重力壩設(shè)計計算書

1、水利水電工程專業(yè)專項(xiàng)設(shè)計說明書水 工 建 筑 物 課 程設(shè)計題目： 重力壩設(shè)計（西山水利樞紐） 班 級： 水電1141 姓 名 韓 磊 指導(dǎo)教師： 邊 軍 長春工程學(xué)院水利與環(huán)境工程學(xué)院水 工 教 研 室2013 年 3 月 3日58目錄1 擋水壩段11.1 剖面輪廓及尺寸11.1.1 壩頂高程的確定11.2 壩體穩(wěn)定應(yīng)力分析41.2.1 擋水壩段荷載計算41.2.2 穩(wěn)定驗(yàn)算181.2.3 壩基面應(yīng)力計算191.2.4 壩體內(nèi)部應(yīng)力的計算252 溢流壩段342.1 孔口尺寸和泄流能力342.1.1 確定孔口尺寸和孔口數(shù)量342.1.1.2溢流壩最大高度和坡度的擬定。352.1.2 泄洪能力的

2、驗(yàn)算352.2 檢修門槽空蝕性能驗(yàn)算372.2.1校核洪水位時堰頂壓力驗(yàn)算372.2.2 平板門門槽空蝕驗(yàn)算372.3 溢流壩曲面設(shè)計372.3.1 上游前緣段計算372.3.2頂部曲線段382.3.3 中間直線段382.3.4 反弧段382.3.5 橋面布置392.4 堰面水深的校和計算402.4.1堰面水深計算402.4.2 直線段水深計算412.4.3 反弧段水深計算412.4.4 滲氣后水深計算422.5 消力池的計算422.5.1判斷消能方式422.5.2 判斷是否要修消力池422.5.3 消力池尺寸的計算432.5.4 基本組合(2)442.6 溢流壩算段的穩(wěn)定、應(yīng)力計482.6.

3、1 荷載計算482.6.2 穩(wěn)定驗(yàn)算522.6.3 壩基面應(yīng)力計算532.6.4 壩體內(nèi)部應(yīng)力的計算543、設(shè)計參考資料55謝辭551 擋水壩段1.1 剖面輪廓及尺寸1.1.1 壩頂高程的確定由于設(shè)計洪水位低于正常洪水位，故取正常洪水位和校核洪水位作為控制情況。壩底高程取擋水壩段最低點(diǎn)440.00m，壩頂高程為正常蓄水位480.00 m，校核洪水位481.0 m，確定靜水面以上的高度h后，加上相應(yīng)水位，取二者之間較大的作為水庫壩頂高程。公式： 教材水工建筑物356 教材水工建筑物24 教材水工建筑物25= hl2/L 教材水工建筑物26式中：h 靜水面以上最低高度，m；hl 波浪爬高高度，m；

4、hz 波浪中心線至靜水位的高度，m；L 波長，m；H 壩前水深，以m計；V0 計算風(fēng)速,m/s,水庫為正常蓄水位和設(shè)計洪水位時，宜采用相應(yīng)洪水期多年平均風(fēng)速的1.52.0倍；校核洪水位時,宜采用相應(yīng)洪水期最大風(fēng)速的多年平均值，多年平均值為11.7 m/s；D 庫面的波浪吹程,km，本庫區(qū)吹程為1KM；hc 安全超高（m），據(jù)三級建筑物查教材P78表3-10，正常蓄水位為0.4 m；校核洪水位為0.3 m。1、正常蓄水位： hz = hl2/L= ×0.7492/8.253= 0.214m m因此設(shè)計蓄水位時壩頂高程=480.0+1.363=481.363 m2、校核洪水位： hz =

5、 hl2/L= ×0.3592/4.583= 0.135 m因此校核洪水位時壩頂高程= 481.0+0.794 = 481.794 m取1、2兩種情況的最大值為481.794m，取整最后壩頂高程取為482.00m。擋水壩段的剖面設(shè)計基本剖面如下圖11所示圖11根據(jù)基本假定，運(yùn)用材料力學(xué)公式計算壩底應(yīng)力，壩踵處應(yīng)力為0，得到如下式 水工建筑物上冊（張光斗、王光綸著）對于重力壩沿壩基面的抗滑穩(wěn)定性，對于初選壩面的初略計算，采用較為簡單的抗剪強(qiáng)度公式，對于圖示基本剖面有： 水工建筑物上冊（張光斗、王光綸著）同時由折減前后揚(yáng)壓力相等，有下式：H=H2B+1/21(H1-H2)*(1-)B+1

6、(H1-H2)B+1/2(1-1)(H1-H2)B符號意義：B 壩底寬，(米)；H 壩高，(米)；H1、H2上下游水位 上游壩坡的水平寬度與壩底寬的比值=nH/B；n 上游壩面坡度比； 水的容重，取9.8KN/m3；h 混凝土的容重，取24 KN/m3； 揚(yáng)壓力的折減系數(shù)，河床壩段 = 0.20.3， 岸坡壩段 = 0.30.5；f 混凝土與基巖之間的摩擦系數(shù)，一般取0.50.8之間；Ks 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，基本組合1.05，特殊組合1.00。其中，壩高為，440為壩底開挖線高程，查工程地質(zhì)圖得到。根據(jù)已建工程實(shí)例，廊道的最小寬度22.5m取2.5m。距離壩踵最小距離4m，取壩內(nèi)廊道距壩踵6.

7、0m。聯(lián)立以上三個方程，解得，B31.0m。 上游坡度為 1：n，即n= B/H = 0.01×31.0430.001，由于其值較小，為施工方便，將壩體上游面作成鉛直面，故視為邊坡為垂直，即上游壩坡坡率為n=0。下游坡度為1：m，即m=B/H=31.0/43 0.73,本設(shè)計取0.70。壩頂寬度參照設(shè)計說明書解說，取實(shí)用壩面壩頂寬度12m，其圖如后所示。1.2 壩體穩(wěn)定應(yīng)力分析1.2.1 擋水壩段荷載計算本工程計算荷載組合情況說明參見說明書。荷載組合分三種情況：基本組合 正常蓄水位情況；特殊組合 正常蓄水位 + 地震情況;特殊組合 校核洪水位情況?；窘M合（1）正常蓄水位情況: 上游

8、水位481.00m，下游水位取正常尾水位452.00 m荷載組合:自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力特殊組合（1）校核洪水位情況：上游水位482.00 m，下游水位取正常尾水位460.30m荷載組合:自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力特殊組合（2）正常蓄水位+地震情況：荷載組合:自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力+地震荷載正常蓄水位和校核洪水位荷載分布分別為圖12、圖13所示：圖12 正常蓄水位時的荷載分布圖 單位：m圖13 校核洪水位時的荷載分布圖 單位：m正常蓄水位時各項(xiàng)荷載計算公式如下，取1 m壩長進(jìn)行分析1、自重：將壩體分為一個三角形和一個長方形，混凝土容重在設(shè)計階段

9、取24 KN/m3 ,廊道自重不計。則 W = = =18284.57KN彎矩：M = =60246.29KN.m2、靜水壓力：指上游面水平水壓力P1和下游面的水平水壓力P2，以及下游面垂直水壓力G,下游尾水位取多年平均值 452.00 m，(即不泄洪情況，對壩體穩(wěn)定較不利)。上游水位差，下游水位差。則 = =7840KN= = 705.6KN= = 493.92KN彎矩: M = = =113391.4KN.m3、浪壓力：由確定壩頂高程可知，在正常蓄水位時波長，壩前水深為。則HL/2,波浪運(yùn)動不受庫底約束，屬于深水波，深水波的浪壓力計算公式為： 教材水工建筑物28=6.65KN下游水較淺忽略

10、不計彎矩：M=(=150.86KN.m式中：hl 波高，m； hz 波浪中心線高于靜水面的高度，m。4、泥沙壓力： 教材水工建筑物211= =1406.38KN彎矩: =11251.03KN.m式中：Ps 壩面每米寬度上的水平泥沙壓力，KN/ m；sb 淤沙的浮容重，KN/ m3，泥沙飽和容重為18 KN/m3,浮容重取8KN/。hs 壩段前泥沙淤積厚度，m。泥沙淤積高程已知為 464.0 m，泥沙厚度為； 淤沙的內(nèi)摩擦角，已知°。5、揚(yáng)壓力：壩踵處揚(yáng)壓力為壩址處揚(yáng)壓力為，則、,.因?yàn)橛嗅∧患芭潘仔鑼P(yáng)壓力進(jìn)行折減混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范(SDJ2178)建議河床壩段，共分六塊進(jìn)行計算

11、：第一塊：U1為浮托力，長方形，117.6 第二塊：U2為長方形，56.84 =369.46KN第三塊：U3為三角形， 第四塊：U4為長方形，（127.89-56.84） =284.2KN 第五塊：KN第六塊：所以總的揚(yáng)壓力為U =5396.98KN彎矩為：其中M=0= 4359.63KN.m=266.91KN.m= 3708.81KN.m= 907.64KN.m= 4289.15KN.m所以有 M揚(yáng)=13532.14KN.m6、地震荷載：地震荷載分地震慣性力和地震動水壓力、動土壓力等，對于中壩，只進(jìn)行地震慣性力和水的動水壓力，對于動土壓力、揚(yáng)壓力、壩前泥沙壓力的影響為簡單，可以不予計算。查水

12、工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范，8級以下地震無須計算豎向慣性力。本工程烈度為7級，不予計入豎向地震慣性力。1）地震慣性力： 教材水工建筑物31式中：Q0 水平向總地震慣性力KH 水平向地震系數(shù)，為地面水平最大加速度的統(tǒng)計平均值與重力加速度的比值，當(dāng)設(shè)計烈度為7度時，KH 取0.1；C2 綜合影響系數(shù)，可取0.25； F 地震慣性力系數(shù)，查教材水工建筑物按表31取F=1.3；W 產(chǎn)生地震慣性力的建筑物總重量，KN，；W = =18284.57KN則 ；為了計算地震慣性力對基礎(chǔ)中心矩，將壩分成7段，如圖14所示，分別計算各段的地震慣性力Pi及力矩。Pi = Q0 教材水工建筑物32式中：Wi 集中在質(zhì)點(diǎn)i的

13、重量，KN；i 地震慣性力分布系數(shù)，按教材水工建筑物表31選用；n 計算質(zhì)點(diǎn)的總數(shù)。圖14 地震荷載分布圖 單位：m由于地震慣性力按豎直方向重力不同而分布不均?，F(xiàn)將混凝土重力壩擋水壩分為3塊。分別計算慣性力并求出各自彎矩得：= 10836KN=2189.81KN=6372.72KN=6055.26KN =2774.78KN=971.37KN所以Wi ×i=29199.94KN。所以 P1=10836/29199.94x706.02=262.00KNP2=2189.81/29199.94x706.02=52.95KNP3=6372.72/29199.94x706.02=154.08KN

14、P4=6055.26/29199.94x706.02=146.41KNP5=2774.78/29199.94x706.02=67.09KNP6=971.37/29199.94x706.02=23.49KN有關(guān)彎矩計算如下： =9856.50KN.m=1538.64KN.m=1158.72KN.m=783.29KN.m=1059.37KN.m= 84.08KN.mM=M1+M2+M3+M4+M5+M6=14480.59KN.m計算結(jié)果見下表11所示： 表11 數(shù)編 值號自重WiiWi ×iPi力臂li力矩Mi30963.5108360.37262.0037.629856.501183.

15、681.852189.8080.0752.9529.061538.644720.531.356372.71550.22154.087.521158.726055.2616055.260.21146.415.35783.292255.921.232774.78160.1067.0915.791059.37971.371971.370.0323.493.5884.0818282.7629199.935114480.59 2）地震動水壓力地震時，壩前、壩后的水也隨著震動，形成作用在壩面上的激蕩力。在水平地震作用下，重力壩鉛直面上的地震動水壓力沿高度分布，單位寬度上的總地震動水壓力，其作用點(diǎn)位于水面以

16、下0.54H。上下游面的地震水壓力作用方向一致，與地震加速度方向相反。 教材水工建筑物3-3式中:P0水深y處的地震動水壓力強(qiáng)度KPa 水容重 ； H1 水深 ，m。上游，下游。則 上游對O點(diǎn)產(chǎn)生的力臂下游由于下游動水壓力較小，動水壓力垂直壩坡，所以計算比較復(fù)雜，故此不計。校核洪水位時：1 、水壓力及彎矩計算= 8236.9KN= 493.92KN= 705.6KN所以 = 115799.08KN.m2、揚(yáng)壓力及其彎矩的計算：壩踵處揚(yáng)壓力為壩址處揚(yáng)壓力為，則、,.因?yàn)橛嗅∧患芭潘仔鑼P(yáng)壓力進(jìn)行折減混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范(SDJ2178)建議河床壩段，共分六塊進(jìn)行計算：第一塊：U1為浮托力，長方

17、形，117.6 第二塊：U2為長方形，56.84 =369.46kN第三塊：U3為三角形， 第四塊：U4為長方形，（127.89-56.84） = 284.2kN第五塊：第六塊：所以總的揚(yáng)壓力為U =5393.89KN彎矩為：其中M=0= 4359.63KN.m= 462.78KN.m= 3708.81KN.m= 907.64KN.m= 4289.15KN.m所以有 M揚(yáng)=13728.01KN.m3、浪壓力：由確定壩頂高程可知，在校核洪水位時波長為4.58 m，壩前水深為。則H L/2,波浪運(yùn)動不受庫底約束，屬于深水波，深水波的浪壓力計算公式為： 教材水工建筑物28 = =19.49KN下游水

18、較淺忽略不計彎矩： M = ( = 412.25KN.m式中：hl 波高，m； hz 波浪中心線高于靜水面的高度，m。工況1：基本組合（1）內(nèi)力計算見附表一；工況2：特殊組合（1）內(nèi)力計算見附表二;附表 1 工況1 (正常蓄水位 479.5m，對基底中心O點(diǎn)取矩)荷載計算式垂直力(KN)水平力(KN)對截面形心力臂(m)力 矩 (KN·m)+自重力W112123849.05112075.2W25617.412.9816739.88W1800.4195335.32垂直水壓力G 493.826345.22水平水壓力P18236.913.66112516.05P2705.642822.4泥

19、沙壓力Ps1800.08814400.64浪壓力Pl119.4738.70753.48Pl2小計20295.6410056.45705.698157.72134015.39揚(yáng)壓力U13539.7600U2369.4611.804359.63U3670.710.68462.78U4284.213.053708.81U588.8110.22907.64U6312.6213.724289.15合計附表 2 工況3 校核洪水位 +地震（正常蓄水位479.5m，對基底中心O點(diǎn)取矩)荷 載計算式垂直力(KN)水平力(KN)對截面形心力臂(m)力 矩 (KNm)+自重W114141128.12114589.

20、44W24396.494.1718875.6W1508.49895713.84垂直水壓力G 518.412.246345.22水平水壓力P1840513.67106666.67P272042880泥沙壓力Ps1815.118.0314581.38浪壓力Pl15.6638.72219.14Pl2地震動水壓力P1273.1622.14P223.46.48地震慣性力Q1計算見表11小計揚(yáng)壓力U13628.800U237711.874474.99U3688.460.71486.51U429013.123804.8U590.6310.29932.28U631913.794397.95合計1.2.2 穩(wěn)定

21、驗(yàn)算查教材水工建筑物可知，抗剪強(qiáng)度或抗剪斷公式：1.2.2.1 抗剪強(qiáng)度公式： 教材水工建筑物38式中： Ks 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f 壩體混凝與壩基接觸面的抗剪摩擦系數(shù)，本工程取0.7；U 作用在接觸面上的揚(yáng)壓力；W 接觸面以上的總鉛直力；P 接觸面以上的總水平力。Ks 抗滑穩(wěn)定安全指標(biāo)，查教材水工建筑物P51表35得基本組合（1）Ks = 1.05，特殊組合（2）Ks = 1.00，特殊組合（3）Ks = 1.00則基本組合（1）> 滿足要求；特殊組合（1） > 滿足要求。1.2.2.2 抗剪斷強(qiáng)度公式： 教材水工建筑物38式中：Ks抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； f壩體混凝與壩基接觸面的抗

22、剪斷擦系數(shù)，本工程；C壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪凝聚力，本工程；A 壩基接觸面的截面積為B×單寬。Ks 抗剪斷安全指標(biāo)，設(shè)計規(guī)范規(guī)定，不分工程級別，基本組合（1），特殊組合（1），特殊組合（2）。則基本組合（1） 滿足要求；特殊組合（1） 滿足要求。1.2.3 壩基面應(yīng)力計算符號規(guī)定：正應(yīng)力以壓為正，彎應(yīng)力以微分體的拉伸對角線在一、三象線為正，水平外力以指向左方為正，鉛直外力以指向下方正正，力矩以逆時針為正。符號角標(biāo)，上游邊緣用“u”，下游邊緣用“d”。計算公式：1、不計入揚(yáng)壓力1）水平截面上的正應(yīng)力 教材水工建筑物316 教材水工建筑物317 式中：W 作用于計算截面以上全部荷載

23、的鉛直分力的總和，KN；M 作用于計算截面以上全部荷載對截面垂直水流流向形心軸的力矩點(diǎn)和，KN·m；B 計算截面的長度，m。2）剪應(yīng)力 教材水工建筑物318 教材水工建筑物319式中：Pu 上游面水壓力強(qiáng)度，KPa；n 上游壩坡坡率，n = 0；Pd 下游面水壓力強(qiáng)度，KPa；m 下游壩坡坡率，m = 0.7。3）水平正應(yīng)力 教材水工建筑物320 教材水工建筑物3214）上下游邊緣主應(yīng)力 教材水工建筑物322 教材水工建筑物323 2、計入揚(yáng)壓力1）水平截面上的正應(yīng)力 教材水工建筑物316 教材水工建筑物317 式中：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

24、面以上全部荷載對截面垂直水流流向形心軸的力矩點(diǎn)和，KN·m；B計算截面的長度，m。2）剪應(yīng)力 教材水工建筑物333 教材水工建筑物334式中：Puu 上游面水壓力強(qiáng)度，KPa；Pud 下游面水壓力強(qiáng)度，KPa；Pu 上游面水壓力強(qiáng)度，KPa；n 上游壩坡坡率，n = 0；Pd 下游面水壓力強(qiáng)度，KPa；m 下游壩坡坡率，m = 0.7。3）水平正應(yīng)力 教材水工建筑物333 教材水工建筑物3344）上下游邊緣主應(yīng)力 教材水工建筑物335 1.2.3.1 基本組合（1） 1、不計入揚(yáng)壓力1）水平截面上的正應(yīng)力 2）剪應(yīng)力3）水平正應(yīng)力4）上下游邊緣主應(yīng)力 1.2.3.2、計入揚(yáng)壓力1）水

25、平截面上的正應(yīng)力 2）剪應(yīng)力3）水平正應(yīng)力4）上下游邊緣主應(yīng)力 1.2.3.3 特殊組合（1）（校核洪水位時）：1、不計入揚(yáng)壓力1）水平截面上的正應(yīng)力 2）剪應(yīng)力3）水平正應(yīng)力4）上下游邊緣主應(yīng)力 2、計入揚(yáng)壓力1）水平截面上的正應(yīng)力2）剪應(yīng)力3）水平正應(yīng)力4）上下游邊緣主應(yīng)力 1.2.4 壩體內(nèi)部應(yīng)力的計算選取壩基面上12個點(diǎn)作為計算點(diǎn)，以下游壩趾點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)。選取x1 = 0，x2 = 2.75，x3 = 5.5，x4 = 8.25，x5 =11.0，x6 =13.75，x7=16.5, x8=19.25, x9=22.0, x10=24.75, x11=27.5, x12=20.25作

26、為計算點(diǎn)。計算公式：壩內(nèi)水平截面上的正應(yīng)力y假定y在水平截面上按直線分布，即 教材水工建筑物326 坐標(biāo)原點(diǎn)取在下游壩面，由偏心受壓公式可以得出系數(shù)a 和b.公式中符號的意義與前面的相同。2）壩內(nèi)剪應(yīng)力水平截面上的剪應(yīng)力呈二次拋物線分布，距下游壩面的剪應(yīng)力可用下述拋物線方程表示 教材水工建筑物327式中：公式中符號的意義與前面相同。3）壩內(nèi)水平正應(yīng)力x水平正應(yīng)力的分布接近直線，對中、小型工程近似假定。 教材水工建筑物329式中：4）壩內(nèi)主應(yīng)力1和2求得任意點(diǎn)的三個應(yīng)力分量x、y和 以后，即可計算該點(diǎn)的主應(yīng)力和第一主應(yīng)力的方向1。 教材水工建筑物3291是以順時針方向?yàn)檎?，?dāng)yx時自豎直線量取，

27、當(dāng)yx自水平線量取。1.2.4.1基本組合(1)1、不計入揚(yáng)壓力1）壩內(nèi)水平截面上的正應(yīng)力 當(dāng)X=0時： 則 計算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 = 8.25X5= 11.0X6 =13.75y1=819.2y2=784.6y3=750.1y4=715.5y5=680.9y6=646.4X7=16.5X8=19.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.1.y7=611.8y8=577.2y9=542.7y10=508.1y11=473.5y12=429.42）壩內(nèi)剪應(yīng)力則 計算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 =

28、8.25X5= 11.0X6 =13.75T1=514T2=493.73T3=468.02T4=436.86T5=400.26T6=358.22X7=16.5X8=19.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.25T7=310.72T8=257.78T9=199.4T10=135.57T11=66.3T12=4.583）壩內(nèi)水平正應(yīng)力x則 計算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 =5.5X4 = 8.25X5=11.0X6 = 13.75x1=519x2=515.21x3=511.47x4=507.65x5=508.32x6=500.02X7=16.5X8=1

29、9.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.25x7=496.63x8=492.44x9=488.64x10=484.86x11=481.05x12=477.264）壩內(nèi)主應(yīng)力1和2 計算結(jié)果如下表所示11=1211.6712=1186.1613=1128.0114=1091.415=1002.1116=948.2521=124.0122=126.4223=136.5124=140.4325=164.6126=178.041=-35.65°2=-36.04°3=-36.35°4=-36.53°5=-36.72°6=-3

30、6.94°17=859.7118=754.4819=681.41110=605.75111=519.87112=432.1227=211.6428=251.4429=276.41210=320.21211=364.10212=395.147=-36.86°8=-36.74°9=-36.49°10=-37.45°11=-32.41°1=-3.67°所以 不計入揚(yáng)壓力時1857.57大于0.25rh=1350.07< 混凝土=3000KPa 滿足要求主矢量圖如下圖15所示圖15 主應(yīng)力矢量圖 長度單位：m；應(yīng)力單位：MPa

31、1.2.4.2、計入揚(yáng)壓力1）壩內(nèi)水平截面上的正應(yīng)力 則 計算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 =8.25X5=11.0X6 =13.75y1=767.87y2=707.86y3=647.85y4=587.84y5=527.83y6=467.82X7=16.5X8=19.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.25y7=407.81y8=347.80y9=315.42y10=231.42y11=210.23y12=163.762）壩內(nèi)剪應(yīng)力則 計算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 = 8.25X5= 11.0X6 =

32、13.75T1=537.51T2=503.74T3=474.56T4=431.02T5=400.01T6=331.24X7=16.5X8=19.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.24T7=296.41T8=241.53T9=198.14T10=131.42T11=69.70T12=-3.983）壩內(nèi)水平正應(yīng)力x則 計算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 = 8.25X5= 11.0X6 = 13.75x1=417.42x2=390x3=362.58x4=335.13x5=307.93x6=280.49X7=16.5X8=19.25X9=2

33、2.0X10=24.75X11=27.5X12=30.25x7=253.01x8=225.83x9=198.38x10=142.96x11=95.23x12=6.414）壩內(nèi)主應(yīng)力1和2 計算結(jié)果如下表所示11=1122.0812=1083.2913=1052.3014=1030.3115=918.3116=912.9221=49.7022=50.6023=47.4924=42.4025=38.6926=22.511=-35.77°2=-35.63°3=-35.47°4=-35.25°5=-34.84°6=-34.17°17=822.

34、5218=645.1919=572.92110=412.84111=336.63112=273.4227=23.728=-2.0529=18.39210=26.65211=32.14212=-0.277=-26.50°8=-32.07°9=-29.79°10=-26.42°11=-18.15°1=1.37°主矢量圖如圖16所示圖16 主應(yīng)力矢量圖 長度單位：m；應(yīng)力單位：MPa1.2.4.3 特殊組合(1)1、不計入揚(yáng)壓力1）壩內(nèi)水平截面上的正應(yīng)力 則 計算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 = 8.25X5=

35、 11.0X6 =13.75y1=986.46y2=918.48y3=850.5y4=782.52y5=714.54y6=646.56X7=16.5X8=19.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.24y7=578.58y8=510.6y9=452.62y10=374.64y11=306.66y12=247.132）壩內(nèi)剪應(yīng)力則 計算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 = 8.25X5=11.0X6 = 13.75T1=608.2T2=570.41T3=537.38T4=487.63T5=402.26T6=376.45X7=16.5X8=19

36、.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.24T7=304.8T8=266.9T9=2284.47T10=138.6T11=66.08T12=-3.953）壩內(nèi)水平正應(yīng)力x則 計算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 =8.25X5=11.0X6 =13.75x1=543.34x2=541.14x3=538.94x4=536.74x5=534.54x6=532.34X7=16.5X8=19.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.24x7=530.14x8=527.94x9=525.74x10=523.54x11=521

37、.34x12=519.264）壩內(nèi)主應(yīng)力1和2 計算結(jié)果如下表所示11=1449.4612=1293.0713=1258.6714=1225.8915=1195.5316=1167.7321=138.222=132.5423=114.8824=107.6325=82.9226=67.671=-35.85°2=-35.74°3=-34.45°4=-34.31°5=-33.21°6=-32.34°17=114718=1082.1719=1051.32110=931.26111=878.01112=851.3827=65.3528=60.1

38、229=57.91210=23.93211=-15.12212=-39.547=-31.43°8=-30.24°9=-28.82°10=-26.7°11=-23.57°1=-19.42°主矢量圖如下圖19所示圖17 主應(yīng)力矢量圖 長度單位：m；應(yīng)力單位：MPa2、計入揚(yáng)壓力1）壩內(nèi)水平截面上的正應(yīng)力 則 計算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 = 8.25X5= 11.0X6 =13.75y1=862.05y2=784.83y3=707.61y4=630.59y5=553.17y6=475.95X7=16.5X

39、8=19.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.24y7=398.73y8=321.51y9=244.29y10=167.07y11=89.85y12=12.842）壩內(nèi)剪應(yīng)力則 計算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 = 8.25X5= 11X6 =13.75T1=603.44T2=567.26T3=524.36T4=483.54T5=440.53T6=384.71X7=16.5X8=19.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.24T7=334.67T8=270.76T9=198.46T10=134.38T11=

40、71.45T12=19.373）壩內(nèi)水平正應(yīng)力x則 計算結(jié)果如下表所示X1=0X2 =2.75X3 = 5.5X4 = 8.25X5= 11.0X6 = 13.75x1=422.4x2=389.07x3=355.74x4=322.41x5=289.08x6=255.75X7=16.5X8=19.25X9=22.0X10=24.75X11=27.5X12=30.24x7=222.42x8=189.09x9=155.76x10=122.43x11=89.1x12=56.584）壩內(nèi)主應(yīng)力1和2 計算結(jié)果如下表所示11=1324.6812=1197.813=1070.6614=953.2115=82

41、2.5516=697.5621=1.1122=2.8823=5.0424=4.2625=4.2626=11.271=-35.55°2=-35.73°3=-35.88°4=-35.2°5=-35.15°6=-35.45°17=559.3018=438.9619=301.96110=213.03111=84.97112=28.1827=13.5528=21.0229=21.91210=21.84211=21.92212=31.837=-33.168=-34.549=-33.0110=-33.0111=-26.131=-44.11主矢量圖如

42、下圖110所示圖18 主應(yīng)力矢量圖 長度單位：m；應(yīng)力單位：MPa力單位：MPa2 溢流壩段2.1 孔口尺寸和泄流能力2.1.1 確定孔口尺寸和孔口數(shù)量已知堰頂高程462m，采用設(shè)計洪水位時的流量進(jìn)行孔口尺寸確定，查教材水工建筑物P85表311，由該工程建筑物級在正常運(yùn)用（設(shè)計）情況下，洪水重現(xiàn)期T = 100年，即最大下泄流量采用頻率f = 1的洪水流量。則 通過溢流孔口的下泄流量為 教材水工建筑物365式中：Q0 經(jīng)過電站和泄水口的流量，電站泄量為1000 m3/s，泄水孔泄量設(shè)計時為800 m3/s，校核時為900 m3/s。 系數(shù)，正常運(yùn)行時取0.750.9，校核運(yùn)用時取1.0。則 ，

43、取4600 m3/s為了滿足泄洪能力的要求，孔口凈寬初步擬定為33.00米。分為3孔，閘墩厚為4米。所以溢流壩寬為45米。其孔口高按閘門長采用的高寬比1.52.0來確定，初步擬定為13米高。2.1.1.2溢流壩最大高度和坡度的擬定。2.1.1.2.1最大壩高度的確定462.0-422 = 40m 其中基礎(chǔ)開挖高層為422.00米。2.1.1.2.2 上、下游坡度的確定參考基本資料得： 下游坡度為 1：1.3，上游則和非溢流壩段一致為 1：0。2.1.2 泄洪能力的驗(yàn)算分別對校核洪水和設(shè)計洪水位進(jìn)行驗(yàn)算，其標(biāo)準(zhǔn)分別為4600 m3/s和3800 m3/s。校核洪水位時;>1.33 為高堰式

44、中Hd=(0.780.95)Hmax 取0.8Hmax=16me/Hd = 13/(482-462)= 0.65<0.75 所以為閘孔出流= 4545.21 m <4600 m3/s= 4708.71 m 4600 m3/s 水力學(xué)821， 5% 滿足要求 設(shè)計洪水位時 為堰流 水力學(xué)86其中系數(shù) 所以 =0.502 m3/s 3800 m3/s V= m3/s 3800 m3/s V= m3/s 3800 m3/s 滿足要求2.2 檢修門槽空蝕性能驗(yàn)算2.2.1校核洪水位時堰頂壓力驗(yàn)算校核洪水位閘門全開時出現(xiàn)的負(fù)壓不得超過36米，最大負(fù)壓 其中（由查規(guī)范得） 2.2.2 平板門門

45、槽空蝕驗(yàn)算 水工建筑物370 P0水流未受邊界局部變化處的絕對壓強(qiáng)Pv氣化壓強(qiáng) KPa 150C時水的氣化壓強(qiáng)為0.710=7KPar水的容重所以 當(dāng)閘門全開時 k 空蝕滿足要求2.3 溢流壩曲面設(shè)計堰頂高程為462米，堰面曲線主要由頂部曲線段、中間直線段、反弧段三部分組成。2.3.1 上游前緣段計算本設(shè)計采用兩圓弧法第一個圓弧半徑為 =6.75m= -2.363m R2=0.2HS=2.7mb2=0.276HS=-3.73m 參考水工建筑P94 373R2=0.04HS=0.54mb2=-0.282HS=-3.81m當(dāng)x=b2=2.98時y = 0.11 2.3.2頂部曲線段采用WES型溢流堰頂部曲線段，及OC段，（坐標(biāo)原點(diǎn)O在堰頂，如圖21所示） 據(jù)此方程可會出曲線OC段 所以C點(diǎn)坐標(biāo)為（XC YC）對曲線方程求一階導(dǎo) CD段為直線，坡度為1