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1、精选优质文档-倾情为你奉上 网络教育学院水工建筑物课程设计 题 目：非溢流段混凝土重力坝设计学习中心： 安徽*奥鹏学习中心 专 业： 水利水电工程 年 级： 2012年 春 季 学 号： 学 生： 指导教师： 专心-专注-专业水工建筑物课程设计基本资料1.1 气候特征根据当地气象局50年统计资料，多年平均最大风速14 m/s，重现期为50年的年最大风速23m/s，吹程：设计洪水位 2.6 km，校核洪水位3.0 km 。最大冻土深度为1.25m。河流结冰期平均为150天左右，最大冰厚1.05m。1.2 工程地质与水文地质1.2.1坝址地形地质条件（1）左岸：覆盖层23m，全风化带厚35m，强风
2、化加弱风化带厚3m，微风化厚4m。（2）河床：岩面较平整。冲积沙砾层厚约01.5m，弱风化层厚1m左右，微风化层厚36m。坝址处河床岩面高程约在38m左右，整个河床皆为微、弱风化的花岗岩组成，致密坚硬，强度高，抗冲能力强。（3）右岸：覆盖层35m，全风化带厚57m，强风化带厚13m，弱风化带厚13m，微风化厚14m。1.2.2天然建筑材料粘土料、砂石料和石料在坝址上下游23km均可开采，储量足，质量好。粘土料各项指标均满足土坝防渗体土料质量技术要求。砂石料满足砼重力坝要求。1.2.3水库水位及规模死水位：初步确定死库容0.30亿m3，死水位51m。正常蓄水位： 80.0m。注：本次课程设计的荷
3、载作用只需考虑坝体自重、静水压力、浪压力以及扬压力。表一状况坝底高程(m)坝顶高程(m)上游水位(m)下游水位(m)上游坡率下游坡率设计情况31 84.982.5045.50010.8校核情况3184.984.7246.45010.8本设计仅分析基本组合(2)及特殊组合(1)两种情况：基本组合(2)为设计洪水位情况，其荷载组合为：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。特殊组合(1)为校核洪水位情况，其荷载组合为：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。2 设计及计算内容2.1 坝高计算按照所给基本资料进行坝高计算，详细写明计算过程和最终结果。2.2 挡水坝段剖面设计按照所给基本资料进行挡
4、水坝段剖面设计，详细写明计算过程和最终结果。2.3 挡水坝段荷载计算按照所给基本资料进行挡水坝段荷载计算，详细写明计算过程和最终结果。2.4 挡水坝段建基面抗滑稳定计算按照所给基本资料进行挡水坝段建基面抗滑稳定计算，详细写明计算过程和最终结果。2.5 挡水坝段建基面边缘应力计算和强度校核按照所给基本资料进行挡水坝段建基面边缘应力计算和强度校核，详细写明计算过程和最终结果。2 设计及计算内容2.1 确定工程等级水库死库容0.30亿，属于中型，永久性水工建筑物中的主要建筑物为3级，次要建筑物和临时建筑物为4级。2.2 确定坝顶高程(1)超高值h 的计算h = h1% + hz + hch防浪墙顶与
5、设计洪水位或校核洪水位的高差，m；H1% 累计频率为1%时的波浪高度，m；hz 波浪中心线至设计洪水位或校核洪水位的高差，m；hc 安全加高，按表21 采用 表2-1 坝的安全加高hc运用情况坝的级别123设计情况（基本情况）0.70.50.4校核情况（特殊情况）0.50.40.3内陆峡谷水库，宜按官厅水库公式计算（适用于20m/s 及 D20km）下面按官厅公式计算h1% ， hz。式中：D吹程，km，按回水长度计。波长，m壅高，mV0 计算风速h当 时，为累积频率5%的波高h5%;当 时，为累积频率10%的波高h10%。规范规定应采用累计频率为1%时的波高，对应于5%波高，应由累积频率为P
6、（%）的波高hp 与平均波高的关系可按表2-2 进行换算表2-2 累积频率为P（%）的波高与平均波高的比值超高值h 的计算的基本数据设计洪水位校核洪水位吹程D（m）26003000风速（m）2114安全加高（m）0.40.3设计洪水位时，采用重现期为50 年的最大风速，本次设计；校核洪水位时，采用多年平均风速，本次设计。a.设计洪水位时h 计算： 波浪三要素计算如下：波高： h=1.03m波长： =10.65m 壅高： ，故按累计频率为计算，由表B.6.3-1查表换算 故 b.校核洪水位时h 计算：波高： h=0.65m波长： =7.37m壅高：，故按频率为计算,由由表B.6.3-1查表换算故
7、 (2)坝顶高程：a.设计洪水位的坝顶高程： b.校核洪水位的坝顶高程： 为了保证大坝的安全，选取较大值，所以选取坝顶高程为86.01m2.3 挡水坝段剖面设计拟定坝体形状为基本三角形。坝的下游面为均一斜面，斜面的延长线与上游坝面相交于最高库水位处，本次设计采用上游坝面铅直，下下游面倾斜的形式，坡度为1:0.8，折点设在高程为77.22m。坝底高程a.坝高为：86.01-31=55.01m b.坝顶宽度：坝顶宽度取坝高的即为5.5m，考虑到坝顶机械设备作业，取6m。c.坝底宽度： 取43md.基础灌浆廊道尺寸拟定：基础灌浆廊道的断面尺寸，应根据浇灌机具尺寸即工作要求确定，一般宽为2.53m，高
8、为34m，为了保证完成其功能且可以自由通行，本次设计基础灌浆廊道断面取3.03.5m，形状采用城门洞型。e.廊道的位置：廊道的上游避距离上游面10.5m廊道底部距离坝底面6m初步拟定坝体形状剖面如图：2.4 挡水坝段荷载计算PSPS 1.自重：, 坝身自重：下游水自重： a. 设计洪水位时： b.校核洪水位时： 2.静水压力：不同情况下上下游水深及水位差特征水位上游水深下游水深上下游水位差设计洪水位51.5014.5037.00校核洪水位53.7215.4538.27a.设计洪水位时： b.校核洪水位时: 3.扬压力：扬压力折减系数 a.设计洪水位时： b.校核洪水位时： 4.浪压力： a.设
9、计洪水位时：b.校核洪水位时： 2.5 挡水坝段建基面抗滑稳定计算附表5-1 结构系数d 附表5-2 结构系数m重力坝的抗滑稳定分析按单一安全系数法和分项系数极限状态设计进行计算和验算，设计洪水位情况和校核洪水位情况按承载能力极限状态验算。1.单一安全系数法: 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, c 坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断凝聚力，KPa， A 坝基接触面截面积，W 作用于坝体上全部荷载（包括扬压力）对滑动平面的法向分值，kN；P 作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值，kN； 按上式抗剪断强度公式计算的坝基面抗滑稳定安全系数值应不小于下表
10、的规定。 荷载组合基本组合3.0特殊组合（1）2.5（2）2.3 故基本组合（2）=3.0，特殊组合（1）=2.5设计洪水位时： ，满足要求校核洪水位时： ，满足要求2.分项系数极限状态设计法： 承载能力极限状态设计式：抗滑稳定极限状态作用效应函数为：P,坝基面上全部切向作用之和,即作用设计值水平方向的代数和抗滑稳定极限状态抗力函数： W 为坝基面上全部作用的法向作用设计值之和，既法向力设计值代数和。和的分项系数由附表5可查：，a.设计洪水位时：作用效应函数： 坝基面抗剪断系数设计值：坝基面抗剪断黏聚力设计值：抗滑稳定抗力函数： 验算抗滑稳定性： 查附表4知：持久状况（基本组合）设计状况系数；结构重要性参数，本组合结构系数。根据式 计算结果表明，重力坝在设计洪水位情况下满足承载能力极限状态下的抗滑稳定要求。b.校核洪水位时： 作用效应函数： 坝基面抗剪断系数设计值： 坝基面抗剪断黏聚力设计值： 抗滑稳
