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1、1FJD31010 FJD水利水电工程技术设计阶段混凝土实体重力坝坝体断面设 计 大 纲 范 本水利水电勘测设计标准化信息网1997 年 4 月2水利水电勘测设计技术文件范本编审签名表 WJGL 9207(19930405) 签名表总编号:WJQM 签名表分表号:WJQMF文件题名水利水电工程技术设计阶段 混凝土实体重力坝坝体断面设计大纲范本文件编号文件分类号：电子版号：FCD31010F061立项日期 1994 年 05 月 8 日版本号第 1 版主编单位华东勘测设计研究院参编单位软件开发单 位主 编 单 位 总 工(签字): 韩 祖 恒 1995 年 06 月 21 日审 定 人(签字):
2、 年 月 日主 审 人(签字): 崔淑君 陆文扬 1995 年 03 月 25 日 编 写 人(签字): 徐建强 陆文扬 1995 年 01 月 20 日软 件 编 写 人 员 (签字): 年 月 日主编单位项目负责人陆文扬 聂广 明结项日期 1995 年 06 月 23 日信息网编制工作组组长吴 明验收日期 1997 年 03 月 10 日注:本表随项目合同下发 , 主编单位可根据独立编制文件的数量复制若干“分表”, 并编分表号 ; 本表应随文件编制过程流动、签字, 并与手稿一起由主编单位归档;文件编制完毕向信息网提交成果时, 应附本表复制件一份。3前 言1. 本范本由电力部华东勘测设计研究
3、院徐建强高级工程师和陆文扬教授级高级工程师编写。两位同志先后参加了石塘、高砂、斑竹等混凝土重力坝的设计工作。2. 本范本适用于大、中型水利水电工程技术设计阶段。特大型工程或有特殊问题需要研究的工程, 可参照使用, 并视需要增加内容; 对小型工程可适当简化。3. 本范本仅提供编写水利水电工程技术设计大纲的模式。编写具体工程的技术设计大纲时, 在范本的基础上，其内容与深度, 应根据具体情况进行调整、补充和完善, 范本不能代替具体工程的设计大纲。4. 本大纲内容深度与技术设计阶段相当，亦相当于电力工业部设计阶段调整后的招标设计阶段。5. 印刷版用“Word”排版。水利水电勘测设计标准化信息网1997
4、 年 4 月4工程混凝土实体重力坝坝体断面设计大纲( 设计)1 引 言1.1 适用范围本设计大纲适用于 工程 设计阶段的混凝土重力坝坝体断面设计。1.2 工程概况工程位于 省(市) 县(镇)境内的 江(河)上，距 市(镇) km。坝址控制流域面积 km2。本工程以 为主，兼有 等综合利用效益。总库容为 亿 m3，装机容量 MW，保证出力 MW，年平均发电量 MWh。枢纽由混凝土重力坝、 等主要水工建筑物组成。拦河坝为实体混凝土重力坝，最大坝高 m。2. 设计依据文件和规范2.1 主要设计规范(1) SDJ 10-78水工建筑物抗震设计规范(试行)；(2) SDJ 12-78水利水电枢纽工程等级
5、划分及设计标准(山区、丘陵区部分)(试行)及其补充规定； (3) SDJ 21-78混凝土重力坝设计规范及其补充规定(试行)。2.2 参考规范(1) SDJ 20-78水工钢筋混凝土结构设计规范(试行)；(2) SDJ 341-89溢洪道设计规范(3) DL/T 5005-92碾压混凝土坝设计导则。2.3 工程有关的文件53. 基本资料3.1 工程等别及拦河坝级别本工程工程等别为 等，拦河坝为 级建筑物。3.2 水位和流量资料洪水标准及各运行工况的水位和流量资料见表 1。洪水标准及各运行工况水位、流量表 1运行工况上游水位m下泄流量m3/s下游水位m备 注P= a包括发电与泄洪建筑物全部下 泄
6、流量P= a包括发电与泄洪建筑物全部下 泄流量正常运行 (1)正常蓄水位，机组满发正常运行 (2)正常蓄水位，下游最低发电水位注：正常运行(2)时的下泄流量，可能为半台机或 1/3 台机的最小流量。3.3 气象资料(1) 风 速多年平均最大风速 m/s；实测最大风速 m/s。(2) 气 温各月月平均气温见表 2。各 月 月 平 均 气 温 表 2 单位：月 份123456789101112平均气温多年平均气温 ；6极端最低气温 ；极端最高气温 。3.4 泥沙资料坝前淤沙高程为 m。3.5 基岩物理力学指标3.5.1 混凝土与基岩面的抗剪断参数(1) 新鲜基岩：f= ，c= kPa;(2) 微风
7、化基岩：f= ，c= kPa;(3) 弱风化基岩：f= ，c= kPa;(4) 混凝土与基岩间摩擦系数 f= 。提示：混凝土重力坝的基础，高坝(坝高 70m 以上)可建在新鲜、微风化或弱风化下部基岩上；中坝(坝高 3070m)可建在微风化至弱风化上部基岩上；两岸地形较高部位的坝段，可适当放宽。本工程挡水坝建于 基岩上，溢流坝建于 基岩上。3.5.2 基岩极限抗压强度新鲜基岩 kPa；微风化岩石 kPa；弱风化岩石 kPa。3.6 地震烈度地震基本烈度为 度；地震设计烈度为 度。4. 设计原则与假定4.1 设计方法及控制指标混凝土重力坝需计算抗滑稳定及应力指标，并设计断面。4.1.1 抗滑稳定计
8、算提示：(1) 坝基面和坝体内部一般均用抗剪断强度公式计算，但对于 4、5 级坝抗震稳定应按抗剪强度公式计算。(2) 当按式(12)计算时，如应力计算中出现拉应力，则应将受拉部分面积扣除。坝体抗滑稳定安全系数不应小于表 3 所列数据。7抗滑稳定安全系数表 表 3荷 载 组 合按抗剪强度公式计算 K按抗剪断强度1 级2.3 级公式计算 K基本组合1.101.053.0特殊校核洪水位情 况1.051.002.5组合地震情况1.002.3注：深层抗滑稳定的安全系数应酌情提高，即基本组合 3.0，特殊组合 2.5。4.1.2 应力计算提示：(1) 对于中、低坝，可只按材料力学方法计算坝的应力，有时可只
9、计算坝体边缘垂直正应力。(2) 对于高坝，尤其当地质条件复杂时，除用材料力学方法计算外，宜同时进行模型试验或有限元法进行计算研究。用材料力学法计算时，应力应满足下列要求。4.1.2.1 坝基面上垂直正应力(1) 运用期1) 在各种荷载组合情况下(地震荷载除外)，坝基面所承受的最大垂直正应力y,max应小于坝基容许压应力(计算时分别计入扬压力和不计入扬压力)；最小垂直正应力y,min应大于零(计算时应计入扬压力)；2) 对于计算时考虑两个方向的弯矩和扭矩的坝段，可容许y,min为 MPa 的拉应力；3) 在地震情况下，坝体上游面容许出现 MPa 的瞬时拉应力。提示：根据 SDJ 10-78 编制
10、说明提供的实例，在坝基面的拉应力为：新丰江(大头坝)：8 度地震，0.34MPa；丰 满：7 度地震，0.28MPa；黄松峪：8 度地震，0.31MPa；西 峪：9 度地震，0.04MPa。(2) 施工期下游坝基面容许出现不大于 0.10MPa 的拉应力。84.1.2.2 坝体内部截面上应力(1) 运用期1) 坝体上游面最小主压应力(不计扬压力)应不小于 0.25H(H 为坝面计算点的静水头)；2) 坝体最大主压应力，应不大于混凝土的容许压应力；3) 在地震情况下，对于坝顶以下 1/4 坝高范围，需核算仅由地震荷载引起的拉应力，混凝土的抗拉安全系数不应小于 2.5；4) 坝体内一般不容许出现主
11、拉应力，但容许有以下例外：溢流坝堰顶部位；廊道及其它孔洞周边。当上述部位出现拉应力时，可考虑配置钢筋。5) 对于碾压混凝土坝，必须核算断面突变截面的应力，并遵循(1)的应力控制指标。(2) 施工期1) 坝体任何截面上的主压应力应不大于混凝土的容许压应力；2) 在坝体的下游面，可容许有不大于 0.20MPa 的主拉应力。用模型试验或有限元法分析坝体应力时，可不受上述应力控制指标的限制。但如果局部应力数值超过控制指标较多时，应研究其原因，必要时应设法改善。本工程采用 法分析重力坝应力。4.2 混凝土标号选择及其性能指标4.2.1 混凝土分区及标号选择(1) 坝体混凝土在不同部位和不同条件下应采用分
12、区标号，一般分成下列各区：区上、下游水位以上坝体外部表面混凝土；区上、下游水位变化区的坝体外部表面混凝土；区上、下游最低水位以下坝体外部表面混凝土；区基础混凝土；区坝体内部混凝土；区抗冲刷部位的混凝土(例如溢流面、泄水孔、导墙和闸墩等)。混凝土分区标号的性能应符合表 4 的要求。同一浇筑块中标号不得超过两种。分区厚度尺寸至少为 2m3m(对于碾压混凝土坝坝体内部混凝土的分区宽度一般不小于 5m)。9混凝土分区标号的性能 表 4分强抗抗 抗冲 抗侵低最大水灰比选择各区厚度的区度渗冻刷蚀热严寒和寒冷地区 温和地区主要因素0.600.65施工和冰冻深度0.500.55冰冻深度、抗渗和施工0.550.
13、60抗渗、抗裂和施工0.550.60抗裂0.700.700.500.50抗冲耐磨注：表中有“”的项目为选择各区混凝土标号的主要控制因素；有“”的项目为需要提出要求的；有“”的项目为不需提出要求的。坝体内部有大孔口(例如：导流底孔、坝内引水管和泄水孔等)，孔壁周围的混凝土强度及地震设计烈度在 8 度以上的坝体上部的混凝土强度均应适当提高。选择混凝土标号时，应注意由于温度、渗透压力及局部应力集中所造成的拉应力、剪应力和过大的压应力。严寒及寒冷地区施工期冰冻严重，应特别重视坝体及各种附属建筑物的混凝土和钢筋混凝土的抗冻性要求(包括各种路面、栏杆、胸墙和闸门槽等)。严寒地区，在水位变化频繁区，抗冻性应
14、为 D150D200(薄壁钢筋混凝土结构抗冻性应 D200D250)；温和地区为满足耐久性也应有抗冻性要求。坝体内部混凝土标号不应低于 100 号(90 天龄期)。有抗裂要求的混凝土见规范 SDJ21-78 第 157 条。溢流面、泄水孔、护坦、消力墩和尾坎等部位有抗冲要求的混凝土标号，不应低于200250 号(90 天龄期)，严寒地区应满足 D150D250。在环境水有侵蚀性的情况下，应适当选择抗侵蚀性较好的水泥，外部水位变化区及水下混凝土的水灰比应较表 4 减少 0 .05。坝体混凝土的分区根据具体情况可适当简化。(2) 混凝土抗冻标号应符合表 5 要求。10混凝土抗冻标号的最小允许值 表 5工 作 条 件水位涨落区的外部混凝土冻融循环总次数气 候 条 件结构类别5050水位涨落区以上的外部混凝土钢筋混凝土D200D250严寒气候条件(最冷月月平 均气温低于-10)混凝土D150D200D100钢筋混凝土D150D200D50寒冷气候条件(最冷月月平均气温在-3-10之间)混凝土D100D150注：(1)对于严寒和寒冷地区的 1、2、3 级建筑物，其
