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1、TL混凝土重力坝设计 网络教育学院 本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目： TL混凝土重力坝设计学习中心：奥鹏远程教育 层 次： 专科起点本科 专 业： 水利水电工程 内容摘要重力坝是一种古老而迄今应用很广的坝型，因主要依靠自重维持稳定而得名。重力坝的断面基本呈三角形，筑坝材料为混凝土或浆砌石。在中国的坝工建设中,混凝土重力坝也占有较大的比重。本次设计为TL混凝土重力坝设计，设计的准备工作主要包括基本资料的分析、坝型选择和枢纽布置。设计的主要内容首先是进行坝体的设计，进行坝型选择，设计采用混凝土重力坝方案，设计内容包括挡水坝段的设计，溢流坝段的设计，底孔坝段的设计等。然后是细节构造与坝
2、基处理，有坝基清理、坝基加固、坝基防渗及坝基排水设计、断层处理等。关键词：水利工程；混凝土重力坝；剖面设计；荷载计算；应力分析目 录引 言11 设计资料21.1 某重力坝基本资料21.1.1 流域概况21.1.2 地形地质21.1.3 建筑材料21.1.4 水文条件21.1.5 气象条件31.2 某重力坝工程综合说明32 坝型及坝址选择62.1 坝型选择62.2 坝址选择73 挡水建筑物设计83.1 非溢流坝剖面设计83.1.1 坝顶高程的拟定83.1.2 坝顶宽度的拟定93.1.3 坝坡的拟定103.1.4 上、下游起坡点位置的确定103.2 荷载计算及组合113.2.1 自重113.2.2
3、 静水压力113.2.3 扬压力123.2.4 泥沙压力133.2.5 浪压力133.2.6 荷载组合143.2.7荷载计算成果153.3 抗滑稳定分析193.4 应力分析204 坝体细部构造214.1 坝顶构造214.2 廊道系统214.2.1 基础廊道214.2.2 坝体检查排水廊道224.3 坝体分缝224.4 坝体止水234.5 坝体排水245 地基处理255.1 地基开挖与清理255.2 坝基的帷幕灌浆255.3 坝基排水255.4 坝基的固结灌浆26结 论27参考文献28TL混凝土重力坝设计引 言 重力坝的断面基本呈三角形，筑坝材料为混凝土或浆砌石，整体是由若干坝段组成。重力坝在水
4、压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求;同时依靠坝体自重产生的压力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度要求。重力坝便于泄洪和施工导流、对地形、地质条件适应性好，混凝土重力坝需要温控散热措施，材料强度不能充分发挥，受扬压力影响大；重力坝按筑坝材料的不同分为:混凝土重力坝和浆砌石重力坝。重力坝按其结构形式分为:实体重力坝;宽缝重力坝;空腹重力坝。重力坝按泄水条件可分为非溢流坝和溢流坝两种剖面。在水压力及其他外荷载作用下，主要依靠坝体自重来维持稳定的坝。重力坝的断面基本呈三角形，筑坝材料为混凝土或浆砌石。据统计,在各国修建的大坝中,重力坝在各种坝型中往往占有较大的比重。
5、早在公元前2900年埃及便在尼罗河上修建了一座高15m、顶长240m的浆砌石重力坝。19世纪以前，重力坝基本上都采用毛石砌体修建，19世纪后期由于新材料出现才逐渐采用混凝土筑坝。随着筑坝技术、设计理论的提高，高坝不断增多，1962年瑞士建成了世界上最高的大狄克逊重力坝，最大坝高为285m。20世纪80年代后，碾压混凝土技术开始应用于重力坝，使重力坝发展步伐脚步加快。在中国的坝工建设中,混凝土重力坝也占有较大的比重,在20座高100m以上的高坝中，混凝土重力坝就有10座。重力坝之所以得到广泛应用,是由于有以下优点:相对安全可靠,耐久性好，抵抗渗漏、洪水漫溢、地震和战争破坏能力都比较强;设计、施工
6、技术简单，易于机械化施工;对不同的地形和地质条件适应性强，任何形状河谷都能修建重力坝，对地基条件要求相对来说不太高;在坝体中可布置引水、泄水孔口，解决发电、泄洪和施工导流等问题。重力坝的缺点是:坝体应力较低，材料强度不能充分发挥;坝体体积大，耗用水泥多;施工期混凝土温度应力和收缩应力大，对温度控制要求高。本文通过对基本资料的分析，综合考虑各种因素对坝型、坝址；挡水建筑物；坝体细部结构以及地基处理等方面的进行了简要说明。内容安排如下：第一章介绍了选取的重力坝的基本设计资料，包括流域概况、地形地质、建筑材料、水文和气象条件等等；第二章对坝型和坝址的选择进行了阐述；第三章对混凝土重力坝挡水建筑物的计
7、算过程和计算结果，绘制了非溢流坝剖面图；第四章介绍了重力坝的坝顶细部构造；第六章对重力坝的基础开挖、帷幕灌浆等等基础处理方法进行了介绍；最后给出本文的结论。1 设计资料1.1 某重力坝基本资料1.1.1 流域概况某水利枢纽位于某河上游，全河流域面积，流向自北向南，干流的平均比降为。流域内多石山，小部分为丘陵，水土流失不严重。本枢纽工程是以发电为主兼顾灌溉和供水的综合利用工程，水库的总库容为，发电引水高程为，最大引水流量为，发电装机容量4万kW。灌溉下游左岸耕地2.5万km2，灌溉最大引水流量，引水高程。1.1.2 地形地质坝址处的岩体可大致分为新鲜岩石、微风化及覆盖层。河槽高程为，河槽处为半风
8、化的花岗岩，风化层厚度为，基岩具有足够的抗压强度，岩体较完整，无特殊不利地质构造。两岸风化较深呈带状，覆盖层较少，厚度一般，风化层厚，坝址两岸均为花岗岩，岩石坚硬，裂隙不发育。坝基的力学参数：抗剪断系数（混凝土与基岩之间）为。基岩的允许抗压强度。地震的基本烈度为6度。河流泥沙计算年限采用50年，坝前淤沙高程为345m，泥沙的浮重度为，内摩擦角为。坝体混凝土重度采用。1.1.3 建筑材料砂料、卵石在坝址上、下游均有，坝址下游以内砂储量丰富，可供建筑使用。1.1.4 水文条件坝址以上控制集雨面积，多年平均流量，平均年径流量。水文水利规划成果如下：上游设计洪水位为385.4m，相应的下游水位334.
9、3m，库容为，溢流坝相应的泄量为；上游校核洪水位为386.7m，相应的下游水位为335.2m，库容为，溢流坝相应的泄量为；上游正常高水位为383.5m，相应的下游水位为331.7m，库容为；死水位为350m，相应的库容为。淤沙高程为345m，相应的库容为。1.1.5 气象条件本地区洪水期多年平均最大风速14m/s，水库的风区长度为2.6km。1.2 某重力坝工程综合说明根据工程的效益、库容确定本工程属于等工程，其主要建筑物为3级。次要建筑物为4级，临时性建筑物为5级。本工程是以发电为主的综合利用工程，溢流坝段应布置在主河槽处，冲沙孔应布置在电站进水口附近，另外电站布置应考虑地形、交通及电站附属
10、建筑物布置等条件。本枢纽的主体工程由挡水坝段、溢流坝段、泄水底孔坝段、电站坝段及其建筑物组成。电站为坝后式，该重力坝由18个坝段组成，每个坝段的长度大约为15m，从右岸至左岸依次为：1号-6号坝段为挡水坝段，7号、8号坝段为溢流坝段，9号、10号坝段为底孔坝段，11号-18号坝段为左岸挡水坝段，该坝的坝基面最低高程为327.0m，坝顶高程为386.7m，最大坝高为59.7m，坝体总长为277.5m。枢纽工程布置见图1-1，主要技术指标见表1-2。图1-1 枢纽工程布置表1-2 主要技术指标序号项目单位数量序号项目单位数量1流域面积km2320010校核洪水位时最大泄量m3/s16802装机容量
11、万kw411坝顶长度m277.53灌溉面积万hm22.512最大坝高m59.74校核洪水位m386.713坝顶高程m386.75设计洪水位m385.414溢流堰顶高程m376.46正常高水位m383.515电站进水口中心线高程m348.57死水位m35016坝段总数个188淤沙高程m34517总库容万m312009设计洪水位时最大泄量m3/s12502 坝型及坝址选择2.1 坝型选择由基本资料知，水库的总库容为，发电引水高程为，最大引水流量为，发电装机容量4万kW。灌溉下游左岸耕地2.5万km2，灌溉最大引水流量，引水高程。TL水库坝址处的岩体可大致分为新鲜岩石、微风化及覆盖层。河槽高程为，河
12、槽处为半风化的花岗岩，风化层厚度为，基岩具有足够的抗压强度，岩体较完整，无特殊不利地质构造。两岸风化较深呈带状，覆盖层较少，厚度一般，风化层厚，坝址两岸均为花岗岩，岩石坚硬，裂隙不发育。根据本地区的气象特点及坝址区地形、地质条件的实际情况，首先考虑土重力坝、土石坝、拱坝三种基本坝型。（1）从地质上看，重力坝是用混凝土或石料等材料修筑，主要依靠坝身自重保持稳定的坝，对地形、地质适应性强。任何形状的河谷都可以修建重力坝。在地基上也可修建高度不高的重力坝。拱坝坝体的稳定主要依靠两岸拱段的反力作用，不像重力坝那样依靠自重维持稳定，因此拱坝对坝址的地形地质条件要求较高，对地基要求也较严格。再者由于左右岸
13、岩性不均一，不适于建拱坝。土石坝能适应不同的地形、地质和气候条件。除极少数例外，几乎任何不良地基，经处理后均可建设土石坝，但因洪水泄量及导流河度汛流量大的特点，不适合修建土石坝。顾考虑地质条件以修建混凝土重力坝较为适宜。（2）从地形条件上看，河谷狭窄，地质条件良好适宜修建拱坝；河谷宽阔，地质条件较好，可选用重力坝或支墩坝；河谷宽阔、河床覆盖层深厚或是地质条件较差，且土石砂砾等当地材料储量丰富适宜修建土石坝。由于坝址处河床狭窄但地质条件较差，且左右岸岩性不均一，不适于建拱坝，若是修建拱坝，开挖量较大，不符合经济效益。同时在高山峡谷区布置水利枢纽，应尽量减少高边坡开挖。因洪水泄量及导流河度汛流量大的特点，坝址处不适宜修建土石坝。故此处修建重力坝最为适宜。（3）从筑坝材料考虑，土石坝可用任何土石料筑坝，坝址附近有足够的符合要求的天然建筑材料，可以就地、就近取材，节省大量水泥、木材和钢材，以减少工地的外线运输量。重力坝和拱坝因建坝材料的不同可分为多种类型，但都不及土石坝，能就地取材。经综合考虑，选择混凝土重力坝比较合适。2.2 坝址选择根据基本资料中坝址的地质、地形、施工条件，通过定性分析，确定坝轴线位置。在遵循枢纽布置一般原则的前提条件下，从若干具有有代表性的枢纽布置方案中选择一个技术上
