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1、*水库工程上坝址重力坝方案消力池稳定计算稿（可研阶段）*有限公司2019年11月审定:审查:校核:编写:1计算目的1.2计算要求1.3计算依据1.4计算过程1.4.1基本参数1.4.2计算公式2.4.3计算过程4.4.4计算成果5.4.5 结论5.1计算目的根据水工结构布置和水力学计算成果，计算可行性研究阶段上坝址重力坝方 案消力池底板的抗浮条件，确定抗浮处理措施和工程量。2计算要求满足可行性研究阶段要求。3计算依据混凝土重力坝设计规范SL319-2018水工建筑物荷载设计规范 SL744-2016溢洪道设计规范SL253-2018*水库工程上坝址重力坝方案水力学计算稿4计算过程4.1基本参数
2、消力池底板总长30m,宽43m,底板厚2m,底板高程1349m。消力池结合 下游开挖布置，对基础进行固结灌浆处理，固结灌浆孔的问、排距均为2m,呈方形布置，坝基面孔深入基岩 8m。为增强护坦与基础连接布置基础插筋锚固， 插筋为252mx2m,入基岩深5.0m。水力学基本参数建筑物级别：4级水库正常蓄水位：1392m消能防冲设计标准：5%-校核洪水位（P=0.5%）:394.19m消能防冲设计标准水库水位：1393.48m校核洪水标准相应下泄流 量：271m3/s消能防冲标准相应下泄流量：151m3/s校核洪水标准相应下游水位：1355.15m消能防冲标准相应下游水位：1354.42m堰顶局程：
3、1392m设计洪水位（P=3.33%）:1393.62m底部高程：1345m设计洪水标准相应下泄流量：172m3/s底板高程：1349m设计洪水标准相应下游水位：1354.6m底流消能跃前水深按取泄槽末端的水深，根据泄槽水面线结果取末端水深底流消能计算成果工况跃前水深h1跃后水深h2流速VFr1自由水跃长度池长出口流速设计洪水0.1394.77728.79824.67132.00425.6030.714校核洪水0.2185.99328.96719.82839.85031.8801.025消能防冲0.1224.47728.75626.27330.04624.0370.6484.2计算公式消力池底
4、板抗浮稳定复核计算按照不设排水孔考虑，计算工况：(1) 宣泄消能防冲的洪水流量。(2) 宣泄设计洪水流量。(3) 宣泄校核洪水流量。根据溢洪道设计规范SL 253-2018规定，底板的抗浮稳定计算公式按照 下式计算：R P2 RK f Qi Q2式中：Pi-底板自重，KN;P2一底板顶面上的时均压力，KN ;P3当采用锚固措施时，地基的有效重量，KN;Qi一底板顶面上的脉动压力，KN ;Q2一底板底面上的扬压力；(1) 护坦自重护坦长度30m,宽度43m,厚度2m,混凝土容重24KN/m3。(2) 时均压力时均压力的计算公式按水工建筑物荷载设计规范SL744-2016中的要求,Ptrwhcos
5、式中：ptr过流面上计算点的时均压强代表值(N/m2);w 水的重度,(kg/m3)；h计算点的水深;9结构物底面与水平面的火角，9 =0(3) 脉动压力脉动压力的计算公式按水工建筑物荷载设计规范SL744-2016计算：Pf m Pf A式中：Pf脉动压力，N;pf脉动压强，N/m2;A作用面积，m2;m面积均化系数，按水工建筑物荷载设计规范SL744-2016表7.5.1取值；其中正、负号应按不利设计条件选定。面积均化系数结构部位平底消力池底板结构分块 尺寸Lm/h20.511.5b/h20.511.50.511.50.511.56 m-0.550.460.40.440.370.320.3
6、70.310.27注：Lm-结构块顺流向的长度，m； b-结构块垂直流向的长度，m； h2-第二共 钥水深，m。2Pf 3.0KJwV- 2式中：Kp脉动压强系数，按水工建筑物荷载设计规范SL744-2016表7.5.2取值；四水的密度，Kg/m3;v相应工况下水流计算断面的平均流速，m/s(对消力池水流，可取收缩断面的平均流速)；平底消力池底板的脉动压强系数Kp结构部位Fr13.5Fr1 3.5所在位置0.0x/L0.20.030.030.2x/L0.60.050.070.6x/L1.00.020.04注：表中Fr1为收缩断面的弗劳德数，x为计算断面离消力池起点的距离, m； L为消力池的长
7、度(4) 扬压力扬压力计算时按照虽设有排水设施，但均考虑为不可靠的状态下进行计算, 偏安全。(5) 锚固地基有效自重按溢洪道设计规范SL253-2018中附录B.2.4计算：P3rTAT S L 30d3式中：P3锚固地基的有效重量，kN；Y r-一岩石浮重度，KN/m3;An根锚筋护坦的计算面积，m2;T锚固地基的有效深度，m；d锚筋直径，m；L锚筋问距，m；S锚筋锚入地基的深度，m。图4.4-1锚固力计算简图锚筋锚入地基的深度S=5.0m,锚筋的间距L=2m4.3计算过程混凝土底板重度计算护坦宽度(m)护坦厚度(m)混凝土容重KN/m3护坦长度(m)护坦重量KN432243061920时均
8、压力P2计算计算工况起始水深(m)跃后水深(m)水容重(KN/m 3)护坦起始端时均压强(KN/m 2)护坦末端时均压强(KN/m 2)护坦时均压力(KN/m 2)设计洪水0.1394.7779.811.36346.86431106.14校核洪水0.2185.9939.812.13458.79139296.90消能防冲0.1224.4779.811.19843.91629098.63锚固地基有效自重P3计算岩石天然容重(KN/m 3)锚筋间距(m)锚筋长度(m)锚筋直径(mm)有效重量(KN)27252579460.77脉动压强Pf计算计算工况流速v(m/s)Fr水密度(kg/m3)脉动压强前
9、段(N/m 2) (00.2L)脉动压强中段(N/m 2)(0.20.6L)脉动压强后段(N/m 2)(0.61.0L)设计洪水28.798324.6711000373206220124880校核洪水28.967519.8281000377606293425173消能防冲28.756126.2731000372116201924807注：查表得，前段 Kp=0.03，中段Kp=0.05，后段Kp=0.02脉动压力Pf计算计算工况部位垂直流向长度 b(m)顺流向长度 Lm(m)第二共轴水深 h2(m)Lm/h2b/h23 m脉动压 力(KN )设计洪水前段4364.7779.0012.0930.
10、32888.59中段43124.7779.0012.0930.278665.78后段43124.7779.0012.0930.273466.31校核洪水前段4365.9937.1751.6690.323117.48中段43125.9937.1751.6690.278767.90后段43125.9937.1751.6690.273507.16消能防冲前段4364.4779.6052.2340.292784.13中段43124.4779.6052.2340.278640.42后段43124.4779.6052.2340.273456.17扬压力计算计算工况下游水位(m)底板底部高程(m)扬压力总水
11、头(m)a扬压力强度(KN/m 2)扬压力(KN)设计洪水1354.63477.6154.9496177.24校核洪水1355.153478.15160.33103137.44消能防冲1354.423477.42153.1793899.364.4计算成果抗浮稳定计算成果计算工况P1P2P3Q1Q2Kf设计6192031138.4279460.7815020.6996177.241.55校核P 6192039337.179460.7815392.54103137.411.52消能防冲6192029128.9479460.7814880.7293899.361.574.5结论各工况下抗浮稳定安全系数均大丁1.2，该消力池设计满足规范要求
