重力壩課程設(shè)計(jì)

1、重力壩課程設(shè)計(jì)專 業(yè)： 水利水電工程 班 級： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 牛景太 目 錄設(shè)計(jì)說明書1基本資料及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)4 1.1基本資料41.1.1概況41.1.2樞紐任務(wù)41.1.3地形，地質(zhì)概況41.1.4水文，氣象概況4 1.2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)52重力壩設(shè)計(jì)5 2.1工程等別及建筑物級別的確定5 2.2剖面設(shè)計(jì)5 2.2.1剖面設(shè)計(jì)原則62.2.2基本剖面設(shè)計(jì)72.2.3實(shí)用剖面設(shè)計(jì)7 2.2.3.1壩頂寬度，壩底寬度8 2.2.3.2壩頂高程9 2.2.3.3壩底高程9 2.3穩(wěn)定設(shè)計(jì)102.3.1沿壩基面的抗滑穩(wěn)定分析102.3.2深層抗滑穩(wěn)定分析102.3.3岸坡壩段的抗滑穩(wěn)定分析1

2、0 2.4應(yīng)力分析122.4.1分析目的122.4.2分析方法122.4.3單一安全系數(shù)法12 2.5構(gòu)造設(shè)計(jì)132.5.1橫縫132.5.2縱縫132.5.3壩體排水132.5.4廊道系統(tǒng)13 2.5.4.1壩基灌漿廊道13 2.5.4.2檢查和壩體排水廊道132.5.5壩頂13 2.6地基處理142.6.1壩基的開挖與清理142.6.2壩基的固結(jié)灌漿142.6.3帷幕灌漿142.6.4壩基排水14 2.7溢流重力壩和泄水孔的孔口設(shè)計(jì)142.7.1泄水方式142.7.2孔口設(shè)計(jì)15 2.7.2.1洪水標(biāo)準(zhǔn)15 2.7.2.2孔口型式15 2.7.2.3孔口尺寸15 2.7.2.4閘門和啟閉機(jī)

3、16 2.7.2.5閘墩和工作橋162.7.3溢流面體形設(shè)計(jì)16 2.7.3.1頂部曲線段16 2.7.3.2反弧段16 2.7.3.3中間直線段172.7.3.4剖面設(shè)計(jì)172.7.4消能防沖設(shè)計(jì)17設(shè)計(jì)說明書1基本資料及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 1.1 基本資料 1.1.1概況 驛前河是撫河，源區(qū)支流，源出贛閩邊界武夷山脈西麓的廣昌驛前鎮(zhèn)梨木莊，流域面積474平方公里（赤水以上），赤水以下至南城段為撫河中上游段，稱為旴江，南城以下為撫河中下游主流，楊溪水庫壩址位于驛前河楊溪附近，壩址以上流域面積為138平方公里，主河道長27.8公里，平均比降0.0082。1.1.2樞紐任務(wù) 樞紐主要任務(wù)以灌溉發(fā)電為主，并

4、結(jié)合防洪，航運(yùn)，養(yǎng)魚及供水等任務(wù)進(jìn)行開發(fā)。 1.1.3地形，地質(zhì)概況 1）地形情況：庫區(qū)內(nèi)地形三面環(huán)山，地勢西南高，北部低，其中以西南部河流發(fā)源地靈花仙山山峰最高達(dá)991米（黃河標(biāo)高，后同）庫區(qū)河流大致為自西南向東再轉(zhuǎn)向北，流域面積范圍在東經(jīng)116º15至116º22，北緯26º31至26º36之間。 2）區(qū)域地質(zhì)情況：廣昌縣楊溪電站在大地構(gòu)造上處武夷山地背斜的西北翼，屬于我國東部地區(qū)新華廈構(gòu)造體系，構(gòu)造線大致呈北東方向，發(fā)育走向北北東的褶皺系和斷裂帶。根據(jù)江西福建等震線圖，本區(qū)的地震烈度為六度。區(qū)內(nèi)出露的巖性主要有前震旦系的變粒巖和加里東期的混合花崗巖

5、及零星的第四紀(jì)覆蓋物。 3）庫區(qū)工程地質(zhì)條件：庫區(qū)出露地層為前震旦系的變粒巖和加里東期的混合花崗巖，此外零星分布的厚度很小的沖擊沙，卵，石層及坡亞粘沙土層。庫區(qū)僅見驛前大斷層通過，但遠(yuǎn)離壩區(qū)，此斷層為壓扭性斷裂，破碎帶擠壓緊密，且被第四紀(jì)坡殘土層覆蓋，因此不成為庫區(qū)滲漏通道。此外，庫區(qū)主要有變粒巖和混花崗巖組成，巖石滲透性小，四周山體雄厚，又無大的臨谷，故庫區(qū)無滲漏之慮。庫區(qū)尚未發(fā)現(xiàn)大的滑坡，坍塌，大的崩塌堆集等不良的物理地質(zhì)現(xiàn)象，山坡是穩(wěn)定的。建壩不后不致產(chǎn)生大的邊岸再造問題。庫區(qū)植被發(fā)育，水土保持良好，固體徑流來源不豐富，因此，庫區(qū)淤積問題不致嚴(yán)重。此外，庫區(qū)除了下陌村及部分田外，尚無有價(jià)

6、值的礦產(chǎn)資源和文物古籍被淹沒，故淹沒損失小。 1.1.4水文，氣象概況 1）降水量：每年平均降水量1720毫米，實(shí)測最大年降水量2336毫米（1957年），年最小降水量1140.2毫米（1971年），降水量年分配不均勻，主要集中在36月，約占全年降水量的62%。 2）氣溫：每年平均氣溫為18度,實(shí)測極端最高溫度40度（1983年8月），極端最低氣溫-9.8度（1955年1月），月平均最高氣溫30度（1983年7月），月平均最低氣溫2.3度（1977年1月）。 3）蒸發(fā)：多年平均蒸發(fā)量1504.9毫米，月最大蒸發(fā)量309.7毫米（1956年7月），月最小蒸發(fā)量22.4毫米（1957年2月）。 4

7、）濕度：多年平均相對濕度80%，月最小相對濕度8%。 5）風(fēng)速及風(fēng)向：多年平均風(fēng)速1.8米/秒，多年最大風(fēng)速20米/秒，相應(yīng)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)。 6）日照：多年平均時(shí)數(shù)為1828.5小時(shí)，無霜期多年平均為273天。 1.2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) （1）楊溪水庫的設(shè)計(jì)洪水位為236.26米，校核洪水位為237.17米，下游水位高分別為189.69、190.6米。 （2）風(fēng)速及吹程：由基本資料可知，多年平均最大風(fēng)速為1.8米/秒，洪水期的多年平均最大風(fēng)速為20米/秒，吹程為1.2KM。（3）壩頂高程的確定：設(shè)計(jì)水位和校核水位均進(jìn)行計(jì)算，取其較大者，作為最后的壩頂高程。 （4）基礎(chǔ)開挖：根據(jù)基本資料中河谷的地質(zhì)情況確定

8、開挖高程為182.4米。 （5）混凝土的彈性模量 Ec=1.0×106T/m2 （6）基巖的彈性模量 EF=1.0×106T/m2 （7）淤沙浮容重 Rs=0.8T/m3 （8）淤沙內(nèi)摩擦角 14度（9）該種重力壩的洪峰流量比較大，校核洪水最大下泄流量1100m³/s，設(shè)計(jì)洪水下泄流量690m³/s（10）校核洪水位（0.2%）黃海 237.17米 （11）設(shè)計(jì)洪水位（2%） 236.26米 （12）正常蓄水位 236.0米 （13）死水位 220.00米 （14）總庫容 2840萬米 （15）電站總裝機(jī)容量Ng 2500*2千瓦 （16）水電站最大引用

9、流量 11.02秒/立方米 （17）淤沙高程 203米 （18）壩址下游校核水位 190.6米 （19）壩址下游設(shè)計(jì)水位 189.69米2重力壩設(shè)計(jì) 2.1工程等別及建筑物級別的確定 水利部，原能源部頒布的水利水電工程的分等分級指標(biāo)，將水利水電工程根據(jù)其工程規(guī)模，效益和在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性分為5等，見表： 在本設(shè)計(jì)中，水庫總庫容為V=2840萬立方米，工程規(guī)模為中型，工程等別為級。 水利水電工程中的永久水工建筑物和臨時(shí)性水工建筑物，根據(jù)所屬工程等別及其在工程中的作用和重要性分為五級和三級，見表： 由于確定了水利工程為級，查表可知主要建筑物級別確定為3級，次要建筑物級別確定為4級。 2.2剖面設(shè)

10、計(jì) 2.2.1剖面設(shè)計(jì)原則 重力壩在水壓力及其他荷載的作用下，主要依靠壩體自重產(chǎn)生的抗滑力維持抗滑穩(wěn)定；同時(shí)依靠壩體自重產(chǎn)生大揚(yáng)壓力來抵消由于水壓力引起的拉應(yīng)力以滿足強(qiáng)度要求。 非溢流壩剖面設(shè)計(jì)的基本原則是：滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，保證大壩安全；工程量小，造價(jià)低；結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)用方便；利于施工，方便維修。遵循以上原則擬訂出的剖面，需要經(jīng)過穩(wěn)定及強(qiáng)度驗(yàn)算，分析是否滿足安全和經(jīng)濟(jì)的要求，壩體剖面可以參照以前的工程實(shí)例，結(jié)合本工程的實(shí)際情況，先行擬定，然后根據(jù)穩(wěn)定和應(yīng)力分析進(jìn)行必要的修正。重復(fù)以上過程直至得到一個(gè)經(jīng)濟(jì)的剖面。 2.2.2基本剖面設(shè)計(jì) 根據(jù)規(guī)范SL319-2005規(guī)定，非溢流壩段的基本斷面呈

11、三角形，其頂點(diǎn)宜在壩頂附近。基本斷面上部設(shè)壩頂結(jié)構(gòu)。壩體的上游面可為鉛直面、斜面或折面。實(shí)體重力壩上游壩坡宜采用1010.2，壩坡采用折面時(shí)，折坡點(diǎn)高程應(yīng)結(jié)合電站進(jìn)水口、泄水孔等布置，以及下游壩坡優(yōu)選確定。下游壩坡可采用一個(gè)或幾個(gè)坡度，應(yīng)根據(jù)穩(wěn)定和應(yīng)力要求并結(jié)合上游壩坡同時(shí)選定。下游壩坡宜采用10.610.8；對橫縫設(shè)有鍵槽進(jìn)行灌漿的整體式重力壩，可考慮相鄰壩段聯(lián)合受力的作用選擇壩坡。擬定壩體形狀為基本三角形。壩的下游面為均一斜面，斜面的延長線與上游壩面相交于最高庫水位處，為了便于布置進(jìn)口控制設(shè)備，又可利用一部分水重幫助壩體維持穩(wěn)定，本次設(shè)計(jì)采用上游壩面上部鉛直，下部傾斜的形式。該形式為實(shí)際工

12、程中經(jīng)常采用的一種形式，具有比較豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。上游設(shè)置成折面可利用淤沙增加壩體自重，折點(diǎn)設(shè)置在淤沙水位以上，由資料可知，壩前淤沙高程為203m，故折點(diǎn)可取在高程為203m 的位置。參考其他相似工程，初步擬定壩面坡度：上游壩坡取1：0.1，下游壩坡取1：0.7。圖3-1 重力壩的基本剖面圖示2.2.3實(shí)用剖面設(shè)計(jì)根據(jù)交通和運(yùn)行管理的需要，壩頂應(yīng)有足夠的寬度。為防波浪漫過壩頂，在靜水位以上還應(yīng)留有一定的超高。2.2.3.1壩頂寬度B和壩底寬度1.壩頂寬度B：（1）無特殊要求 B(8%10%)H B(2%3%)H 常態(tài)砼壩:B3m 碾壓砼壩:B5m (2)有特殊要求 當(dāng)在壩頂布置移動(dòng)式啟閉機(jī)時(shí)，壩

13、頂寬度要滿足安裝門機(jī)軌道的要求。當(dāng)在壩頂布置移動(dòng)式啟閉機(jī)時(shí)，壩頂寬度要滿足安裝門機(jī)軌道的要求。2.壩底寬度約為壩高的0.70.9倍2.2.2壩頂高程（分別按照設(shè)計(jì)情況和校核情況計(jì)算） 壩頂高程由靜水位與相應(yīng)情況下的風(fēng)浪涌高和安全超高定出。防浪墻頂至設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位的高差h可由下式計(jì)算： 式中： 為累計(jì)頻率為1%時(shí)的波浪高度，m; 為波浪中心線高于靜水位的高度，m； hc為安全超高，m。安全超高h(yuǎn)c如表：根據(jù)官廳水庫公式：式中：hl為波高；L為波長；D為吹程（風(fēng)作用于水域的長度）；V0為計(jì)算風(fēng)速。H為壩前水深。官廳水庫公式，適用于V0小于20m/s及D小于20km的山峽谷水庫。當(dāng)gD/V0

14、2=20250時(shí)，為累計(jì)頻率為5%的波高h(yuǎn)5%；當(dāng)gD/V02=2501000時(shí)，為累計(jì)頻率10%的波高h(yuǎn)10%。且h1%=1.24h5%。 在正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，庫面風(fēng)速宜采用多年平均最大風(fēng)速的1.5-2.0倍；在校核洪水位時(shí)，宜采用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速。該混凝土重力壩結(jié)構(gòu)安全級別為3級，設(shè)計(jì)情況和校核情況的安全加高h(yuǎn)c分別取0.4m和0.3m。 壩頂高程H（選用其中的較大值）：設(shè)計(jì)情況：H設(shè)=設(shè)計(jì)洪水位+校核情況：H校=校核洪水位+2.2.3壩底高程壩底高程=開挖高程壩高=壩頂高程-壩底高程 2.3穩(wěn)定設(shè)計(jì) 2.3.1分析的目的核算壩體沿壩基面或地基深層軟弱結(jié)構(gòu)面的抗滑穩(wěn)定的安

15、全度。 2.3.2滑動(dòng)面的選擇滑動(dòng)面選擇的基本原則：研究壩基地質(zhì)條件和壩體剖面形式，選擇受力較大,抗剪強(qiáng)度低,最容易產(chǎn)生滑動(dòng)的截面作為計(jì)算截面。一般有以下幾種情況：壩基面壩基內(nèi)軟弱層面基巖緩傾角結(jié)構(gòu)面不利的地形碾壓混凝土層面等。由已知基本資料知，壩址處為震旦紀(jì)砂巖。左岸風(fēng)化較嚴(yán)重，深達(dá)22m，且夾有頁巖?；涌够€(wěn)定控制面為混凝土與基巖接觸面,故對非溢流壩段只需對壩基面進(jìn)行抗滑穩(wěn)定分析。2.3.3沿壩基面的抗滑穩(wěn)定分析1）抗剪強(qiáng)度公式，計(jì)算公式如下：式中：為接觸面以上的總鉛直力； 為接觸面以上的總水平力； 為作用在接觸面上的揚(yáng)壓力； 為接觸面間的摩擦系數(shù)。壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)荷載組合壩的級別

16、123基本組合1.101.051.05特殊組合（1）1.051.001.00（2）1.001.001.00 （2）抗剪斷公式，計(jì)算公式如下：抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，不小于下表的規(guī)定： 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) 荷載組合 1 2 、 3 基本組合 3.03.0特殊組合2.52.5式中：作用于接觸面上豎直方向的合力，kN;作用于接觸面上水平方向的合力，kN;抗剪斷摩擦系數(shù)；抗剪斷凝聚力，kPa； 計(jì)算截面面積；壩基巖體力學(xué)參數(shù)巖體 分類混凝土與壩基接觸面巖體變形模量(GPa)(MPa)(MPa)1.501.301.501.300.850.751.601.402.502.0040.020.01.301.101.3

17、01.100.750.651.401.202.001.5020.010.01.100.901.100.700.650.551.200.801.500.7010.05.00.900.700.700.300.550.400.800.550.700.305.02.00.700.400.300.050.550.400.300.052.00.22.4應(yīng)力分析2.4.1分析的目的檢驗(yàn)所擬壩體斷面尺寸是否經(jīng)濟(jì)合理，并為確定壩內(nèi)材料分區(qū)，某些部位配筋提供依據(jù)。2.4.2分析方法應(yīng)力分析的方法有理論計(jì)算和模型試驗(yàn)兩類。理論計(jì)算又分為材料力學(xué)法和彈性理論法，材料力學(xué)法計(jì)算簡便，適應(yīng)面廣，并有一套比較成熟的應(yīng)力控制

18、標(biāo)準(zhǔn)，目前仍被普遍采用，適應(yīng)于地質(zhì)比較簡單的中低壩；本工程壩高239.098-182.4=56.698在3070范圍內(nèi)，屬中壩，故采用材料力學(xué)分析法。2.4.3單一安全系數(shù)法因?yàn)榧俣▂ 按直線分布，所以按偏心受壓公式計(jì)算上、下游的邊緣應(yīng)力yu和yd 。W作用于計(jì)算截面以上全部荷載的鉛直分力的總和，kN；M作用于計(jì)算截面以上全部荷載對壩基截面垂直水流流向形心軸的力矩總和，kN·m；B計(jì)算截面的長度，m。壩體最大主應(yīng)力按下游邊緣最大主應(yīng)力計(jì)算：2.分項(xiàng)系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法：（1）壩趾抗壓強(qiáng)度承載能力極限狀態(tài)：壩趾抗壓強(qiáng)度計(jì)入揚(yáng)壓力情況下的極限狀態(tài)作用效應(yīng)函數(shù)為壩趾抗壓強(qiáng)度極限狀態(tài)抗力函數(shù)為

19、式中：Ra為混凝土抗壓強(qiáng)度。（2）壩踵應(yīng)力約束條件的正常使用極限狀態(tài)以壩踵鉛直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力作為正常使用極限狀態(tài)。 2.5構(gòu)造設(shè)計(jì)2.5.1橫縫 為了減少溫度應(yīng)力，適應(yīng)地基不均勻變形和滿足施工要求，沿壩軸線方向設(shè)置橫縫。橫縫間距一般為1520m。縫寬2cm，內(nèi)有止水。 壩體設(shè)有兩道止水片和一道防滲瀝青井。止水片采用1.0mm厚的紫銅片，第一道止水片距上游壩面1.0m。兩道止水片間距為1m，中間設(shè)有直徑為20cm的瀝青井，止水片的下部深入基巖30cm，并與混凝土緊密嵌固，上部伸到壩頂。2.5.2縱縫 為了適應(yīng)混凝土的澆筑能力和減小施工期的溫度壓力，在平行壩軸線方向設(shè)鉛直縱縫。縱縫間距一般為15

20、30m。2.5.3壩體排水 為減小滲水對壩體的不利影響，在靠近壩體上游面需要設(shè)置排水管幕。排水管幕至上游面的距離，一般要求不小于壩前水深的1/101/12，且不小于2m。排水管間距23m,內(nèi)徑1525cm。2.5.4廊道系統(tǒng) 為了滿足灌漿、排水、觀測、檢查和交通等的要求，需求在壩體內(nèi)設(shè)置各種不同用途的廊道，這些廊道互相連通，構(gòu)成廊道系統(tǒng)。其中包括：壩基灌漿廊道、檢查和壩體排水廊道。 2.5.4.1壩基灌漿廊道 廊道為城門洞形，寬度和高度應(yīng)能滿足灌漿作業(yè)的要求，一般寬為2.53m,高為34m，底面距基巖面不宜小于1.5倍廊道寬度。 廊道隨壩基面由河床向兩岸逐漸升高，坡度不宜陡于40°4

21、5°。 2.5.4.2檢查和壩體排水廊道 在靠近壩體上游面沿高度每隔1530m設(shè)置檢查和排水廊道，斷面形式采用城門洞形，最小寬度1.2m，最小高度2.2m，至上游面的距離應(yīng)不小于0.050.07倍水頭，且不小于3m，上游側(cè)設(shè)排水溝。2.5.5壩頂 壩頂上游設(shè)置防浪墻，與壩體連成整體，其結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。防浪墻在壩體橫縫處留有伸縮縫，縫內(nèi)設(shè)止水。墻高為1.2m，厚度為30cm，以滿足運(yùn)用安全的要求。壩頂采用混凝土路面，向兩側(cè)傾斜，坡度為2%，兩邊設(shè)有排水管，匯集路面的雨水，并排入水庫中。壩頂公路兩側(cè)設(shè)有寬1m的人行道，并高出壩頂路面20cm，壩頂總寬度為5m，下游側(cè)設(shè)置欄桿及路燈。

22、2.6地基處理 2.6.1壩基的開挖與清理 DL 51081999混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范要求：混凝土重力壩的建基面應(yīng)根據(jù)巖體物理性質(zhì)，大壩穩(wěn)定性，壩基應(yīng)力，地基變形和穩(wěn)定性，上部結(jié)構(gòu)對地基要求，地基加固處理效果及施工工藝、工期和費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件比較確定。原則上應(yīng)在考慮地基加固處理后，在滿足壩的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的前提下減少開挖量。壩高超過100m時(shí)，可建在新鮮、微風(fēng)化的或弱風(fēng)化下部基巖上；壩高在50100m時(shí)，可建在微風(fēng)化致弱風(fēng)化上部基巖上；壩高小于50m時(shí)，可建在弱風(fēng)化中部至上部基巖上；兩岸岸坡較高部位的壩段，其利用基巖的標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)放寬。2.6.2壩基的固結(jié)灌漿 固結(jié)灌漿也一般布置在應(yīng)力較大的壩踵

23、和壩址附近，以及節(jié)理裂隙發(fā)育和破碎帶范圍內(nèi)。灌漿也呈梅花狀或方格狀布置，孔距、排距和孔深取決于壩高和基巖的構(gòu)造情況?？拙嗪团啪嘁话銖?020m開始，采用內(nèi)插逐步加密的方法，最終約為34m?？咨?8m，必要時(shí)還可適當(dāng)加深，帷幕上游區(qū)的孔深一般為815m。2.6.3帷幕灌漿 DL 51081999混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：巖體相對隔水層的透水率q根據(jù)不同壩高可采用下列標(biāo)準(zhǔn)：壩高100m以上，q=13Lu1Lu=0.01L/(min·m)；壩高在10050m之間，q=35Lu；壩高在50m以下，q=5Lu。2.6.4壩基排水 排水孔幕與防滲帷幕下游面的距離，在壩基面處不宜小于2m。排水孔幕

24、一般略向下游傾斜，與帷幕成10°15°交角。排水孔孔距為23m，孔徑約為150200mm，不宜過小，以防堵塞?？咨钜话銥獒∧簧疃鹊?.40.6倍，高、中壩的排水孔深不宜小于10m。2.7溢流重力壩和泄水孔的孔口設(shè)計(jì)2.7.1泄水方式 溢流重力壩既要擋水又要泄水，不僅要滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，還要滿足泄水要求。因此需要有足夠的孔口尺寸、較好體型的堰型，以滿足泄水的要求；且使水流平順，不產(chǎn)生空蝕破壞。重力壩的泄水主要方式有開敞式和孔口式溢流，開敞溢流式的堰除了有較好的調(diào)節(jié)性能外,還便于設(shè)計(jì)和施工,同時(shí)這種形式的堰在我國應(yīng)用廣泛，有很多的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 選用表面溢流式，表面溢流孔泄流

25、能力大，宣泄同樣的流量，表面溢流孔造價(jià)遠(yuǎn)小于深水泄水孔。2.7.2孔口設(shè)計(jì) 溢流壩的孔口設(shè)計(jì)涉及很多因素，如洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、下游防洪要求、庫水位壅高有無限制、是否利用洪水預(yù)報(bào)、泄水方式以及樞紐所在地段的地形、地質(zhì)條件等。 2.7.2.1洪水標(biāo)準(zhǔn) 洪水標(biāo)準(zhǔn)包括洪峰流量和洪水總量，是確定孔口尺寸、進(jìn)行水庫調(diào)洪演算的重要依據(jù)，可根據(jù)SL 252-2000水利水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)定，參照下表選用。山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電工程永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期(年)項(xiàng)目水工建筑物級別12345設(shè)計(jì)10005005001001005050303020校核500020002000100010005005

26、00200200100 由水文計(jì)算可知：校核洪水最大下泄流量1100m3/s，設(shè)計(jì)洪水下泄流量690m3/s。 2.7.2.2孔口型式 選用開敞溢流式。這種型式的溢流孔除宣泄洪水外，還能用于排除冰凌和其他飄浮物。須設(shè)閘門，其閘門頂略高于正常蓄水位，堰頂高程較低，可以調(diào)節(jié)水庫水位和下泄流量，減少上游淹沒損失和非溢流壩的工作量，且當(dāng)遭到意外洪水時(shí)可有較大的超泄能力。 2.7.2.3孔口尺寸 （1）單寬流量的確定 通過調(diào)洪演算，可得出樞紐的總下泄流量，通過溢流孔口的下泄流量應(yīng)為式中為經(jīng)過電站和泄水孔等下泄的流量；為系數(shù)，正常取用時(shí)取0.750.9，校核運(yùn)用時(shí)取1.0。 設(shè)為溢流段凈寬（不包括閘墩的厚

27、度），則通過溢流孔口的單寬流量為 對一般軟弱巖石或裂隙發(fā)育巖石，左右；對較好的巖石，；對堅(jiān)硬或完整巖石，。 （2）孔口尺寸 有閘門的溢流壩，需用閘墩將溢流段分隔為若干個(gè)等寬的孔口。若孔口寬度為，則孔口數(shù),一般選用略大于計(jì)算值的整數(shù)。令閘墩厚度為，則溢流前沿總長應(yīng)為 再利用下式求堰頂水頭：式中：為閘墩側(cè)收縮系數(shù)，與墩頭型式有關(guān)；為流量系數(shù)，與堰頂型式有關(guān)；為重力加速度，。設(shè)計(jì)洪水位減去即為堰頂高程。 2.7.2.4閘門和啟閉機(jī) 工作閘門選用平面閘門，優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，閘墩受力條件好，各孔口可共用一個(gè)活動(dòng)式啟門機(jī)。 啟閉機(jī)選用活動(dòng)式啟閉機(jī)，可以兼用于啟吊工作閘門和檢修閘門。 2.7.2.5閘墩和工作

28、橋 閘墩形狀上游端采用半圓形，下游端采用方形。工作閘門槽深，寬，門槽處的厚度不得小于。 2.7.3溢流面體形設(shè)計(jì) 溢流面由頂部曲線段、中間直線段和反弧段三部分組成。設(shè)計(jì)要求：有較高的流量系數(shù)，泄流能力大；水流平順，不產(chǎn)生不利的負(fù)壓和空蝕破壞；體形簡單、造價(jià)低、便于施工等。 2.7.3.1頂部曲線段 選用WES型溢流堰頂部曲線，因?yàn)槠淞髁肯禂?shù)較大且剖面較瘦，工程量較省，壩面曲線用方程控制。 曲線方程：式中：Hd為定型設(shè)計(jì)水頭，一般為校核洪水位時(shí)堰頂水頭的75%95% 2.7.3.2反弧段 根據(jù)DL 5108-1999混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：對于挑流消能，為校核洪水閘門全開時(shí)反弧段最低點(diǎn)處的水深

29、。也可采用經(jīng)驗(yàn)公式： 2.7.3.3中間直線段 中間直線段與壩頂曲線和下部反弧段相切，坡度與非溢流壩段的下游坡相同。 2.7.3.4剖面設(shè)計(jì) 溢流重力壩剖面與其鄰近的非溢流重力壩的基本剖面相適應(yīng)。上游壩面設(shè)計(jì)成鉛直的，并與非溢流重力壩的上游壩面相一致。 2.7.4消能防沖設(shè)計(jì) 由溢流壩下泄的水流具有巨大的能量，必須妥善進(jìn)行處理，否則勢必導(dǎo)致下游河床被嚴(yán)重沖刷，甚至造成岸坡坍塌和大壩失事。所以必須合理選擇和設(shè)計(jì)消能措施，對樞紐布置、大壩安全及工程量都有重要意義。 本設(shè)計(jì)選用挑流消能，能通過鼻坎可以有效地控制射流落入下游河床的位置、范圍和流量分布，對尾水變幅適應(yīng)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單，施工、維修方便，工程

30、量小。 鼻坎挑射角度一般采用。鼻坎反弧半徑一般采用，為鼻坎上水深。鼻坎坎頂應(yīng)高出下游水位，一般12m為宜。 水舌挑射距離按水舌外緣計(jì)算，其估算公式為：式中：為水舌挑距，m；為重力加速度，；為坎頂水面流速，約為鼻坎處平均流速的1.1倍；為挑射角度；為坎頂平均水深在鉛直向的投影，；為坎頂至河床面的高差，m。 沖刷坑深度，工程上常按下式進(jìn)行估算：式中：為水墊厚度，自水面至坑底的距離，m； 為單寬流量；為上、下游水位差，m； 為沖坑系數(shù)，對堅(jiān)硬完整的基巖，堅(jiān)硬但完整性較差的基巖，軟弱破碎、裂隙發(fā)育的基巖。目 錄設(shè)計(jì)計(jì)算書1重力壩設(shè)計(jì) 20 1.1壩頂寬度壩底寬度201.2壩頂高程201.3壩底高程21

31、 1.2穩(wěn)定設(shè)計(jì)22 1.3應(yīng)力分析24 1.4溢流重力壩和泄水孔的孔口設(shè)計(jì)261.4.1孔口尺寸261.4.2溢流面體形設(shè)計(jì)27 1.4.2.1頂部曲線段27 1.4.2.2反弧段271.4.3消能防沖設(shè)計(jì)28 1.1.1壩頂寬度&壩底寬度由壩底高程=開挖高程 壩高=壩頂高程-壩底高程，算出壩高為56.03米，所以壩頂寬度 B =（8%10%），這里取10% 則B=，取5m； 壩底寬度為0.70.9倍的壩高，這里取0.8. 則，取45m。1.1.2壩頂高程（分別按照設(shè)計(jì)情況和校核情況計(jì)算）根據(jù)規(guī)范計(jì)算，主要建筑物級別為3級：設(shè)計(jì)情況：（取2.0倍多年平均風(fēng)速） 校核情況：（

32、洪水期多年平均風(fēng)速） 根據(jù)公式求出：設(shè)計(jì)情況：校核情況：所以： 取其較大者，最后的壩頂高程為238.43m。1.1.3壩底高程壩底高程=開挖高程=182.4m1.2穩(wěn)定設(shè)計(jì)荷載及荷載組合 重力壩的主要荷載主要有：自重、靜水壓力、浪壓力、泥沙壓力、揚(yáng)壓力、地震荷載等，常取1m壩長進(jìn)行計(jì)算。 荷載組合可分為基本組合與特殊組合兩類。 荷載組合取單寬，壩底寬，壩體材料重度，水的容重，折減系數(shù)設(shè)計(jì)情況：上游水位下游水位壩體自重靜水壓力：上游水平 上游垂直 下游水平 下游垂直揚(yáng) 壓 力： 波浪壓力：HLm/2此波為深水波 泥沙壓力：已知浮容重 水平壓力： 垂直壓力： 滿足要求 3 滿足要求校核情況：上游水位下游水位壩體自重 靜水壓力：上游水平 上游垂直 下游水平 下游垂直揚(yáng) 壓 力： 波浪壓力：此波HLm/2為深水波 泥沙壓力：已知浮容重 水平壓力： 垂直壓力： 滿足要求 2.5滿足要求 1.3應(yīng)力分析設(shè)計(jì)情況：壩體自重：（逆） （逆） （逆）靜水壓力：（順） （逆） （逆） （逆） （順）揚(yáng) 壓 力：（順） （順） （順）波浪壓力：（順）泥沙壓力：（