板結構計算橡膠壩底板結構計算由于本工程是在