TL混凝土重力壩設(shè)計(jì)

.26/29..WORD完美格式..網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文〔設(shè)計(jì)題目：TL混凝土重力壩設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中心：奧鵬遠(yuǎn)程教育層次：?？破瘘c(diǎn)本科專業(yè)：水利水電工程...WORD完美格式..內(nèi)容摘要重力壩是一種古老而迄今應(yīng)用很廣的壩型,因主要依靠自重維持穩(wěn)定而得名。重力壩的斷面基本呈三角形,筑壩材料為混凝土或漿砌石。在中國的壩工建設(shè)中,混凝土重力壩也占有較大的比重。本次設(shè)計(jì)為TL混凝土重力壩設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作主要包括基本資料的分析、壩型選擇和樞紐布置。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容首先是進(jìn)行壩體的設(shè)計(jì),進(jìn)行壩型選擇,設(shè)計(jì)采用混凝土重力壩方案,設(shè)計(jì)內(nèi)容包括擋水壩段的設(shè)計(jì),溢流壩段的設(shè)計(jì),底孔壩段的設(shè)計(jì)等。然后是細(xì)節(jié)構(gòu)造與壩基處理,有壩基清理、壩基加固、壩基防滲及壩基排水設(shè)計(jì)、斷層處理等。關(guān)鍵詞：水利工程；混凝土重力壩；剖面設(shè)計(jì)；荷載計(jì)算；應(yīng)力分析目錄TOC\o"1-3"\h\u引言11設(shè)計(jì)資料21.1某重力壩基本資料21.1.1流域概況21.1.2地形地質(zhì)21.1.3建筑材料21.1.4水文條件21.1.5氣象條件31.2某重力壩工程綜合說明32壩型及壩址選擇62.1壩型選擇62.2壩址選擇73擋水建筑物設(shè)計(jì)83.1非溢流壩剖面設(shè)計(jì)83.1.1壩頂高程的擬定83.1.2壩頂寬度的擬定93.1.3壩坡的擬定103.1.4上、下游起坡點(diǎn)位置的確定103.2荷載計(jì)算及組合113.2.1自重113.2.2靜水壓力113.2.3揚(yáng)壓力123.2.4泥沙壓力133.2.5浪壓力133.2.6荷載組合14．荷載計(jì)算成果153.3抗滑穩(wěn)定分析193.4應(yīng)力分析204壩體細(xì)部構(gòu)造214.1壩頂構(gòu)造214.2廊道系統(tǒng)214.2.1基礎(chǔ)廊道214.2.2壩體檢查排水廊道224.3壩體分縫224.4壩體止水234.5壩體排水245地基處理255.1地基開挖與清理255.2壩基的帷幕灌漿255.3壩基排水255.4壩基的固結(jié)灌漿26結(jié)論27參考文獻(xiàn)28.引言重力壩的斷面基本呈三角形,筑壩材料為混凝土或漿砌石,整體是由若干壩段組成。重力壩在水壓力及其他荷載作用下,主要依靠壩體自重產(chǎn)生的抗滑力來滿足穩(wěn)定要求;同時(shí)依靠壩體自重產(chǎn)生的壓力來抵消由于水壓力所引起的拉應(yīng)力以滿足強(qiáng)度要求。重力壩便于泄洪和施工導(dǎo)流、對(duì)地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性好,混凝土重力壩需要溫控散熱措施,材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮,受揚(yáng)壓力影響大；重力壩按筑壩材料的不同分為:混凝土重力壩和漿砌石重力壩。重力壩按其結(jié)構(gòu)形式分為:①實(shí)體重力壩;②寬縫重力壩;③空腹重力壩。重力壩按泄水條件可分為非溢流壩和溢流壩兩種剖面。在水壓力及其他外荷載作用下,主要依靠壩體自重來維持穩(wěn)定的壩。重力壩的斷面基本呈三角形,筑壩材料為混凝土或漿砌石。據(jù)統(tǒng)計(jì),在各國修建的大壩中,重力壩在各種壩型中往往占有較大的比重。早在公元前2900年埃及便在尼羅河上修建了一座高15m、頂長240m的漿砌石重力壩。19世紀(jì)以前,重力壩基本上都采用毛石砌體修建,19世紀(jì)后期由于新材料出現(xiàn)才逐漸采用混凝土筑壩。隨著筑壩技術(shù)、設(shè)計(jì)理論的提高,高壩不斷增多,1962年瑞士建成了世界上最高的大狄克遜重力壩,最大壩高為285m。20世紀(jì)80年代后,碾壓混凝土技術(shù)開始應(yīng)用于重力壩,使重力壩發(fā)展步伐腳步加快。在中國的壩工建設(shè)中,混凝土重力壩也占有較大的比重,在20座高100m以上的高壩中,混凝土重力壩就有10座。重力壩之所以得到廣泛應(yīng)用,是由于有以下優(yōu)點(diǎn):①相對(duì)安全可靠,耐久性好,抵抗?jié)B漏、洪水漫溢、地震和戰(zhàn)爭破壞能力都比較強(qiáng);②設(shè)計(jì)、施工技術(shù)簡單,易于機(jī)械化施工;③對(duì)不同的地形和地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng),任何形狀河谷都能修建重力壩,對(duì)地基條件要求相對(duì)來說不太高;④在壩體中可布置引水、泄水孔口,解決發(fā)電、泄洪和施工導(dǎo)流等問題。重力壩的缺點(diǎn)是:①壩體應(yīng)力較低,材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮;②壩體體積大,耗用水泥多;③施工期混凝土溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力大,對(duì)溫度控制要求高。本文通過對(duì)基本資料的分析,綜合考慮各種因素對(duì)壩型、壩址；擋水建筑物；壩體細(xì)部結(jié)構(gòu)以及地基處理等方面的進(jìn)行了簡要說明。內(nèi)容安排如下：第一章介紹了選取的重力壩的基本設(shè)計(jì)資料,包括流域概況、地形地質(zhì)、建筑材料、水文和氣象條件等等；第二章對(duì)壩型和壩址的選擇進(jìn)行了闡述；第三章對(duì)混凝土重力壩擋水建筑物的計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果,繪制了非溢流壩剖面圖；第四章介紹了重力壩的壩頂細(xì)部構(gòu)造；第六章對(duì)重力壩的基礎(chǔ)開挖、帷幕灌漿等等基礎(chǔ)處理方法進(jìn)行了介紹；最后給出本文的結(jié)論。1設(shè)計(jì)資料1.1某重力壩基本資料流域概況某水利樞紐位于某河上游,全河流域面積,流向自北向南,干流的平均比降為。流域內(nèi)多石山,小部分為丘陵,水土流失不嚴(yán)重。本樞紐工程是以發(fā)電為主兼顧灌溉和供水的綜合利用工程,水庫的總庫容為,發(fā)電引水高程為,最大引水流量為,發(fā)電裝機(jī)容量4萬kW。灌溉下游左岸耕地2.5萬km2,灌溉最大引水流量,引水高程。地形地質(zhì)壩址處的巖體可大致分為新鮮巖石、微風(fēng)化及覆蓋層。河槽高程為,河槽處為半風(fēng)化的花崗巖,風(fēng)化層厚度為,基巖具有足夠的抗壓強(qiáng)度,巖體較完整,無特殊不利地質(zhì)構(gòu)造。兩岸風(fēng)化較深呈帶狀,覆蓋層較少,厚度一般,風(fēng)化層厚,壩址兩岸均為花崗巖,巖石堅(jiān)硬,裂隙不發(fā)育。壩基的力學(xué)參數(shù)：抗剪斷系數(shù)〔混凝土與基巖之間為?；鶐r的允許抗壓強(qiáng)度。地震的基本烈度為6度。河流泥沙計(jì)算年限采用50年,壩前淤沙高程為345m,泥沙的浮重度為,內(nèi)摩擦角為。壩體混凝土重度采用。建筑材料砂料、卵石在壩址上、下游均有,壩址下游以內(nèi)砂儲(chǔ)量豐富,可供建筑使用。水文條件壩址以上控制集雨面積,多年平均流量,平均年徑流量。水文水利規(guī)劃成果如下：上游設(shè)計(jì)洪水位為385.4m,相應(yīng)的下游水位334.3m,庫容為,溢流壩相應(yīng)的泄量為；上游校核洪水位為386.7m,相應(yīng)的下游水位為335.2m,庫容為,溢流壩相應(yīng)的泄量為；上游正常高水位為383.5m,相應(yīng)的下游水位為331.7m,庫容為；死水位為350m,相應(yīng)的庫容為。淤沙高程為345m,相應(yīng)的庫容為。氣象條件本地區(qū)洪水期多年平均最大風(fēng)速14m/s,水庫的風(fēng)區(qū)長度為2.6km。1.2某重力壩工程綜合說明根據(jù)工程的效益、庫容確定本工程屬于Ⅲ等工程,其主要建筑物為3級(jí)。次要建筑物為4級(jí),臨時(shí)性建筑物為5級(jí)。本工程是以發(fā)電為主的綜合利用工程,溢流壩段應(yīng)布置在主河槽處,沖沙孔應(yīng)布置在電站進(jìn)水口附近,另外電站布置應(yīng)考慮地形、交通及電站附屬建筑物布置等條件。本樞紐的主體工程由擋水壩段、溢流壩段、泄水底孔壩段、電站壩段及其建筑物組成。電站為壩后式,該重力壩由18個(gè)壩段組成,每個(gè)壩段的長度大約為15m,從右岸至左岸依次為：1號(hào)-6號(hào)壩段為擋水壩段,7號(hào)、8號(hào)壩段為溢流壩段,9號(hào)、10號(hào)壩段為底孔壩段,11號(hào)-18號(hào)壩段為左岸擋水壩段,該壩的壩基面最低高程為327.0m,壩頂高程為386.7m,最大壩高為59.7m,壩體總長為277.5m。樞紐工程布置見圖1-1,主要技術(shù)指標(biāo)見表1-2。圖1-1樞紐工程布置表1-2主要技術(shù)指標(biāo)序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)量序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)量1流域面積km2320010校核洪水位時(shí)最大泄量m3/s16802裝機(jī)容量萬kw411壩頂長度m277.53灌溉面積萬hm22.512最大壩高m59.74校核洪水位m386.713壩頂高程m386.75設(shè)計(jì)洪水位m385.414溢流堰頂高程m376.46正常高水位m383.515電站進(jìn)水口中心線高程m348.57死水位m35016壩段總數(shù)個(gè)188淤沙高程m34517總庫容萬m312009設(shè)計(jì)洪水位時(shí)最大泄量m3/s12502壩型及壩址選擇2.1壩型選擇由基本資料知,水庫的總庫容為,發(fā)電引水高程為,最大引水流量為,發(fā)電裝機(jī)容量4萬kW。灌溉下游左岸耕地2.5萬km2,灌溉最大引水流量,引水高程。TL水庫壩址處的巖體可大致分為新鮮巖石、微風(fēng)化及覆蓋層。河槽高程為,河槽處為半風(fēng)化的花崗巖,風(fēng)化層厚度為,基巖具有足夠的抗壓強(qiáng)度,巖體較完整,無特殊不利地質(zhì)構(gòu)造。兩岸風(fēng)化較深呈帶狀,覆蓋層較少,厚度一般,風(fēng)化層厚,壩址兩岸均為花崗巖,巖石堅(jiān)硬,裂隙不發(fā)育。根據(jù)本地區(qū)的氣象特點(diǎn)及壩址區(qū)地形、地質(zhì)條件的實(shí)際情況,首先考慮土重力壩、土石壩、拱壩三種基本壩型?！?從地質(zhì)上看,重力壩是用混凝土或石料等材料修筑,主要依靠壩身自重保持穩(wěn)定的壩,對(duì)地形、地質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)。任何形狀的河谷都可以修建重力壩。在地基上也可修建高度不高的重力壩。拱壩壩體的穩(wěn)定主要依靠兩岸拱段的反力作用,不像重力壩那樣依靠自重維持穩(wěn)定,因此拱壩對(duì)壩址的地形地質(zhì)條件要求較高,對(duì)地基要求也較嚴(yán)格。再者由于左右岸巖性不均一,不適于建拱壩。土石壩能適應(yīng)不同的地形、地質(zhì)和氣候條件。除極少數(shù)例外,幾乎任何不良地基,經(jīng)處理后均可建設(shè)土石壩,但因洪水泄量及導(dǎo)流河度汛流量大的特點(diǎn),不適合修建土石壩。顧考慮地質(zhì)條件以修建混凝土重力壩較為適宜。〔2從地形條件上看,河谷狹窄,地質(zhì)條件良好適宜修建拱壩；河谷寬闊,地質(zhì)條件較好,可選用重力壩或支墩壩；河谷寬闊、河床覆蓋層深厚或是地質(zhì)條件較差,且土石砂礫等當(dāng)?shù)夭牧蟽?chǔ)量豐富適宜修建土石壩。由于壩址處河床狹窄但地質(zhì)條件較差,且左右岸巖性不均一,不適于建拱壩,若是修建拱壩,開挖量較大,不符合經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)在高山峽谷區(qū)布置水利樞紐,應(yīng)盡量減少高邊坡開挖。因洪水泄量及導(dǎo)流河度汛流量大的特點(diǎn),壩址處不適宜修建土石壩。故此處修建重力壩最為適宜?！?從筑壩材料考慮,土石壩可用任何土石料筑壩,壩址附近有足夠的符合要求的天然建筑材料,可以就地、就近取材,節(jié)省大量水泥、木材和鋼材,以減少工地的外線運(yùn)輸量。重力壩和拱壩因建壩材料的不同可分為多種類型,但都不及土石壩,能就地取材。經(jīng)綜合考慮,選擇混凝土重力壩比較合適。2.2壩址選擇根據(jù)基本資料中壩址的地質(zhì)、地形、施工條件,通過定性分析,確定壩軸線位置。在遵循樞紐布置一般原則的前提條件下,從若干具有有代表性的樞紐布置方案中選擇一個(gè)技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、運(yùn)用安全、施工期短、管理維修方便的最優(yōu)方案是一個(gè)反復(fù)優(yōu)化的過程。需要對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行具體分析、全面論證、綜合比較而定。溢流壩的位置應(yīng)與河床主流方向一致,以使過流通暢,避免下泄水流發(fā)生旋渦和產(chǎn)生折沖水流現(xiàn)象。本工程是以發(fā)電為主的綜合利用工程,溢流壩段應(yīng)布置在主河槽處,沖沙孔應(yīng)布置在電站進(jìn)水口附近,另外電站布置應(yīng)考慮地形、交通及電站附屬建筑物布置等條件。3擋水建筑物設(shè)計(jì)3.1非溢流壩剖面設(shè)計(jì)重力壩的基本剖面是指壩體在自重、靜水壓力〔水位與壩頂齊平和揚(yáng)壓力3項(xiàng)主要荷載作用下,滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求,并使工程量最小的三角形剖面。在擬好的基本三角形基礎(chǔ)上,根據(jù)已確定的壩頂高程及寬度,初擬主要防滲,排水設(shè)施,即可得到重力壩實(shí)用剖面。壩頂高程的擬定設(shè)計(jì)過程包括：壩頂高程分別按設(shè)計(jì)和校核兩種情況,用以下公式進(jìn)行計(jì)算：波浪要素按官廳公式計(jì)算。公式如下：—計(jì)算風(fēng)速,水庫為正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位時(shí),宜用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速的倍；校核洪水位時(shí),宜用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速,；D—風(fēng)區(qū)長度,m；L—波長,m。H—壩前水深,m。庫水位以上的超高：式中：—波浪高度,m；—波浪中心線超出靜水位的高度,m；—安全超高,m,可以在下表3-1中查找；表3-1非溢流壩壩頂安全超高值水工建筑物安全級(jí)別ⅠⅡⅢ〔水工建筑物級(jí)別〔1〔2、3〔4、5設(shè)計(jì)情況0.70.50.4校核情況0.50.40.3注：單位〔m官廳公式適用于。在設(shè)計(jì)洪水位情況下計(jì)算：已知=21m/s,D=2.6km,g=9.81,根據(jù)公式求得：h1==1.03m===10.67m=,因H＞L,≈1,===0.31m由于本工程屬于Ⅲ等工程,其主要建筑物為3級(jí)。次要建筑物為4級(jí),臨時(shí)性建筑物為5級(jí),根據(jù)《非溢流壩壩頂安全超高值》表格中得,所以設(shè)計(jì)安全超高取0.5,校核取0.4。庫水位以上的超高：=1.03+0.5+0.31=1.84m壩頂或防浪墻頂高程=靜水位+=385.4+1.84=387.24m〔2在校核洪水位情況下計(jì)算：已知=14m/s,D=2.6km,g=9.81,根據(jù)公式求得：h1==0.62m===7.1m=,因H＞L,≈1,===0.17m庫水位以上的超高：=0.62+0.4+0.17=1.19m壩頂或防浪墻頂高程=靜水位+=386.7+1.19=387.89m以上兩種情況下取最大值387.89m,并取防浪墻高度1.2m。壩頂高程=壩頂或防浪墻頂高程－防浪墻高度=387.89－1.2=386.69m。計(jì)算成果見表3-2。表3-2壩頂高程計(jì)算成果計(jì)算情況風(fēng)速v<m/s>波高〔m波長〔m風(fēng)壅水面高度〔m安全加高〔m靜水位以上的超高〔m壩頂高程〔m設(shè)計(jì)情況211.0310.671.8420.50.312386.69校核情況140.627.11.190.40.17壩頂寬度的擬定最大壩高=壩頂高程-壩基面最低高程=386.69-327=59.7m壩頂寬度B=最大壩高×<8%~10%>=4.78~5.97m。為了適應(yīng)運(yùn)用和施工的需要,壩頂必須有一定的寬度。一般地,壩頂寬度取最大壩高的,且不小于。所以壩頂寬度取5m。壩坡的擬定考慮壩體利用部分水重增加其抗滑穩(wěn)定,根據(jù)工程實(shí)踐,上游邊坡系數(shù),下游邊坡系數(shù)。在本次設(shè)計(jì)中上游邊坡系數(shù)取n=0.1,下游邊坡系數(shù)取m=0.75。上、下游起坡點(diǎn)位置的確定上游起坡點(diǎn)位置應(yīng)結(jié)合應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)電引水管、泄水孔等建筑物的進(jìn)口高程來確定,一般起坡點(diǎn)在壩高的附近。下游起坡點(diǎn)的位置應(yīng)根據(jù)壩的實(shí)用剖面型式、壩頂寬度,結(jié)合壩的基本剖面計(jì)算得到〔最常用的是其基本剖面的頂點(diǎn)位于校核洪水位處。由于起坡點(diǎn)處的斷面發(fā)生突變,故應(yīng)對(duì)該截面進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定校核。上游折坡點(diǎn)高程為347m,下游折坡點(diǎn)高程為380m。根據(jù)以上幾個(gè)方面,初擬非溢流重力壩實(shí)用剖面如下圖3-3所示。圖3-3非溢流重力壩實(shí)用剖面3.2荷載計(jì)算及組合重力壩承受的荷載主要有：自重,靜水壓力,動(dòng)水壓力,揚(yáng)壓力,泥沙壓力,浪壓力及其地震荷載。圖3-4重力壩荷載計(jì)算示意圖自重壩體自重的計(jì)算公式：式中—壩體體積,,由于取壩長,可以用斷面面積代替,通常把它分成如圖所示的若干個(gè)簡單的幾何圖形分別計(jì)算?！獕误w混凝土的重度,一般取。本次計(jì)算取24KN/m3W=W1+W2+W3靜水壓力靜水壓力是作用在上下游壩面的主要荷載,計(jì)算時(shí)常分解為水平水壓力和垂直水壓力兩種。計(jì)算公式為：式中：—計(jì)算點(diǎn)處的作用水頭,；—水的重度,常取?！?設(shè)計(jì)洪水位情況下水平水壓力：=PH1+PH2==16990.2KN垂直水壓力：PV=Pv1+Pv2+Pv3==1145.65KN校核洪水位情況下力水平水壓力=PH1+PH2==17811.6KN垂直水壓力：PV=Pv1+Pv2+Pv3==1222.47KN揚(yáng)壓力揚(yáng)壓力包括滲透壓力和浮托力兩部分。滲透壓力是由上下游水位差產(chǎn)生的滲流在壩內(nèi)或壩基面上形成的水壓力；浮托力是由下游水面淹沒計(jì)算截面而產(chǎn)生向上的水壓力。揚(yáng)壓力的分布與壩體結(jié)構(gòu)、上下游水位、防滲排水等因素有關(guān)。下面以壩基面上的揚(yáng)壓力計(jì)算為例來說明,壩踵處的揚(yáng)壓力強(qiáng)度為,壩趾處的揚(yáng)壓力強(qiáng)度為,排水孔幕處的滲透壓力為〔為揚(yáng)壓力折減系數(shù),河床壩段,岸坡壩段。揚(yáng)壓力的大小等于揚(yáng)壓力分布圖的面積。只要把揚(yáng)壓力分布圖畫正確,揚(yáng)壓力就不難計(jì)算了?！?設(shè)計(jì)洪水位情況下U1=9.81×46.75×7.3×1=3347.9KNU2=9.81×0.25×51.1×5×1=626.6KNU3=KNU4=939.9KN〔2校核洪水位情況下U1=9.81×46.75×8.2×1=3760.7KNU2=9.81×0.25×51.4×5×1=630.3KNU3=KNU4=945.4KN3.2.4泥沙壓力一般計(jì)算年限取年,水平泥沙壓力為：式中—泥沙的浮重度,；—壩前淤沙厚度,m；—淤沙的內(nèi)摩擦角,〔。豎直方向的泥沙壓力按作用面上的淤沙重量〔按淤沙的浮重度計(jì)算。由上述材料可知,河流泥沙計(jì)算年限采用50年,壩前淤沙高程為345m,泥沙的浮重度為,內(nèi)摩擦角為。壩體混凝土重度采用。=1/2×9.5×182×tan2<45°-12°/2>=1009.6KN=1/2×9.5×18×〔18×0.2×1=307.8KN浪壓力當(dāng)時(shí),可假定浪頂及水深等于處的浪壓力為零,靜水位處的浪壓力最大,并呈三角形分布,如下圖所示。圖3-5浪壓力分布圖因H＞L,即采取下式計(jì)算浪壓力標(biāo)準(zhǔn)值：<1>、設(shè)計(jì)洪水位情況下：hl1%=1.24hl=1.24×1.03=1.28m=0.25×9.81×10.67×<1.28+0.312>=41.66KN浪壓力對(duì)壩底中點(diǎn)的力矩為：y1×10.67+1/3<10.67/2+1.28+0.312>=55.37my2M1=0.25×9.81<10.67/2+1.28+0.312>×10.67×55.37-1/2×9.81×<10.67/2>^2×〔2、校核洪水位情況下：hl1%=1.24hl=1.24×0.62=0.77m=0.25×9.81×7.1×<0.77+0.17>=16.37KNy1×7.1+1/3<7.1/2+0.77+0.17>=57.65my2M1=0.25×9.81<7.1/2+0.77+0.17>×7.1×57.65-1/2×9.81<7.1/2>^2×3.2.6荷載組合荷載組合可分為基本組合和偶然組合,它們分別考慮的荷載見下表3-6,表3-7。表3-6重力壩荷載組合設(shè)計(jì)情況荷載作用自重靜水壓力揚(yáng)壓力泥沙壓力浪壓力冰壓力動(dòng)水壓力土壓力地震力基本組合正常蓄水情況+++++00+0設(shè)計(jì)洪水情況+++++0++0偶然組合冰凍情況++++0+0+0校核洪水情況+++++0++0地震情況+++++00++注：〔1應(yīng)根據(jù)各種作用同時(shí)發(fā)生的實(shí)際可能性,選擇計(jì)算中的最不利的組合；〔2表中的"+"表示應(yīng)考慮的荷載,"0"表示不考慮的荷載。表3-7荷載作用的分項(xiàng)系數(shù)序號(hào)作用類別分項(xiàng)系數(shù)序號(hào)作用類別分項(xiàng)系數(shù)1自重〔永久作用1.05浪壓力〔可變作用1.22水壓力〔可變作用6冰壓力〔可變作用土壓力〔永久作用1.11.2〔1靜水壓力1.0〔2動(dòng)水壓力1.13揚(yáng)壓力7未規(guī)定的永久作用對(duì)結(jié)構(gòu)不利1.05〔1滲透壓力1.2未規(guī)定的永久作用對(duì)結(jié)構(gòu)有利0.95〔2浮托力1.08未規(guī)定的不可控制可變作用1.24淤沙壓力〔永久作用1.2未規(guī)定的可控制可變作用1.13.2.7．荷載計(jì)算成果荷載計(jì)算成果分為表3-8設(shè)計(jì)洪水位〔荷載作用標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值計(jì)算表和表3-9校核洪水位〔荷載作用標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值計(jì)算表?！沧ⅲ罕碇泻奢d作用標(biāo)準(zhǔn)值與作用設(shè)計(jì)值中,自重、水平壓力、垂直水壓力、泥沙壓力、浪壓力及揚(yáng)壓力數(shù)據(jù)均由自重W、3.2.2靜水壓力、3.2.3揚(yáng)壓力、3.2.4泥沙壓力、3.2.5浪壓力計(jì)算得出,因此在表中不進(jìn)行列式分析計(jì)算。.表3-8設(shè)計(jì)洪水位〔荷載作用標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值計(jì)算表〔荷載作用〔分項(xiàng)系數(shù)作用標(biāo)準(zhǔn)值作用設(shè)計(jì)值對(duì)截面形心的力臂L〔m力矩標(biāo)準(zhǔn)值M<KN.m>力矩設(shè)計(jì)值M<KN.m>垂直力水平力垂直力水平力↙＋↘-↙＋↘-↓↑→←↓↑→←自重〔1.0W148048023.4-2/3×2=22.0710593.610593.6W27164716423.4-<2+2.5>=18.9135399.6135399.6W3252812528123.4-2/3×39.75=-3.178371.178371.1水平壓力〔1.0PH116728.816728.81/3×58.4=19.47325709.74325709.74PH2261.39261.391/3×7.3=2.43635.18635.18垂直水壓力〔1.0PV1753.408753.40823.4-<1/2>×2=22.416876.3416876.34PV2196.2196.223.4-<1/3>×2=22.734459.634459.63PV3196.04196.0423.4-<1/3>×5.475=21.5754229.5634229.563泥沙壓力〔1.2PSKH1009.61211.52<1/3>×18=66057.67269.12PSKV307.8369.3623.4-<1/3>×18×0.2=22.26833.168199.79浪壓力〔1.2PWK41.6649.99MWKy1=55.37,y2=54.842380.692856.83小計(jì)34378.417780.1261.3934440.0117990.3261.39174797.5416748.69176164.1418436.353↓34378.45→17518.67↓34440.01→17728.92-↘241951.193-↘242272.3揚(yáng)壓力浮托力U1<1.0>3347.93347.9000滲透力U2<1.2>626.6751.923.4-5/2=20.913095.9415715.13滲透力U3<1.2>2616.13139.323.4-<2/3>×41.75=-4.4311589.3213907.18滲透力U4<1.2>939.81127.7623.4-<1/3>×5=21.7320421.85424506.22小計(jì)7530.48366.8645107.11454128.53↑7530.4↑8366.86-↘45107.114-↘54128.53總計(jì)34378.57530.417780.1261.3934440.018366.8617990.3261.39174797.5461855.81176164.1472564.93↓26848.05→17518.67↓26073.15→17728.92-↘287058.307-↘296400.8表3-9校核洪水位〔荷載作用標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值計(jì)算表〔荷載作用〔分項(xiàng)系數(shù)作用標(biāo)準(zhǔn)值作用設(shè)計(jì)值對(duì)截面形心的力臂L〔m力矩標(biāo)準(zhǔn)值M<KN.m>力矩設(shè)計(jì)值M<KN.m>垂直力水平力垂直力水平力↙＋↘-↙＋↘-↓↑→←↓↑→←自重〔1.0W148048023.4-2/3×2=22.0710593.610593.6W27164716423.4-<2+2.5>=18.9135399.6135399.6W3252812528123.4-2/3×39.75=-3.178371.178371.1水平壓力〔1.0PH117481.8617481.861/3×59.7=19.9347889.01347889.01PH2329.81329.811/3×8.2=2.73900.38900.38垂直水壓力〔1.0PV1778.914778.91423.4-<1/2>×2=22.416876.3416876.34PV2196.2196.223.4-<1/3>×2=22.734459.634459.63PV3247.36247.3623.4-<1/3>×6.15=21.355281.145281.14泥沙壓力〔1.2PSKH1009.61211.52<1/3>×18=66057.67269.12PSKV307.8369.3623.4-<1/3>×18×0.2=22.26833.168199.79浪壓力〔1.2PWK16.3719.64MWKy1=57.65,y2=57.33963.41156.08小計(jì)34455.27418507.83329.8134516.83418713.02329.81175062.71438562.25176429.34439966.45↓34455.274→18178.02↓34516.834→18383.21-↘263499.54-↘263537.11揚(yáng)壓力浮托力U1<1.0>3760.73760.7000滲透力U2<1.2>630.3756.3623.4-5/2=20.913173.2715807.92滲透力U3<1.2>2631.53157.823.4-<2/3>×41.75=-4.4311657.5513989.06滲透力U4<1.2>945.41134.4823.4-<1/3>×5=21.7320543.5424652.25小計(jì)7967.98809.3445374.3654449.23↑7967.9↑8809.34-↘45374.36-↘54449.23總計(jì)34455.2747967.919533.8329.8134516.8348809.3419944.18329.81175062.71483936.61176429.34494415.68↓26487.37→18178.02↓25707.49→18383.21-↘308873.9-↘317986.34.3.3抗滑穩(wěn)定分析抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)法計(jì)算時(shí),對(duì)基本組合、偶然組合應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)算。其具體表達(dá)式如下：大壩以防洪為主,3級(jí)建筑物,對(duì)應(yīng)可靠度設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為Ⅱ級(jí)。式中—結(jié)構(gòu)重要性系數(shù),對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)安全級(jí)別Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)的結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)系數(shù)查找下表3-10,3-11,其結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)分別為1.1,1.0,0.9；—設(shè)計(jì)狀況系數(shù),對(duì)應(yīng)于持久狀況、短暫狀況、偶然狀況分別為1.0、0.95、0.85；基本組合時(shí),=1.0,=1.0,=1.2,,=0.9/1.3=0.69,C,d=700/3=233.33kpa=∑P=1×1×17728.92=17728.92KN=1/1.2<0.69×26073.15+233.33×46.75×1>=24082.21KN所以,17728.92KN﹤24082.21KN,故基本組合時(shí)抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)滿足要求。偶然組合時(shí),=1.0,=0.85,=1.2,,=0.9/1.3=0.69,C,d=700/3=233.33kpa=∑P=1×0.85×18383.21=15625.73KN=1/1.2<0.69×25707.49+233.33×46.75×1>=23871.95KN所以,15625.73KN﹤23871.95KN,故偶然組合時(shí)抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)滿足要求。表3-10結(jié)構(gòu)系數(shù)序號(hào)項(xiàng)目組合類型分項(xiàng)系數(shù)1壩體抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)基本組合1.2偶然組合1.22混凝土抗壓極限狀態(tài)基本組合1.8偶然組合1.8表3-11材料性能分項(xiàng)系數(shù)序號(hào)材料類別及強(qiáng)度抗剪斷強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)備注1混凝土/巖基f',c'1.3,3.0混凝土之間f',c'1.3,3.0常態(tài)混凝土層面碾壓混凝土之間f',c'1.3,3.0碾壓混凝土層面巖基之間f',c'1.4,3.2軟弱夾層之間f',c'1.5,3.42混凝土強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度1.53.4應(yīng)力分析設(shè)計(jì)情況驗(yàn)算：=1.0×〔1+m2<26848.05/46.75+6×287058.31/46.75^2>﹥0,故上游壩踵不出現(xiàn)拉應(yīng)力,滿足要求。校核情況驗(yàn)算：=1.0×〔1+m2<26487.37/46.75+6×308873.9/46.75^2>﹥0,故上游壩踵不出現(xiàn)拉應(yīng)力,滿足要求。.4壩體細(xì)部構(gòu)造4.1壩頂構(gòu)造壩頂結(jié)構(gòu)布置的原則是安全、經(jīng)濟(jì)、合理、實(shí)用。故有下列型式：①壩體部分伸向上游；②壩體部分伸向下游,并做成拱橋或橋梁結(jié)構(gòu)型式；③壩頂建成矩形實(shí)體結(jié)構(gòu),必要時(shí)為移動(dòng)式閘門啟閉機(jī)鋪設(shè)隱形軌道。壩頂排水一般都排向上游。壩頂常設(shè)防浪墻,高度一般為1.0~1.2m,厚度應(yīng)能抵抗波浪及漂浮物的沖擊,與壩體牢固地連在一起,防浪墻在壩體分縫處也留伸縮縫,縫內(nèi)設(shè)止水。如下圖4-1所示。圖4-1非溢流壩壩頂結(jié)構(gòu)布置圖4.2廊道系統(tǒng)4.2.1基礎(chǔ)廊道在壩內(nèi)靠近上游壩蹱部位設(shè)基礎(chǔ)〔帷幕灌漿廊道。為了保證灌漿質(zhì)量,提高灌漿壓力,要求距上游面應(yīng)有0.05~0.1倍作用水頭,且不小于4~5m；距基巖面不小于1.5倍廊道寬度,一般取5m以上。廊道斷面為城門洞形,寬度為2.5~3m。以便滿足灌漿作業(yè)的要求。廊道上游側(cè)設(shè)排水溝,下游側(cè)設(shè)排水孔及觀測孔,在廊道最低處設(shè)集水井,以便自流或抽排壩體滲水。灌漿廊道隨壩基面由河床向兩岸逐漸升高。坡度不宜陡于45°,以便鉆孔、灌漿以及設(shè)備的搬運(yùn)。當(dāng)兩岸坡度陡于45°時(shí),基礎(chǔ)灌漿廊道可分層布置,并用豎井連接。當(dāng)岸坡較長時(shí),每隔適當(dāng)?shù)木嚯x設(shè)一段平洞,為了灌漿施工方便,每隔50~100m宜設(shè)置橫向灌漿機(jī)室。壩體檢查排水廊道為檢查、觀測和壩體排水的方便,需要沿壩高每隔30m設(shè)置檢查和排水廊道一層。斷面形式采用城門洞形,最小寬度1.2m,最小高度2.2m,廊道上游壁至上游壩面的距離應(yīng)滿足防滲要求且不小于3m。對(duì)設(shè)引張線的廊道宜在同一高程上呈直線布置。廊道與泄水孔、導(dǎo)流底孔凈距水宜小于3~5m。廊道內(nèi)的上游側(cè)設(shè)排水溝。為檢查、觀測的方便,壩內(nèi)廊道要相互連通,各層廊道左右岸各有一個(gè)出口,要求與豎井、電梯井連通。對(duì)于壩體斷面尺寸較大的高壩,為了檢查、觀測和交通的方便,尚需令設(shè)縱向和橫向的廊道。此外,還可根據(jù)需要設(shè)專門性廊道。如下圖4-2所示。圖4-2壩內(nèi)廊道系統(tǒng)圖4.3壩體分縫為了滿足運(yùn)用和施工的要求,防止溫度變化和地基不均勻沉降導(dǎo)致壩體開裂,需要合理分縫。常見的有橫縫、縱縫、施工縫。橫縫垂直于壩軸線,將壩體分成若干個(gè)壩段的縫稱為橫縫,橫縫分永久性和臨時(shí)性兩種。沿壩軸線15~20m設(shè)一道橫縫,縫寬的大小主要取決于河谷地形,地基特性,結(jié)構(gòu)布置,溫度變化,澆筑能力等,縫寬一般為1~2cm?？v縫平行于壩軸線的縫稱縱縫,設(shè)置縱縫的目的,在于適應(yīng)混凝土的澆筑能力和減少施工期的溫度應(yīng)力,代溫度正常之后進(jìn)行接縫灌漿?？v距一般為15~30cm,不宜過多?？v縫兩側(cè)壩塊的澆筑應(yīng)均衡上升,高差控制在5~10m。水平施工縫壩體上下層澆筑塊之間的結(jié)合面稱為水平施工縫。一般澆筑厚度為1.5~4.0m,靠近基巖面用0.75~1.0m的薄層澆筑,利于散熱,減少溫升,防治開裂?？v縫兩側(cè)相鄰壩塊水平施工縫不宜設(shè)在同一高程,已增強(qiáng)水平截面的抗剪強(qiáng)度。上、下層澆筑間歇3~7d,上層混凝土澆筑前,必須對(duì)下層混凝土鑿毛,沖洗干凈,鋪2~3cm強(qiáng)度較高的水泥砂漿后澆筑。水平施工縫的處理應(yīng)高度重視,施工質(zhì)量關(guān)系到大壩的強(qiáng)度、整體性和防滲性,否則將成為壩體的薄弱層面。4.4壩體止水參照《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》DL5018-1999,重力壩橫縫的上游面、下游面最高水位以下及壩內(nèi)廊道和孔洞穿過分縫處的周圍等部位應(yīng)布置止水設(shè)施。如下圖4-3所示,除橫縫止水外,上游設(shè)兩道防水片和一道防滲瀝青等。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。兩道止水片的間距為1.0m,中間設(shè)置直徑20cm的瀝青井,止水片的下部深入巖基30cm并與混凝土緊密嵌固,上部伸到壩頂。圖4-3重力壩橫縫部位應(yīng)布置止水設(shè)施圖4.5壩體排水為了減少壩體滲透壓力,在靠近壩體上右面需設(shè)置排水孔幕。排水孔幕至上游壩面的距離,一般不小于相應(yīng)壩面水頭的1/10～1/12,且不小于2m,并在上游防滲混凝土土層之后。排水管上端上端通至或溢流壩以下2～3m處,中間與各層縱向排水廊道相同連,下端通至底層排水廊道。排水管內(nèi)滲水,通過廊道排水溝經(jīng)橫向排水管排至下游。每層廊道之間的排水管,布置成鉛直,不宜有彎頭,以免堵塞。排水管用預(yù)知的多孔混凝土管,澆筑混凝土?xí)r埋入壩內(nèi),管間距通常為2～3m,取3.0m,內(nèi)徑一般為15～25cm,取20cm。橫向排水管坡率i=1%,管入口與廊道集水溝相連,出口通向下游將水排出,管徑取20cm,間距在與壩的分縫相適應(yīng)的前提下按30～50cm左右進(jìn)行布置。5地基處理由于受長期地質(zhì)作用,天然的地基一般都存在風(fēng)化、節(jié)理、裂隙、斷層破碎帶及軟弱夾層等方面的缺陷,因此必須進(jìn)行地基處理。經(jīng)過處理后的地基應(yīng)滿足下列要求：具有足夠的強(qiáng)度,已承受壩體的壓力；足夠的抗?jié)B性,以滿足滲