水工课程设计.

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1、水 工 建 筑 物课 程 设 计姓 名： 苏瑞 学 号： 2014030008 专 业：14级水利水电建筑工程（士官）指导教师： 石莎 2016年6月25日目 录1. 基本资料11.1概况11.2 地形，地质概况11.2.1 区域地址概况11.2.2 库区工程地质条件21.2.3 坝址区工程地质21.2.4 水文，气象概况32. 枢纽布置32.1 坝址、坝轴线及坝型选择32.2 泄洪建筑物的选择与布置33. 挡水坝段设计33.1 挡水坝段剖面设计33.1.1 超高值的计算43.1.2 坝顶高程计算53.1.3 确定坝基高程53.1.4 拟定坝顶宽度53.1.5 拟定坝底宽度53.1.6坝坡系数

2、的确定53.2 坝基面抗滑稳定分析53.2.1 计算荷载63.2.2 抗剪断公式计算73.3 构造设计83.3.1 横缝93.3.2 纵缝93.3.3 坝体排水93.3.4 廊道系统93.3.5 坝顶93.4 地基处理93.4.1 坝基的开挖与清理93.4.2 坝基的固结灌浆93.4.3 帷幕灌浆93.4.4 坝基排水104. 溢流坝段设计104.1 泄水方式的选择104.2 溢流坝段剖面设计104.2.1 定型设计水头的确定104.2.2 坝顶曲线段104.2.3 中间直线段11 4.3 消能防冲设计 114.3.1 选择消能方式114.3.2挑流消能设计125. 坝基面应力分析135.1

3、荷载，弯矩135.2 偏心受压公式136. 总结147. 主要参考资料141.基本资料 1.1概况 1.2地形，地质概况 1.2.1区域地址概况 1.2.2库区工程地质条件 1.2.3坝址区工程地质 1）地形地貌 2）地层岩性 3）地质构造 4）水文地质条件 5）基本参数此处设计水位取642.05+0.08=642.13m，校核水位取643.03+0.08=643.11m。 1.2.4水文，气象概况 1）水文基本资料 2）气象2. 枢纽布置 2.1 坝址、坝轴线及坝型选择坝址、坝轴线已给定，砼实体重力坝作为本次课程设计的坝型。2.2 泄洪建筑物的选择与布置坝顶溢流3. 挡水坝段设计 3.1 挡

4、水坝段剖面设计 3.1.1 超高值的计算 坝顶高程应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程，防浪墙顶至设计洪水位或校核洪水位的高差，可由下式计算。 式中： 防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差，m； 累计频率为时的波浪高度，m； 波浪中心线至设计洪水位或校核洪水位的高差，m； 安全加高， 对于级工程，设计情况，校核情况。 下面按官厅公式计算，。 式中：V0 计算风速，m/s，采用最大平均风速14.5m/s； D 吹程，km， 首先计算波浪高度和波浪长度L 和波浪中心线超出静水面的高度hz。（1）设计洪水位时 计算 风速，吹程。 波浪三要素计算如下： 波高 = 0.0166 Vs

5、5/4 D1/3 = 2.692m 波长 L = 10.4(h1)0.8 = 22.966m 壅高 hz= hl2/L = 0.991m hc = 0.5m （2）校核洪水位时计算 风速，吹程。 波浪三要素计算如下： 波高 = 0.0166 Vx5/4 D1/3 = 1.132m 波长 L = 10.4(h1)0.8 = 11.484m 壅高 hz = hl2/L = 0.351m hc = 0.4m 3.1.2 坝顶高程计算坝顶高程按下式计算，并选用其中较大值 坝顶高程=设计洪水位+ 坝顶高程=校核洪水位+ 根据以上两种水位时计算结果，得出两种状况下坝顶高程。（1）设计洪水位时的坝顶高程：坝

6、顶=设计洪水位+ （2）校核洪水位时的坝顶高程：坝顶=校核洪水位+ 为保证大坝的安全运行，应该选用其中的较大值坝顶646.313m。 3.1.3 确定坝基高程河床高程约556-557m，上游校核水位，地基开挖时河床上的冲积砂夹石层、冲积粘土夹碎石层必须清除。考虑技术加固处理后，在满足坝的强度和稳定的基础上，减少开挖。基础中存在的局部工程地质缺陷，例如表层夹泥裂缝、强风化区、断层破碎带、节理密集带及岩溶充填物等均应结合基础开挖予以挖除。初步定出开挖深度6m，通过立式图上确定的坝基开挖线定出建基面最低开挖高程为550m。因此，最大坝高为，属于高坝。 3.1.4 拟定坝顶宽度 坝顶宽度应根据设备布置

7、、运行、检修、施工和交通等需要确定并应满足抗震，特大洪水时维护等要求。因无特殊要求，根据规范的规定，坝顶宽度可采用坝高的8%10%取值，且不小于2m并应满足交通和运行管理的需要。按坝高的10%计算，即为9.511m， 考虑到上游防浪墙、下游侧护栏、排水沟槽及两边人行道等，取坝顶宽为10m，以满足大坝维修作业通行需要。 3.1.5 拟定坝底宽度 坝底宽度约为坝高的0.70.9倍，本工程的坝高为95.113m，最终确定坝底宽度85.602m。 3.1.6坝坡系数的确定一般情况下，上游坝坡坡率n=00.2，常做成铅直或上铅直下部倾向上游；下游坝坡坡率m=0.60.8。根据设计说明书可得：上游坝坡取1

8、：0，下游坝坡取1：0.8。3.2 坝基面抗滑稳定分析3.2.1 计算荷载：重力坝的主要荷载主要有：自重、静水压力、扬压力等，常取1坝长进行计算。 荷载组合可分为基本组合与特殊组合两类。基本组合属于设计情况或正常情况，由同时出现的基本荷载组成。特殊组合属校核情况或非常情况，由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。设计时应从这两类组合中选择几种最不利的、起控制作用的组合情况进行计算，使之满足规范中规定的要求。 本次设计考虑的基本荷载组合为正常蓄水位和设计洪水位；特殊荷载组合为校核洪水位和地震情况。 荷载组合主要考虑情况荷载自重静水压力扬压力泥沙压力浪压力地震荷载动水压力土压力基本组合正常蓄

9、水位设计洪水位特殊组合校核洪水位地震 荷载组合表注：1.应根据各种作用同时发生的实际可能性，选择计算中的最不利的组合； 2.分期施工的坝应按相应的荷载组合分期进行计算。3.施工期的情况应作必要核算，作为特殊组合。4.根据地质和其他条件，如考虑运用时排水设备，易于堵塞，须经常维修时，应考虑排水失效的情况，作为特殊组合。5.地震情况的静水压力、扬压力、浪压力按正常蓄水位计算。6.表中的“”表示应考虑的荷载。下面就各种情况计算相应荷载，计算示意图2-2图2-2（1）自重W坝体自重的计算公式： （kN） 式中 坝体体积，；由于取1m坝长，可以用断面面积代替， 通常把它分成如图2-2所示的若干个简单的几

10、何图形分别计算重力； 坝体混凝土的重度（本设计中混凝土的重度为） 四种情况下自重相同。 （2）静水压力P静水压力是作用在上下游坝面的主要荷载，计算时常分解为水平水压力和垂直水压力 两种。水平水压力PH 计算公式为： 式中： 计算点处的作用水头，m； 水的重度，常取； 垂直水压力按水重计算。1.设计洪水位： 2.校核洪水位： (3) 扬压力U1.设计洪水位： 2.校核洪水位： 3.2.2 抗剪断公式计算 式中： Ks 按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数f 坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断摩擦系数W 作用于坝体上的全部铅直荷载（不包括扬压力）P 作用于坝体上的全部水平荷载U 作用在滑动面上的扬压力C

11、 坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断凝聚力A 坝基面截面积本设计抗剪断摩擦系数1.0-1.1，抗剪断凝聚力0.9-1.1MPa 坝体混泥土与基岩接触面抗剪参数的计算参考值新鲜岩石，裂隙不发育的坚固岩石1.2-1.31000-12000.70-0.75微风化，弱裂隙的坚固岩石1.1-1.2800-10000.60-0.70弱风化，弱裂隙的中等坚固岩石0.9-1.1400-8000.55-0.60新鲜岩石，裂隙不发育的坚固岩石1.2-1.31000-12000.70-0.75微风化，弱裂隙的坚固岩石1.1-1.2800-10000.60-0.70弱风化，弱裂隙的中等坚固岩石0.9-1.1400-8000.55-0.60f取1.1 ， C取1100KPa坝基面抗滑稳定安全系数K荷载组合K基本组合3.0特殊组合（1）2.5（2）2.3基本组合：特殊组合：结论：由计算结果可知：，。因此抗剪断强度符合要求，设计满足规范要求。