《非溢流重力坝设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《非溢流重力坝设计（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第三章非溢流重力坝设计3.1基本剖面设计3.1剖面设计原则 重力坝的设计断面应由基本荷载组合控制,并以特殊荷载组合复合。设计断面要满足强度和强度规定。非溢流坝剖面设计的基本原则是：满足稳定和强度规定,保证大坝安全；工程量最小;优选体形，运用以便;便于施工,避免浮现不利的应力状态。3.1.2基本剖面拟定图重力坝的基本剖面是指坝的基本剖面是指在自重、静水压力（水位与坝顶齐平）和扬压力三项重要荷载作用下,满足稳定和强度规定,并使工程量最小的三角形剖面，如图.1。在已知坝高H、水压力P、抗剪强度参数、c 和扬压力U 的条件下,根据抗滑稳定和强度规定，可以求的工程量最小的三角形剖面尺寸。3.1.3实用
2、剖面的拟定一、坝顶高程的拟定 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。坝顶高程由静水位相应状况下的风浪涌高和安全超高定出。即静式中：=。式中：-为波浪高度；-为波浪中心线超过静水位的高度；-为安全超高。、超高值的计算（1)基本公式坝顶应高于校核洪水位,坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程,可由式计算,应选择三者中防浪墙较高者作为选定高程。 （21)式中防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差； 合计频率为1%的波浪高度； 波浪中心线至设计洪水位或校和洪水位的高差; 安全超高 ；的取值，根据下表3. 表3. 安全级别运用状况（1级)(级)(3级）设计洪水位校核洪水位.0.5
3、0.50.0.40.3故本设计坝的级别为2级,因此设计安全超高为0.5m，校核安全超高为.4。对于hl%和z的计算采用官厅公式计算：, 式中：-计算风速,ms, 在计算和时，设计洪水位和校核洪水位采用不同的计算风速值。计算风速在水库正常蓄水位和设计洪水位时,宜采用近年平均最大风速的.2.倍,校核洪水位时宜采用相应近年平均最大风速。-吹程,;-波长,;-坝前水深，;（2)正常蓄水位时计算风速采用C江地区近年平均风速的52.倍，即：风速,吹程。 各波浪计算要素计算如下: 波高由于之间,则为合计频率%的波高,根据换算合计频率为1%的波高为。波长 则（3）设计洪水位时计算风速采用C江地区近年平均风速的
4、1.52.倍,即：风速，吹程。各波浪计算要素计算如下: 波高由于之间,则为合计频率5%的波高，根据换算合计频率为%的波高为。波长= 则()校核洪水位时计算风速采用C江地区近年平均最大风速,即：风速，吹程。各波浪计算要素计算如下： 波高由于之间,则为合计频率10%的波高，根据换算合计频率为1%的波高为。波长 则2、坝顶高程计算根据以上设计及校核水位时的计算成果,得出俩种状况下的坝顶高程：（1)设计洪水位时的坝顶高程:坝顶=设计蓄水位+=6+2.86=238.9m（3）校核洪水位时的坝顶高程：坝顶=校核蓄水位+=236.5+71=238.2m保证大坝的安全运营,应当选用其中的较大值坝顶23.9m，
5、且坝顶高程要高于校核洪水位,因此取坝顶高程为2.49m。为保证大坝的安全运营,当坝顶设立有与坝体连成整体的防浪墙，高为12m时,可减少坝顶的高程，因此取坝顶高程为28.491.2=237.3。3、拟定坝基高程 河床高程 37m,校核洪水位为 26.5m,地基开挖时河床上为冲积砂质粘土、沙砾石等，因此开挖应按 0m 以上坝高原则规定考虑。根据规范，坝高超过 10m 时，可建在新鲜、微风化至弱风化下部基岩上。根据地质条件,河床底部有砂砾石覆盖层2m,河床底部片岩石英岩相间存在，风化较轻,故初步定出开挖深度为27m,地基考虑技术加固。可拟定坝基高程平均为133。因此，坝高H=坝顶高程-坝基高程37.
6、3134.=103m，取坝高为03，即坝高H=13m，故坝顶高程为37.3m。二、拟定坝顶宽度 坝顶宽度应根据设备布置、运营、检修、施工和交通等需要拟定并应满足抗震，特大洪水时维护等规定。根据规范的规定,坝顶宽度可采用坝高的 8%0取值,且不不不小于 2m 并应满足交通和运营管理的需要。按坝高的 1%计算,即为 .米,由于本设计对公路规定不高，故设立为二级公路，根据二级公路技术原则及重要指标,双向俩车道行车道宽，俩边路肩各.5,即路基宽度为.5,有考虑到坝顶行人规定，俩边各设立m行人道,各0m宽排水沟。故去坝顶宽度为1,以满足大坝维修作业的通行的需要。三、拟定实用剖面尺寸图3.2根据规范S31
7、9-规定,非溢流坝段的基本断面呈三角形，其顶点宜在坝顶附近。常用的剖面形态，如图3，有三种，根据、c的状况各有特点。本坝址河床岩层走向大体与河流平行，倾向上游,为了为了便于布置进口控制设备,又可运用一部分水重协助坝体维持稳定,本次设计采用上游坝面上部铅直，下部倾斜的形式。该形式在实际工程中常常采用的一种形式,具有比较丰富的工程经验。实体重力坝上游坝坡宜采用101.2，下游坝坡可采用一种或几种坡度，应根据稳定和应力规定并结合上游坝坡同步选定。下游坝坡宜采用10.610.8。坝坡采用折面时,折坡点高程应结合电站进水口、泄水孔等布置,以及下游坝坡优选拟定。且根据水利水电工程专业毕业设计指南可知,折点
8、一般在坝高/32/3处，当在处时，折点距河床坝基为2/310367m,故折点取在上游坝面距坝基高程8m处，即折点高程为0m。通过比较，可取上游坝坡为：0.，下游坝坡取1:.8。四、坝底宽度拟定坝底宽度约为坝高的 .70.倍，本工程的坝高为 103m,通过已经拟定的上下游坝坡坡率,计算得B56m,为施工以便取85m,在0.79范畴之内。五、基本灌浆廊道尺寸拟定为了后续扬压力的计算，对灌浆廊道进行拟定。基本灌浆廊道有灌浆、排水和检查之用。基本灌浆廊道的断面尺寸，一般宽为.53,高为4m,为了保证完毕其功能且可以自由通行，本次设计基本灌浆廊道断面取 .04.0m，形状采用城门洞型。廊道的上游壁离上游
9、侧面的距离应满足防渗规定,在坝踵附近距上游坝面001倍作用水头、且不不不小于 45m 处设立，本设计水头为10m,本次设计取10m，为满足压力灌浆,基本灌浆廊道距基岩面不适宜不不小于 15 倍廊道宽度，取。六、初步拟定实用剖面图如图3.3图3.荷载计算重力坝的重要荷载重要有：自重、静水压力、浪压力、泥沙压力、扬压力、地震荷载等，为计算以便取坝长进行计算。本设计进行的荷载组合有基本荷载组合和特殊荷载组合,其中基本荷载组合为正常蓄水位；特殊荷载组合为校核水位和地震状况。计算示意图如下图3.4 图3.各高程结合图3进行计算。3.1正常水位(1）自重W坝体自重的计算公式:WVc (N)式中-坝体体积,
10、3;由于取 1m坝长，可以用断面面积替代。一般把它提成如图 .4所示的若干个简朴的几何图形分别计算重力;-坝体混凝土容重，取钢砼为2K/m3 W112505686.=5780kNW12=25103=28325kW13=25056.2847056NW1=W11+W1+W110465kN（2)静水压力静水压力是作用在上下游坝面的重要荷载,计算时常分解为水平水压力和垂直水压力 V两种。计算公式为 式中,H计算点处的作用水头,m；水的重度,常取9.8 kN； 斜坡面上水体的体积,m3； 正常水位时:上游水位222m 下游水位136.5因此，H2.213.9.9 2=165-34.3=.2 H1- H2
11、=95.7计算多种状况下的静水压力:上游水平压力 u=0.59.19792=4711.3KN上游垂直压力 P2=0.9.81688=2268.KN P19.86829.919 N下游水平压力 =5.813.74N下游垂直压力 P309.8.22.20.81.9K(3）扬压力扬压力涉及上浮力及渗流压力。扬压力分布如图3. 将扬压力提成四部分，1,U2，3,U4。根据混凝土重力坝设计规范在排水孔幕处的渗流压力为rH,为折减系数。根据规范河床坝段取为.b=13m。(4)泥沙压力根据库容关系,当为正常水位是，库容为亿m3,根据已知条件,泥沙平均近年平均输沙量为211m/年,即库容/输沙量418100,故水库淤沙缓慢，一般不考虑泥沙淤积的影响。（5） 浪压力 判断波浪类型部分数据引用.13节
