重力壩分析與計算

1、一、計算荷載組合：壩體自重：地區(qū)W11=10*125*24=30000KN方向地區(qū)W12=0.5*113*73.45*24=99598.2KN方向W1=W11+W12=30000+99598.2=129598.2KN方向靜水壓力：垂直水壓力PV=0.5*17*17*0.65*9.8=920.47KN方向水平水壓力，上游PH1=0.5*w*H2=0.5*9.8*1202=70560KN方向下游PH2=0.5*w*H2=0.5*9.8*172=1416.1KN方向淤沙壓力：Ps=0.5*sb*hs2*tan2（45-?s/2）0.5*8.5*21.82*tan2（45-27/2）=758.47KN

2、方向揚壓力：浮托力U1=w*H*B=9.8*17*83.45=13902.77KN方向滲流力，地區(qū)aU2=0.5*(1)*H*L1*=0.5*（1-0.2）*103*7*9.80=2826.32KN方向地區(qū)bU3=L1*H*=7*0.2*103*9.80=1413.16KN方向地區(qū)cU4=0.5*H*L2*=0.5*0.2*103*76.45*9.80=7716.86KN方向U=U1+U2+U3+U4=13902.77+2826.32+1413.16+7716.86=25859.11KN方向荷載計算以以下圖所示：二、沿壩基面的抗滑穩(wěn)固剖析以單寬壩段作為計算單元，按抗剪斷強度公式計算，以為壩體混

3、凝土與基巖接觸優(yōu)秀，接觸面面積為A，采納接觸面上的抗剪斷參數(shù)f和c計算抗滑穩(wěn)固安全系數(shù)。A=83.45Ksf(WU)cA=(0.92*（）+750*83.45)P/(70560-1416.1+758.47)=2.273知足要求。三、脆弱層面抗滑穩(wěn)固剖析雙層面抗滑穩(wěn)固計算，采納節(jié)余推力法。取壩趾處垂直方向左邊為主滑裂面，此中基巖自重W3=*A=25.5*104.95*tan15*104.95*0.5=37665.28KN方向壩體自重W1=129598.2KN方向上游水重為W4=120*21.8*9.8=25636.8KN方向靜水壓力PV=920.46KN方向W=W1+PV+W3+W4=12959

4、8.2+920.46+37665.28+25636.8=193810.74KN方向水平力P=69902.37KN方向揚壓力浮托力U1=*H*B=9.8*17*104.95=17484.67KN垂直接觸面滲流力地區(qū)aU2=0.5*(1)*H*(L1L3)*=0.5*（1-0.2）*103*（28.5+21.5）*9.8=20188KN垂直接觸面地區(qū)bU3=L1*H*=28.5*0.2*103*9.8=5753.58KN垂直接觸面0.5*H*L2*地區(qū)cU4=0.5*0.2*103*76.45*9.80=7716.86KN方向計算簡圖以以下圖所示：第一次試算：區(qū)離壩址距離為m=20米處為協(xié)助滑裂面

5、地區(qū)c增添揚壓力U=*B*m*L2*(mL2)*2=0.2*103*20/（20+76.45）*76.45*9.8/2=1600.18KN方向則U主=U1+U2+U3+U4+U=17484.67+20188+5753.58+7716.86+1600.18=52743.29KN方向協(xié)助滑裂面計算W228.13*0.5*20*25.5+20*17*9.8=10506.34KN方向（*B*m）U輔=L2)*2*mm*H下*(m=（0.2*103*20*20/（20+76.45）/2+20*17）*9.80=3750.62KN方向先令主滑裂區(qū)處于極限均衡狀態(tài)，其沿AB面的抗滑穩(wěn)固安全系數(shù)為1，求得R后

6、再計算輔滑裂區(qū)沿BC面的抗滑穩(wěn)固安全系數(shù)K2，K2即為整個壩段的抗滑穩(wěn)固安全系數(shù)。由區(qū)處于極限均衡時能夠列出PcosWsinf1W1cosPsinRsin()U1c1ARcos()工程經(jīng)驗采納?=0，f1=0.3kpa，c1=0.08mpa滑裂面面積A=34.52解得R=70981.58KN帶入公式K2f2Rsin()W2cosU2c2A2=3.068Rcos()W2sin公式中，f2，c2取基巖的抗剪斷系數(shù)，f2=1.0，c2=1.15，A2=281.35經(jīng)過試算得出數(shù)據(jù)：向下游延長長20304043444546475060度K3.072.472.302.292.292.292.292.29

7、2.302.38由圖表可知在45米處K值最小為2.29。穩(wěn)固。四、壩體強度計算資料力學(xué)法計算，重力壩壩基面壩踵、壩趾的垂直應(yīng)力切合以下要求：運用期1）在各樣荷載組合下（地震荷載除外），壩踵垂直應(yīng)力不該出現(xiàn)拉應(yīng)力，壩趾垂直應(yīng)力小于壩基允許壓應(yīng)力；2）在地震荷載作用下，壩踵、壩趾的垂直應(yīng)力切合水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范（SL203-97）的要求；施工期壩址鉛直應(yīng)力應(yīng)小于0.1mp的拉應(yīng)力重力壩壩體應(yīng)力應(yīng)切合以下要求：運用期1）壩體上游面的垂直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力（計揚壓力）。2）壩體最大主壓應(yīng)力，應(yīng)不大于混凝土的同意壓應(yīng)力值。3）在地震狀況下，壩體上游面的應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)切合水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范（SL20

8、3-97）的要求。施工期壩體任何截面上的主應(yīng)力不該大于混凝土允許壓應(yīng)力在壩體下游，同意由不大于0.2mp的主拉應(yīng)力計算簡圖及荷載組合見以下圖;荷載組合豎直（向下為形心距上游壩面水平（向右形心距壩基正）為正）自重壓力30000.005.0099598.2034.47靜水壓力920.4779.7770560.0040.00-1416.105.67淤泥壓力758.474.45揚壓力U1-13902.7741.73U2-7716.8632.48U3-1413.163.50U4-2826.322.33共計104659.5569902.37應(yīng)力計算取壩基面為計算截面不計揚壓力W=30000+99598.2

9、+920.47=130518.67KNM=30000*（41.73-5）+99598.2*（）+920.47*（）-70560*40+1416.10*5.67-758.47*4.45=-1028773.46KNm水平截面上的正應(yīng)力yuydW6M=130518.67/83.45+6*（-1028773.46）/83.452=677.66mpBB2W6M=130518.67/83.45-6*（-1028773.46）/83.452=2449.77mpBB2剪應(yīng)力(puyu)n=（9.8*120-667.66）*0=0mpd(ydpd)m=（2449.77-9.80*17）*0.65=1484.06

10、mp式中：pu為上游水壓力強度，Kpa;n為上游壩坡坡率；pd為下游水壓力強度，Kpa；m為下游壩坡坡率。水公正應(yīng)力xupuun=9.8*120-0*0=1176mpxdpddm=9.80*17+1484.06*0.65=1131.24mp主應(yīng)力1u(1n2)yupun2=677.66mp1d(1m2)ydpdm2=（1+0.652）*2449.77-9.8*17*0.652=3414.41mp壩面水壓力也是主應(yīng)力2upu=9.8*120=1176mp2dpd=9.8*17=166.6mp考慮揚壓力W=104659.55KNM=-1265536.56KNm水平截面上的正應(yīng)力yuydW6M=10

11、4659.55/83.45+6*（-1265536.56）/83.452=163.79mpBB2W6M=104659.55/83.45-6*（-1265536.56）/83.452=2344.53mpBB2剪應(yīng)力(puyu)n=（9.8*120-163.79）*0=0mpd(ydpd)m=（2344.53-9.80*17）*0.65=1415.65mp式中：pu為上游水壓力強度，Kpa;n為上游壩坡坡率；pd為下游水壓力強度，Kpa；m為下游壩坡坡率。水公正應(yīng)力xupuun=9.8*120-0*0=1176mpxdpddm=9.80*17+1415.65*0.65=1086.77mp主應(yīng)力1u

12、1d(1n2)yupun2=163.79mp(1m2)ydpdm2=（1+0.652）*2344.53-9.8*17*0.652=3264.71mp壩面水壓力也是主應(yīng)力2upu=9.8*120=1176mp2dpd=9.8*17=166.6mp分別計算其余截面應(yīng)力：壩體應(yīng)力計算不計揚壓力計入揚壓力yuydudxu壩基677.662450.410.001484.481176.00面20677.401953.180.001269.56980.0040656.221501.000.00975.65784.0060638.081049.660.00682.28588.0080608.75618.230

13、.00401.85392.00100529.75263.550.00171.31196.00壩基163.792344.530.001415.651176.00面20276.851982.460.001288.60980.0040339.451565.440.001017.54784.0060470.731062.380.00690.54588.0080392.70668.630.00434.61392.00100384.89294.850.00191.65196.00 xd1u1d2u2d825.22677.402778.39980.000.00634.17656.222135.17784.0

14、00.00443.48638.081493.15588.000.00261.20608.75879.43392.000.00111.35529.75374.91196.000.00837.59276.852820.05980.000.00661.40339.452226.84784.000.00448.85470.731511.23588.000.00282.50392.70951.13392.000.00124.57384.89419.42196.000.00經(jīng)計算均知足要求水閘設(shè)計閘孔設(shè)計）閘孔尺寸確實定1）初擬閘孔尺寸需知足防洪、排澇要求a，排澇要求上游水深：Hu=19.8-13.4=6

15、.38m下游水深：Hd=19.63-13.4=6.23mQ=420m3/sA=（B+m*Hu）*Hu=（30+2.5*6.38）*6.38=283.16m2V0=Q=420/283.16=1.433m/sAH0=Hu+V02=6.38+1.0*1.4332/2/9.81=6.485m2gHd=6.23/6.485=0.960.8屬于吞沒出流H0吞沒系數(shù)0.800.810.820.830.840.850.860.870.880.891.001.000.990.980.970.960.950.930.900.870.900.910.920.930.940.950.960.970.980.840.8

16、10.780.740.700.650.590.500.40所以=0.59ee=18.7-13.4=5.3m=5.3/6.38=0.830.65為堰流Hu10.2(n1)0kH0nb此中0為閘敦系數(shù)，采納尖圓型0=0.53；k為邊墩系數(shù)，采納圓弧型k=0.70.n=1B0Q32m為流量系數(shù)，按無坎寬頂堰計算m=0.385m2gH0解得B1=26.18m，防洪要求上游水深：Hu=21.28-13.4=7.88m下游水深：Hd=21.13-13.4=7.73mQ=750m3/sA=（B+m*Hu）*Hu=（30+2.5*7.88）*7.88=391.64m2V0=Q=750/391.64=1.92m

17、/sAH0=Hu+V02=7.88+1.0*1.922/2/9.81=8.067m2gHd=7.73/8.067=0.960.8屬于吞沒出流H0所以=0.59e=18.7-13.4=5.3me為堰流=5.3/8.067=0.660.65HuH010.2(n1)0knb此中0為閘敦系數(shù)，采納尖圓型0=0.53；k為邊墩系數(shù)，采納圓弧型k=0.70.n=1B0Q3m為流量系數(shù)，按無坎寬頂堰計算m=0.385m2gH20解得B2=33.66m比較a、b的計算結(jié)果，B2B1，可見引水澆灌狀況是確立閘孔尺寸的控制狀況，故閘孔凈寬宜采納較大值33.66m。現(xiàn)擬閘孔分為7孔，取中孔尺寸為3.66m，其余孔尺

18、寸為5m，則閘孔實質(zhì)總凈寬33.66m。閘底板宜采納整體式平底板。擬將分縫設(shè)在底板的中間地點；中墩采納鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚1.0m，墩頭采納半圓形（水流條件好，施工方便），墩尾采納流線型（有益于水流擴散）2）復(fù)核過閘流量依據(jù)初擬的閘孔尺寸，關(guān)于中孔：b03.66m，bsb04.76m，b0/bs查表得，z0.960關(guān)于邊孔：b05m，bs15.34m，b0/bs0.326查表得，z0.913則有z(N1)b0.960(71)0.913N70.953查表可得，關(guān)于無坎平底寬頂堰，m=0.385，則2/33/23QSmB02gHO738.18m/sQ實-Q738.18750100%1.57%0，表示海漫出口形成沖洗坑，故在海漫尾端建一防沖槽。（2）防沖槽的結(jié)構(gòu)：防沖槽為倒梯形斷面。其底寬1.0m，深4.0m，邊坡1:2，槽中拋以塊石。消力池、海漫、防沖槽部署圖（單位：cm）防滲排水設(shè)計關(guān)于砂壤土地基，需采納垂直板樁防滲。1、底板：考慮底板要知足上部結(jié)構(gòu)部署的要求以及自己的結(jié)構(gòu)強度等要求，底板