消力池穩(wěn)定計(jì)算

1、*水庫工程上壩址重力壩方案消力池穩(wěn)定計(jì)算稿(可研階段)*有限公司2019年11月審定：審查：校核：編寫： 目 錄1計(jì)算目的12計(jì)算要求13計(jì)算依據(jù)14計(jì)算過程14.1 基本參數(shù)14.2 計(jì)算公式24.3 計(jì)算過程44.4 計(jì)算成果54.5 結(jié)論51 計(jì)算目的根據(jù)水工結(jié)構(gòu)布置和水力學(xué)計(jì)算成果，計(jì)算可行性研究階段上壩址重力壩方案消力池底板的抗浮條件，確定抗浮處理措施和工程量。2 計(jì)算要求滿足可行性研究階段要求。3 計(jì)算依據(jù)混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范SL319-2018水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范SL744-2016溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范SL253-2018*水庫工程上壩址重力壩方案水力學(xué)計(jì)算稿4 計(jì)算過程4.1 基本

2、參數(shù)消力池底板總長30m，寬43m，底板厚2m，底板高程1349m。消力池結(jié)合下游開挖布置，對基礎(chǔ)進(jìn)行固結(jié)灌漿處理，固結(jié)灌漿孔的間、排距均為2m，呈方形布置，壩基面孔深入基巖8m。為增強(qiáng)護(hù)坦與基礎(chǔ)連接布置基礎(chǔ)插筋錨固，插筋為252m×2m，入基巖深5.0m。水力學(xué)基本參數(shù)建筑物級別：4級水庫正常蓄水位：1392m消能防沖設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：5%-校核洪水位(P=0.5%)：394.19m消能防沖設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)水庫水位：1393.48m校核洪水標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)下泄流量：271m3/s消能防沖標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)下泄流量：151m3/s校核洪水標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)下游水位：1355.15m消能防沖標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)下游水位：1354.42m堰頂

3、高程：1392m設(shè)計(jì)洪水位(P=3.33%)：1393.62m底部高程：1345m設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)下泄流量：172m3/s底板高程：1349m設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)下游水位：1354.6m底流消能躍前水深按取泄槽末端的水深，根據(jù)泄槽水面線結(jié)果取末端水深。底流消能計(jì)算成果工況躍前水深h1躍后水深h2流速VFr1自由水躍長度池長出口流速設(shè)計(jì)洪水0.1394.77728.79824.67132.00425.6030.714校核洪水0.2185.99328.96719.82839.85031.8801.025消能防沖0.1224.47728.75626.27330.04624.0370.6484.2 計(jì)算公

4、式消力池底板抗浮穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算按照不設(shè)排水孔考慮，計(jì)算工況：(1)宣泄消能防沖的洪水流量。(2)宣泄設(shè)計(jì)洪水流量。(3)宣泄校核洪水流量。根據(jù)溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范SL 253-2018規(guī)定，底板的抗浮穩(wěn)定計(jì)算公式按照下式計(jì)算：式中：P1底板自重，KN； P2底板頂面上的時(shí)均壓力，KN； P3當(dāng)采用錨固措施時(shí)，地基的有效重量，KN； Q1底板頂面上的脈動壓力，KN； Q2底板底面上的揚(yáng)壓力；(1)護(hù)坦自重護(hù)坦長度30m，寬度43m，厚度2m，混凝土容重24KN/m3。(2)時(shí)均壓力時(shí)均壓力的計(jì)算公式按水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范SL744-2016中的要求，式中：ptr 過流面上計(jì)算點(diǎn)的時(shí)均壓強(qiáng)代表值(N/m

5、2)； 水的重度，(kg/m3)；h 計(jì)算點(diǎn)的水深； 結(jié)構(gòu)物底面與水平面的夾角，=0。(3)脈動壓力脈動壓力的計(jì)算公式按水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范SL744-2016計(jì)算：式中：Pf脈動壓力，N；pf脈動壓強(qiáng)，N/m2；A作用面積，m2；面積均化系數(shù)，按水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范SL744-2016表7.5.1取值；其中正、負(fù)號應(yīng)按不利設(shè)計(jì)條件選定。面積均化系數(shù)結(jié)構(gòu)部位平底消力池底板結(jié)構(gòu)分塊尺寸Lm/h20.511.5b/h20.511.50.511.50.511.5m-0.550.460.40.440.370.320.370.310.27注：Lm-結(jié)構(gòu)塊順流向的長度，m；b-結(jié)構(gòu)塊垂直流向的長度，m

6、；h2-第二共軛水深，m。式中：Kp脈動壓強(qiáng)系數(shù)，按水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范SL744-2016表7.5.2取值；w水的密度，Kg/m3；v相應(yīng)工況下水流計(jì)算斷面的平均流速，m/s(對消力池水流，可取收縮斷面的平均流速)；平底消力池底板的脈動壓強(qiáng)系數(shù)KP結(jié)構(gòu)部位Fr1>3.5Fr13.5所在位置0.0<x</L<0.20.030.030.2<x</L<0.60.050.070.6<x</L<1.00.020.04注：表中Fr1為收縮斷面的弗勞德數(shù)，x為計(jì)算斷面離消力池起點(diǎn)的距離，m；L為消力池的長度(4)揚(yáng)壓力揚(yáng)壓力計(jì)算時(shí)按照雖設(shè)有排水

7、設(shè)施，但均考慮為不可靠的狀態(tài)下進(jìn)行計(jì)算，偏安全。(5)錨固地基有效自重按溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范SL253-2018中附錄B.2.4計(jì)算：式中：P3錨固地基的有效重量，kN；R巖石浮重度，KN/m3；A n根錨筋護(hù)坦的計(jì)算面積，m2；T錨固地基的有效深度，m；d錨筋直徑，m；L錨筋間距，m；S錨筋錨入地基的深度，m。圖4.4-1 錨固力計(jì)算簡圖錨筋錨入地基的深度S=5.0m，錨筋的間距L=2m。4.3 計(jì)算過程混凝土底板重度計(jì)算護(hù)坦寬度(m)護(hù)坦厚度(m)混凝土容重KN/m3護(hù)坦長度(m)護(hù)坦重量KN432243061920時(shí)均壓力P2計(jì)算計(jì)算工況起始水深(m)躍后水深(m)水容重(KN/m3)護(hù)坦起始

8、端時(shí)均壓強(qiáng)(KN/m2)護(hù)坦末端時(shí)均壓強(qiáng)(KN/m2)護(hù)坦時(shí)均壓力(KN/m2)設(shè)計(jì)洪水0.139 4.777 9.811.363 46.864 31106.14校核洪水0.218 5.993 9.812.134 58.791 39296.90消能防沖0.122 4.477 9.811.198 43.916 29098.63錨固地基有效自重P3計(jì)算巖石天然容重（KN/m3）錨筋間距(m)錨筋長度(m)錨筋直徑(mm)有效重量（KN）27252579460.77脈動壓強(qiáng)pf計(jì)算計(jì)算工況流速v(m/s)Fr水密度（kg/m3）脈動壓強(qiáng)前段(N/m2)（00.2L）脈動壓強(qiáng)中段(N/m2)（0.20

9、.6L）脈動壓強(qiáng)后段(N/m2)（0.61.0L）設(shè)計(jì)洪水28.7983 24.671 100037320 62201 24880 校核洪水28.9675 19.828 100037760 62934 25173 消能防沖28.7561 26.273 100037211 62019 24807 注：查表得，前段Kp=0.03，中段Kp=0.05，后段Kp=0.02。脈動壓力Pf計(jì)算計(jì)算工況部位垂直流向長度b(m)順流向長度Lm(m)第二共軛水深h2(m)Lm/h2b/h2m脈動壓力（KN）設(shè)計(jì)洪水前段4364.777 9.001 2.093 0.32888.59 中段43124.777 9.0

10、01 2.093 0.278665.78 后段43124.777 9.001 2.093 0.273466.31 校核洪水前段4365.993 7.175 1.669 0.323117.48 中段43125.993 7.175 1.669 0.278767.90 后段43125.993 7.175 1.669 0.273507.16 消能防沖前段4364.477 9.605 2.234 0.292784.13 中段43124.477 9.605 2.234 0.278640.42 后段43124.477 9.605 2.234 0.273456.17 揚(yáng)壓力計(jì)算計(jì)算工況下游水位(m)底板底部高程(m)揚(yáng)壓力總水頭(m)揚(yáng)壓力強(qiáng)度(KN/m2)揚(yáng)壓力(KN)設(shè)計(jì)洪水1354.63477.6154.94 96177.24 校核洪水1355.153478.15160.33 103137.44 消能防沖1354.423477.42153.17 93899.36 4.4 計(jì)算成果抗浮穩(wěn)定計(jì)算成果計(jì)算工況P1P2P3Q1Q2Kf設(shè)計(jì)61