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1、1FJD31060 FJD水利水电工程 技术设计阶段碾压混凝土拱坝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水电站技术设计阶段碾压混凝土拱坝设计大纲主 编 单 位:主编单位总工程师: 参 编 单 位:主 要 编 写 人 员: 软 件 开 发 单 位: 软 件 编 写 人 员: 勘测设计研究院年 月3目 次1. 引 言 .42. 设计依据文件和规范 .43. 基本资料 .44. 拱坝布置.75.拱坝应力分析.126.坝肩稳定分析.157.坝基处理.198.碾压混凝土拱坝温控及结构分析.239.拱坝构造.2710. 碾压混凝土拱坝观测.2911. 专题研究.3012. 工程量计
2、算.3013. 应提供的设计成果.3041 引 言工程位于 省 市（县）境内；是 河（江）支流 河（江）上第 梯级水电站。本工程以 为主，兼以 等综合利用的水利水电枢纽工程。挡水建筑物为碾压混凝土拱坝，最大坝高 m，水库正常蓄水位 m，总库容 亿 m3,电站机组 台，总装机容量 MW，保证出力 MW，多年平均发电量MWh。本工程初步设计于 年 月审查通过，选定坝址 ，坝型为碾压混凝土拱坝。2 设计依据文件和规范2.1 有关本工程的主要文件(1) 工程初步设计报告；(2) 工程初步设计报告审批文件；(3) 工程初步设计 研究专题报告；(4) 工程 文件；(5) 工程 纪要。2.2 主要设计规范(
3、1) SDJ12-78水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区，丘陵区部分）（试行）及补充规定；(2) SD145-85混凝土拱坝设计规范（试行）；(3) DL/T5005-92 碾压混凝土坝设计导则；(4) SDJ21-78混凝土重力坝设计规范（试行）；(5) SDJ10-78水工建筑物抗震设计规范（试行）；(6) SDJ336-89混凝土大坝安全监测技术规范。3 基本资料3.1 工程等别与建筑物级别(1) 工程等别5工程的坝高 m，水库总库容 亿 m3。工程建成后具有使下游 km的 城市防洪能力达到 年一遇的设防标准，保护农田面积 万亩，设计灌溉面积 万亩，工程总装机容量 MW 等效益。根
4、据 SDJ12-78 及其补充规定，本工程等别属 等工程。(2) 建筑物级别根据 SDJ12-78 的规定，确定 工程碾压混凝土拱坝为 级建筑物。3.2 洪水标准3.2.1 洪水标准(1) 设计洪水重现期为 a；(2) 校核洪水重现期为 a；(3) 施工期坝体挡水洪水重现期为 a。3.2.2 洪水流量(1) 设计洪水流量 Q= m3/s；(2) 校核洪水流量 Q= m3/s；(3) 施工期坝体挡水洪水流量 Q= m3/s。3.2.3 水库上下游防洪标准(1) 水库调洪时坝前限制最高水位 m；(2) 水库调洪时下泄设计洪水流量 Q= m3/s；(3) 水库调洪时下泄校核洪水流量 Q= m3/s。
5、3.3 水 文水位与流量关系曲线提示：应附水位-流量关系图。3.4 泥 沙(1) 年水库泥沙淤积高程 m；(2) 泥沙的内摩擦角= ；(3) 泥沙的浮容重n= t/m3。3.5 气 象3.5.1 气 温表 1 气 温 单位：月 份 项 目123456789101112年平均多年月平均气温多年最低月平均气温6多年最高月平均气温73.5.2 日 照表 2 多 年 平 均 太 阳 辐 射 热 单位：J/cm2月 份 123456789101112年总辐射热量月总辐射热量3.5.3 水 温表 3 水 温 单位：月 份 123456789101112年平均月平均水温3.5.4 风 速(1) 风 向：(2
6、) 风 速：多年平均最大风速 = m/s；Vmax多年实测最大风速 = m/s；V实测 max多年平均风速 m/s。V 3.6 坝址区地形资料坝址区地形图。3.7 坝区工程地质资料(1) 坝区工程地质报告。(2) 坝区地质总平面图。坝区地质平切面图。坝区地质剖面图。(3) 坝区的地质构造，断层破碎带、软弱带（层）、节理、裂隙的分布以及产状等。(4) 坝区岩体物理力学参数。3.8 地震烈度(1) 基本烈度根据国家地震局（或有关单位）鉴定本工程区地震基本烈度为 度。(2) 设防烈度根据 SDJ10-78 的规定，本工程大坝设防烈度为 度。3.9 碾压混凝土物理力学特性(1) 碾压混凝土按龄期 天标
7、号 设计。(2) 碾压混凝土弹性模量 104MPa、变形模量 104MPa。(3) 碾压混凝土抗渗标号为 。8(4) 碾压混凝土容重 t/m3。(5) 碾压混凝土泊松比取 。(6) 碾压混凝土热学性能：线胀系数 1041/，导热系数 ，混凝土绝热温升 ，混凝土散热系数 。4 拱坝布置提示：按初步设计阶段成果， 工程的拱坝坝型为 ，坝轴线位置选在 。根据初步设计报告审查意见 ；并研究了有关专家咨询意见 ；同时结合新提供的工程地质资料等，需要在初步设计的基础上，对拱坝布置及坝型作进一步优化，以确定本设计阶段较优的拱坝布置方案。4.1 坝轴线位置优化4.1.1 主要原则(1) 在满足枢纽整体布置总要
8、求的前提下，坝轴线位置选择要为简化枢纽总布置，减少各建筑物间相互干扰创造条件。(2) 尽量避开不利的工程地质条件（如断层带影响），使拱坝坝基着落在较完整的基岩上。(3) 要求两岸坝肩有足够的抗力体范围。(4) 尽量使坝轴线选在河谷相对狭窄部位。(5) 尽量避开坝基高边坡开挖的情况。4.1.2 坝轴线方案优化提示：根据上述拱坝坝轴线布置原则，在初步设计所选定的坝轴线位置的基础上进行坝轴线微调，优化后确定。4.1.3 坝轴线位置优化程序坝轴线方案拟定 各方案的拱坝布置 技术经济分析：包括坝体应力分析，坝肩稳定分析，施工条件分析，工程量计算，其它条件分析。 综合比较，确定坝轴线位置图 1 坝轴线位置
9、优化程序 4.2 拱坝布置94.2.1 拱坝坝型提示为了发挥碾压混凝土筑坝技术的快速施工优势，确保碾压混凝土施工质量，同时结合我国目前碾压混凝土拱坝施工水平和实践经验，根据初步设计阶段坝型比较论证结果，拱坝坝型以采用（三心圆或单心圆等）单曲拱坝较好。4.2.2 确定建基面提示根据 SD145-85 关于坝基开挖深度的规定，“一般高坝应尽量开挖至新鲜或微风化的基岩，中坝应尽量开挖至微风化或弱风化中、下部的基岩”，同时结合本工程的坝基地质条件和物理力学性质等因素，经工程类比后，确定拱坝建基面及坝底建基高程。4.2.3 拱坝体形优化设计4.2.3.1 一般原则(1) 力求拱坝体形简单，以利加快碾压混
10、凝土施工速度，确保施工质量；(2) 在满足坝体强度要求的同时，最大限度地改善坝肩稳定条件；(3) 满足坝身泄洪建筑物布置的要求；(4) 充分考虑工程具体条件。4.2.3.2 体形设计基本条件除有关基本资料和参数外，结合拱坝体形设计还应有以下设计条件：(1) 拱坝轴线位置选在 位置；(2) 水库正常蓄水位 m，经计算分析确定坝顶高程 m，最大坝高 m;(3) 根据河床部位的河谷形状，经初步设计论证确定在河床部位设置垫座，垫座顶部高程 m，拱坝体形设计中采用的计算坝高 m；(4) 按“U”型河谷进行拱坝体形设计。4.2.3.3 拱坝体形优化(1) 拱冠剖面优化拱冠剖面的几何描述，见图 2：10图
11、2主要参数：T0坝顶厚度，取 T0= m；TB拱冠剖面底厚，要求 TB0.23H0，取 TB= m；H1上游坝面倒悬部分高度，取 H1=(0.30.4)H0m；K1上游坝面倒悬坡度，一般 K10.14，取 K1= ；K2下游坝面上段折线坡度，取 K2= ；K3下游坝面下段折线坡度，取 K3= ；ZC下游坝面上下段折线相交处高程，取 ZC= m。(2) 水平拱圈优化水平拱圈几何描述，见图 3：图 311主要参数：拱厚，mTC拱冠处拱厚，由拱冠剖面形状确定；T1左半拱变曲率处拱厚，一般 T1=TC；Tr右半拱变曲率处拱厚，一般 Tr=TC；T1左拱端拱厚，一般 T1=TC；Tr右拱端拱厚，一般 Tr=TC。水平拱圈上游面圆弧半径，mRCu中圆部分上游面圆弧半径，取 Rcu= ；Rlu左侧圆部分上游面圆弧半径，取 Rlu= ；Rru右侧圆部分上游面圆弧半径，取 Rru= 。中圆中心角，（）cl左中圆中心角，一般取cl=2030；cr右中圆中心角，一般取cr=2030。各计算高程拱端中心角，（）1左拱端中心角，取1= （）；r右拱端中心角，取r= （）。(3) 拱坝中心线平面位置优化拱坝中心线平面位置描述（图 4 示）：图 412主要参数：控制点 A 的大地坐标（A 点为拱坝中心线与坝轴线的交点）控 制 点NEA拱坝中心线方位为 N E。(4) 拱坝体形优化设计(5) 选定体形几
