長江水利樞紐畢業(yè)設計

1、第一章樞紐任務及樞紐基本資料A江是我國東南地區(qū)的一條河流，根據(jù)流域規(guī)劃擬建一水電站。其基本資料和設計 要求如下。一、樞紐任務本工程同時兼有防洪、發(fā)電、灌溉、漁業(yè)等綜合作用（一）發(fā)電水電站裝機容量為20萬kw,多年平均發(fā)電量5.09億度。本電站4臺5萬千瓦機組。正常蓄水位為184.25m,汛期限制水位為182m,死水 位164m, 4臺機滿載流量338立方米/秒，相應尾水位103.5米。廠房型式為壩后式，主廠房平面尺寸為 81X18平方米，發(fā)電機層高程114.8米，尾 水底板高程90.8米，廠房頂高程130.5米。副房平面尺寸為66X10平方米。安裝場尺寸 為21X18平方米。開關站尺寸為20夕

2、5平方米。（二）灌溉本工程建成后,可增加保灌面積 50萬畝（三）防洪減輕洪水對A市和A平原的威脅，在遇到5000年一遇和1000年一遇的洪水時， 經(jīng)水庫調(diào)洪后，洪峰流量由原來的14900立方米/秒、11700立方米/秒分別削減為7550立方米/秒、6550立方米/秒。要求設計洪水時最大下泄流量限制為6550立方米/秒。其他參數(shù)見表1.1。表1.1洪水標準的調(diào)洪成果洪水標準來流量峰值（m3/s）泄流量（m3/s）上游水位（m）下游水位（m）設計（0. 1%）117006645.1186.40114.40校核（0.02 % ）149006924.6189.28115.70（四）漁業(yè)正常蓄水位時，水

3、庫面積為35.60平方公里，可為發(fā)展養(yǎng)殖創(chuàng)造有利條件。（五）過木根據(jù)林業(yè)部門的要求，木材過壩量每年為 33.3萬立方米。其木材最大長度12米, 大頭直徑為115厘米。（六）其它五年完工。二、A江水利樞紐基本資料說明（一）自然地理.流域概況A江是我國東南一條河流，流向自西向東，流經(jīng) A省南部地區(qū)，匯人東海，干流全 長153公里，流域面積4860平方公里。壩址以上流域面積2761平方公里，流域境內(nèi)為山區(qū)，平均海拔高度為662米，最高峰達1921米，流域境內(nèi)氣候濕潤，雨量充沛，屬熱帶氣候。徑流主要來自降雨，小 部分由地下水補給，每年49月為汛期，其中5、6兩月為梅雨季節(jié)，河道坡降上游陡， 下游緩，平

4、均坡降6.32-0.97%,因河道陡，調(diào)蓄水能力低，匯流快，由暴雨產(chǎn)生的洪水 迅速漲落，一次洪水過程線尖瘦，屬典型的山區(qū)性河流。流域境內(nèi)，以農(nóng)林為主，森林茂盛，植被良好，水土流失不嚴重，樞紐下游為A省的重要農(nóng)付業(yè)生基地A平原。壩址下游約50公里有縣級城市兩座，在河流入海處，有省轄市一座。.氣候特性（1）氣溫壩址處的多年平均氣溫為17.3C,月平均最低氣溫5c （1月份）、最高29c （7月 份）。實測極端最低氣溫-8.2 C （1月份）、最高氣溫為40.6 C（7月份）。（2）濕度年平均相對濕度為79%左右，其中6月份87%為最大，1月份72%為最小，日變化 較大。（3）降雨量壩址以上流域的年

5、平均降雨量為 1860毫米，實測最大降雨量為2574毫米，最少為 1242毫米。雨量在年內(nèi)分配不均，其中49月份占全年雨量的80%, 56月占全年雨量 的1/3,往往形成起伏多峰的洪水。各月降雨量的雨型及日數(shù)統(tǒng)計如表 1.2。表1.2各月降雨量的雨型及日數(shù)統(tǒng)計表月份項目123456789101112全年實際天數(shù)3123313031303131303130310.3-10mm 雨日34571212109876410-30mm 雨日23458965432130m以上雨日m911856322100(4)蒸發(fā)量壩址處多年平均蒸發(fā)量為1349毫米，其中以7月份為最大，月蒸發(fā)量為217毫米,2月份為最小，

6、月蒸發(fā)量為45.5毫米。(5)風向風力實測最大風速為17米/分，風向西北偏西，吹程4.5公里。多年平均最大風速成為：汛期為12米/分，非汛期為13米/分。風向向基本垂直壩軸線，吹程 4公里。.水文特性(1)正常徑流根據(jù)資料分析，壩址處的多年平均流量為 100m3/s,多年平均總量為31.5億m3,各 頻率的月平均量見表1.3。表1.3 各頻率的平均量(單位：m3/s)X頻率、123456789101112多年 平均1116267324490689679362633311021211131865781792353645105373521772107377731505021498914121627

7、778444426161697808194773127184221512134574952522366912154261155(2)洪峰流量及總量據(jù)水文資料推算，壩址處的洪峰流量及總量如下洪峰流量Q=3310 m3/s, Cv=0.45, Cs=4Cv,皮田型線。各頻率流量如表 1.4所示。表1.4各頻率流量表頻率(%)0.020.10.21251020備注流量(m3/s峰總量三日洪水總量的均值 W=3.5億m3,Cv=0.38, Cs=3Cv,皮IV型線。各頻率洪流量 如表1.5所小。表1.5各頻率洪流量表頻率()0.020.10.21251020備注總量Wp7.9

8、46.58億m3可能最大三日洪量為15.4億m3。施工期各設計洪水頻率流量見表1.6表1.6施工期各設計洪水頻率流量表時段頻率(廣，10-4 月96月10-3 月11-6 月11-2 月12-2 月備注520871772136713678848241016731410107210726545962012751045784784434332(3)固體徑流量及水庫淤積據(jù)水文站實測資料分析，年固體徑流總量為331萬噸，百年后水庫淤積高程115 m0淤沙浮容重為8.5 kN/m3,內(nèi)摩擦角為100。(4)其它本壩址地震烈度為70。(二)工程地質(zhì).壩址工程地質(zhì)(1)地貌壩址處的河床寬度約100 m。河底

9、高程約100 m,水深13 m。河床覆蓋層由大塊石、卵石組成。厚度約56m,兩岸山坡為第四系覆蓋層，厚度為510m左右。河谷近似梯形，兩岸約 400600。(2)巖性和工程地質(zhì)壩基為花崗斑巖，風化較淺，巖性均一，新鮮堅硬完整，抗壓強度達120200 mPa 壩址的地質(zhì)構(gòu)造簡單，無大的地質(zhì)構(gòu)造，緩傾角節(jié)理延伸短，整體滑動可能性很小。但陡傾角節(jié)理較發(fā)育，以構(gòu)造節(jié)理為主，左右岸各有走向互相垂直的二組節(jié)理。其中一 組近于平行山坡等高線，方向見地形圖，節(jié)理傾角約350900,節(jié)理面無夾泥存在。壩址處的水文地質(zhì)較簡單，未發(fā)現(xiàn)裂隙承壓水。(3)巖石的物理力學性質(zhì)巖石的物理力學性質(zhì)見表表1.7表1.7巖石的物

10、理力學性質(zhì)表巖性 或 地質(zhì) 構(gòu)造容重(kN/m3)孔 隙 率( %)抗壓強度(mPa)彈性 模量 (mPa)摩擦系數(shù)粘著力(mPa)泊 松 比 (u)抗剪系數(shù)抗剪斷系數(shù)干濕干飽 和混凝 土與 苴 生一苜弟 生個 內(nèi)部混凝土苜弟 生個 內(nèi)部花崗 的巖27.328.12.321019042.2 100.700.750.751.200.5生一刀 碎0.20節(jié)理 面0.650.751.0 基巖內(nèi)相對隔水層離基巖表面深15 m。.庫區(qū)工程地質(zhì)庫區(qū)巖性以火山巖和沉積巖為主，皺褶規(guī)模不大，均為背斜，兩翼地層平緩，且不對稱。有較大的斷層二條，這些皺褶和斷層呈北東向展開，以壓扭性為主，傾角較陡， 延伸長度達幾到

11、幾十公里，斷層單寬 1米左右，個別達10米以上。斷層破碎都已膠結(jié)。庫區(qū)水文地質(zhì)簡單，以裂隙水為主，地下分水嶺高程均高出庫水位以上。(三)筑壩材料.石料壩區(qū)大部分為花崗斑巖，基巖埋深淺，極易開采，且河床覆蓋層中的塊石、卵石亦 可利用，因此筑壩石料極易解決。.砂料在壩下游勘探6個砂料場，最遠料場離壩約9公里，以石英破碎帶的料料場為主， 初估砂料儲量約430萬m3。經(jīng)質(zhì)量檢驗，砂石料符合規(guī)范要求。壩址處缺乏筑壩的土料。(四)庫區(qū)經(jīng)濟庫區(qū)除有小片盆地外，其余多為高山峽谷地帶。耕地主要分布在小片盆地上，高山 上森林茂密。在正常蓄水位時，需遷移人口 21444人，拆遷房屋1924011,淹沒、浸沒 耕地1

12、6804畝，淹沒森林面積18450畝，淹沒縣鄉(xiāng)建造的二座小型水電站(裝機2210 kW) 等，共需賠償費4120萬元。(五)其他.對外交通5本壩址上游左岸30公里處有鐵路干線、車站，另有公路與壩址下游 50公里的兩座 縣于相通，兩縣城有公路和水路與河流入海處的省轄市相連，對外交通較為方便。.附屬工廠和生活建筑區(qū)壩址下游兩岸有較大的沖積臺地，地形平緩面積較大，適宜布置附屬工石和生活建 筑區(qū)。.負荷位置本電站主要供應壩下游 A平原的農(nóng)村生產(chǎn)用電及省轄市的工業(yè)用電，并擔負 A電 網(wǎng)的部分調(diào)峰任務。.壩頂有雙線公路布置的要求。第二章建筑物形式的選擇一、樞紐的建筑物組成本樞紐的主要任務是防洪發(fā)電，主要建

13、筑物有擋水建筑物，泄水建筑物，引水建筑 物，過魚過木建筑物和電站建筑物。二、工程等別和建筑物級別根據(jù)水利水電樞紐工程等級劃分及設計標準以及該工程的一些指標確定工程等 級如下：(1)各效益指標等別根據(jù)樞紐灌溉面積50萬畝，判斷屬于II等工程；根據(jù)電站裝機容量 20萬千瓦，判 斷屬于田等工程；根據(jù)保護城鎮(zhèn)的重要性，判斷屬于R等工程。(2)水利樞紐等級根據(jù)規(guī)范規(guī)定，對具有綜合利用效益的水電工程，各效益指標分屬不同的等別時， 整個工程的等級應按其最高的等別確定，故本水利樞紐為n等工程。(3)水工建筑物的級別根據(jù)水工建筑物級別的劃分標準，R等工程的主要建筑物為 2級水工建筑物，所以 本樞紐中擋水壩段、溢

14、流壩段、泄水底孔壩段、電站壩段及其建筑物為2級水工建筑物， 次要建筑物為3級水工建筑物。注1:水利水電工程分等指標見表 2.1。表2.1水利水電工程分等指標工程 等別工程 規(guī)模水庫總庫 容（108m3）防洪治澇灌溉供水發(fā)電保護城 鎮(zhèn)及工 礦企業(yè) 重要性保護農(nóng)田（104 畝）治澇面積（104 畝）灌溉面積（104 畝）供水 對象 重要 性裝機容量1104kw）I大（1） 型 10特另I 重要500200 150特另I 重要 120n大（2） 型101.0重要500100200 6015050重要12030m中型1.00.1中等100306015505中等305w?。?） 型0.1 0.01305

15、15350.551V小（2） 型0.01 0.001530.1+ （189.49-94.49） 0.70=72m初步擬定壩體形狀剖面尺寸圖如下. J圖3.3重力壩實體剖面（單位:14m)二、非溢流壩穩(wěn)定分析(一)荷載計算計算工況選擇，應按承載能力極限狀態(tài)計算荷載的基本組合和偶然組合，基本組 合有：正常蓄水位情況，設計洪水位情況；偶然組合：校核洪水位情況，地震情況。本設計以壩基面為計算截面，分別計算四種情況：圖3.4重力壩荷載計算示意圖(單位：m).自重W自重W按式(3.5)計算：W=Vrc(kN)(3.5)V壩體體積，m3;取1m壩長，可以用斷面面積代替；rc一壩體混凝土重度24kN/m3自重

16、：Wi=24X0.5 55X5.5 1=3630kNW2=24Xl2(189.49-94.49) M=27360kNW3=24X0.5 X(6605-12) 77.86=5020.44kN15W=Wi +W2+W3=81910.44kN.靜水壓力靜水壓力是垂直于作用在上下游壩面的荷載，計算時分解為水平壓力Ph和垂直水壓力Pv兩種。Ph的計算公式為：P=lx%H2(3.6)21 式中H一計算點處的作用水頭rw一水的容重，取9.8kN/m3垂直水壓力Pv按水重計算。計算各種情況下的靜水壓力：(1)正常蓄水位上游水深 184.25-93.5=90.75m下游水深 103.5-93.5=10m上游水平

17、水壓力：Ph1 =1/2 爾8 (184.25-94.49)2=39478.6kN (一)下游水平水壓力：PH2 =1/2 爾8 (103.5-94.49)2=397.78kN (一)上游垂直水壓力：Pv1 = 9.8 5.5 (184.25-149.49)+9.8 0.5X5.5 卷149.49-94.49)=3355.81kN下游垂直水壓力：PV2= 9.8 M/2 4103.5-94.49) 6.307=275.45kN(2)設計洪水位上游水深 186.40-94.49=91.91m下游水深 114.40-94.49=19.91上游水平水壓力：PH1 =1/2 爾8 91.912=413

18、92.5kN (一)下游水平水壓力：Ph2 =1/2 爾8 19.912=1942.4kN (一)上游垂直水壓力：Pv1=9.8 添5 (186.4-94.49-55)+0.5 5.5 闋9.91=3471.7kN下游垂直水壓力：PV2 =9.8 19.91 13.94 0.5=1359.5kN(3)校核洪水位上游水深 189.28-94.49=94.79m下游水深 115.7-94.49=21.21m上游水平水壓力：Ph1 =1/2 爾8 94.792=44027.2kN (一)下游水平水壓力：Ph2= 1/2 爾8 21.212=2204.33kN (一)上游垂直水壓力：Pv1=9.8 添

19、5 39.79+0.5 55 55=3563.7kN16下游垂直水壓力：PV2 =9.8 21,21 14.84 0.5=1543.04 kN(4)地震情況按正常蓄水位情況考慮圖3.5揚壓力分布圖3,揚壓力U根據(jù)規(guī)范，排水處揚壓力折減系數(shù)：a =0.25條揚壓力分成四部分，Ui, U2, U3,U4。(1)正常蓄水位：Ui=1/2 軟8 X(80.75-0.25 80,75) X10=2967.56kNU2=9.8 8.25 80.75 10=1978.38kNU3=1/2 軟8 0,25 50.5 80.75=4995.4kNU4=9,8 軟01 72=6357.46kN17U=Ui+U2+

20、U3+U4=16298.8kN(2)設計洪水位：Ui=1/2 X0X (71.73-0.25 72) 9.8=2646kNU2=9.8 處.25 71.73 10=1764kNU3=1/2 軟8 0.25 50.5 72=4454.1kNU4=9.8 9.91 72=14048.5kNU=U 1+U2+U3+U4=22912.6kN(3)校核洪水位：U1=1/2 X0X (73.58-0.25 78.6) 9.8=2704.07kNU2=9.8 8.25 73.58 10=1802.71kNU3=1/2 軟8 0.25 50.5 73.58=4551.84kNU4=9.81 -1.21 72=

21、14965.78kNU=U 1+U2+U3+U4=24024.84kN地震情況按正常蓄水位情況考慮。.波浪壓力波浪作用使重力壩承受波浪壓力，而波浪壓力與波浪要素和壩前水深有關。圖3.6深水波浪壓力分布18正常蓄水位：壩前水深 H=89.76m, Lm/2=4.98m臨界水深 H0 =%ln Lm +24 =1.52m 4nLm - 2hl% JHLm/2Ho所以，波浪為深水波。波浪壓力Pi計算公式：LmP =m(h1% +hz ) =9.8 X9.95 (0.95+0.28)/4=29.98kN 4(2)設計洪水位：壩前水深H=91.91m , Lm/2=4.98m臨界水深 H0=Lmln L

22、m +27rh1% Li.52m4HJm -2江h(huán)i% ,HL m/2H0所以波浪為深水波。LeP =兀% 鵬 =9.8 9.95 (0.95+0.28)/4=29.98kN 4(3)校核洪水位：壩前水深H=94.79m, Lm/2=3.685m臨界水深 H0 =ln Lm +27rh1%)=0.996m47T(Lm -2兀hi% /HL m/2H0所以波浪為深水波。LmPh1% +hz =9.8 7.37 0.61+0.18)/4=14.99kN4.泥沙壓力水位(m I J , B1一凡】庫容（億立米）圖3.7庫容曲線19由庫容曲線得水庫正常庫容9.9億m3,年入沙量331萬噸，即1.75

23、X06m3,9.9108/1.75 W6=565.7100水庫淤積緩慢，一般可不考慮泥沙淤積影響6.地震荷載 (1)地震慣性力：碎重力壩沿高度作用于質(zhì)點i的水平向地震慣性力代表值(3.7)當設計烈度為 7度時，只考慮水平向作用，ah取0.1g,&地震作用的折減系數(shù)，一般取0.25,Gei一集中在i點的重力作用標準值kN成為質(zhì)點i的動態(tài)分布系數(shù)= i =1.441 4 hi /Hn14%j 1GEjGehj/H4圖八 地震荷載計算圖(單位： m)20hi=88.445mh 2=(Si+S2)/(Ai+A2)+64=2273.8/292.79+64=73.47mh3=0.5 64 6.4 (1/3

24、) 64+23.67 64 32+0.5 64486424=4936.32kNGe2=24 M20.04=7680.96kNGe3=24 M255.68=66000kNGe=G E1+GE2+GE3=81909.12kNa1=1.4 *1+4 (h1/H)4/1+4 0.071=4.08a2=1.4 *1+4 (h2/H)4=2.04a3=1.4 *1+4 (h3/H)4=1.09F1=a h E GEio/ g=0.1g x 0.25 x 4936.32 X8=58395kNF2=0.1 8.25 10972.8 2.04=559.61kNF3=0.1 &25 66000M.09/9.8=1

25、798.5kN(2)地震動水壓力：單位寬度上的總地震動水壓力F0=0.65ahw H12(3.8)取ah=0.1g, W =0.25 H1 為壩前水深 94.79m作用點位于水面以下0.54H1處。因設計的重力壩迎水面有折坡，水面以下直立部分 的高度小于水深的一半，所以應取水面與壩面的交點和折坡點的連線作為替代坡度。計 算地震動水壓力時，乘以折減系數(shù) 8/90,0財建筑物迎水面與水平面的夾角。經(jīng)計算，8=8.67；故F0 =86.67/90 0.65 0.1 9.8 0.25 1.0 ：94.792=1377.94kN壩后水深10m,經(jīng)計算，8=3.99；故一一一 2F0=34.99/90 %

26、65 0.1 9.8 8.25 1.0 9.01 =5.026kN2.力矩計算(1)自重力矩M 1=3630%36-5.5 2/3)=120697.5 kN m -M2=27360(36-5.5-12=670320kN m -M3= 50920.44 (36-5.5-12-66.5/3)=445553.85.kN m -(2)正常蓄水位21靜水壓力力矩PHi=39478.6kN -, L hi =(184.28-94.49) 1/3=30.25m,M H1=PH1 Lhi =-1194227.65 kN m -Pvi =1679.47 kN lyi x =78.07-6.4/2=35.835m

27、 ,Mvi =6018318kN mPvi=2009.09 kN ； Lvi=78.07/2-6.4/3=36.9m , Mvi=74135.421 kN m-PH2=397.78kN-,LH2 =2M0/3=6.67m,Mh2=2653.19 kN mPv2=278.45 kN J ,vL=36-10 0.70/3=33.66m ,M V2=-9436.67 kN m- 揚壓力力矩Mu1=U1L1=2967.56 (36-11.5/3)=-61329.78 kN m-Mu2=U2L2=1978.38 (36-11.5/2)=-59845.99 kN m -Mu3=U3L3=4995.4(36

28、-60.5/3-11.5)=-21646.73 kNmMu4=0浪壓力力矩：90.75+hz+hi% =90.75+0.28+1.18=92.21mL m/2+0.28+1.18=6.45m21/2 4.99 6.451/3 6.45 87.69 -1/ 2 4.991/ 3 4.99 87.69l =2=89.98m1/ 2 4.99 6.45-1/2 4.99292.21-6.45=85.76mMpi=29.98 89.98=-2697.601 kN m -設計洪水位 靜水壓力力矩Mh1=Ph1Lhi =41392.5 30.6=-1266610.5 kNm -M vi = vi vi =

29、9.8 義 5.5 義(-55)433.25=235491.7kN mM vi = Pvi Lvi =0.5 5.5 沿5 (36-5.5/2)=5167.708 kN m -Mh2= Ph2LH2=1942.4 (114.4-94.49) 2/3=25782.12 kN m -M v2 = Pv2Lv2=195.12 X( 36-21.12 075/3) =-6117.86 kN m- 揚壓力力矩Mu1=U1 L1=2646 (36-11.5/3)=-88314.93kN m -Mu2=U2L2=1764X36-11.5/2)=-53361 kN m -Mu3=U3L3=4454.1 (36

30、-66.5/3-11.5)=-19301.1 kN m -M U4=0浪壓力力矩：92.68+hz+hi% =92.68+0.28+1.18=94.14 m22L m/2+0.28+1.18=6.45 m6.45=87.69m 一 -_，_- 21/2 4.99 6.451/3 6.45 87.69 -1/ 2 4.991/ 3 4.99 87.69二，,八 -2Z2.1/ 2 4.99 6.45-1/2 4.99=90.87mM pl=29.98 90.87=-3269.42 kN m -(4)校核洪水位靜水壓力力矩Mhi=PhiLhi =44791.06 x( 95.56 1/3) =-1

31、426744.565 kN m -M vi = H Vi =1981.46 X 35.835=71005.62 kN - mM vi= Pvi Lvi =2009.09 36.9=74135.421 kN m -Mh2= Ph2LH2=2439.21 22.3 2/3=36262.922 kN mM V2 = Pv2LV2=1829.41 乂(78.07/2-22.3 0.75/3) =-61212.06 kN m-揚壓力力矩Mu1=U1L1=44027.2 (36-11.53)=-1364843.2 kN m -Mu2=U2L2=1802.71 (36-11.5/2)=-54531.98 k

32、N m -M u3=U3L3=4551.84 (36-60.05/3-11.5)=-74346.72 kN m -Mu4=0浪壓力力矩：95.56+hz+hi% =95.56+0.18+0.81=96.55 m7.37/2+0.18+0.81=4.675 m96.55-4.675=91.875m=95.12 m Mpl=14.99 95.12=-1425.85 kN m -地震作用地震慣性力矩MF1=F1Xh1=503.5 86.43=-43517.51 kN m -MF2=F2Xh2=559.61 64.91=-36322.05 kN m -MF3=F3Xh3=1798.5 16.54=-2

33、9747.19 kN m -地震動水壓力力矩MF0=F0Xh0=1377.9 41.28=-56894.6 kN m23（二）各種工況下的計算成果見以下各表:表3.1正常水位荷載計算表何載符號荷載標準值（kN）彎矩JIT/Wi3630170891.67W227360687709.44W350920.4471288.62靜水壓力Phi39478.61194227.65Pv13355.8160183.81Ph2387.92653.19Pv2278.459436.7Ui2967.56126729.44揚壓力U21978.3859845.99U34995.476579.48U46357.460浪壓力P

34、l29.983200.34小計85723.4816328.840737.37397.8911230.81715923.17合計69394.7 JI40339.59 一804602.4表3.2設計洪水位荷載計算表何載符號荷載標準值（kN）彎矩JIT/自重5W2273606070320W350920.4471288.62靜水壓力Ph141392.51266610.5Pv13471.7292656.1Ph21942.425782.12Pv21951.24304.94揚壓U1264688314.924力U2176453361.2U34454.119301U414048.50浪

35、壓力Pl29.983269.42小計90849.0522942.5942651.271942.4925399.04176521.2合計62813.4640708.87839812.11表3.3校核洪水位荷載計算表何載符號荷載標準值（kN）彎矩JT/W1363170891.67W225344687709.44W358891.15683134.68靜水壓力Ph144791.061426744.565Pv11981.4671005.62Ph22439.2136262.922Pv21829.4161212.06揚壓力U13287.97445553.8U22191.97297960.35U35917.4

36、328865.22U417078.830浪壓力Pl14.991693.5小計91017.0224054.445285.972204.331123139.7531705688.185合計66494.1242369.74970492.4925表3.4僅地震荷載計算表何載符荷載標準值（kN）彎矩號/地震慣性力F1503.543582.96F2559.6136322F31798.542204.8地震動F01377.9461455.455水壓力F0164.065小計192343.041合計4239.55179004.36作用在壩體上下游面的地震動水壓力均垂直于壩面，且二者的作用方向一致選擇計算中最不利的

37、荷載組合，即地震加速度指向上游時，上.下游壩面的地震動水壓力指向下游。（三）穩(wěn)定分析以單寬作為計算單元，計算抗剪強度和抗剪斷強度。.抗剪強度當接觸面呈水平時，具抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)按式（3.9）計算。ks = f （IW-U） / IP（3.9）式中：W接觸面上的總鉛直力，kNIP 接觸面上總的水平力，kN；根據(jù)國內(nèi)外已建工程的統(tǒng)計資料，f值常取0.5-0.8,本設計取0.7?？够€(wěn)定安全系數(shù)荷載組合壩的級別荷載組合壩的級別12、312、3基本組合1.101.05基本組合3.0特殊組合（1)1.051.00K 、特殊組合（1）2.5ks特殊組合（2)1.001.001、 s特殊組合（2）2.3(1

38、)正常蓄水位時三W=85723.48kN,三P=40338.99kN,U=16298.8kNks= (85723.48-16298.8) 0.7/40338.99=1.2041.0526(2)設計洪水位時U=22912.6kN三W=90849.05kN,三P=40708.87kN,ks= (90849.05.22912.6)刈.7/40708.87=1.1681.05(3)校核洪水位時三W=91017.02kN,1P=43081.64kN,U=24024.4kNks=66494.12 0.7/43081.64=1.0881.0(4)地震荷載時地震荷載時，靜水壓力及揚壓力，浪壓力按正常蓄水位計算

39、：三W=85723.48kN,三P=4173.5kN,U=16298.8kNks=(85723.48-16298.8) 0.7/4173.5=1.1531.0.抗剪斷強度認為壩體混凝土與巖基接觸良好，接觸面面積為A直接采用接觸面上的抗剪斷參數(shù)f和c,計算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。Ks1f (三 W - U ) c AZP(3.10)抗剪斷摩擦系數(shù)f =1.2凝聚力 c =500kPa, A= 1 X78.07m2(1)正常蓄水位時三 W-U=69394.7kN三 P=39940.66kNKs=(1.2 69394.7500 78.07)/39940.66=3.263.(2)設計洪水位時三 W-U=67

40、370.19kN三 P=40014.81kNKs=(1.2 67370.19+500 78.07)/40014.81=3.45(3)校核洪水位時三 W-U=66494.12kN三 P=42369.74kNKs=(1.2 66494.12+500 78.07)/42369.74=3.782.5(4)地震荷載時三 W-U=72985.5kN,三 P=55366.25kNKs=(1.2 66494.12+500 78.07)/42369.74=2.82.5故非溢流壩壩段抗滑穩(wěn)定滿足設計規(guī)范要求27三、應力強度校核應力強度校核目的是為檢驗大壩在施工期和運用期是否滿足強度要求，同時也是為研究、解決設計和

41、施工中的某些問題，如為壩體混凝土標號分區(qū)和某些部位配筋等提供 依據(jù)。（一）應力分析所采用的分析方法應力分析采用材料力學法，其基本假定如下：.壩體混凝土為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的彈性材料；.視壩段為固接于地基上的懸臂梁，不考慮地基變形對壩體應力的影響，并認為各壩段獨立工作，橫縫不傳力；.假定壩體水平截面上的正應力按直線分布，不考慮廊道等對壩體應力的影響。（二）邊緣應力的計算在一般情況下，壩體的最大和最小應力都出現(xiàn)在壩面，所以應該校核壩體邊緣應力是否滿足強度要求。根據(jù)SL319-2005混凝土重力壩設計規(guī)范，按式（3.15） （3.16）進行應力計算:,6“ydB2% W 6 VMB228式中：z

42、W 一作用于計算截面以上全部荷載的鉛直分力總和，kN;M M 計算界面上全部垂直力及水平力對于計算截面形心的力矩之和，kN m；B一計算截面的長度，m。（三）強度指標壩體應力控制標準，當采用材料力學方法分析壩體應力時，SL3192005混凝土重力壩設計規(guī)范規(guī)定的強度指標如下：.重力壩壩基面壩踵、壩址的鉛直應力應符合下列要求（1）運用期在各種荷載組合下（地震荷載除外），壩踵鉛直應力不應出現(xiàn)拉應力，壩址鉛直應 力小于壩基容許壓應力120200MPa。（2）施工期壩趾垂直應力允許有小于0.1MPa （100kPa）的拉應力；.重力壩壩體應力應符合下列要求（1）運用期1）壩體上游面的鉛直應力不出現(xiàn)拉應

43、力（計揚壓力）；不計揚壓力時出于等于0.25rh, h為計算點靜水頭。2）壩體最大主應力，不應大于混凝土的容許壓應力。（2）施工期1）壩體任何截面上的主壓應力應不大于混凝土的容許壓應力（混凝土選用C30）;2）在壩體的下游面，允許有不大于 0.2MPa （200kPa）的主拉應力。混凝土的允許壓應力，根據(jù)其極限強度及相應的安全系數(shù)確定。對于各級工程混凝 土的抗壓安全系數(shù)在荷載基本組合情況下不小于 4.0;在特殊組合情況下（地震情況除外） 不小于3.5。當壩體個別部位有抗拉強度要求時， 可提高混凝土的抗拉標號，抗拉安全系 數(shù)不小于4.0o計入地震荷載后，混凝土的容許壓應力一般可比正常情況提高 3

44、0%。（四）應力計算及校核29.計揚壓力(1)水平界面上的正應力正常蓄水位師769394.7/72+ (-804602.39 6/722) =176.26 kPa0 加=769394.7/72- (-804602.39 6/722) =1710.03kPa0 加=67370.19/72- (-397483.849 6/722) =1254.236kPa0Wd=66977.63/72- (-794303.77 6/722) =2309.24kPa0Wd=69394.7/72+ (-179004.36 6/722) =1745.34kPa-0.1 mPa所以，重力壩壩基壩踵，壩址的鉛直應力滿足施工

45、期要求。(3)壩體邊緣應力按(3.13)(3.14)(3.15)(3.16)(3.1 (3.20)計算i.i - (pj-yj)nid u(二 yd - Pd)m30二xj - p.i -i jn二xd = Pd idm二 1.! - 1 n 二 y.! - P,!n；d = ：1 m2 二yd - Pd m二2,1 - P(3.19)；-2d = Pd(3.20)式中：n上游壩坡坡率 0.1m下游壩坡坡率 0.71）正常蓄水位：（yu=32.56 kPa,加=1895.07 kPa, 30000/4=7.5 mPa無泥沙壓力和地震動水壓力時，Pu=Pu ,Pd=Pudn上游壩坡坡率0.1邊緣

46、應力 iu=-(yun=-32.56 kPa2如=ydn =13.2607 kPa0id= oyd m=994.55 kPam下游壩坡坡率0.7(7d= oyd m2=745.91 kPadu= (1+N2) oyu=549.11 kPa7.5 mPaO2u=0 o1d= (1+m2) 0d=2017.98 kPa0 id= oyd m=1197.022 kPa(7d= oyd m2=837.92 kPasu= (1+n2) oyu=176.42 kPa7.5 mPaO2u=0 o1d= (1+m2) cyd=2547.94 kPa0id= d m=1616.468 kPa%d= oyd m2

47、=1131.53 kPad1u= (1+n2) wu=10.923kPa8.6 mPaO2u=001d= (1+m2) cyd=3440.7676kPa0id= oydm=311.66 kPacxd= oyd m2=855.22 kPasu= (1+n2) oyu=449.98kPa8.6 mPaO2u=0o1d= (1+m2) cyd=2600.56kPa-0.2 mPacxd= oyd m2=286.9kPasu= (1+n2) oyu=1691.47kPa7.5 mPa01d= (1+m2) cyd=872.4099kPa0 Wd=1899.36 kPa0 wd=1819.97 kPa0

48、 Wd=1988.596 kPa0 Wd=1230.03kPa01=262.638kPa剪應力：iu=( Pu-wu)n=(1053.99-481.84) 0.1=0.70=866.01kPa水平正應力：axu= Pu -iun=1053.99+57.22 0.1=1048.26kPa 0.25rhuaxd= Pd+ id m=262.638+1145.7 %7=1064.62kPa主應力：o1u= (1+n2) cyu- Pun2=1.01 481.84-1053.99 0X2=476.12kPa 0.25rN01d= (1+m2)g-Pdm2= (1+0.702) X1899.36-262

49、.64 0.72=2701.3 kPaO2u= Pu=1053.09 kPa 0.25rhu(2d= Pd=262.64 kPa2)設計洪水位 研=703.609 kPad=1819.97 kPa上游水深：91.91 m下游水深：21.21 m0.25rhu=227.3 kPaPu=174.34+9.8 91.91=1075.05 kPaPd=174.34+9.8 21.21=382.22 kPaiu=( Pu- wu)n=(1075.05-703.609) 0.1=4.0 kPaid=( yd- Pd)m= (1819.97-382.22) 0.7=1006.425 kPa34u= Pu -

50、iun=1075.05-37.14 0X=1071.35 kPa 0.25rhu位d= Pd+ idm=382.22+1006.425 %7=372.16 kPa01u= (1+n2) yu- Pun2=1.01 703.61-1053.99 0X2=700.106 kPa 0.25rhuo1d= (1+m2) yd-Pdm2= (1+0.72) X1819.97-1071.35 0.72=3461.70kPac2u= Pu=1053.99 kPao2d= Pd=262.64 kPa3)校核洪水位 oyu=539.65 kPaoyd=1988.6kPa上游水深：94.79 m下游水深：21.2

51、1m0.25h=234.36kPaPu174.34+9.8 94.79=1103.28 kPaPd=174.34+9.8 21.21=382.198 kPaiu=( Pu-磯)n=(1103.28-539.65) 0.1=56.36 kPaid=(窕-Pd)m= (1988.6-382.198) 0.7=1124.48 kPaoxu= Pu -iun=1103.28-56.36 0X=1097.64 kPa 0.25rhu位d= Pd+ idm=382.198+1124.48 0.7=1169.334 kPa01u= (1+n2) yu- Pun2=1.01 539.65-1103.28 0.

52、=556.079 kPa 0.25rhuo1d= (1+m2) yd-Pdm2= (1+0.72) X1988.6-382.198 0.72=2775.74 kPa02u= Pu=1034.49kPa 0.25rhu02d= Pd=316.54kPa4)地震荷載作用 皿=539.65 kPacyd=1988.6 kPa上游水深：89.76m下游水深：9.01m0.25rhu=222.34kPaPu=174.34+9.8 89.76=1053.99 kPaPd=174.34+9.8 901=262.64 kPaiu=( Pu- wu)n=(1053.99-847.75) 0.1=13.96 kP

53、aid=( yd- Pd)m= (1540.03-196) 0.75=1008.02 kPaaxu= Pu -iun=1053.99-13.96 0X=985.954 kPa 0.25rhud= Pd+ id m=262.64+1008.02 0.75=952.02kPao1u= (1+n2) yu- Pun2=1.01 847.75-987.35 0X2=846.354 kPa 0.25rho1d= (1+m2) yd-Pdm2= (1+0.72) X1540.03-196 0.72=2186.05 kPac2u= Pu=1053.99 kPa 0.25rhu02d= Pd=262.64 k

54、Pa綜上，不計揚壓力時，重力壩壩體應力符合要求35第四章溢流壩剖面設計一、泄水方式的選擇溢流重力壩既要擋水又要泄水，不僅要滿足穩(wěn)定和強度要求，還要滿足泄水 要求。因此需要有足夠的孔口尺寸、較好體型的堰型，以滿足泄水的要求；且使 水流平順，不產(chǎn)生空蝕破壞。重力壩的泄水主要方式有開敞式和孔口式溢流，開敞溢流式的堰除了有較好 的調(diào)節(jié)性能外，還便于設計和施工，同時這種形式的堰在我國應用廣泛，有很多的 工程實踐經(jīng)驗。故本設計采用開敞溢流式孔口形式，堰頂設閘門。二、溢流壩體型設計設計要求：.有較高的流量系數(shù)，泄流能力大；.水流平順，不產(chǎn)生不利的負壓和空蝕破壞；.體形簡單，造價低，便于施工。本設計采用的溢流

55、壩的基本剖面為三角形。其上游面為折線面，其起坡點的高度和坡率與非溢流壩的保持一致，即取上游的坡率為 N=0.1O本設計采用的溢流壩的基本剖面為三角形。其上游面為折線面，其起坡點的高度和坡率與非溢流壩的保持一致，即取上游的坡率為 N=0.1O溢流壩頂部采用曲線形式，頂部曲線的形式很多，常用的有克 一奧曲線和WES曲 線。本工程選用WES曲線。溢流曲線由頂部曲線段、中間直線段和底部反弧段三部分 組成。首先繪出壩頂部的曲線，取堰頂部最高點為坐標原點。WES型堰頂部曲線以堰頂為界分為上游段和下游段兩部分。該設計上游段曲線采用三圓弧型曲線。洪水標準設計情況采用重現(xiàn)期500100,校核卜#況采用20001

56、0000根據(jù)基本資料可知，設計情況下，重力壩的總泄流量為6802.3 m3/s；在校核情況下重力壩的總泄流量為70910.8 m3/so水電站四臺機滿載流量338 m3/s。36（一）擬定孔口流量根據(jù)本設計灌溉要求擬定灌溉流量30 m3/so初步擬定中孔，底孔為圓形孔，孔徑為 d=3m（二）中孔出流（自由出流，短管）Q jA . 2gH 0-淹沒出流管道系統(tǒng)流量系數(shù)(4.1)(4.2).2 2A =r2 =7.065 m2 = =1.0+0.5=1.5糙率 N選用 0.011, C =1R1/6= (1/0.011) X (d/4) 1/6=88.05m 1/2/s n入=8g/=8 &- a

57、 Qoa =0.83 Q溢=6645.1-0.8 偉50.96=5564.332 mf/s取溢流壩凈寬45m,(不包括閘墩厚度)q= Q溢 / l =5564.332/45=123.65 m3/ (s.m)校核情況：Q溢=Q&- a Q0a =1.0Q溢=6924.6-1.0 偉50.96=5573.64 m3/sq= Q溢 / l =5573.64/45=123.86 m3/ (s.m)每孔寬b取為b=15m,貝U孔口數(shù)N=L/B=45/15=3(五)溢流壩段總長度的確定初擬中墩厚3m,邊墩厚3.5m,則總長L0=Nb+ ( N-1) d+2t(4.5)L0=3 X5+ (3-1) M+2M

58、.5=58m(六)計算堰頂水頭H0采用開敞式溢流孔口，則Q 溢=nbam、藥H3/2(4.7)式中：m-流量系數(shù)(與堰頂形式有關)a-閘墩側(cè)收縮系數(shù)(與墩頭形式有關)經(jīng)驗公式：, H；=1 -0.2ka n -1 KP +(4.8)nb式中：n一溢流孔數(shù)；b 每孔寬度，m；kp一閘墩系數(shù)，取0.45;ka一邊墩系數(shù)，圓弧形的取0.70。38對于WES型剖面，先假定Pi/Hd呈1.33, H0=Hd,查表得m=md=0.502 ；=1-0.2kan-1KplH=1-0.2(0.7+2 0M5)Ho/(15 3)=1-0.0071H0nb*設計情況：第一次擬定=0.89代入式的H=15.96m,再

59、代入式得己=0.886 第一次擬定 七=0.885代入式的H=16.02m,再代入式得 七=0.886 所以設計情況取 七=0.885 H0=16.02m。堰頂高程 H=186.4-16.02=170.38m校核情況：第一次擬定 己=0.885代入式的H=16.03m,再代入式得E =0.886 第一次擬定 七=0.886代入式的H0=16.02m,再代入式得 七=0.886 所以設計情況取 七=0.886 H0=16.02m。堰頂高程 H=189.28-16.02=173.26m所以堰頂水頭取較小值H=16.02m,堰頂高程H=186.28-16.02=170.38m(七)定型設計水頭HdH

60、d一般為校核洪水位時堰頂水頭的75%-95%。即Hd=16.02 X(75%-95%) =12.015-16.86m,本設計取為 15m。(八)校核1. Hd/Hmax=15/16.02=0.936,對應負壓為 0.25Hd=3.75m 1.33所以假定成立。3.設計水位：H0/Hd=16.02/15=1.068,查表內(nèi)插得 m/md=1.018,所以m=0.511表4.2H0/H d與m/md關系H0/Hd0.20.40.60.81.01.21.4m/md0.850.900.950.9751.01.0251.07Q巾bemq2gH3/2=3M5C.885 0.511 V2g16.023/2=