課設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)講解

1、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1.基本資料1.1 工程概況順河水量豐沛，順河中游與豫運(yùn)河上游的禮河、 還鄉(xiāng)河分水嶺均較單薄，并處于低山 丘陵區(qū)，最窄處僅10余公里。通過(guò)禮河、洲河及輸水渠道，可通向唐山市；經(jīng)還鄉(xiāng)河、 陡河可通秦皇島市。為解決唐山市、秦皇島市兩地區(qū)用水，國(guó)家決定修建順河水庫(kù)。順河 水庫(kù)位于河北省唐山、承德兩地區(qū)交界處，壩址位于遷西縣揚(yáng)岔子村的順河干流上，控制流域面積33700平方公里，總庫(kù)容為25.5億立方米。水庫(kù)距遷西縣城35公里，有公路相 通。河槽高程150ml水庫(kù)樞紐由主壩、電站及泄水底孔等組成，水庫(kù)主要任務(wù)是調(diào)節(jié)水量，供天津市和唐山地區(qū)工農(nóng)業(yè)及城市人民生活用水，結(jié)合引水發(fā)電，并兼顧防洪要

2、求，盡可能使其工程提前竣工獲得收益，盡早建成。根據(jù)水庫(kù)的工程規(guī)模及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用，樞紐定為一等工程，主壩為i級(jí)建筑物，其它建筑物按ii級(jí)建筑物考慮。1.2 水文分析1 .年徑流：順河水量較充沛，順河站多年平均年徑流量為24.5億立方米占全流域的53%年內(nèi)分配很不均勻，主要集中在汛期七、八月份。2 .洪水：多發(fā)生在七月下旬至八月上旬，有峰高量大漲落迅速的特點(diǎn)，據(jù)調(diào)查近一百 年來(lái)有六次大水，其中1883年最大，由紅痕估算洪峰流量約為 24400-27400n3/s ,實(shí)測(cè) 的45年資料中最大洪峰流量發(fā)生在 1962年為18800n3/s。3 .泥沙：淤砂浮容重為0.9噸/立米，內(nèi)摩擦角為12

3、度。淤砂高程157.5米。4 .建筑材料：砌石容重：2.3t/m 3;混凝土容重：2.4t/m3。1.3 氣象庫(kù)區(qū)年平均氣溫為10c左右，一月份最低月平均產(chǎn)氣溫為零下 6.8 c,絕對(duì)最低氣溫 達(dá)零下21.7 c （1969年）7月份最高月平均氣溫25 c,絕對(duì)最高達(dá)39c （1955年）,本流域 無(wú)霜期較短（90 180天）冰凍期較長(zhǎng)（120200天），順河站附近河道一般12月封凍，次 年3月上旬解凍，封凍期約70-100天，冰厚0.4-0.6米，岸邊可達(dá)1米，流域內(nèi)冬季 盛行偏北風(fēng)，風(fēng)速可達(dá)七、八級(jí)，有時(shí)更大些，春秋兩季風(fēng)向變化較大夏季常為東南風(fēng)， 多年平均最大風(fēng)速為21.5米/秒，水庫(kù)吹

4、程d=3公里。1.4 工程地質(zhì)庫(kù)區(qū)地質(zhì)：順河水庫(kù)、庫(kù)區(qū)屬于中高山區(qū)，河谷大都為峽谷地形，只西城峪至北臺(tái)子一帶較為寬闊沿河兩岸階地狹窄，斷續(xù)出現(xiàn)且不對(duì)稱(chēng)，區(qū)域內(nèi)無(wú)嚴(yán)重的坍岸及滲漏問(wèn)題。本層巖體呈厚層塊狀、質(zhì)地均一、巖性堅(jiān)硬、抗風(fēng)化力強(qiáng)、工程地質(zhì)條件較好，總厚度185米左右。巖石物理力學(xué)性質(zhì)：巖石容重為 2.682.70噸/立米，飽和抗壓強(qiáng)度，弱風(fēng) 化和微分化巖石均在650公斤/厘米2以上，有的可達(dá)1100公斤/厘米2,混凝土與巖石的 磨擦系數(shù)微分化及弱風(fēng)化下部，可取/ f=1.10、c / =7.5kg/cm2。地震：庫(kù)區(qū)的基本烈度為6度。1.5樞紐建筑物特性指標(biāo)項(xiàng) 目單位指標(biāo)備注校核洪水位米2

5、27.2設(shè)計(jì)洪水位米225.7p=0.01%水正常蓄水位米224.7p=0.1%汛期限制水位米216.0死水位（發(fā)電）米180.0位校核洪水位尾水位米156.8設(shè)計(jì)洪水尾水位米152.0正常尾水位米138.4庫(kù)總庫(kù)容億立米25.5計(jì)入十年淤積調(diào)洪庫(kù)容億立米7.4興利庫(kù)容億立米19.5容共用庫(kù)容億立米5.6死庫(kù)容億立米4.2計(jì)入十年淤積壩型混凝土重力壩設(shè)計(jì)洪水下泄能力米3/秒32300校核水位下泄量429002.壩體剖面擬定水庫(kù)凈水位的超高按公式ah = hi + hz + hc計(jì)算，計(jì)算分設(shè)計(jì)洪水、校核洪水和正常蓄水位三種情況進(jìn)行。由于風(fēng)的作用，在水庫(kù)內(nèi)形成波浪，它不但給閘壩等擋水建筑物直接施

6、加浪壓力， 而 且波峰所及高程也是決定壩高的重要依據(jù)。 浪壓力也與波浪要素有關(guān)，波浪要素包括波浪 的長(zhǎng)度、高度及波浪中心線高出靜水位的高度。2.1 波浪要素計(jì)算2.1.1 累積頻率波高計(jì)算27一般采用以一定實(shí)測(cè)或試驗(yàn)資料為基準(zhǔn)的半理論半經(jīng)驗(yàn)方法。根據(jù)sl319 2005混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范丘陵、平原地區(qū)水庫(kù)，宜按鶴地水庫(kù)公式計(jì)算：%-計(jì)算風(fēng)速，m/s,在正常洪水位和設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，采用相應(yīng)季節(jié)50年重現(xiàn)期的最大風(fēng)速的多年平均值，近似取 v0=21.5m/sd 風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度（有效吹程），d = 3000m h2% 累積頻率為2%勺波高，mlm平均波長(zhǎng)，mglm =0.0386繪1/2v0v。(1)計(jì)算

7、得，設(shè)計(jì)洪水位時(shí)lm=14.513m；校核洪水位時(shí)lm=14.513m。由公式0.0018( gd )0.45ghm =0.13th0.7(嗎m)0.7thv0-v0v00.13th0.7( "ghm)0.7v0(2)計(jì)算出平均波高h(yuǎn)m= 0.548m,并與平均水深hm （取正常蓄水位）相比得hmum約為0,h m查sl319 2005混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范表 b.6.3-1不同累積頻率的波高與平均波高的比值得到：設(shè)計(jì)洪水位時(shí) h1% =0.548 2.42 = 1.325m校核洪水位時(shí) h1% =0.548 2.42 = 1.325m2.1.2波浪壅高的計(jì)算：已知d = 3km ,設(shè)

8、計(jì)洪水時(shí)采用多年平均最大風(fēng)速 = 21.5m/ s,校核情況采用多年平均最大風(fēng)速v = 21.5m/s,根據(jù)sl319 2005混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范官?gòu)d水庫(kù) 公式：hz1%cth(3)計(jì)算得到設(shè)計(jì)洪水時(shí)波浪雍高h(yuǎn)z= 0.38m ,校核洪水時(shí)波浪雍高h(yuǎn)z= 0.38m2.1.3防浪墻頂值洪水位高差計(jì)算：hc為安全加高，壩的安全級(jí)別是i級(jí)，查水工建筑物表 3-10,可得設(shè)計(jì)洪水時(shí)hc=0.7m,校核洪水時(shí)hc=0.5m由公式： h = hi% +hz +，（4）得：設(shè)計(jì)洪水時(shí) h =1.325 0.38 0.7 = 2.405m校核洪水時(shí) h =1.325 0.38 0.5 = 2.205mh為

9、防浪墻頂與設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位時(shí)的高差。2.2壩頂高程計(jì)算：設(shè)計(jì)情況下壩頂高程二設(shè)計(jì)洪水位h = 225.7 2.405 = 228.105m校核情況下壩頂高程二校核洪水位,h = 227.2 2.205 = 229.405m可見(jiàn)校核狀況下的高程為控制高程，選擇壩頂高程為229.405-1.2= 228m。3 .重力壩剖面設(shè)計(jì)3.1 非溢流壩剖面設(shè)計(jì)河槽高程為150ml則壩高：228-150 = 78m。壩頂寬度：取值范圍為壩高的8哌j 10%考慮交通要求，取8nl上游壩坡做成折坡，折坡點(diǎn)位于壩高1/3處（即高程176m處），在此上壩坡鉛直，在 此以下，壩坡坡率n取為0.16,下游壩坡坡率m

10、取為0.8,邛=38.66：。底寬取77.52 ,為壩高的0.80倍。非溢流壩橫斷面如圖1所示。圖1非溢流壩斷面圖3.2 溢流壩剖面設(shè)計(jì)溢流壩由頂部曲線段、中間直線段和下部反弧段三部分組成。3.2.1 堰面曲線設(shè)計(jì)壩高78米，由規(guī)范知單寬泄流量q的取值范圍為：50100m3/(s m),取一 3 ,、q = 75m /(s m)。3q = ；m. 2gh2(5)取名=0.95, m=0.5,得堰頂水頭h= 10.83m設(shè)計(jì)洪水位為225.7m, 225.7 -10.83 = 214.87m ,取堰頂高程為215mb堰頂最大作用 水頭 hmax =227.2-215 = 12.2m。該工程采用開(kāi)

11、敞式溢流壩，溢流壩曲線由頂部曲線段、中間直線段和下部反弧段三部分組成，溢流面曲線可采用 we釉線，曲線白具體如圖2圖2 wes曲線其中的hd為定形設(shè)計(jì)水頭，按堰頂最大作用水頭 hmax的75 % -95 %計(jì)算。由于上游堰高 h = 225.7 -150 = 75.7m > 1.33h d,故取 h d = 0.80hmax = 976mr1 =0.5hd =4.88m,r2 =0.2hd =1.95m,r = 0.04h d = 0.39m0.175hd =1.71m,0.276hd =2.69m,0.282hd = 2.75mx以向右為正，y以向(6)堰頂下游采用 we釉線（x, y

12、一以溢流壩頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo),1.85下為正），方程為：y=2hd.dy1.85x0.85 _ 1dx - 2h0.85 - 0.80得 x =13.91m,六85再代入y =0.85 ，2hd可得 yu = 9.40m故可得堰面曲線見(jiàn)表1:表1堰面曲線表x0123456789yo.900.0720.2600.5500.9371.4161.9842.6393.3784.200x10111213141516171819y0.95.1046.0897.1528.2939.51210.80712.17813.62315.14216.735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

13、坡相同。用以下方法可求得切點(diǎn)坐標(biāo)為（13.91, 9.40）。具體過(guò)程如下：3.2.2 反弧段半徑和反弧圓心坐標(biāo)的確定直線段后接反弧段，采用挑流消能。根據(jù)鼻坎高于下游水位12m勺要求，確定鼻坎高程158.3 （下游最高水位為156.8m）,試取日=231下游河床高程150ml以校核洪水為控制情況，上游水位227.2m,下游水位為156.8m。由能量守恒公式:mgh =2-mv 2得反弧段最低點(diǎn)流速v = 33.04m/ s反弧半徑的確定，經(jīng)試算擬定 r=i8m此時(shí)反弧最低點(diǎn)高程為(8)h =h 坎頂 +rcos6 r =158.3+18xcos23 _18 = 156.87mh=q v7533

14、.04=2.27m為了保證有較好的挑流條件，反弧半徑r=(410)h,故取反弧半徑r=18m是符合要求的 圓心高程：h0 =h坎頂 +rcose =158.3+18xcos23°= 174.86m ,圓心縱坐標(biāo) y0 =214 174.86 = 39.14m,直線段與反弧半徑的切點(diǎn)縱坐標(biāo)yd =y0 +rsin中=39.14+ 18msin38.66°= 50.38m ,橫坐標(biāo) xd+(yd -孔)x0.75=13.91 +(50.38-9.40)x0.75 = 44.65m ,則圓心橫坐標(biāo) x0 =xd 十rcos5=44.65+18父cos38.66°=58.

15、71m。由直線與圓相切可得圓心角為51.34 23 -74.34初步擬定的剖面圖如圖3所示。v 214堀原高程 1茁起坡點(diǎn)靠谷v 150圖3 溢流壩斷面圖4 .壩體穩(wěn)定分析4.1 非溢流壩段穩(wěn)定分析庫(kù)區(qū)的基本烈度為6度，設(shè)計(jì)時(shí)不考慮地震作用。本設(shè)計(jì)基本組合為設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的荷載組合，特殊組合為校核洪水位時(shí)的荷載組合。選取壩基面作為計(jì)算截面。（上游水深為h,下游水深為h）壩基面受力圖見(jiàn)圖4:p2圖4非溢流壩壩基面受力圖4.1.1 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)荷載計(jì)算如下(以單寬計(jì)算)：1 .自重荷載：1 2g1 = x312 0.16 24 =1845.120kn21g2 =1(77.52 -31 0.16) 7

16、5.7 24 =65913.504kn21 8g3 =1 父(2 3+2 3+-8)x8x24 =1401.600 kn2 0.802.靜水壓力：由公式1 op=，；h2(10)2代：上游水平水壓力：p1 =1 h12 =1 9.81 75.72 =40350.933kn221c 1o下游水平水壓力：p2 = h12 = x9.81 172 -1417.545kn22上游垂直水壓力 w1 -1 75.7 (75.7 -31) 1 31 0.16 9.81 -2929.1875kn2下游垂直水壓力： w2 1- 17 17 0.80 9.81 -1134.036kn23 .揚(yáng)壓力:當(dāng)壩基設(shè)有防滲

17、帷幕和排水孔時(shí)，壩底面上游(壩踵)處的揚(yáng)壓力作用水頭為 h1,根據(jù)sl319 2005混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范，排水管幕至上游面的距離，一般不小于 壩前水深的1/101/12，且不小于2m ,取9.5mo排水孔中心線處為+小(4-%),下游(壩趾)處為幾，其間各段依次以直線連接。實(shí)體重力壩 口取0.25。u1=9.81 77.52 17 =12928.010knu 2 =- 9.81 75.7 -17 0.25 (75.7 _ 17)】9.5 = 3419.092 kn 21u39.81 75.7 -17 0.25 77.52 9.5 = 4896.139kn24 .浪壓力：波高 h1 =1.32

18、5m ,波長(zhǎng) lm =14.513m ,波浪雍高 hz =0.38m因?yàn)樵O(shè)計(jì)洪水位壩前水深h =90.7m>lm,故可判斷此波為深水波。單位長(zhǎng)度浪壓力標(biāo)準(zhǔn)21 .值：pllm h1% hz , -60.624 kn( 11)45 .淤沙壓力：水平淤沙壓力：1 “ 22r 支、12( 1 12：xpsh = ysbhstg2 45 s 1= m9.0m 22.52 mtg 45 2yl 2 j 21k 2 ,(12)= 1494.678kn垂直淤沙壓力： 1_ 2psv u > 9,0 22.50.15=341.719kn24.1.2校核洪水位時(shí)荷載計(jì)算如下：1.自重荷載：(同設(shè)計(jì)洪

19、水位)-12g1 = x312 0.16 24 =1845.120kn21g2 =1 (77.52 -31 0.16) 75.7 24 65913.504kn21 8g3 = 1m (2 3+2 3 +-8)父8m24 =1401.600 kn 20.802 .靜水壓力：上游水平水壓力： p1 =- h 2 = 1 9.81 92.22 =41696.620kn221c 1c下游水平水壓力： p1h29.81 21.82 =2331.052kn2 2上游垂直水壓力： w1 =1 92.2 (92.2 _31)】31 0.16 9.81 = 3732.038kn2下游垂直水壓力： w2=l 21

20、.82 9.81 =2331.052kn 23 .揚(yáng)壓力：當(dāng)壩基設(shè)有防滲帷幕和排水孔時(shí)，壩底面上游(壩踵)處的揚(yáng)壓力作用水頭為 h2,根據(jù)sl319 2005混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范，排水管幕至上游面的距離，一般不小于 壩前水深的1/101/12，且不小于2m,取9.5m。排水孔中心線處為h2+ct (h2-h2),下游(壩趾)處為h2 ,其間各段依次以直線連接。實(shí)體重力壩a取0.25。u1 =9.81 77.52 21.8 =16578.272kn1,u2 =9.81 92.2 -21.8 0.25 (92.2 -21.8)1 9.5 4100.580kn21u39.81 92.2 -21.8

21、0.25 77.52 -9.5 i=5872.031kn24 .浪壓力：波高1% =1.325m ,波長(zhǎng) lm =14.513m ,波浪雍高 hz = 0.38m。因?yàn)檎Ｐ钏粔吻八頷 92.2m - lm ,故可判斷此波為深水波。2單位長(zhǎng)度浪壓力標(biāo)準(zhǔn)值：巳=1孔式'% +hz )=60.686kn45 .淤沙壓力(同設(shè)計(jì)洪水位)：6 .水平淤沙壓力：1 v 2 2中s 7 12( 1 12："psh =1 bhstg2 45 - i = 1m9.0m 22.52 mtg 45 -2 " i 2)2晨 2 ,= 1494.678kn垂直淤沙壓力：psv =- 9

22、,0 22.52 0.15 = 341.719kn 24.1.3 計(jì)算不同工況下的£w、ep和工m冽一計(jì)算截面上所有豎向力之和，取向下為正，計(jì)算時(shí)取單位長(zhǎng)度壩體。工p一計(jì)算截面上所有水平力之和，取向右為正，計(jì)算時(shí)取單位長(zhǎng)度壩體。m 一計(jì)算截面上所有豎向力和水平力對(duì)計(jì)算截面形心的力矩之和，以使上游壩體產(chǎn) 生壓力者為正。1 .設(shè)計(jì)洪水位情況下：表2非溢流壩計(jì)算結(jié)果匯總(設(shè)計(jì)工況)垂直力w(kn)荷載名稱(chēng)水平力p(kn)力矩m(kn m)+ 一壩體自重82221.024水自重4793.088靜水壓力揚(yáng)壓力23368.087浪壓力淤沙壓力341.719總計(jì)63987.7431273938.6

23、0794559.58338933.38860.6861494.67812680.04440488.7521211910.466190566.2005504.05411210.084-38012.736 w =63987.743kn p =40488.752kn三m =-38012.736 kn m2.校核洪水位情況下:表3非溢流壩計(jì)算結(jié)果匯總(校核工況)荷載名稱(chēng)垂直力w(kn)水平力p(kn)力矩m(kn m)壩體自重82221.0241273938.607水自重3963.0959221.402靜水壓力39365.5681264537.148揚(yáng)壓力26550.883182033.385浪壓力6

24、0.6865595.249淤沙壓力1494.67811210.084總計(jì)341.71912680.04462074.95040920.932-117535.813三 w =62074.950kn三p -40920.932kn三m -117535.813 kn m表4非溢流壩不同工況下應(yīng)力計(jì)算表工況2w(kn)2 m(kn?m)2 p(kn)a(m2)設(shè)計(jì)洪水位63987.743 -38012.73640488.75277.52校核洪水位62074.950 -117535.813 40920.93277.524.1.4 非溢流壩段沿壩基面的抗滑穩(wěn)定分析1 .設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，由于壩的安全級(jí)別是i級(jí)，

25、取結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)九=1.1,設(shè)計(jì)狀況系數(shù)中=1.0 ,結(jié)構(gòu)系數(shù)尸d =1.2。a=77.52 m1 = 77.52m2 , f'=1.10 , c = 7.5kg/cm2 = 735.75kn /m21cle0 ：s(*)= 0- (2 hi2 -2 h12 pl psh)-1.1 1.0 40488.752(13)-44537.627kn1 1r()=一(f 三w ca)dd1 ”,、=一 (1.10 63987.743 735.75 77.52)(14)1.2f06184.881kn1滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求所以 o s(,):二一r(,)d2.校核洪水位時(shí)，由于壩的安全級(jí)別是i級(jí)，取結(jié)構(gòu)重要

26、性系數(shù)%=1.1,設(shè)計(jì)狀況系數(shù)5=0.85,結(jié)構(gòu)系數(shù)3=1.2.1212vs(*) = 0 (- ；h12 - h2 +fl +psh) = 1.1 m 1.0 m 40920.932 =45013.025kn11:r(.) = 一(f 二w ca)= ddx1.2(1.10 62074.950 735.75 77.52) w04431.488kn滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求-1 _所以 0s(,):二一r()4.1.5壩趾抗壓強(qiáng)度極限狀態(tài)中=1.0 ,結(jié)構(gòu)系數(shù)1.設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，取結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)4=1.1 ,設(shè)計(jì)狀況系數(shù)% =1.8。壩體采用c15混凝土，則抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fk =7200kpa0s(,)=0

27、二f£w 6"m、2im (1 + m )b1 2,c 63987.743= 1.1 1.0_77.52-1.56mpa6 (-38012.736 )2、'(1 0.80 )277.522(15)11 r(.)= 7200 =4mpad1.8(16)一 1所以 o s(,)：一r(,)d滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求2.校核洪水位時(shí)，取結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) %=1.1 ,設(shè)計(jì)狀況系數(shù)= 0.85 ,結(jié)構(gòu)系數(shù)%=1.8。壩體采用c15混凝土，則抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fk =7200kpa0 - s(-)= 1.1 0.85三w 6三m-2、 -2(1m).b b62074.950il 77.526

28、(-117535.81 3)2、(1 0.80 )-277.52= 1.41mpa11r(*)7200 =4mpad1.81滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求所以 0 s();r()d4.1.6上游壩踵不出現(xiàn)拉應(yīng)力的極限狀態(tài)0s(廿 0三 w 6 ,mil b b2(17)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。4.2溢流壩段穩(wěn)定分析選取壩基面作為計(jì)算截面（上游水深為h ,下游水深為h）0受力圖見(jiàn)圖5:圖5溢流壩壩基面受力圖4.2.1 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)荷載計(jì)算如下(以單寬計(jì)算)：1 .自重荷載：-1g1v1 31 0.16 31 24 1845.12kn21g2 =1 90.72 0.80 24 =78974.304kn 22 .靜水壓力：上游

29、水平水壓力：p1 =- h12 =1- 9.81 90.72 =40350.933kn 22下游水平水壓力：p2=1h12=l 9.81 172 =1417.545kn 22上游垂直水壓力： w1= 190.7 (90.7 -31)131 0.16 9.81 = 3659.052kn23 .動(dòng)水壓力：由公式ph =-qv(cos%-cos% )(18)gfv =-qv(sinc(1 +sina2)(19)g水平動(dòng)水壓力：ph j81 75 33.04 （cos23 -cos53.13 ） = 721.098kn 9.81垂直動(dòng)水壓力：pv = 9.81 75 33.04 門(mén) 23 sin 53

30、.13 ） = 2894.304kn 9.814 .揚(yáng)壓力：（同非溢流壩設(shè)計(jì)洪水位）5 .浪壓力：（同非溢流壩設(shè)計(jì)洪水位）6 .淤沙壓力：（同非溢流壩設(shè)計(jì)洪水位）422校核洪水位時(shí)荷載計(jì)算如下：1 .自重荷載：（同溢流壩的設(shè)計(jì)洪水位）2 .靜水壓力：上游水平水壓力：p1 = 1 h22 = 1 9.81 92.22 =41696.62 kn221c 1下游水平水壓力p2 =1 h；=1 9.81 21.82 =2331.052kn2 2上游垂直水壓力： w1 =1 92.2 （92.2 -21.8） 1 31 0.16 9.81 =3708.621kn 23 .動(dòng)水壓力：水平動(dòng)水壓力：ph =

31、 9.81 75 33.04 （cos23 -cos51 ） =721.098kn 9.81垂直動(dòng)水壓力：pv = 9.81 75 33.04 （sin 23 sin 51 ） = 2894.304kn 9.814 .揚(yáng)壓力：（同非溢流壩的校核洪水位）5 .浪壓力：（同非溢流壩校核洪水位）6 .淤沙壓力（同非溢流壩校核洪水位）：4.2.3計(jì)算不同工況下的ew、工p和工m1 .設(shè)計(jì)洪水位情況下：表5溢流壩計(jì)算結(jié)果匯總（設(shè)計(jì)工況）力矩mkn m)+ 一824621.964133373.8551211910.46671894.51115712.725190566.2005504.220垂直力w（kn

32、）水平力p（kn）荷載名稱(chēng)+ 十 壩體自重80819.424上游水體自重3659.052靜水壓力38933.388721.098動(dòng)水壓力2894.304揚(yáng)壓力23368.087浪壓力60.686淤沙壓力341.719總計(jì)64346.4111494.67839767.65411210.08412680.044-504696.893三 w =64346.411knzp =39767.654kn三m =-504696.893kn m2 .校核洪水位情況下:表6溢流壩計(jì)算結(jié)果匯總（校核工況）荷載名稱(chēng)壩體自重上游水體自重靜水壓力動(dòng)水壓力揚(yáng)壓力浪壓力淤沙壓力總計(jì)垂直力w(kn)水平力p(kn)+ 十 80

33、819.4243955.86339365.568721.0982894.30423368.08760.6861494.678341.71964643.22340199.834力矩m(knm)+ 一824621.964136021.8021264537.14871894.51115712.725190566.2005504.22011210.08412680.044-554675.629三 w = 64643.223kn三 p =40199.834knm =-554675.629kn m表7溢流壩不同工況下應(yīng)力計(jì)算表工況 2w(kn)2 m(kn?m)2 p(kn)a(m2)設(shè)計(jì)洪水位64346

34、.411-504696.89339767.65477.52校核洪水位64643.223-554675.62940199.83477.524.2.4溢流壩段沿壩基面的抗滑穩(wěn)定分析1 .設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，由于壩的安全級(jí)別是i級(jí)，取結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)% =1，設(shè)計(jì)狀況系數(shù)中=1.0,結(jié)構(gòu)系數(shù)九=1.2。a =77.52 x1 = 77.52m2 , f' =1.10 , c =7.5kg/cm2 =735.75kn /m2 11 .0s()=/0-(h；h12-phplpsh)=1.11.0 39767.654 =43744.419kn221 1 ，.1 r(.)= (f w ca) = (1.10

35、 64346.411 735.75 77.52) = 106513.66kndd1.2一 1 、所以為中s(,)<r(,)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。d2.校核洪水位時(shí)，由于壩的安全級(jí)別是i級(jí)，取結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)%=1.1,設(shè)計(jì)狀況系數(shù)中=0.85,結(jié)構(gòu)系數(shù)兀=1.2。.19190 s(,)=#0- (一 h；hj-r pl psh)=1.1 1.0 40199.834 =44219.817kn2211''1r()(f 三w ca) (1.10 64643.223 735.75 77.52) = 106785.738kndd1.2，.1 -、所以 s(*) < r(*)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求

36、。d4.2.5壩趾抗壓強(qiáng)度極限狀態(tài)1 .設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，取結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)"=11，設(shè)計(jì)狀況系數(shù) 中=1.0 ,結(jié)構(gòu)系數(shù)7d =1.8。壩體采用c15混凝土，則抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fk =7200kpa。vs( )=晝言-6y2m 卜(1 + m2)k b b ): 1.11.06434如一 6 (-50469產(chǎn)3) (0.8。2)_ 77.5277.52=2.41mpa1 1r(.)= 7200 =4mpad1.8.1所以"中s( )< ro滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求d2.校核洪水位時(shí)，取結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為=1.1 ,設(shè)計(jì)狀況系數(shù)中=0.85,結(jié)構(gòu)系數(shù)3 =1.8。壩體采用c15混凝土，則抗

37、壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fk =7200kpa。'一 §)ww6m 工ml b - b22i：: (1m)64643.2236 (-554675.62 9)2、= 1.1 0.852 (1 0.80 )_ 77.5277.522=2.13mpa工 r( )=d1 7200 =4mpa1.8.一 1 _滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求所以 0 - s(.):二一rd4.2.6上游壩踵不出現(xiàn)拉應(yīng)力的極限狀態(tài)qs( ) = 06三mb2= 1.164346 uil 77.52-504696.893_277.52= 326.15kpa =0.326mpa 0滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。5.壩體邊緣應(yīng)力分析5.1 非溢流壩邊緣應(yīng)力

38、分析5.1.1 水平截面的正應(yīng)力yub2(20)二 ydb2(21)式中：b計(jì)算截面的長(zhǎng)度1 .設(shè)計(jì)情況下:ctyu二 yd6三mb2_6im一 b263987.743 6 (-38012.736)=i 77.5277.52263987.743 6 (-38012.736)77.52_277.52= 787.482 kpa= 863.389kpa2 .校核情況下:<tyu<t . yd三w , 6三m = 62074.950 . 6 (-117535.813)_ 2 _z2b b 77.5277.52三w 6 三m 62074.950 6 (-117535.813)_2_ 2b b

39、 77.5277.52= 683.408kpa= 918.113kpa5.1.2 剪應(yīng)力1 .設(shè)計(jì)洪水位情況下：品=(4oyu)n = (9.81x90.7787.482) m 0.16 = 16.366kpa(22)id =( 0 yd pd)m = (863.3899.81”7)m0.80 = 557.295kpa(23)2 .校核洪水位情況下：u =(兄一二yu)n = (9.81 92.2 -683.408) 0.16 = 35.372kpad =(0yd -pd)m = (918.113-9.81 21.8) 0.80 = 563.404kpa5.1.3 水平正應(yīng)力1 .設(shè)計(jì)洪水位情

40、況下：axu =r ”=9.81 父 90.716.366父 0.16 = 887.148kpa(24)xu u uaxd =fd +tdm=9.81x17+557.295x0.80 = 465.456kpa(25)2 .校核洪水位情況下：二xu = pu _ un =9.81 92.2-35.372 0.16 = 898.822kpa二xd =pddm =9.81 21.8 563.404 0.80 = 664.581kpa5.1.4 主應(yīng)力1 .設(shè)計(jì)洪水位情況下：壩踵主應(yīng)力：仃1u = (1 + n2聲 yu pun2 = 784.863kpa(26)壩趾主應(yīng)力：仃1d = (1 + m2

41、)。yd pd m2 = 1249.188kpa(27)上游壩面主應(yīng)力：<r2u =pu = 9.81 父 90.7 = 889.767kpa(28)下游壩面主應(yīng)力：仃 2d =pd =9.81m17 = 166.77kpa(29)2 .校核洪水位情況下：壩踵主應(yīng)力：c，u = (1 n2)二yu - pun2 =677.748kpa壩趾主應(yīng)力：c-1d =。m2)cyd -f>m2 =1368.837kpa上游壩面主應(yīng)力：c2u = pu = 9.81 90.7 = 904.482kpa下游壩面主應(yīng)力：二2d =pd=9.81 17 =213.858kpa5.2 溢流壩邊緣應(yīng)力分

42、析5.2.1 水平截面的正應(yīng)力1.設(shè)計(jì)情況下：_三w 6三myu =.2b b二w 6三m64346.411 6 (-504696.893)二277.5277.5264346.411= 326.150kpa77.526 (-504696.893)_ 277.52二 1333.974kpa2.校核情況下：三w 6三m64643.223yu2b b2二w 6三m77.526 (-554675.629)2= 280.078kpa77.522.=-yd b b264643.223 6 (-554675.629)77.5277.522= 1387.703kpa5.1.2剪應(yīng)力1 .設(shè)計(jì)洪水位情況下:u

43、=(兄-二yu)n = (9.81 90.7-326.150) 0.16 = 90.179kpad =(-yd -fd)m = (1333.974-9.81 17) 0.80 = 933.763kpa2 .校核洪水位情況下：u 二代-二yu)n = (9.81 92.2 -280.078) 0.16 = 99.905kpad =(-yd -pd)m = (1387.703-9.81 21.8) 0.80 = 939.076kpa5.1.3 水平正應(yīng)力1 .設(shè)計(jì)洪水位情況下：-xu = pu - un =9.81 90.7-90.179 0.16 = 875.338kpa=pddm =9.81 17 933.763 0.80 = 913.780kpa2 .校核洪水位情況下：二xu = pu - un =9.81 92.2-99.905 0.16 = 888.497kpa二xd =pddm =9.81 21.8 939.076 0.80 = 965.119kpa5.1.4 主應(yīng)力1 .設(shè)計(jì)洪水位情況下：壩踵主應(yīng)力：c-1u =(1 n2)二yu - pun2 =264.094kpa壩趾主應(yīng)力：c；d =(1 m2)-yd -fdm2 =2138.965kpa上游壩面主應(yīng)力:2u =pu =9.81 9