重力壩課程設計

1、.重力壩課程設計專 業(yè)： 水利水電工程 班 級： 姓 名： 學 號： 指導老師： 牛景太 目 錄設計說明書1基本資料及設計數(shù)據(jù)4 1.1基本資料41.1.1概況41.1.2樞紐任務41.1.3地形，地質(zhì)概況41.1.4水文，氣象概況4 1.2設計數(shù)據(jù)52重力壩設計5 2.1工程等別及建筑物級別的確定5 2.2剖面設計5 2.2.1剖面設計原則62.2.2基本剖面設計72.2.3實用剖面設計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)定設計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

2、10 2.4應力分析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構造設計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計142.7.1泄水方式142.7.2孔口設計15 2.7.2.1洪水標準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

3、機16 2.7.2.5閘墩和工作橋162.7.3溢流面體形設計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剖面設計172.7.4消能防沖設計17設計說明書1基本資料及設計數(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 樞紐主要任務以灌溉發(fā)電為主，

4、并結合防洪，航運，養(yǎng)魚及供水等任務進行開發(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991米（黃河標高，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)新華廈構造體系，構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

5、巖及零星的第四紀覆蓋物。 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)淤積問題不致嚴重。此外，庫區(qū)除了下陌村及部分田外，尚無有

6、價值的礦產(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）。

7、4）濕度：多年平均相對濕度80%，月最小相對濕度8%。 5）風速及風向：多年平均風速1.8米/秒，多年最大風速20米/秒，相應風向為南風。 6）日照：多年平均時數(shù)為1828.5小時，無霜期多年平均為273天。 1.2 設計數(shù)據(jù) （1）楊溪水庫的設計洪水位為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）風速及吹程：由基本資料可知，多年平均最大風速為1.8米/秒，洪水期的多年平均最大風速為20米/秒，吹程為1.2KM。（3）壩頂高程的確定：設計水位和校核水位均進行計算，取其較大者，作為最后的壩頂高程。 （4）基礎開挖：根據(jù)基本資料中河谷的地質(zhì)情況確

8、定開挖高程為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，設計洪水下泄流量690m³/s（10）校核洪水位（0.2%）黃海 237.17米 （11）設計洪水位（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）電站總裝機容量Ng 2500*2千瓦 （16）水電站最大引

9、用流量 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）壩址下游設計水位 189.69米2重力壩設計 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，將水利水電工程根據(jù)其工程規(guī)模，效益和在國民經(jīng)濟中的重要性分為5等，見表： 在本設計中，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

10、設計 2.2.1剖面設計原則 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；同時依靠壩體自重產(chǎn)生大揚壓力來抵消由于水壓力引起的拉應力以滿足強度要求。 非溢流壩剖面設計的基本原則是：滿足穩(wěn)定和強度要求，保證大壩安全；工程量小，造價低；結構合理，運用方便；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)定及強度驗算，分析是否滿足安全和經(jīng)濟的要求，壩體剖面可以參照以前的工程實例，結合本工程的實際情況，先行擬定，然后根據(jù)穩(wěn)定和應力分析進行必要的修正。重復以上過程直至得到一個經(jīng)濟的剖面。 2.2.2基本剖面設計 根據(jù)規(guī)范SL319-2005規(guī)定，非溢流壩段的基本斷面

11、呈三角形，其頂點宜在壩頂附近。基本斷面上部設壩頂結構。壩體的上游面可為鉛直面、斜面或折面。實體重力壩上游壩坡宜采用1010.2，壩坡采用折面時，折坡點高程應結合電站進水口、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或幾個坡度，應根據(jù)穩(wěn)定和應力要求并結合上游壩坡同時選定。下游壩坡宜采用10.610.8；對橫縫設有鍵槽進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，為了便于布置進口控制設備，又可利用一部分水重幫助壩體維持穩(wěn)定，本次設計采用上游壩面上部鉛直，下部傾斜的形式。該形式為實際

12、工程中經(jīng)常采用的一種形式，具有比較豐富的工程經(jīng)驗。上游設置成折面可利用淤沙增加壩體自重，折點設置在淤沙水位以上，由資料可知，壩前淤沙高程為203m，故折點可取在高程為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實用剖面設計根據(jù)交通和運行管理的需要，壩頂應有足夠的寬度。為防波浪漫過壩頂，在靜水位以上還應留有一定的超高。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 當在壩頂布置移動式啟閉機時，

13、壩頂寬度要滿足安裝門機軌道的要求。當在壩頂布置移動式啟閉機時，壩頂寬度要滿足安裝門機軌道的要求。2.壩底寬度約為壩高的0.70.9倍2.2.2壩頂高程（分別按照設計情況和校核情況計算） 壩頂高程由靜水位與相應情況下的風浪涌高和安全超高定出。防浪墻頂至設計洪水位或校核洪水位的高差h可由下式計算： 式中： 為累計頻率為1%時的波浪高度，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hc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（風作用于水域的長度）；V0為計算風速。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gD/V

14、02=20250時，為累計頻率為5%的波高h5%；當gD/V02=2501000時，為累計頻率10%的波高h10%。且h1%=1.24h5%。 在正常蓄水位和設計洪水位時，庫面風速宜采用多年平均最大風速的1.5-2.0倍；在校核洪水位時，宜采用相應洪水期多年平均最大風速。該混凝土重力壩結構安全級別為3級，設計情況和校核情況的安全加高hc分別取0.4m和0.3m。 壩頂高程H（選用其中的較大值）：設計情況：H設=設計洪水位+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)定設計 2.3.1分析的目的核算壩體沿壩基面或地基深層軟弱結構面的抗滑穩(wěn)定的

15、安全度。 2.3.2滑動面的選擇滑動面選擇的基本原則：研究壩基地質(zhì)條件和壩體剖面形式，選擇受力較大,抗剪強度低,最容易產(chǎn)生滑動的截面作為計算截面。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構面不利的地形碾壓混凝土層面等。由已知基本資料知，壩址處為震旦紀砂巖。左岸風化較嚴重，深達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）抗剪強度公式，計算公式如下：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

16、別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； 計算截面面積；壩基巖體力學參數(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.

17、301.100.750.651.401.202.001.5020.010.01.100.901.100.700.650.551.200.801.500.7010.05.00.900.700.700.300.550.400.800.550.700.305.02.00.700.400.300.050.550.400.300.052.00.22.4應力分析2.4.1分析的目的檢驗所擬壩體斷面尺寸是否經(jīng)濟合理，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分析方法應力分析的方法有理論計算和模型試驗兩類。理論計算又分為材料力學法和彈性理論法，材料力學法計算簡便，適應面廣，并有一套比較成熟的應力控

18、制標準，目前仍被普遍采用，適應于地質(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，故采用材料力學分析法。2.4.3單一安全系數(shù)法因為假定y 按直線分布，所以按偏心受壓公式計算上、下游的邊緣應力yu和yd 。W作用于計算截面以上全部荷載的鉛直分力的總和，kN；M作用于計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計算截面的長度，m。壩體最大主應力按下游邊緣最大主應力計算：2.分項系數(shù)極限狀態(tài)設計法：（1）壩趾抗壓強度承載能力極限狀態(tài)：壩趾抗壓強度計入揚壓力情況下的極限狀態(tài)作用效應函數(shù)為壩趾抗壓強度極限狀態(tài)抗力函數(shù)

19、為式中：Ra為混凝土抗壓強度。（2）壩踵應力約束條件的正常使用極限狀態(tài)以壩踵鉛直應力不出現(xiàn)拉應力作為正常使用極限狀態(tài)。 2.5構造設計2.5.1橫縫 為了減少溫度應力，適應地基不均勻變形和滿足施工要求，沿壩軸線方向設置橫縫。橫縫間距一般為1520m?？p寬2cm，內(nèi)有止水。 壩體設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鉛直縱縫?？v縫間距一般為1

20、530m。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)設置各種不同用途的廊道，這些廊道互相連通，構成廊道系統(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°

21、45°。 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，至上游面的距離應不小于0.050.07倍水頭，且不小于3m，上游側設排水溝。2.5.5壩頂 壩頂上游設置防浪墻，與壩體連成整體，其結構為鋼筋混凝土結構。防浪墻在壩體橫縫處留有伸縮縫，縫內(nèi)設止水。墻高為1.2m，厚度為30cm，以滿足運用安全的要求。壩頂采用混凝土路面，向兩側傾斜，坡度為2%，兩邊設有排水管，匯集路面的雨水，并排入水庫中。壩頂公路兩側設有寬1m的人行道，并高出壩頂路面20cm，壩頂總寬度為5m，下游側設置欄桿及路燈

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

23、踵和壩址附近，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。孔深58m，必要時還可適當加深，帷幕上游區(qū)的孔深一般為815m。2.6.3帷幕灌漿 DL 51081999混凝土重力壩設計規(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準：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

24、幕一般略向下游傾斜，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計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,還便于設計和施工,同時這種形式的堰在我國應用廣泛，有很多的工程實踐經(jīng)驗。 選用表面溢流式，表面溢流孔泄

25、流能力大，宣泄同樣的流量，表面溢流孔造價遠小于深水泄水孔。2.7.2孔口設計 溢流壩的孔口設計涉及很多因素，如洪水設計標準、下游防洪要求、庫水位壅高有無限制、是否利用洪水預報、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洪水標準 洪水標準包括洪峰流量和洪水總量，是確定孔口尺寸、進行水庫調(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計標準的標定，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準重現(xiàn)期(年)項目水工建筑物級別12345設計10005005001001005050303020校核50002000200010001000500

26、500200200100 由水文計算可知：校核洪水最大下泄流量1100m3/s，設計洪水下泄流量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，且當遭到意外洪水時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)，正常取用時取0.750.9，校核運用時取1.0。 設為溢流段凈寬（不包括閘墩的

27、厚度），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等寬的孔口。若孔口寬度為，則孔口數(shù),一般選用略大于計算值的整數(shù)。令閘墩厚度為，則溢流前沿總長應為 再利用下式求堰頂水頭：式中：為閘墩側收縮系數(shù)，與墩頭型式有關；為流量系數(shù)，與堰頂型式有關；為重力加速度，。設計洪水位減去即為堰頂高程。 2.7.2.4閘門和啟閉機 工作閘門選用平面閘門，優(yōu)點：結構簡單，閘墩受力條件好，各孔口可共用一個活動式啟門機。 啟閉機選用活動式啟閉機，可以兼用于啟吊工作閘門和檢修閘門。 2.7.2.5閘墩和工

28、作橋 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溢流面體形設計 溢流面由頂部曲線段、中間直線段和反弧段三部分組成。設計要求：有較高的流量系數(shù)，泄流能力大；水流平順，不產(chǎn)生不利的負壓和空蝕破壞；體形簡單、造價低、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，因為其流量系數(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為定型設計水頭，一般為校核洪水位時堰頂水頭的75%95% 2.7.3.2反弧段 根據(jù)DL 5108-1999混凝土重力壩設計規(guī)范規(guī)定：對于挑流消能，為校核洪水閘門全開時反弧段最低點處的水

29、深。也可采用經(jīng)驗公式： 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剖面設計 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。上游壩面設計成鉛直的，并與非溢流重力壩的上游壩面相一致。 2.7.4消能防沖設計 由溢流壩下泄的水流具有巨大的能量，必須妥善進行處理，否則勢必導致下游河床被嚴重沖刷，甚至造成岸坡坍塌和大壩失事。所以必須合理選擇和設計消能措施，對樞紐布置、大壩安全及工程量都有重要意義。 本設計選用挑流消能，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，對尾水變幅適應性強，結構簡單，施工、維修方便，工

30、程量小。 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。鼻坎坎頂應高出下游水位，一般12m為宜。 水舌挑射距離按水舌外緣計算，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)，對堅硬完整的基巖，堅硬但完整性較差的基巖，軟弱破碎、裂隙發(fā)育的基巖。目 錄設計計算書1重力壩設計 20 1.1壩頂寬度壩底寬度201.2壩頂高程201.3壩底高程2

31、1 1.2穩(wěn)定設計22 1.3應力分析24 1.4溢流重力壩和泄水孔的孔口設計261.4.1孔口尺寸261.4.2溢流面體形設計27 1.4.2.1頂部曲線段27 1.4.2.2反弧段271.4.3消能防沖設計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（分別按照設計情況和校核情況計算）根據(jù)規(guī)范計算，主要建筑物級別為3級：設計情況：（取2.0倍多年平均風速） 校核情況：

32、（洪水期多年平均風速） 根據(jù)公式求出：設計情況：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)定設計荷載及荷載組合 重力壩的主要荷載主要有：自重、靜水壓力、浪壓力、泥沙壓力、揚壓力、地震荷載等，常取1m壩長進行計算。 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)設計情況：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 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 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應力分析設計情況：壩體自重：（逆） （逆） （逆）靜水壓力：（順） （逆） （逆） （逆） （順）揚 壓 力：（順） （順） （順）波浪壓力：（順）泥沙壓力：（