居樂(lè)112水利樞紐重力壩設(shè)計(jì)

摘要本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為居樂(lè)水利樞紐，壩型選擇為混凝土重力壩，壩軸線選擇和樞紐布置見(jiàn)1號(hào)圖SG-01居樂(lè)水庫(kù)平面圖所示。整座重力壩主要有非溢流擋水壩段、溢流表孔壩段、溢流底孔壩段和電站廠房壩段。擋水壩段最大斷面的底面高程為1901.00米，壩頂高程為1987.70米，防浪墻高1.2米，最大壩高為85.5m，屬大壩類(lèi)型。壩頂寬8米，最優(yōu)斷面的上游壩坡坡率為1:0.2，上游折坡點(diǎn)高程為1956.00米，下游壩坡坡率為1:0.7，下游折坡點(diǎn)高程1974.70m，詳細(xì)情況參見(jiàn)1號(hào)圖SG-02擋水壩剖面圖。溢流壩段最大斷面的底面高程為1901.00米，堰頂高程1978.08米，溢流堰采用WES曲線設(shè)計(jì)，直線段坡率為1：0.7，反弧段半徑取20米，鼻坎高程取1912.00米，上游壩坡坡率取1：0.2，折坡點(diǎn)高程為1956.00米，上游壩面與WES曲面用1/4橢圓相連，詳細(xì)情況見(jiàn)1號(hào)圖SG-02溢流堰標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖所示。本樞紐溢流堰采用挑流方式消能，挑角取250。止水采用兩道紫銅中間加瀝青井的形式。壩基防滲處理（主要依據(jù)上堵下排的原則），上游帷幕灌漿（兩道），下游側(cè)設(shè)置排水管。以非溢流擋水壩段為計(jì)算選擇斷面，進(jìn)行了抗滑穩(wěn)定分析和應(yīng)力分析，分別采用抗剪斷計(jì)算法和材料力學(xué)法計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算，最終驗(yàn)算滿足抗滑穩(wěn)定，上游壩踵沒(méi)有出現(xiàn)拉應(yīng)力，設(shè)計(jì)剖面合理可行。本次設(shè)計(jì)只是部分結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)，考慮問(wèn)題較單一，采用基礎(chǔ)資料一般以書(shū)本為主，跟實(shí)際情況難免有出入，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。關(guān)鍵字：非溢流壩溢流壩細(xì)部構(gòu)造地基處理AbstractThisdesigncontentfortheJuleproject,damtypeselectionfortheconcretegravitydam,damaxisselectionandlayouttosee1figureSG-01MusicHomereservoirplanediagram.Agravitydamaremainlynonoverflowdamsectionofspillwaydam,spillway,bottomholedamandpowerhousedamsectionof.Nonoverflowdamsectionofeachof15meterswide,distributedinthedampowerhousedamsectionends;each16meterswide,disposedneartherightbankmainriverbed,outfitmachine3units;thebottomorificeofeachsectionof22meterswide,arrangedinapowerhouseleftmainriverbed;overflowsectionofeachsegmentwidth18meters,isarrangedinthehousemusicrivermainriverbed.SeeNo.1chartSG-01downstreamview.Damsectionofmaximumcrosssectionofthebottomsurfaceelevationof1901meters,atelevationof1987.70meters,1.2metershighwall,thedamheightof85.5m,isatypeofdam.Crestwidthof7meters,theoptimalsectionoftheupstreamdamsloperateof1:0.2,theupstreamslopeanglepointto1956meterselevation,downstreamdamsloperateof1:0.7,thedownstreamslopeanglepointelevation1974.70m,detailsseeNo.1chartSG-02damsection.Maximumsectionofoverflowdamsectionofthebottomsurfaceelevationof1901meters,1978.08metersheightofweir,weiruseWEScurvedesign,straightsloperateof1:0.7,reversearcradiusof18meters,thenasalsillelevation1912meters,theupstreamdamsloperateand1:0.2,slopeanglepointelevationof1956meters,theupstreamdamsurfaceandWESsurfaceby1/4ellipticconnected,thedetailsees1figureSG-02overflowweirstandardcrosssectiondiagram.Thehubofoverflowweirski-jumpenergydissipationbywayof250,pickangle.Stopusingtwocopperintermediateasphaltwellsform.Treatmentofdamfoundationseepageprevention(mainlybasedontheprincipleofblockingdrainage),upstreamgroutcurtain(two),adownstreamsidedrainagetube.Nonoverflowdamsectionfortheselectionofcalculationsection,aslidingstabilityanalysisandstressanalysis,respectivelybyshearcalculationmethodandthemethodofmaterialmechanicscalculationmethodareusedtocalculatethefinalchecking,satisfyingthestabilityagainstslidingoftheupstreamdamheel,notensilestress,reasonableandfeasibledesignprofile.Thisdesignisonlypartofstructuredesign,consideringtheissuesthansingle,usingbasicdatatomaingeneralbooks,Withtheactualsituationwillhaveaccess,pleasereadercriticism.Keywords:Damnon-overflowspilloverdamdetailstructurefoundationtreatment目錄TOC\o"1-3"\h\u11851前言 1106941.1流域概況及樞紐任務(wù) 1241691.2水文、水利調(diào)洪演算 1286061.3氣象資料 170881.4地質(zhì)勘測(cè)資料 1284071.5筑壩材料 2191961.6其他資料 2255542設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3182572.1工程綜合說(shuō)明 3135092.1.1工程分等與建筑物分級(jí) 3324532.1.2樞紐布置 369392.2壩型、壩址選擇 47082.2.1壩型選擇 4211782.2.2壩址選擇 4223283非溢流壩設(shè)計(jì) 543703.1剖面尺寸擬定 5246283.1.1壩頂高程的確定 5175803.1.2壩頂寬度的擬定 525263.1.3壩坡的擬定 6271103.1.4壩底寬度 6257623.1.5地基防滲與排水設(shè)施的擬定 6263403.2荷載計(jì)算 7327523.2.1設(shè)計(jì)情況 7122263.2.2校核情況 10246073.3荷載組合 15157443.4抗滑穩(wěn)定分析 1541323.4.1分析的目的 15300303.4.2滑動(dòng)面的選擇 1556943.4.3抗滑穩(wěn)定計(jì)算 15192223.5應(yīng)力分析 1927593.5.1分析的目的 193763.5.2分析的方法 19191453.5.3邊緣應(yīng)力的計(jì)算 19150023.5.4壩體強(qiáng)度極限狀態(tài)演算 20194684溢流壩設(shè)計(jì) 22267404.1泄水方式的選擇 2217154.2孔口設(shè)計(jì) 22247064.2.1洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定 22185964.2.2設(shè)計(jì)流量的確定 22138254.2.3單寬流量的選擇 23105744.2.4孔口凈寬的擬定 23223114.2.5溢流壩段總長(zhǎng)度的確定 23185744.2.6堰頂高程的確定 2333114.2.7閘門(mén)高度的確定 2465904.2.8定型設(shè)計(jì)水頭的確定 24149594.2.9泄流能力校核 24174574.3消能防沖設(shè)計(jì) 25245424.3.1反弧半徑的確定 25114384.3.2挑距和沖坑的估算 25180894.4溢流壩剖面設(shè)計(jì) 2760564.4.1頂部曲線的確定 27100564.4.2溢流壩剖面的繪制 2846734.5溢流壩荷載計(jì)算 29242484.5.1設(shè)計(jì)情況荷載計(jì)算 29934.5.2校核情況荷載計(jì)算 30145304.6荷載組合 34246514.7抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算 34157324.8應(yīng)力分析 3563614.8.1邊緣應(yīng)力的計(jì)算 3590864.8.2壩體強(qiáng)度極限狀態(tài)演算 3632665泄水孔設(shè)計(jì) 38220935.1有壓泄水孔設(shè)計(jì) 38181385.1.1孔徑D的確定 38138455.1.2進(jìn)水口體型設(shè)計(jì) 39277595.1.3閘門(mén)與門(mén)槽 39105465.1.4漸變段 40203905.1.5出水口 4044835.1.6水力計(jì)算 4025375.2無(wú)壓泄水孔設(shè)計(jì) 4135055.2.1過(guò)水口體型設(shè)計(jì) 4116965.2.2明流段設(shè)計(jì) 41280195.2.3水力計(jì)算 41268206細(xì)部結(jié)構(gòu) 42146876.1壩頂構(gòu)造 42189696.1.1非溢流壩 42291186.1.2溢流壩 4223106.2廊道系統(tǒng) 4314026.2.1基礎(chǔ)廊道 43170006.2.2壩體檢查排水廊道 43187346.3壩體分縫 44160906.3.1橫縫 44142856.3.2縱縫 4459496.3.3水平施工縫 44208716.4止水 44129376.5壩體排水 44212046.6壩體防滲 4438906.7壩體混凝土的強(qiáng)度等級(jí) 4532727地基處理 4673337.1地基的開(kāi)挖與清理 46125777.2壩基的固結(jié)灌漿 46198757.3帷幕灌漿 46142547.4壩基排水 4747447.5斷層破碎帶、軟弱夾層的處理 47286707.5.1斷層破碎帶的處理 4788967.5.2軟弱夾層的處理 4810618總結(jié) 4830461致謝 4927988參考文獻(xiàn) 501前言1.1流域概況及樞紐任務(wù)居樂(lè)水庫(kù)位于長(zhǎng)江上游金沙江流域橫江水系灑魚(yú)河正源的居樂(lè)河上，在昭通市西北向23公里處。地理坐標(biāo)在東經(jīng)103°13′～32′，北緯27°10′～34′之間。水庫(kù)流域面積709km2，河道長(zhǎng)81km，河道平均比降6.2‰，流域平均寬度8.8km，平均高程2241m。流域內(nèi)水系發(fā)育，地形復(fù)雜，山勢(shì)陡峻，河谷深切，高山深谷連綿起伏。居樂(lè)河多年平均年徑流量3.65億m3，多年平均流量11.6m3/s，調(diào)查歷史最大流量922m3/s。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇，流量為905m3/s；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為千年一遇，流量為1400m3/s。居樂(lè)水庫(kù)是一座以灌溉為主，綜合利用的水庫(kù)。其效益有：灌溉面積32.2萬(wàn)畝，灌溉供水1.32億立方米/年；發(fā)電供水0.55億立方米/年，供裝機(jī)1.26萬(wàn)千瓦的居樂(lè)壩后水電站用水，為調(diào)節(jié)、補(bǔ)償裝機(jī)9萬(wàn)千瓦的下游高橋水電站及下游待開(kāi)發(fā)的裝機(jī)5萬(wàn)千瓦的3個(gè)梯級(jí)電站供水；城市生活供水0.18億方/年；工業(yè)供水0.62億立方米/年，為將來(lái)開(kāi)發(fā)的大型褐煤礦、煤化工、坑口火電站提供可靠水源；提高下游農(nóng)田防洪標(biāo)準(zhǔn)；促進(jìn)昭通市旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1.2水文、水利調(diào)洪演算死水位為1952.00m，正常蓄水位為1985.50m，校核洪水位為1986.10m，下游水位為1910.00m，通過(guò)河床式溢洪道下泄流量為1138.76m3/s，泥沙淤積高程為1941.00m，淤沙干容重為8.82kN/m3，內(nèi)摩擦角為12°，電站進(jìn)水口底板高程為1955.50m。1.3氣象資料流域?qū)儆趤啛釒夂颍?～10月份為雨季，全年雨量充沛，多年平均為1000mm左右，年平均氣溫為11.3°，庫(kù)區(qū)設(shè)計(jì)風(fēng)速16m/s，水庫(kù)吹程2.5km。1.4地質(zhì)勘測(cè)資料壩區(qū)出露地層為二跌統(tǒng)玄武巖和第四紀(jì)沖積、坡積、沖積層。玄武巖中夾有凝灰?guī)r及玄武質(zhì)頁(yè)巖各一層，厚度0.2～0.5m，傾角約40°稍大。巖體節(jié)理裂隙發(fā)育中等，裂隙率平均為4.2%。玄武巖濕抗壓強(qiáng)度500～800kg/cm2，彈性模量（6～9）×105kg/cm2。壩址巖層為上二迭統(tǒng)峨嵋山玄武巖。其中，致密狀玄武巖占整個(gè)壩基的57%，杏仁狀玄武巖占36.7%，火山角礫巖占2%。壩基98%為堅(jiān)硬巖層,巖石飽和抗壓強(qiáng)度為41～105MPa。壩區(qū)主要有9條斷層，壩軸線剖面上露出的主要為FⅡ組斷層及部分F組小斷層，走向?yàn)镹E與NW，傾角較大，為40～80°?；静淮嬖谏顚踊瑒?dòng)問(wèn)題，但須作必要的灌漿、開(kāi)發(fā)并回填混凝土處理。1.5筑壩材料壩區(qū)附近1～2km內(nèi)石料豐富，但人為加工條石較費(fèi)工，砂料儲(chǔ)量一般，可考慮人工沙補(bǔ)其不足。1.6其他資料該壩區(qū)地震基本烈度為7°，地震烈度提高1°。壩頂有交通要求，壩頂寬度不小于8m。2設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2.1工程綜合說(shuō)明2.1.1工程分等與建筑物分級(jí)根據(jù)工程的作用與效益、庫(kù)容確定本樞紐為Ⅱ等工程，主要建筑物2級(jí)，次要建筑物3級(jí)，臨時(shí)建筑物4級(jí)。2.1.2樞紐布置本工程是以灌溉為主的綜合利用工程，溢流壩段布置在主河槽處，沖沙孔布置在電站進(jìn)水口附近。本樞紐的主體工程由非溢流壩段、溢流壩段、電站及其他建筑物組成，電站為壩后式。該重力壩由11個(gè)壩段組成，每個(gè)壩段長(zhǎng)度大約為20m，從左岸到右岸依次為1—4號(hào)壩段為左岸擋水壩，5—6號(hào)為溢流壩段，7號(hào)為底孔壩段，8—11號(hào)為右岸擋水壩。該壩壩基面最低高程為1901m，壩頂高程為1987.7m，壩體總長(zhǎng)度為217.4m，樞紐工程布置圖附后。非溢流壩段：左岸全長(zhǎng)85.5m，右岸全長(zhǎng)100.9m，除1號(hào)和11號(hào)壩段分別長(zhǎng)25.5m、20.9m外，其他壩段長(zhǎng)度均為20m，壩頂兩側(cè)各設(shè)置0.5m寬的人行道。壩頂上游側(cè)設(shè)置高1.2m，寬0.5m的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防浪墻，下游設(shè)置欄桿。沿壩軸線方向每隔20m設(shè)置一個(gè)照明燈。壩上游面為折線面，起坡點(diǎn)高程為1956m，坡度為1:0.2；下游面起坡點(diǎn)高程為1974.7m，下游面坡度為1:0.7。溢流壩段：溢流壩段全長(zhǎng)40m，分2個(gè)壩段，每段長(zhǎng)20m，共3孔，每孔8m。溢流堰頂高程為1978.08m。堰頂安裝工作閘門(mén)和檢修閘門(mén)，閘門(mén)寬×高=8×8。工作閘門(mén)為平面鋼閘門(mén)，采用壩頂門(mén)機(jī)啟閉。工作橋面與與非溢流壩頂一致。中間設(shè)置2個(gè)中墩，其厚度為4.5m，邊墩厚3m，縫設(shè)在閘孔中間。溢流堰面采用WES曲線，過(guò)堰水流采用連續(xù)式鼻坎挑流消能，坎頂高程1912m，反弧半徑為20m，挑射角為25°，邊墩向下游延伸成導(dǎo)墻，其高度為11m，斷面為梯形，頂寬為0.5m，底邊為3m，需分縫，縫距15m。電站壩段：電站的裝機(jī)容量為1.26萬(wàn)千瓦，壩段總長(zhǎng)30m，壩頂高程1986.1m，寬為20m，壩頂人行道與擋水壩段一致，門(mén)機(jī)與溢流壩段一致，上游突出2m為攔污柵槽，引水口中心線高程為1956m，孔徑1.09m，進(jìn)口為三向收縮的喇叭口，進(jìn)口前緊貼壩面設(shè)置攔污柵，進(jìn)口處設(shè)置事故閘門(mén)和工作閘門(mén)，均為平面閘門(mén)。在進(jìn)口閘門(mén)后設(shè)置漸變段，漸變段為圓角過(guò)渡，長(zhǎng)度為1.5m。電站廠房為壩后式，位于右岸非溢流壩后，由主廠房、副廠房等組成。副廠房在主廠房的上游側(cè)，廠房與壩體之間用縫分開(kāi)。2.2壩型、壩址選擇2.2.1壩型選擇（1）壩址地質(zhì)條件該河道穩(wěn)定，河谷斷面比較寬，兩岸不對(duì)稱。壩區(qū)出露地層為二跌統(tǒng)玄武巖和第四紀(jì)沖積、坡積，沖積層，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育中等，壩址巖層為上二跌統(tǒng)峨嵋山玄武巖；壩區(qū)主要有9條斷層，出露于壩軸線剖面上的斷層主要為FⅡ組斷層及部分F組小斷層，走向?yàn)镹E與NW，傾角較大，基本不存在深層滑動(dòng)問(wèn)題。（2）建筑材料壩區(qū)附近1-2km內(nèi)石料豐富，砂料儲(chǔ)量一般，缺乏土料。（3）方案比較根據(jù)以上情況綜合分析如下：拱壩方案：河谷斷面較寬，兩岸不對(duì)稱，不是“V”字形，且在壩軸線上存在大斷裂，地形地質(zhì)條件均不符合要求，故該方案不可取。土石壩方案：土石壩泄洪建筑物不能與壩體結(jié)合，需要在壩體外另行布置專門(mén)的溢洪道，則會(huì)增大工程量，增加工程費(fèi)用，影響工期，同時(shí)峽谷地段，壩軸線較短，不利于泄洪建筑物的布置，再者土料儲(chǔ)備量小。故該方案不可取。重力壩方案：混凝土重力壩和漿砌石重力壩均可充分利用當(dāng)?shù)刈匀粭l件，泄洪問(wèn)題容易解決，施工導(dǎo)流容易。漿砌石重力壩雖然節(jié)約了水泥用量，當(dāng)?shù)厥蟽?chǔ)備豐富，但加工成條石難度大，機(jī)械化施工程度低，故不可取?；炷林亓慰刹捎脵C(jī)械化施工，方便，可有效縮短工期，工程質(zhì)量也易保證。故本工程采用混凝土重力壩。2.2.2壩址選擇經(jīng)壩址的地質(zhì)勘測(cè)，在距昭通市約32km處選定壩址。壩址兩岸地形較為開(kāi)闊，可方便施工布置及機(jī)械化施工，同時(shí)在現(xiàn)壩址上游，地形開(kāi)闊，建庫(kù)以后有較大庫(kù)容，下游河道逐漸變寬，可使水流平順銜接，減少局部沖刷，也利于洪水期排水。故采用V-V壩軸線。3非溢流壩設(shè)計(jì)3.1剖面尺寸擬定3.1.1壩頂高程的確定壩頂高程分別按設(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?gòu)d公式計(jì)算。公式如下：式（3.1）式（3.2）式（3.3）庫(kù)水位以上超高Δh：式（3.4）式中hl—波浪高度，m；hz—波浪中心線超出靜水位的高度，m；hc—安全超高，m，查表3—1；V0—計(jì)算風(fēng)速，水庫(kù)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1.5—2.0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，m/s；D—風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度，km；L—波長(zhǎng)，m；表3-1壩頂高程計(jì)算成果表計(jì)算情況風(fēng)速v（m/s）波高（m）波長(zhǎng)（m）風(fēng)壅水面高度（m）安全超高（m）靜水位以上超高（m）壩頂高程（m）設(shè)計(jì)情況160.7280.20.51.421986.92校核情況9.40.374.70.090.40.861986.96結(jié)論：經(jīng)比較得出壩頂或防浪墻高程1986.96m，取1987m，并取防浪墻1.2m，則帶有防浪墻的壩頂高程1987-1.2=1985.8m，因?yàn)棰?、Ⅱ?jí)重力壩壩頂高程不得低于校核洪水位，因此取無(wú)防浪墻的壩頂高程為1986.5m，則帶有防浪墻的壩頂高程1987.7m，最大壩高1986.5-1901=85.5m。3.1.2壩頂寬度的擬定為了適應(yīng)運(yùn)用及施工的需要，壩頂必須有一定的寬度。一般地，壩頂寬度取最大壩高的8％～10％，且不小于3m，考慮交通要求，取8m。3.1.3壩坡的擬定根據(jù)巖石實(shí)驗(yàn)資料，綜合分析實(shí)驗(yàn)成果，巖基面與混凝土的抗剪斷指標(biāo)f=0.25，C=2.8MPa，可初步判定其形態(tài)基本為上游壩面上部鉛直，下部?jī)A斜。上游壩采用折線面，坡點(diǎn)在（1/3～2/3）H即（1/3～2/3）×85.5=（28.5～57）m，取55m，坡度1:0.2，起坡點(diǎn)高程1956m；下游剖面采用基本三角形與校核洪水位齊平的剖面形式，取下游邊坡系數(shù)1:0.7，起坡點(diǎn)高程1974.7m。3.1.4壩底寬度由上、下游起坡點(diǎn)高程、坡度、邊坡系數(shù)等條件通過(guò)幾何關(guān)系可得壩底寬度B=70.6m，在（0.7～0.9）H=59.6～77m范圍內(nèi)，說(shuō)明壩底寬度符合要求。3.1.5地基防滲與排水設(shè)施的擬定由于防滲需要，壩基需設(shè)置防滲帷幕和排水孔幕。根據(jù)基礎(chǔ)廊道的布置要求，初步擬定防滲帷幕及排水孔中心線在壩基面處距離上游壩面分別為12m和14m。初步擬定非溢流壩剖面尺寸如圖3—1所示：圖3-1非溢流壩剖面圖3.2荷載計(jì)算荷載是重力壩設(shè)計(jì)的主要依據(jù)之一。荷載作用按作用隨時(shí)間的變異分為三類(lèi)：永久作用、可變作用、偶然作用。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)正確選擇荷載標(biāo)準(zhǔn)值、分項(xiàng)系數(shù)、有關(guān)參數(shù)和計(jì)算方法。按設(shè)計(jì)情況、校核情況分別計(jì)算荷載作用的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值（設(shè)計(jì)值=標(biāo)準(zhǔn)值*分項(xiàng)系數(shù)）重力壩的荷載主要有：自重、靜水壓力、浪壓力、泥沙壓力、揚(yáng)壓力、地震荷載等。以下各組合情況均取單位壩長(zhǎng)計(jì)算。荷載計(jì)算圖如圖3-2所示：圖3-2主要荷載示意圖3.2.1設(shè)計(jì)情況（1）壩體自重壩體自重W（KN)的計(jì)算公式：式（3.5）式中V—壩體體積，m3，由于取1m壩長(zhǎng)，可以用斷面面積代替，通常是把它分成如圖3-2所示的簡(jiǎn)單幾何圖形分別計(jì)算；γC—壩體混凝土的重度，一般取23.5～24.0KN/m3，取24.0KN/m3。具體計(jì)算如下：（2）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)常分解為水平壓力和垂直水壓力兩種。分項(xiàng)系數(shù)1.0。計(jì)算公式為：式（3.6）式中H—計(jì)算點(diǎn)處的作用水頭，m；γw—水的重度，常取9.81KN/m3。垂直水壓力按水重計(jì)算。具體計(jì)算如下：（3）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H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(méi)計(jì)算截面而產(chǎn)生的向上的水壓力。滲透壓力：1.2；浮托力：1.0；揚(yáng)壓力折減系數(shù)：0.2。標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計(jì)值：（4）泥沙壓力一般計(jì)算年限取50～100年，水平泥沙壓力PSKH(KN)為：式（3.7）式中—泥沙的浮重度，KN/m3,8.82KN/m3；—壩前淤沙厚度，m；—淤沙的內(nèi)摩擦角，（°），12°。豎直方向的淤沙壓力按作用面上的淤沙重量（按淤沙浮重度）計(jì)算。分項(xiàng)系數(shù)1.2。標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計(jì)值：（5）浪壓力當(dāng)時(shí)，可假定浪頂及水深等于L/2處的浪壓力為零，靜水位處的浪壓力最大，并呈三角形分布，分項(xiàng)系數(shù)1.2。如圖3-3所示。則浪壓力為：標(biāo)準(zhǔn)值：式（3.8）設(shè)計(jì)值：圖3-3浪壓力示意圖3.2.2校核情況（1）壩體自重與設(shè)計(jì)情況下計(jì)算結(jié)果一致，參見(jiàn)3.2.1計(jì)算結(jié)果。（2）靜水壓力標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計(jì)值：因?yàn)榉猪?xiàng)系數(shù)為1.0，則設(shè)計(jì)值與標(biāo)準(zhǔn)值相同。（3）揚(yáng)壓力標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計(jì)值：（4）泥沙壓力與設(shè)計(jì)情況計(jì)算結(jié)果一致，參見(jiàn)3.2.4計(jì)算結(jié)果。（5）浪壓力標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計(jì)值：（6）地震荷載①壩體截面面積的計(jì)算式（3.9）②各截面形心坐標(biāo)的計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖如3-4所示第一部分形心的計(jì)算：第二部分形心的計(jì)算：第三部分形心的計(jì)算：圖3-4非溢流壩地震荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖③地震荷載計(jì)算水平向地震慣性力計(jì)算當(dāng)設(shè)計(jì)烈度為8度、9度的Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)重力壩，應(yīng)同時(shí)計(jì)入水平向地震作用?；炷林亓窝馗叨茸饔糜谫|(zhì)點(diǎn)i的水平向地震慣性力代表值可按下式計(jì)算：式（3.10）式（3.11）式中：—作用在質(zhì)點(diǎn)i的水平向地震慣性力代表值，KN;—水平向設(shè)計(jì)地震加速度代表值，設(shè)計(jì)烈度為7度、8度、9度時(shí)，分別取0.1g、0.2g、0.4g；—地震作用的效應(yīng)折減系數(shù)，一般取0.25,；—集中在質(zhì)點(diǎn)i的重力作用標(biāo)準(zhǔn)值，KN;—質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)分布系數(shù);—壩體計(jì)算質(zhì)點(diǎn)總數(shù)；—壩高，溢流壩應(yīng)算至閘墩頂，m；—分別為質(zhì)點(diǎn)i，j的高度，m；當(dāng)需要計(jì)入豎向地震慣性力時(shí)，上式依然成立，但應(yīng)以豎向地震系數(shù)αv代替αh，據(jù)統(tǒng)計(jì)，豎向地震加速度的最大值約為水平地震加速度最大值的2/3。當(dāng)同時(shí)計(jì)入水平和豎向地震慣性力時(shí)，豎向地震慣性力還應(yīng)乘以遇合系數(shù)0.5。具體計(jì)算結(jié)果如下：式（3.12）式（3.13）,,，,,根據(jù)以上相關(guān)數(shù)據(jù)資料，可計(jì)算得水平慣性力：標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計(jì)值：豎向慣性力計(jì)算具體計(jì)算結(jié)果如下：標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計(jì)值：地震動(dòng)水壓力計(jì)算單位寬度上的總地震動(dòng)水壓力為式（3.14）作用點(diǎn)位于水面以下0.54H處。當(dāng)迎水面由折坡時(shí)，若水面以下直立部分的高度等于或大于水深的一半，則可近似取作鉛直；否則應(yīng)取水面與壩面的交點(diǎn)和坡腳點(diǎn)的連線作為代替坡度θ。計(jì)算地震動(dòng)水壓力時(shí)，應(yīng)乘以折減系數(shù)θ/90°。本設(shè)計(jì)的折減系數(shù)為0.92。計(jì)算如下：則所以動(dòng)水壓力計(jì)算如下：標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計(jì)值：3.3荷載組合荷載組合分為基本組合和特殊組合兩種?；窘M合屬設(shè)計(jì)情況和正常情況，由同時(shí)出現(xiàn)的基本荷載組成，特殊荷載屬校核情況和非常情況，由同時(shí)出現(xiàn)的基本荷載和一種或幾種特殊荷載組成。見(jiàn)表3-2。表3-2荷載組合荷載組合主要考慮情況荷載自重?fù)P壓力泥沙壓力浪壓力地震荷載動(dòng)水壓力基本組合正常蓄水位√√√√設(shè)計(jì)洪水位√√√√√特殊組合校核洪水位√√√√√地震情況√√√√√根據(jù)對(duì)應(yīng)的荷載組合，計(jì)算出設(shè)計(jì)、校核情況荷載作用值及相應(yīng)的力矩值見(jiàn)表3-3、表3-4和表3-5（三表附后）。3.4抗滑穩(wěn)定分析3.4.1分析的目的核算壩體沿壩基面或地基深層軟弱結(jié)構(gòu)面的抗滑穩(wěn)定的安全度（按平面問(wèn)題進(jìn)行分析）。3.4.2滑動(dòng)面的選擇滑動(dòng)面的選擇是穩(wěn)定分析的重要環(huán)節(jié)。其基本原則是：研究壩基地質(zhì)條件和壩體剖面形式，選擇受力較大、抗剪強(qiáng)度低、最容易產(chǎn)生滑動(dòng)的截面作為計(jì)算截面。一般有以下幾種情況：①壩基面；②壩基內(nèi)軟弱層面；③巖基緩傾角結(jié)構(gòu)面；④不利的地形；⑤碾壓混凝土層面等。本次設(shè)計(jì)選取為壩基面。3.4.3抗滑穩(wěn)定計(jì)算常用的穩(wěn)定計(jì)算方法有：抗剪強(qiáng)度公式、抗剪斷強(qiáng)度公式、抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)計(jì)算等。（1）抗剪強(qiáng)度公式它是把壩體與巖基之間看成是一個(gè)單純的接觸面，而不是膠結(jié)面。當(dāng)接觸面水平時(shí)，其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的計(jì)算公式為：式（3.15）式中，—抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，計(jì)算值應(yīng)不小于表3-6中的規(guī)定值；—接觸面間的摩擦系數(shù)；—接觸面以上的總鉛直力，KN;—接觸面以上的總水平力，KN。表3-6壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)荷載組合壩的級(jí)別123基本組合1.101.051.05特殊組合（1）1.051.001.00（2）1.001.001.00（2）抗剪斷強(qiáng)度公式它認(rèn)為壩體混凝土與壩基接觸良好，屬于膠結(jié)面。此時(shí)其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的計(jì)算公式為：式（3.16）式中，—抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算值；—抗剪斷摩擦系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)得到；—抗剪斷凝聚力，；—計(jì)算截面面積，；(3)抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)計(jì)算法計(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：基本組合式（3.17）偶然組合式（3.18）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級(jí)的結(jié)構(gòu)，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；—作用效應(yīng)函數(shù)，;—構(gòu)建及構(gòu)建抗力函數(shù)，;—永久作用分項(xiàng)系數(shù)；—可變作用分項(xiàng)系數(shù)；—永久作用標(biāo)準(zhǔn)值，kN;—可變作用標(biāo)準(zhǔn)值，kN;—幾何參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值，可作為定值處理；—材料性能標(biāo)準(zhǔn)值，有試驗(yàn)確定；—基本組合結(jié)構(gòu)系數(shù)，見(jiàn)表3-7；—偶然作用結(jié)構(gòu)系數(shù)，見(jiàn)表3-7；—材料性能的分項(xiàng)系數(shù)；—偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值。表3-7結(jié)構(gòu)系數(shù)序號(hào)項(xiàng)目組合類(lèi)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設(shè)計(jì)情況滿足穩(wěn)定要求。設(shè)計(jì)情況發(fā)生地震滿足穩(wěn)定要求。校核情況滿足穩(wěn)定要求。3.5應(yīng)力分析3.5.1分析的目的檢驗(yàn)所擬壩體斷面尺寸是否經(jīng)濟(jì)合理，并為確定壩內(nèi)材料分區(qū)、某些部位配筋提供依據(jù)。3.5.2分析的方法應(yīng)力分析主要采用材料力學(xué)法。3.5.3邊緣應(yīng)力的計(jì)算計(jì)算公式如下：式（3.19）式（3.20）式中，—作用于計(jì)算截面以上全部荷載的鉛直分力的總和，KN;—作用于計(jì)算截面以上全部荷載對(duì)截面垂直水流流向形心軸的力矩總和，KN;—為計(jì)算截面的長(zhǎng)度，m。具體計(jì)算式如下：設(shè)計(jì)情況滿足強(qiáng)度要求。發(fā)生8°地震的情況滿足強(qiáng)度要求。校核情況滿足強(qiáng)度要求。3.5.4壩體強(qiáng)度極限狀態(tài)演算承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式：式（3.21）式中，—作用的效應(yīng)函數(shù)，；—抗力函數(shù)，，為混凝土的抗壓強(qiáng)度；—荷載作用設(shè)計(jì)值，KN;—材料性能的設(shè)計(jì)值；—壩體下游的邊坡系數(shù)；以壩踵垂直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力（計(jì)揚(yáng)壓力）作為正常使用極限狀態(tài)，此時(shí)的計(jì)算公式為：式（3.22）具體計(jì)算如下：基本組合（正常高水位時(shí)）滿足壩體承載能力極限狀態(tài)要求；則壩踵處無(wú)拉應(yīng)力出現(xiàn)。偶然組合Ⅰ（發(fā)生8°地震）滿足壩體承載能力極限狀態(tài)要求；則壩踵處無(wú)拉應(yīng)力出現(xiàn)。偶然組合Ⅱ（校核洪水位時(shí)）滿足壩體承載能力極限狀態(tài)要求；則壩踵處無(wú)拉應(yīng)力出現(xiàn)。4溢流壩設(shè)計(jì)4.1泄水方式的選擇溢流重力壩既要擋水又要泄水，不僅要滿足穩(wěn)定及強(qiáng)度要求，還要滿足泄水要求。因此需要有足夠的孔口尺寸、較好體型的堰頂，以滿足泄水的要求；并使水流平順，不產(chǎn)生空蝕破壞。其泄水方式主要由以下兩種：開(kāi)敞溢流式除泄洪外，它還可排除冰凌或其他漂浮物。堰頂可設(shè)置閘門(mén)，也可不設(shè)。不設(shè)閘門(mén)時(shí)，堰頂高程等于水庫(kù)的正常高水位，泄洪時(shí)庫(kù)水位壅高，從而加大了淹沒(méi)損失，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管理方便，適用于泄洪量不大、淹沒(méi)損失小的中小型工程；設(shè)置閘門(mén)的溢流壩，閘門(mén)頂高程大致與正常高水位齊平、堰頂高程較低，可利用閘門(mén)的開(kāi)啟高度調(diào)節(jié)庫(kù)水位和下泄流量，適用于大型工程及重要的中型工程?？卓谝缌魇綖榱私档脱唔旈l門(mén)的高度，增大泄流量，可采用帶有胸墻的溢流堰。這種形式的溢流孔可按洪水預(yù)報(bào)提前放水，從而騰出較大庫(kù)容蓄納洪水，提高水庫(kù)的調(diào)洪能力。為使水庫(kù)具有較大的泄洪潛力，本設(shè)計(jì)優(yōu)先考慮開(kāi)敞式溢流孔。4.2孔口設(shè)計(jì)4.2.1洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定根據(jù)建筑物的級(jí)別及運(yùn)用情況，確定洪水標(biāo)準(zhǔn)為：設(shè)計(jì)情況洪水重現(xiàn)期500～100年；校核情況2000～1000年。本設(shè)計(jì)的重力壩是2級(jí)建筑物，根據(jù)《水利工程水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)》采用100年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，1000年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)校核。4.2.2設(shè)計(jì)流量的確定經(jīng)水文、水利調(diào)洪演算確定：設(shè)計(jì)洪水位時(shí)最大泄量760m3/s，校核洪水位時(shí)的最大泄量1150m3/s。4.2.3單寬流量的選擇考慮到壩基處98％的巖層為堅(jiān)硬巖層，且基巖比較完整，根據(jù)綜合樞紐的布置及下游消能防沖的要求，單寬流量取20～50m3/（sm）。4.2.4孔口凈寬的擬定分別計(jì)算設(shè)計(jì)和校核情況下泄洪道所需的孔口寬度。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4-1。表4-1孔口凈寬計(jì)算成果表計(jì)算情況流量Q（m3/s）單寬流量q（m3/（ms））孔口凈寬B（m）設(shè)計(jì)情況76020～50038～15.2校核情況115020～5057.5～23根據(jù)以上計(jì)算，溢流壩孔口凈寬取24m，每孔寬度為8m，孔數(shù)為3孔。4.2.5溢流壩段總長(zhǎng)度的確定初步擬定閘墩厚度，中墩厚4.5m，邊墩3m，則溢流壩段總長(zhǎng)度:4.2.6堰頂高程的確定由堰流公式：式（4.1）對(duì)于WES型剖面，先假定,即，查表可得，再假定堰流為自由出流，則。查《水力學(xué)》圖7-10得邊墩系數(shù)；查表7-4得半圓形閘墩的形狀系數(shù)。則可根據(jù)側(cè)收縮系數(shù)公式分別計(jì)算出設(shè)計(jì)、校核情況下的,即，。計(jì)算如表4-2所示：表4-2堰頂高程計(jì)算列表計(jì)算情況QεmbH0堰頂高程設(shè)計(jì)情況7600.950.50286.081979.42校核情況11500.950.50288.021978.08堰頂高程=對(duì)應(yīng)洪水位-堰頂水頭根據(jù)以上計(jì)算，堰頂高程取1978.08m。4.2.7閘門(mén)高度的確定門(mén)高=正常高水位-堰頂高程+（0.1～0.2m）=1985.5-1978.08+0.2=7.62m，取整8m。4.2.8定型設(shè)計(jì)水頭的確定堰上最大水頭=校核洪水位-堰頂高程，即定型設(shè)計(jì)水頭（0.75～0.95）=6.02～7.62m定型設(shè)計(jì)水頭不同，堰頂可能出現(xiàn)的最大負(fù)壓也不同。規(guī)范規(guī)定：校核洪水位閘門(mén)全開(kāi)時(shí)，出現(xiàn)的負(fù)壓不得超過(guò)3～6m水柱。通過(guò)查表可知，當(dāng)定型設(shè)計(jì)水頭與堰上最大水頭的比值為0.75和0.95時(shí)，所對(duì)應(yīng)的負(fù)壓值分別為3.01m和0.762m水柱，其負(fù)壓值均符合規(guī)范要求。取定型設(shè)計(jì)水頭為7.2m時(shí)，對(duì)應(yīng)的負(fù)壓值為1.8m，滿足要求。4.2.9泄流能力校核運(yùn)用堰流公分情況校核溢流堰的泄流能力。在設(shè)計(jì)情況下，，，；則，可知，按照側(cè)收縮系數(shù)計(jì)算公式，計(jì)算出；同理可知在校核情況下，。泄流能力計(jì)算成果見(jiàn)表4-3。表4-3泄流能力計(jì)算成果表計(jì)算情況設(shè)計(jì)情況0.4920.98246.08760768.51.1％校核情況0.5070.98248.0211501138.761％由表中計(jì)算成果可知|Q'-Q|/Q<=5％，說(shuō)明孔口設(shè)計(jì)符合要求。4.3消能防沖設(shè)計(jì)根據(jù)地形地質(zhì)條件選用挑流消能，參考已建工程經(jīng)驗(yàn)，挑射角θ=25°，挑流鼻坎應(yīng)高出下游水位1～2m，則鼻坎高程為1910+2=1912m。4.3.1反弧半徑的確定鼻坎處水流平均流速按公式，由，可知：式（4.2）式中，—堰面的流速系數(shù)；—庫(kù)水位到坎頂?shù)母卟?，m；—校核洪水位時(shí)溢流壩面下泄流量，m3/s；—鼻坎處的水面寬度，m。根據(jù)《水力學(xué)》可知，壩面流速系數(shù)可按長(zhǎng)江水利委員會(huì)的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即：,其中,當(dāng)時(shí)，，是溢流壩水頭水面至鼻坎頂?shù)木嚯x。具體計(jì)算如下：=1986.1-1912=74.1m，=1150/8=143.75m3/s，，所以計(jì)算得0.997。鼻坎處水流的流速v計(jì)算得為37.8m/s，h=2.36m，所以確定反弧半徑=(4～10)h=9.44～23.6m，取=20m。4.3.2挑距和沖坑的估算計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖4-1所示圖4-1挑距和沖坑的估算簡(jiǎn)圖由式式（4.3）式中—水舌挑距，m；—坎頂水面流速，m/s，按鼻坎處平均流速的1.1倍計(jì)；—坎頂垂直方向水深，m，—坎頂至河床面高差，m；水舌挑距：最大沖坑水墊厚度估算公式：式（4.4）式（4.5）式中—水墊厚度，自水面算至坑底，m；—沖坑深度，m；—單寬流量，；—上下游水位差，m；—沖坑系數(shù)，堅(jiān)硬完整的基巖，堅(jiān)硬但完整性較差的基巖，軟弱破碎、裂隙發(fā)育的基巖。為了保證大壩的安全，挑距應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度。一般當(dāng)時(shí)，認(rèn)為是安全的。由此可知，挑流消能形成的沖坑不會(huì)影響大壩安全。4.4溢流壩剖面設(shè)計(jì)溢流壩的基本剖面為三角形。一般其上游面為鉛直或折線面，溢流面由頂部曲線、中間的直線、底部的反弧三部分組成。WES型溢流堰頂部曲線以堰頂為界分為上游段和下游段兩部分。首先繪出頂部的曲線，取堰頂部的最高點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，原點(diǎn)上游采用橢圓曲線，下游部分采用冪曲線。4.4.1頂部曲線的確定橢圓曲線的方程為：式（4.6）式中，、—系數(shù)，～，??；，則；整理后橢圓方程為：相關(guān)坐標(biāo)點(diǎn)選取見(jiàn)表4-4表4-4橢圓曲線坐標(biāo)值x0.00.20.40.60.8y0.000.010.030.060.11x1.01.21.41.61.8y0.180.270.400.581.02冪曲線的方程為：式（4.7）式中，、—系數(shù)，上游面垂直時(shí)，，；上游面坡度為時(shí)，，。整理后冪曲線為：相關(guān)坐標(biāo)點(diǎn)選取見(jiàn)表4-5表4-5冪曲線坐標(biāo)值x0123456y00.090.320.691.171.772.48x789101112y3.294.225.246.377.608.934.4.2溢流壩剖面的繪制頂部的曲線段確定后，中部的直線段分別與頂部曲線、底部的反弧段相切，其坡度與非溢流壩段坡率相同，即為1：m。直線段與冪曲線相切時(shí)，切點(diǎn)C的橫坐標(biāo)為：式（4.8）代入相關(guān)參數(shù)得，由冪曲線可知，。由于上右側(cè)超出基本剖面，故需將溢流壩做成倒懸的堰頂以滿足泄流曲線的要求，倒懸的高度為5.08m。最后做出反弧段，反弧半徑為20m。溢流壩剖面圖如圖4-2所示。圖4-2溢流壩剖面圖4.5溢流壩荷載計(jì)算4.5.1設(shè)計(jì)情況荷載計(jì)算（1）自重由CAD圖可得出溢流壩斷面面積為3035.38㎡，計(jì)算見(jiàn)式（3.5）。標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計(jì)值：（2）靜水壓力（分項(xiàng)系數(shù)1.0）靜水壓力是作用在上下游壩面的主要荷載，計(jì)算時(shí)常分解為水平壓力和垂直水壓力兩種,計(jì)算見(jiàn)式（3.6）。標(biāo)準(zhǔn)值：說(shuō)明：為堰頂至水面的距離。設(shè)計(jì)值:（3）揚(yáng)壓力(滲透壓力分項(xiàng)系數(shù)1.2；浮托力1.0）標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計(jì)值：（4）泥沙壓力（分項(xiàng)系數(shù)1.2）泥沙壓力分水平壓力和豎向壓力兩種，豎直方向的淤沙壓力按作用面上的淤沙重量（按淤沙浮重度）計(jì)算，見(jiàn)式（3.7）。標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計(jì)值：（5）浪壓力（分項(xiàng)系數(shù)1.2）說(shuō)明：波浪的作用深度為L(zhǎng)/2，而堰頂位于水面以下7.42m，遠(yuǎn)大于其作用深度，所以波浪的作用力為0。4.5.2校核情況荷載計(jì)算（1）自重（分項(xiàng)系數(shù)1.0）標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計(jì)值：（2）靜水壓力（分項(xiàng)系數(shù)1.0）標(biāo)準(zhǔn)值：說(shuō)明：為堰頂至水面的距離。設(shè)計(jì)值:（3）揚(yáng)壓力（滲透壓力分項(xiàng)系數(shù)1.2；浮托力1.0）標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計(jì)值：（4）泥沙壓力（分項(xiàng)系數(shù)1.2）標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計(jì)值：（5）浪壓力（分項(xiàng)系數(shù)1.2）說(shuō)明：波浪的作用深度為L(zhǎng)/2，而堰頂位于水面以下7.42m，遠(yuǎn)大于其作用深度，所以波浪的作用力為0。（6）地震荷載（分項(xiàng)系數(shù)1.2）地震荷載的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖4-3所示。圖4-3溢流壩地震荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖由CAD圖可知，上圖中第一部分的形心坐標(biāo)（40.13,8）、第二部分形心坐標(biāo)（27.99,29.45）、第三部分形心坐標(biāo)（20.67,56.4）、整個(gè)壩面的形心坐標(biāo)（31.81,25.47）。計(jì)算原理同非溢流壩地震荷載計(jì)算一致。①水平向慣性力計(jì)算,,，,,根據(jù)以上相關(guān)數(shù)據(jù)資料，可計(jì)算得水平慣性力：標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計(jì)值：②豎向慣性力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計(jì)值：③地震動(dòng)水壓力計(jì)算單位寬度上的總地震動(dòng)水壓力為作用點(diǎn)位于水面以下0.54H處。當(dāng)迎水面由折坡時(shí)，若水面以下直立部分的高度等于或大于水深的一半，則可近似取作鉛直；否則應(yīng)取水面與壩面的交點(diǎn)和坡腳點(diǎn)的連線作為代替坡度θ。計(jì)算地震動(dòng)水壓力時(shí)，應(yīng)乘以折減系數(shù)θ/90°。本設(shè)計(jì)的折減系數(shù)為0.92。計(jì)算如下：則所以動(dòng)水壓力計(jì)算如下：標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計(jì)值：4.6荷載組合參見(jiàn)表3-2。根據(jù)對(duì)應(yīng)的荷載組合，計(jì)算出設(shè)計(jì)、校核情況荷載作用值及相應(yīng)的力矩值見(jiàn)表4-6、表4-7和表4-8（三表附后）。4.7抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算溢流壩抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算原理同非溢流壩穩(wěn)定演算，相關(guān)參數(shù)的取定見(jiàn)第三章第4節(jié)。設(shè)計(jì)情況滿足穩(wěn)定要求。設(shè)計(jì)情況發(fā)生地震滿足穩(wěn)定要求。校核情況滿足穩(wěn)定要求。4.8應(yīng)力分析4.8.1邊緣應(yīng)力的計(jì)算計(jì)算公式如下：式中，—作用于計(jì)算截面以上全部荷載的鉛直分力的總和，KN;—作用于計(jì)算截面以上全部荷載對(duì)截面垂直水流流向形心軸的力矩總和，KN;—為計(jì)算截面的長(zhǎng)度，m。具體計(jì)算式如下：（1）設(shè)計(jì)情況滿足強(qiáng)度要求。（2）發(fā)生8°地震的情況滿足強(qiáng)度要求。（3）校核情況滿足強(qiáng)度要求。4.8.2壩體強(qiáng)度極限狀態(tài)演算承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式：式中，—作用的效應(yīng)函數(shù)，；—抗力函數(shù)，，為混凝土的抗壓強(qiáng)度；—荷載作用設(shè)計(jì)值，KN;—材料性能的設(shè)計(jì)值；—壩體下游的邊坡系數(shù)；以壩踵垂直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力（計(jì)揚(yáng)壓力）作為正常使用極限狀態(tài)，此時(shí)的計(jì)算公式為：具體計(jì)算如下：（1）基本組合（正常高水位時(shí)）滿足壩體承載能力極限狀態(tài)要求；則壩踵處無(wú)拉應(yīng)力出現(xiàn)。（2）偶然組合Ⅰ（發(fā)生8°地震）滿足壩體承載能力極限狀態(tài)要求；則壩踵處無(wú)拉應(yīng)力出現(xiàn)。（3）偶然組合Ⅱ（校核洪水位時(shí)）滿足壩體承載能力極限狀態(tài)要求；則壩踵處無(wú)拉應(yīng)力出現(xiàn)。5泄水孔設(shè)計(jì)5.1有壓泄水孔設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)時(shí)，發(fā)點(diǎn)孔設(shè)計(jì)成有壓孔，灌溉孔設(shè)計(jì)成無(wú)壓孔，利用發(fā)電尾水供水。發(fā)電孔的進(jìn)口處設(shè)計(jì)攔污柵、事故閘門(mén)（兼作檢修閘門(mén)用），工作閘門(mén)布置在出口，孔的斷面為圓形，孔內(nèi)用鋼板襯砌。發(fā)電孔共設(shè)一條，為單元供水方式。5.1.1孔徑D的確定孔徑D的擬定可依據(jù)下式：式（5.1）式中，—發(fā)電孔引取的流量，m3/s；—孔內(nèi)的允許流速，m/s，對(duì)于發(fā)電孔為5.0～6.0m/s。根據(jù)基本水文資料可計(jì)算得=0.67～0.61m，取=0.65m。5.1.2進(jìn)水口體型設(shè)計(jì)進(jìn)水口體型應(yīng)滿足水流平順，水頭損失小的要求，進(jìn)水口形狀應(yīng)盡量滿足流線變化規(guī)律。進(jìn)水口采用橢圓方程：式（5.2）式中，—橢圓長(zhǎng)半軸，圓形進(jìn)口時(shí)，為圓孔直徑；矩形進(jìn)口時(shí)，頂面曲線為孔高，側(cè)面曲線為孔寬;—橢圓短半軸，圓形進(jìn)口時(shí)，；矩形進(jìn)口時(shí)，頂面曲線～，側(cè)面曲線。根據(jù)以上計(jì)算，進(jìn)水口為圓形進(jìn)口，頂面采用橢圓曲線，=0.65m，=0.3=0.2m，則計(jì)算出橢圓曲線為：列表計(jì)算曲線坐標(biāo)值見(jiàn)表5-1。表5-1橢圓曲線坐標(biāo)值x0.650.50.40.30.20.10y00.130.160.180.190.20.2根據(jù)以上坐標(biāo)值，繪出進(jìn)水口體型設(shè)計(jì)圖如圖5-1所示。圖5-1進(jìn)水口體型設(shè)計(jì)圖5.1.3閘門(mén)與門(mén)槽進(jìn)水口處設(shè)置攔污柵和平面事故閘門(mén)，平面工作閘門(mén)。事故閘門(mén)緊貼上游壩面布置，閘槽尺寸為0.8×0.5。5.1.4漸變段在進(jìn)水口閘門(mén)后設(shè)置漸變段，漸變段采用圓角過(guò)渡，其長(zhǎng)度為（2～3）D，即1.3～1.95m。本設(shè)計(jì)中取1.5m。在壩身泄水孔的末端，水流從有壓流突然變?yōu)闊o(wú)壓流，會(huì)引起出口附近壓力降低，容易在該部位的頂部產(chǎn)生負(fù)壓，所以，在泄水孔末端常插入一小段斜坡將空頂壓低，面積收縮比可取0.85～0.90，孔頂壓坡取1:10～1:5。本設(shè)計(jì)取壓坡為1:10。詳圖見(jiàn)圖5-2。5.1.5出水口出水口前采用1:10壓坡段，出口斷面面積收縮為0.85～0.95，由于孔身斷面面積為0.33㎡；故出口斷面面積的取值范圍為0.28～0.32。出口斷面為方形，其尺寸取0.55*0.55m，面積為0.3㎡。如圖5-2所示。圖5-2漸變段設(shè)計(jì)圖5.1.6水力計(jì)算水力計(jì)算的任務(wù)：驗(yàn)算泄水能力及孔內(nèi)的壓力分布。泄水能力計(jì)算按管流公式計(jì)算：式（