拱壩課程設計報告

1、精品第一章課程設計目課程設計安排在“水工建筑物”課程內容學習完成之后進行，課程設計作為綜合性實踐環(huán)節(jié)，是對平時作業(yè)的一個補充，課程設計包括土石壩設計的主要理論與計算問題，通過課程設計可以達到綜合訓練的目的。課程設計的目的，是使學生融會貫通“水工建筑物”課程所學專業(yè)理論知識，完成土石壩較完整的設計計算過程，以加深對所學理論的理解與應用。培養(yǎng)綜合運用已學的基礎理論知識和專業(yè)知識來解決基本工程設計問題的初步技能，全面分析考慮問題的思想方法、工作方法。培養(yǎng)設計計算、繪圖、編寫設計文件、使用規(guī)范手冊和應用計算機的能力，提高查閱和應用參考文獻和資料的能力。第二章課程設計題目描述和要求2.1 工程基本概況（

2、一）壩址地形圖及河谷地質剖面圖（另附圖2張）。（二）設計標準，本水庫總庫容2.1千萬方。灌溉2萬畝，電站裝機1萬千瓦。工程等級，建筑物級別以及各項控制標準按有關規(guī)范自行確定。（三）壩址地形地質條件。1 、壩址區(qū)峽谷呈“V”型，兩岸谷坡陡削，高程300米以下較為對稱，坡角4050度。唯右岸自高程300米以上地形轉緩變?yōu)?530度。兩岸附近山高均超出400米高程以上河谷底寬11米高程260米，左岸受沖溝切割后山脊較為單薄。2 、河床和岸坡有大片基巖課露，距河床高47米范圍內形成巖石陡壁。以上為第四紀殘、坡積的砂壤覆蓋層。厚度左岸25米，右岸35米，壩址區(qū)基巖一般風化不深，劇風化垂直深度，左岸為36

3、米，右岸為48米，河床為03米，微風化或新鮮基巖距地表深度，在320米高程以下：兩岸為1020米,河床為4米左右。壩址區(qū)巖性為堅硬致密的花崗巖，較為新鮮完整的物理力學指標甚高，抗壓強度1500kg/cm2,巖石容重r26kN./m3?；瑒用嫔蠋r石之間的摩擦系數f=0.65、粘著力c2kg/cm2?；鶐r彈性模量Ef14105kg,cm20泊松比=0.2,壩體混凝土基巖摩擦系數f=0.65。兩岸基巖無成組有規(guī)律的節(jié)理裂隙存在，主要受F1、F3、F5斷裂切割影響。F1斷裂切割右岸壩肩，其底板高程在314米，頂底巖層破碎。靠右岸在314米高程以上壩肩穩(wěn)定須予重視。F3、F5斷裂在較接近拱壩壩后通過，在

4、拱座推力作用下，將產生壓縮變形因此在拱座推力作用范圍內必須給予工程上的處理。3、巖層抗沖刷條件：泄洪建筑物下游高速水流沿程河床和岸坡，基巖基本裸露、巖性堅硬，抗沖刷力強，大部不須抗沖處理，但在靠近壩體部分的岸坡段對斷裂破碎帶等出露地帶必須封閉固結，適當擴大表層固結灌漿。4、區(qū)域地震條件；本區(qū)地震基本裂度為六度。（四）特征水位經水庫規(guī)劃計算結果、壩址上、下游特征水位如下：P=0.2%校核洪水位319m,相應尾水位270.5m。P=2%設計洪水位316.8。相應尾水位269m。正常高水位316m死水位298m淤砂高程283m。壩頂溢流堰堰頂高程310.2m壩頂高程320m2.2荷載及荷載組合荷載應

5、按實際情況進行分析，決定計算內容、荷載組合根據實際情況分析選取二種控制性的組合進行設計計算。有關荷載資料及設計系數如下，未經列出者由設計人自行擬定。1、壩體自重，混凝土容重24kN/m3。2、上游砂壓力，泥砂干容重g14kN/m3,空隙率n=0.4,淤砂內摩擦角160。3、溫度荷載：均勻溫度變化t;按經驗公式估算ti47度。T3.394、混凝土線膨脹系數11051/0C。5、混凝土彈性模量Eh1.85105kg/cm2C10碎。2.3 壩頂布置要求1、壩頂交通要求，有公路通過橋面寬6米。2、壩頂泄洪要求，經水庫調洪演算采用壩頂溢流挑流消能，設四孔每孔凈寬九米的溢流段每孔設平板閘門一扇。2.4

6、設計內容和要求1、選擇拱壩的布置型式。2、進行壩體平面布置及斷面初選。3、通過拱冠梁法對壩體應力及壩肩穩(wěn)定進行分析計算。4、通過消能計算評價所選定的消能防沖措施的安全可靠性。5、通過設計成果分析，對所選定的拱壩體型布置提出評價或修改意見。第三章課程設計報告內容3.1 壩型選擇該樞紐壩址為V形河谷，由壩址地形地質資料可知其地質條件較好，由地形圖可知兩岸有厚實的山體。在基巖上筑壩，可能選擇的壩型有：土石壩、漿砌石重力壩、寬縫重力壩、實體重力壩、拱壩。參照壩址地形地質資料和壩址地形圖及河谷地質剖面圖可知，該處具備建造拱壩的良好條件。拱壩系兩向或三向應力狀態(tài)，材料強能充分利用，依靠岸坡維持安全性高，壩

7、型輕韌，抗震性能好，壩的體積小，混凝土用量少。拱壩工程量小，施工速度快，投資少；雖然拱壩對地質地形條件要求較重力壩為高，但該地區(qū)的地質地形條件較為理想。綜上所述，在此修建拱壩較為合理。3.2 工程等級確定為了貫徹執(zhí)行國家的技術和經濟政策，達到既安全又經濟的目的，應該對水利樞紐按其規(guī)模和效益的大小進行分等，對樞紐中的建筑物再按其作用和重要性的大小進行分級，并對不同級別的建筑物規(guī)定有不同的要求。根據表3-1可對水工建筑物分等；表3-2可對主要建筑物和次要建筑物確定級別。表3-1水利水電工程分等指標表工程等別水庫總庫容（億m3）防洪治澇灌溉供水發(fā)電保護城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要性保護農田（力由）治澇面積（

8、力由）灌溉面積（力由）供水對象重要性裝機容量（萬kW）I>10特別重要>500>200>150特別重要>120n101.0重要5001002006015050重要12030mi.00.io中等100306015505中等305o.io0.0i30515350.551V0.010.001<5<3<0.5<1注1.水庫總庫容指水庫最高水位以下的靜庫容。2.治澇面積和灌溉面積均指設計面積。由設計資料知水庫總庫容2.1千萬方，根據工程分等指標表判定的工程等別為三等；防洪灌溉面積2萬畝根據工程分等指標表判定的工程等別為三等；水力發(fā)電裝機容量1萬千瓦根

9、據工程分等指標表判定的工程等別為四等；取其最高等別：最后確定的工程等別為三等。表3-2永久性水工建筑物的級別工程等別永久性建筑物級別臨時性建筑物級別主要建筑物次要建筑物I133R234m345IV455V555由于確定了水利工程等別為m級，查表3-2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。本設計未設計臨時性水工建筑物。3.3拱壩幾何尺寸的確定1、拱圈形式的選擇由于拱圈曲率的變化對壩肩穩(wěn)定和拱端應力產生較大的影響，實際工程中，一般通過選擇不同形式的拱圈，達到既滿足穩(wěn)定又滿足應力的要求。常見的拱圈的型式有變厚拱、等截面圓弧拱圈、拋物線、橢圓、雙曲線、多心圓、對數螺線、統(tǒng)一二次曲線

10、等變曲率拱型。它們各適用于不同的地形地質條件。其中拱圈形狀以變厚拱最為理想，但等截面圓弧固有豐富的使用經驗，設計和施工都較為方便，故本設計采用等截面圓弧拱圈，設計該拱壩優(yōu)先考慮雙曲拱壩。2、壩址壩高的確定已知壩體高程為320m,河谷高程為260m,所以壩體高程約為60m,為中壩。根據拱壩建基面設計準則：中壩應盡量開挖至微風化或弱風化中、下部的巖體。但由于這樣的開挖使建基面開挖過深，所以根據壩體地址剖面圖定出建基面開挖至強風化層下界線。結果開挖如下圖示：圖3-1壩基開挖示意圖河床向下開挖5m,壩基開挖后壩底高程為555m,壩頂高程為320m,故壩高為65m。3、確定可利用基巖等高線根據壩址地形圖

11、和地質剖面圖，在地質剖面圖上確定出的開挖線，量出在每個高程處地面線與開挖線之間的距離，由原來的壩址地形圖上的對應的等高線沿著占孔線進行平移，即可得出壩址可利用的基巖等高線。4、擬定壩頂拱圈中心角（常是最大中心角）與壩軸線半徑R軸壩頂拱圈中心角常視作一個控制性數據，它會影響整個壩的曲率，曲率不夠會導致拱中產生不利的拉應力，在“V”型河谷中拱壩的較低部位常出現這樣的情況。一般情況下頂拱的最大實用中心角約為90o1100在或1100左右為宜。初選時可取R由=0.6Li;即2?a11001為使拱壩布置對稱于河谷，建議以頂拱圈圓心與1壩高拱圈的圓心聯線為基311八準線來試探，在試探過程中要更多地照在壩高

12、各拱環(huán)的對稱性。并盡可能32使該部位能獲較優(yōu)的中心角和與兩岸等高線的夾角不小于350。結果作圖可得L=180m,本設計擬定壩頂拱圈的中心角2a為107.5°,頂拱半徑取125m,如圖3-2。圖3-2頂拱圈布置圖5、初步擬定拱冠梁尺寸(一)頂拱厚度的確定在選擇拱冠梁的頂部厚度時，應考慮工程規(guī)模和有運用要求，已知壩頂交通要求，有公路通過橋面寬6米。根據美國墾務局建議公式：Tc0.01(H1.2Li)0.01(651.2180)2.816m故取頂拱厚度6米。(二)底拱厚度的確定在一般情況下，河谷寬度L與最大壩高對應的壩底厚度T和最大壩高H的比值如表3-3:表3-3拱壩特征參數壩型薄拱壩中厚

13、拱壩重力拱壩L/H<1.51.53.0>3.04.5T/H<0.20.2-0.35>0.35已知L=180,H=65,L/H=180/65=2.77,屬于1.53.0之間，那么T/H在0.20.35之間取值。即T=132275m,取T=15m。（三）拱冠梁剖面的確定采用美國墾務局推薦的適合于雙曲拱壩的參考剖面其參考尺寸見表3-4。美國墾務局經驗公式為：Tc0.01H1.2LiHH122TB30.0012HLiL2T0.45H0.95Tb式中L1壩頂高程處拱端可利用基巖面間的河谷寬度，m;L2壩底以上0.15H處拱端可利用基巖面間的河谷寬度，m。我國水工設計手冊的公式是根

14、據混凝土強度確定的，美國墾務局的公式是根據已建拱壩設計資料總結出來的，二者可互作參考。表3-4和圖3-3是美國墾務局推薦的拱冠梁剖面形式及各部位尺寸，其中兀、Tb用前面公式計算，三個控制厚度確定后，即可用光滑曲線繪出拱冠梁剖面，用作初選時參考。這種剖面主要適用于雙曲拱壩。表3-4拱冠梁剖面參考尺寸高程壩頂0.45H壩底上游偏距00.95Tb0.67Tb下游偏距Tc00.33Tb將地形圖上可利用的基巖線確定后，再確定每一層拱圈對應的水平弦長，定出半徑后（用半中心角控制，如頂拱的半中心角在80°710°之間，底拱的半中心角在40°-80°之間，半徑的連線為一

15、光滑的曲線）經過應力控制的優(yōu)化后得到拱壩體型。在確定每一層拱圈的半徑、半中心角及圓心位置時，應該注意和遵循以下原則：a、沿壩高每隔10米左右取一層，本設計全壩高65米，分成8層拱圈，每層10米，底拱層5米。b、為使各拱圈的布置應盡量接近對稱河谷，各拱圈的左右半中心角相差應控制在3度以內。c、為保證壩面在水平和鉛直方向都是光滑的，園心的軌跡線宜是光滑的連續(xù)曲線并必須位于基準面上（基準面為穿過拱冠梁與拱壩軸線園心的鉛直面）。由以上原則確定其各拱圈布置如圖3-4所示：圖3-4拱圈布置示意圖（四）檢查調整1、在不同高程沿徑向（指該高程拱圈的徑向）切取若干垂直剖面檢查兩岸懸臂梁輪廓是否光滑連續(xù)是否有過大

16、的倒懸度（不超過0.3）。切剖面檢查倒懸度時可用切剖面公式：Xi4cos）2R2li2licosRoRo起算層外（內）半徑也可直接在拱圈平面布置圖上量出，畫出其對應的剖面圖。以下采用直接丈量法,2、將各層拱圈的半徑、中心角與園心位置分別按高程點繪，各聯成曲線以圖3-63、檢查壩底與基巖接觸面的輪廓線是否光滑連續(xù)，無突變。本設計滿足要求。4、繪制沿拱軸線展開的縱剖面圖檢查沿河谷開挖表面的坡度是否連續(xù)均勻變化以求得到光滑的縱剖面展開圖，拱圈布置圖大致如圖3-7示。圖3-7拱圈布置圖經過以上各個步驟的調整拱壩設計已符合基本要求;拱圈幾何參數如表3-5所示：表3-5拱圈幾何參數高程拱圈厚T圓心距Lc拱

17、圈半徑拱圈中心角R外R內R平均?右?左?計算3206.00.0013112512853.7553.7553.753109.1250.9111.6102.5107.051.3551.651.48530011.6146.193.181.487.2549.450.149.7429013.474075.862.469.144.9445.8945.4228014.69306247.354.6540.9540.9141.4327015.292548.933.741.33940.539.7526015.251539.22431.634.134.234.15255155352027.532.292.2932.

18、293.4拱冠梁法計算壩體應力表3-6計算工況參數工況上游水位下游水位淤沙高程溫開溫降正常水位3162602831設計水位316.82692831校核水位319270.52831材料參數壩體材料E壩基E碎線膨脹系數壩體谷重沙浮容重沙內摩擦角18.5E42E51E-52.4460.82716拱圈數：8電算可采用拱冠梁法程序計算各高程拱圈的拱冠與拱端應力。根據以上數據，結合拱冠梁程序數據說明，確定各個工況下的輸入數據:(1) 正常工況輸入：10DATA100,1,120DATA316.8,260,283,130DATA1.85E5,2E5,1E-5,2.446,0.827,1640DATA850D

19、ATA1,320,131,125,141.05,53.7560DATA2,310,111.62,102.5,115.54,51.47570DATA3,300,93.05,81.44,92.46,49.73580DATA4,290,75.84,62.38,72.52,45.41590DATA5,280,61.98,47.28,57.45,41.43100DATA6,270,48.94,33.65,45.05,39.74110DATA7,260,39.23,23.97,37.52,34.15120DATA8,255,35,20,35,32.29(2)設計工況輸入：10DATA100,1,220DA

20、TA316.8,269,283,130DATA1.85E5,2E5,1E-5,2.446,0.827,1640DATA850DATA1,320,131,125,141.05,53.7560DATA2,310,111.62,102.5,115.54,51.47570DATA3,300,93.05,81.44,92.46,49.73580DATA4,290,75.84,62.38,72.52,45.41590DATA5,280,61.98,47.28,57.45,41.43100DATA6,270,48.94,33.65,45.05,39.74110DATA7,260,39.23,23.97,37

21、.52,34.15120DATA8,255,35,20,35,32.29(2) 校核工況輸入：10DATA100,1,220DATA316.8,270.5,283,130DATA1.85E5,2E5,1E-5,2.446,0.827,1640DATA850DATA1,320,131,125,141.05,53.7560DATA2,310,111.62,102.5,115.54,51.47570DATA3,300,93.05,81.44,92.46,49.73580DATA4,290,75.84,62.38,72.52,45.41590DATA5,280,61.98,47.28,57.45,41

22、.43100DATA6,270,48.94,33.65,45.05,39.74110DATA7,260,39.23,23.97,37.52,34.15120DATA8,255,35,20,35,32.29電算結果1、正常工況：GC-100FA-1JSQX-1*V=82926(MA3)IXWLSLX(T/MA2)(MM)(KG/CMA2)(KG/CMA2)1-6.224173.11002-3.688141.42.9712.92931.46111.351.196.2645.08983.311.4089.71959.19657.871.66913.282618.31235.292.47316.187

23、36.40615.36.4321.698853.6526.56-3.87527.419IGGSGGXGDSGDX(KG/CMA2)(KG/CMA2)(KG/CMA2)(KG/CMA2)115.78711.1439.31617.716216.6668.1275.16919.955317.6184.861.16722.057418.96.441-3.53224.443518.517-3.284-6.08423.628615.018-4.21-4.89518.322可編輯78.36883.946-3.173-2.312-.7689.377-1.4374.22IGDMGDHGDV(T-M)(T)(T)

24、1-251.984810.953-6.0322-1024.841145.689-31.3243-2346.5231348.19-93.4694-4223.6191407.293-242.7255-5350.3061289.461-449.0066-4523.1141026.538-554.077-2268.306539.088-464.438-935.294258.862-244.2632、設計工況：GC-100FA-1*V=82926(MA3)IXJSQX-2*WLSLX(T/MA2)(MM)(KG/CMA2)(KG/CMA2)1-6.225173.13002-3.68141.3.972.9

25、331.493111.11.1846.26645.18682.921.3859.74359.44457.361.613.357618.88934.692.2816.398731.93814.84.11421.274849.4086.23-3.91926.82GGSGGXGDSGDX(KG/CMA2)(KG/CMA2)(KG/CMA2)(KG/CMA2)115.78911.1449.31700117.718216.6538.1215.16619.94317.584.851.16622.009418.875.441-3.51424.332518.357-3.252-6.02723.422614.7

26、66-4.133-4.80618.01378.091-3.057-2.2259.06683.754-1.352-.7184.014GDMGDHGDV(T-M)(T)(T)1-252.016811.057-6.0332-1024.0231144.819-31.2993-2341.2651345.295-93.2594-4204.1271401.051-241.6055-5303.1831278.537-445.0526-4445.6441009.699-544.587-2191.105521.936-448.6248-887.325247.208-231.7353、校核工況：GC-100FA-1

27、JSQX-3*V=82926(MA3)IXWLSLX(T/MA2)(MM)(KG/CMA2)(KG/CMA2)1-6.919193.74002-2.646157.82.9432.88832.051123.5.966.58445.24591.4.81910.49459.1762.42.74614.461618.45937.071.18917.733732.02115.44-1.24222.824850.5076.32-5.49928.642IGGSGGXGDSGDX(KG/CMA2)(KG/CMA2)(KG/CMA2)(KG/CMA2)117.56512.36810.32319.725218.5

28、288.9985.69622.199319.495.3371.2424.415420.767.445-3.91626.784519.952-3.569-6.5925.465615.765-4.437-5.15719.23778.413999-3.192-2.3269.42883.806-1.375-.7324.07GDMGDHGDV(T-M)(T)(T)1-282.059901.414-6.7522-1143.8711272.047-34.9623-2603.1051489.276-103.6894-4634.9061539.034-266.3615-5772.3711387.308-484.

29、4276-4752.4371076.385-582.1617-2281.014541.912-461.0328-900.339250.37-235.134表3-7各拱圈總應力表kN/m2高程（m）正常工況設計工況校核工況拱冠拱端拱冠拱端拱冠拱端255上游面394.6-76.8375.4-71.8380.6-73.2下游面-143.7422.0-135.2401.4-137.5407.0260上游面836.8-231.2809.1-222.5841.4-232.6下游面-317.3937.7-305.7906.6-319.2942.8270上游面1501.8-489.51476.7-480.61

30、576.5-515.7下游面-421.02362.8-413.31801.3-443.71923.7280上游面1851.7-608.41835.7-602.71995.2-659.0下游面-328.42444.3-325.22342.2-356.92546.5290上游面1896.0-353.21887.5-351.42076.7-391.6下游面44.12205.744.12442.244.52678.4300上游面1761.8116.71758.0116.61949.0124.0下游面486.02205.7485.02200.9533.72441.5310上游面1666.6516.916

31、65.3516.61852.8569.6下游面812.71995.5812.11994.0899.82219.9320上游面1578.7931.61578.9931.71756.51023.3下游面1114.31771.61114.41771.81236.81972.5高程（m）正常工況拱端彎矩（Tm）拱端推力（T）拱端剪力（T）255-935.294258.862-244.263260-2268.306539.088-464.43270-4523.1141026.538-554.07280-5350.3061289.461-449.006290-4223.6191407.293-242.72

32、5300-2346.5231348.19-93.469310-1024.841145.689-31.324320-251.984810.953-6.032高程（m）設計工況拱端彎矩（Tm）拱端推力（T）拱端剪力（T）255-887.325247.208-231.735260-2191.105521.936-448.624270-4445.6441009.699-544.58280-5303.1831278.537-445.052290-4204.1271401.051-241.605300-2341.2651345.295-93.259310-1024.0231144.819-31.29932

33、0-252.016811.057-6.033高程（m）校核工況拱端彎矩（Tm）拱端推力（T）拱端剪力（T）255-900.339250.37-235.134260-2281.014541.912-461.032270-4752.4371076.385-582.161280-5772.3711387.308-484.427290-4634.9061539.034-266.361300-2603.1051489.276-103.689310-1143.8711272.047-34.962320-282.059901.414-6.752表3-8各高程拱冠梁總應力表高程(m)正常工況鉛直應力T/m位移

34、mm上游應力kg/cm2下游應力kg/cm225553.6526.56-3.87527.41926036.40615.360.4321.69827018.31235.292.47316.182809.19657.871.66913.2822905.08983.311.4089.7193001.46111.351.196.26310-3.688141.420.9712.929320-6.224173.1100高程(m)設計工況鉛直應力T/m位移mm上游應力kg/cm2下游應力kg/-cm225549.4086.23-3.91926.8226031.93814.840.11421.27427018

35、.88934.692.2816.3982809.44457.361.613.3572905.18682.921.3859.7433001.493111.11.1846.266310-3.68141.30.972.93320-6.225173.1300高程校核工況(m)鉛直應力T/m位移mm上游應力kg/cm2下游應力kg/cm225550.5076.32-5.49928.64226032.02115.44-1.24222.82427018.45937.071.18917.7332809.1762.420.74614.4612905.24591.40.81910.4943002.051123.5

36、0.966.584310-2.646157.820.9432.888320-6.919193.7400SL282-2003混凝土拱壩設計規(guī)范指出：用拱梁分載法計算時，壩體的主壓應力和主拉應力，應符合下列應力控制指標的規(guī)定：(1)容許壓應力?；炷恋娜菰S壓應力等于混凝土的極限抗壓強度除以安全系數。對基本荷載組合，1級、2級拱壩的安全系數采用4.0,3級拱壩的安全系數采用3.5;對于非地震情況特殊荷載組合，1級、2級拱壩的安全系數采用3.5,3級拱壩的安全系數采用3.0.當考慮地震作用時，混凝土的容許壓應力可比靜荷載情況適當提高，但不超過30%。(2)容許拉應力。在保持拱座穩(wěn)定的條件下，通過調整壩

37、的體形來減少壩體拉應力的作用范圍和數值。對于基本荷載組合，拉應力不得大于1.2MPa;對于非地震情況特殊荷載組合，拉應力不得大于1.5MPa;當考慮地震作用時，容許拉應力可比靜荷載情況適當提高，但不超過30%。成果分析。由拱冠梁法求得校核工況拱圈的最大拉應力為659kPa,發(fā)生在280米高程處上游面拱端處。拱圈的最大壓應力為2678.4kPa,發(fā)生在290米高程處下游面拱端處。設計工況拱圈的最大拉應力為602.7kPa,發(fā)生在280米高程處上游面拱端處。拱圈的最大壓應力為2442.2kPa,發(fā)生在290米高程處下游面拱端處。校核工況拱圈的最大拉應力為608.4kPa,發(fā)生在280米高程處上游面

38、拱端處。拱圈的最大壓應力為2444.3kPa,發(fā)生在280米高程處下游面拱端處。表3-9壩體應力分析結果荷載組合主要考慮情況取人拉應力（kPa）最大壓應力（kPa）谷許拉應力（kPa）容許壓應力（kPa）滿足情況基本正常工況608.42444.312002857滿足組合設計工況602.72442.212002857滿足特殊組合校核工況659.02678.415003333滿足3.5壩肩穩(wěn)定分析取單位高度（1米）拱圈分層校核壩肩的局部穩(wěn)定，首先應根據拱壩平面布置圖和壩址地質情況通過分析選取那些拱端推力較大而下游巖體單薄的拱圈進行核算。由電算可得在300、290、280處拱端推力較大故去這三個高程

39、進行核在壩肩的巖石無明顯的節(jié)理裂隙等軟弱結構滑動面情況下為簡便起見可假設最危險的滑動面為平行于拱圈基準線。即滑動面走向大致平行于河谷且其傾角地與岸坡是平行的。壩肩穩(wěn)定公式可按下列公式計算NHcosa(VaVbtg)sinaQHsina(VaVbtg)cosa1G'GtgUi-rhL152h(Ltg)/fi(NUi)CiLf2(G"Wtg5)C2LtgKQa通過上游拱端的陡斜角滑裂面與拱段徑向夾角Ui滑裂面上豎向滲透壓力U2滑裂面上水平向滲透壓力L計算寬度取單寬I米C2,Ci20計算中應注意：I)以不考慮滑動面上粘著力C的阻滑作用時Ki.lI.3為控制。且考慮C時應滿足K不,各

40、種荷載組合下拱壩壩肩巖體抗滑穩(wěn)定安全系數如表3-8所示。2)計算下游巖體重量W時。宜只計算弱風化以下巖體重量。覆蓋層，劇風化及強風化巖體不計入內，并假設巖盤按原地形圖等高線變化。3）傾向滲透水壓力U按重力壩計算方法估算。4）fi為滑動面上基巖的摩擦系數取0.65,f2取巖體底面間的摩擦系數取0.65。根據電算結果和拱端地形圖初步確定在300、290、280高程拱端對應的受力穩(wěn)定情況如表3-11。表3-10拱壩壩肩巖體抗滑穩(wěn)定安全系數福裁組/日拱壩級別123基本考慮滑動面上粘著力C3.503.253.00特殊（非地震）3.002.752.50基本/、考慮滑動面上粘著力C1.30特殊（非地震）1.

41、10表3-11計算高程拱端受力穩(wěn)定情況計算高程（m）L(m)拱端推力H拱端剪力Va梁的剪力Vb30061.4226.7556.781489.2-103.6944.03（左）830052.9429.3865.211489.2-103.6944.03（右）829055.0322.0748.761539.0-266.3624.62（左）31290（右）61.3819.9856.151539.03-266.36124.6228059.5621.1547.621387.3-484.43158.98（左）128054.0822.5748.331387.3-484.43158.98（右）1壩肩局程WGNQK

42、穩(wěn)定情況300536.571203.01406.8517.698.71穩(wěn)定（左）42300470.742022.11395.3557.2110.22穩(wěn)定（右）57290618.1805.111515.7357.639.4穩(wěn)定（左）2290722.931531.51524.8310.0714.75穩(wěn)定（右）662801354.91096.61405.7211.2516.78穩(wěn)定（左）9882801327.31467.71398.5249.8714.23穩(wěn)定（右）42綜上所述，設計壩肩抗滑穩(wěn)定安全系數K值均在理想范圍內符合穩(wěn)定要求。3.6壩基處理1、壩基開挖。拱壩應位于比較新鮮完整的巖石層上，應根

43、據實際情況確定開挖深度，整個開挖輪廓應均勻緩變，不的有突變尖角、倒坡等現象，壩肩按徑向開挖。在開挖時土層、巨風化層采用1：1開挖，強風化層采用1：0.5開挖，弱風化采用1：0.3開挖。2、地基處理。從現有資料中可看出地質情況較好，壩基相對穩(wěn)定，但為安全計，仍擬定采用固結灌漿。3、固結灌漿。在壩基開挖后，立即開始固結灌漿，主要用于提高基巖的整體性和均勻性，從而提高巖基的彈性模量。為保證質量，要求孔深部小于8m,局部風化地區(qū)深為20m,灌漿孔的分布視開挖后壩基基巖的情況而定。4、接觸灌漿。為了確保兩岸和岸坡連接可靠，初擬兩岸進行接觸灌漿。5、壩基帷幕灌漿和排水。為降低壩基揚壓力，自壩基距上游面0.

44、5米處布置一排灌漿帷幕深度為55米即灌至高程200米處；4米和6.5米處布置兩排排水管。3.7 溢流堰面曲線設計溢流壩段剖面,除滿足強度、穩(wěn)定和經濟條件外，其外形尚需考慮水流運動要求。溢流面由頂部溢流段及挑流鼻坎組成，上游面為直線或折線。已知堰頂高程為310.2m，溢流壩頂部曲線是控制流量的關鍵部位，其形狀多與銳緣堰泄流水舌下緣曲線相吻合，否則會導致泄流量減小或堰面產生負壓。頂部曲線的型式很多，常用的有克奧曲線和WES曲線。WES形溢流堰頂部曲線以堰頂為界分上游段和下游段兩部分，如圖3-8。0.2820.276 H.仆=0,04%圖3-8WES型堰面曲線X7溢流堰曲線采用流量系數較大的WES實

45、用堰，曲線方程為xn KH d1 1y ,本壩設計洪水水頭Hd 316.8 310.26.6m ,溢流面坐標如表3-7 o1.85 xc o -0.852 6.6 y1.85 x1.85xy26.60.859.946X(m)1246810121416Y(m)0.1010.3621.312.774.717.1211.5713.2616.98溢流堰面坐標表3-12曲線與上游壩面以圓弧相接，其半徑確定見表3-13:偏距0.175Hd0.276Hd0.282Hd(m)1.1551.8221.861半徑0.5Hd0.2Hd0.04Hd表3-13上游壩面圓弧半徑(m)3.31.320.264繪制出堰頂曲線

46、如圖3-8:圖3-8溢流堰曲線3.8 壩體細部構造設計1、壩體泄水孔口設計壩頂泄洪要求，經水庫調洪演算采用壩頂溢流挑流消能，設四孔每孔凈寬九米的溢流段每孔設平板閘門一扇。2、閘門和啟閉機設計由規(guī)范要求：工作閘門一般設在溢流堰頂，有時為了使溢流面更陡一些，可將閘門設在靠近堰頂的不遠的下游處。檢修閘門和工作閘門之間應留有13m的凈距，以便進行檢修。全部的溢流孔通常備有12個檢修閘門，交替使用。工作閘門槽深0.52.0m,寬14m。由此設工作閘門與檢修閘門之間的凈距為2m,且工作閘門與檢修閘門的寬度都為10m，閘門的槽深為1mo啟閉機一般寬度為10m,高度以高于正常水位減去堰頂高程的距離，故取啟閉機

47、的高度為10m。3、閘墩和工作橋設計閘墩的型式與閘門的型式有關。采用閘門時需設閘門槽，工作閘門槽深0.52.0m,寬14m，門槽處的閘墩厚度不小于11.5m,以保證有足夠的強度。由此設計的閘墩寬度取5m,在啟閉機處設置有工作橋，同時由于壩頂交通要求，有公路通過橋面寬6米。故另一處交通橋，交通橋寬度為6m。距離啟閉機為2m。閘墩具體圖形詳見附圖。4、消能方式綜合工程情況考慮，本設計采用連續(xù)的挑流鼻坎。挑流鼻坎可采用連續(xù)式結構或各類異型鼻坎（差動坎、舌形坎等），挑坎末端與堰頂之間的高差約為堰頂設計水頭Hd的1.5倍左右，故挑坎末端的高程為310.2-1.5X6.6=300.3m,坎德挑角為0°三25取19度，反弧半徑R與Hd大致接近，故取R=Hd=7m,同時挑坎與WES曲線末端應當相切。由此定出溢流堰面曲線見圖3-9實用堰流量公式Qismnb72gH32其中流量系數m：P122_P_1.631.33,故該堰為高堰可不計行進流速；Hd7.5H