水工建設物0812

1、1. 資料分析該水利樞紐位于高山峽谷地區(qū)，波浪要素的計算可選用官廳公 式。因地震設計烈度為 6 度，故不計地震影響。大壩以防洪為主， 3 級建筑物，對應可靠度設計中的結(jié)構(gòu)安全級別為 II 級，相應結(jié)構(gòu)重 要性系數(shù) 0=1.0.壩體上的荷載分兩種組合，基本組合（設計水位） 取持久性狀況對應的設計狀況系數(shù) =1.0，結(jié)構(gòu)系數(shù) d=1.2；偶然 組合（校核洪水位）取偶然狀況對應的設計狀況系數(shù) =0.85，結(jié)構(gòu)系數(shù) d=1.2.壩趾抗壓強度極限狀態(tài)的設計狀況系數(shù)同前，結(jié)構(gòu)系數(shù) d=1.3?？煽慷仍O計要求均采用作用（荷載）設計值和材料強度設計值。 作用（荷載） 標準值乘以作用 （荷載） 分項系數(shù)后的值為

2、作用 （荷載） 設計值；材料強度標準值除以材料性能分項系數(shù)后的值為材料強度設 計值。本設計有關(guān)（荷載）作用的分項系數(shù)查表得：自重為1.0；靜水壓力為 1.0；滲透壓力為 1.2；浮托力為 1.0；淤沙壓力為 1.2；浪壓 力為 1.2。混凝土材料的強度分項系數(shù)為 1.35；因大壩混凝土用 90d 齡期，大壩混凝土抗壓強度材料分項系數(shù)取 2.0；熱軋級鋼筋強度 分項系數(shù)為 1.15 ；、級為 1.10 。材料性能分項系數(shù)中，對 于混凝土與巖基間抗剪強度摩察系數(shù) f ck為 1.3 ，凝聚力 Cck為 3.0。 上游壩踵不出現(xiàn)拉應力極限狀態(tài)的結(jié)構(gòu)功能極限值為 0。下游壩基不 能被壓壞而允許的抗壓強

3、度功能極限值為 4000KPa。實體重力壩滲透 壓力強度系數(shù) 為 0.25 。2、非溢流壩剖面尺寸擬定（1）壩頂高程的確定。壩頂在水庫靜水位以上的超高計算：h=hl +hz+hc 對于安全級別為級的壩，查得安全超高設計洪水位時為0.5m, 校核洪水位為 0.4m。分設計洪水位和校核洪水位兩種情況計算。1）設計洪水位情況。風區(qū)長度 D（有效吹程）為 0.9Km，計算風 速 在設計洪水情況下取多年平均年最大風速的 2 倍為 30m/s 。 波高 hl=0.0076v 0-1/12（gD/v02）1/3×v02/g=0.0076×30-1/12×（9.81 ×

4、900）/302 1/3 ×302/9.81=1.124m波長 L=0.331v0-1/2.15（gD/v02）1/3.75×v02/g=0.331×30-1/2.15 ×（9.81 ×900）/302 1/3.75=11.478m 波浪中心線至計算水位的高度：2因為 H>L,cth（2H/L）1 hz hl cth 2H m所以 hz=hl2/L=0.346m安全超高： hc 0.5 mh=hl+hz+hc=1.124+0.346+0.5=1.97m 壩頂高程：設計洪水位 + h=310+1.97=311.97m2） 校核洪水位情況。風

5、區(qū)長度 D為 0.9m，設計風速 v0在校核洪水位 情況取多年平均年最大風速的 1倍為 15m/s波高： hl =0.0076v0-1/12（gD/v02）1/3×v02/g-1/12 2 1/3 2=0.0076×15-1/12×（9.81×900）/1521/3×152/9. 81 =0.473m 波長： L=0.331v0-1/2.15(gD/v02)1/3.75×v02/g=0.331×15-1/2.15×(9.81 9×00)/1521/3.75=5.733m 波 浪 中 心 線 至 計 算 靜

6、 水 位 的 高 度 hz= hl2/L=3.14×0.4732/5.733=0.123m安全超高 hc=0.4mh=hl +hz+hc=0.473+0.123+0.4=0.996m壩頂高程 =校核洪水位 +h=312.3+0.996=313.296m(1) 取上訴兩種情況壩頂高程中的大值，并取防浪墻高度 1.2m，防浪 墻基座高 0.1m并外伸 0.3m, 則壩頂高程 313.296-1.2-0.1 312m;最 大壩高為 312-280=32m(2) 壩頂寬度。因該水利樞紐位于山區(qū)峽谷，無交通要求，按構(gòu)造要 求取壩頂寬度 5m，同時滿足維修時的單車道要求(3) 壩坡的確定。根據(jù)工

7、程經(jīng)驗，考慮利用部分水重增加壩體穩(wěn)定， 上游采用折坡，起坡點按要求為 1/3-2 /3 壩高，該工程擬折坡點高程 為 301.33m,上部鉛直，下部為 1:0.2 的斜坡，下坡壩坡取 1：0.8 ， 基本三角形頂點位于壩頂， 305.3m 以上為鉛直壩面。(4) 壩體防滲排水。 根據(jù)尺寸得壩體最大寬度 B=28.3m.分析地基條件， 要求設防滲灌漿帷幕和排水孔幕 , 所以灌漿帷幕中心線距上游壩踵為 5.6m，排水孔中心線距防滲帷幕中心線 1.5m, 擬設廊道系統(tǒng)，實體重 力壩剖面設計暫不計入廊道的影響。擬定的非溢流壩剖面圖如附圖圖所示。3、荷載計算及組合：以設計洪水位情況為例進行穩(wěn)定和應力的極

8、限狀態(tài)驗算 （其他情 況）。根據(jù)作用（荷載）組合表，設計洪水位情況的荷載組合包含： 自重+靜水壓力 +淤沙壓力 +楊壓力+浪壓力。沿壩軸線取單位長度 1m 計算。（1）自重。將壩體剖面分成兩個三角形和一個長方形計算其標準 值，廊道的影響暫時不計入。（2）靜水壓力： 按設計洪水位是上下游水平壓力和斜面上的垂直 水壓力分別計算其標準值。（3）揚壓力。揚壓力強度在壩踵出為 rH1 排水孔中心線上為 r（H2+ H） ，壩址處為 rH2.為 0.25，按圖中 4 塊分別計算其揚壓力標準值。（4）淤沙壓力。分水平方向和垂直方向計算。泥沙浮重度為6.5KN/m3, 內(nèi)摩擦角為 18。水平淤沙壓標準值為 P

9、sk=1/2r sdhs2tan 2（45- /2 ）。（5）浪壓力。壩前水深大于 1/2 波長（H>L/2） 采用下列公式計算 浪壓力標準值： Pwk=1/4r wLm（h l +hz） 荷載作用標準值和設計值成果見表4、抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)計算 壩體抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)，屬承載能力極限狀態(tài)，核算時，其作 用和材料性能應以設計值代入?；窘M合 r 0=1.0, =1.0 r d=1.2 F,d=0.83/1.3=0.6308, c , d=600/3=200.00kp 。22 r 0 S（.）=r 0（1/2rH 12-1/2rH 22+Pwk+Psk）=1x1x（4414.5-78.48+4

10、9.66+253.64）=4639.32(KN)1/r dR(.)=1/r d(f ,dW+C, dA)=1/1.2(0.6308×8221.03+200×28.3 ×1)=9038.20(KN)由于 4639.32<9038.20. 故基本組合時抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)滿足要求 偶然組合與基本組合計算方法一致，在此省略。5、壩趾抗壓強度極限狀態(tài)計算 壩趾抗壓強度極限狀態(tài)，屬承載能力極限狀態(tài)，核算時，其作用和材料性能均以設計值代入?；窘M合， r0=1, =1,r d=1.3.2r 0S(.)=r 0( W/B-6M/B2)(1+m2)=1x1x8221.03/28

11、.3-6× 18465.33/28.3 2 ×(1+0.75 2)=(290.5-23.06)× 1.56417.21KPa對于壩趾巖基：1/r dR(.)=1/r d4000=1/1.3x4000=3076.92KPa由于 417.21<3076.92 ，故基本組合時壩趾基巖抗壓強度極限狀態(tài)滿 足要求。對于壩趾混凝土 C101/r dR(.)=1/r df ckd/r m=1/1.3x10000/2=3846.15KPa由于 417.21<3846.15 ，故基本組合是壩趾混凝土 C10抗壓強度極限 狀態(tài)滿足要求。偶然組合與基本組合計算方法類同，計算省略。6、壩體上下游面拉應力正常使用權(quán)限狀態(tài)計算因上下游壩面不出現(xiàn)拉應力屬于正常使用極限狀態(tài)， (要求計入 揚力)，故采用作用的標準值。規(guī)范規(guī)定上游壩踵不出現(xiàn)拉應力結(jié)構(gòu) 的極限值 C1 =0;當壩上游有倒坡、施工期和完建無水期