小型重力壩設(shè)計(jì)-非溢流重力壩的剖面設(shè)計(jì)

非溢流重力壩剖面設(shè)計(jì)——非溢流重力壩剖面設(shè)計(jì)的要求目錄12剖面設(shè)計(jì)的基本要求剖面設(shè)計(jì)的步驟非溢流重力壩剖面設(shè)計(jì)的基本要求01滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求工程量小結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)用方便便于施工，方便維修←

安全要求←

經(jīng)濟(jì)要求適用性和可行性要求影響壩體剖面設(shè)計(jì)的因素很多，比如荷載、地形、地質(zhì)、筑壩材料、施工條件等，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮，擬定多種方案進(jìn)行比較，從中選出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。02非溢流重力壩剖面設(shè)計(jì)的步驟設(shè)計(jì)的步驟：基本剖面——簡化荷載條件，參考已建工程進(jìn)行擬定；修改成實(shí)用剖面——根據(jù)運(yùn)用及安全要求進(jìn)行修改；設(shè)計(jì)剖面——按規(guī)范要求，應(yīng)力分析和穩(wěn)定驗(yàn)算，多次反復(fù)修正和計(jì)算，尋找安全、適用而經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案。非溢流重力壩剖面設(shè)計(jì)——重力壩的基本剖面重力壩的基本剖面一般是指壩體在自重、靜水壓力和揚(yáng)壓力三項(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，其三角形的頂點(diǎn)一般在水庫校核洪水位附近。作用在壩體上游面的水壓力呈三角形分布，與此作用相適應(yīng)的壩體的基本剖面必為三角形。P當(dāng)a<90時(shí)，圖b所示，可以利用上游面水重幫助穩(wěn)定。但角度太小時(shí)，庫滿時(shí)合力可能超過底邊三分點(diǎn)（偏下游），在上游面（壩踵）產(chǎn)生拉應(yīng)力，故a角不宜太小。

當(dāng)a>90時(shí)，圖c所示，即上游面為倒坡。庫空時(shí)，三角形重心可能超過底邊三分點(diǎn),在下游面（壩址）易產(chǎn)生拉應(yīng)力，而且倒坡不便施工。（a）（b）（c）αααB1﹕n1﹕m1）施工運(yùn)用方便多做成

a=900

2）抗剪斷面系數(shù)f較低時(shí)，為滿足穩(wěn)定，減小a角，利用上游面水重維持穩(wěn)定。3）工程經(jīng)驗(yàn)

m=0.6～0.8（下游坡）

n=0～0.2（上游坡）

底寬B=（0.7～0.9）H（H為壩高）基本剖面設(shè)計(jì)規(guī)律H非溢流重力壩剖面設(shè)計(jì)——重力壩的實(shí)用斷面目錄12壩頂寬度壩頂高程3實(shí)用剖面型式壩頂寬度01理論上講，基本剖面雖然經(jīng)濟(jì)，但不實(shí)用，因?yàn)椋?）壩頂不能是一個(gè)尖頂，不便于施工、運(yùn)行管理和交通。2）壩高不能剛好與水位齊平，必須有一定的超高。3）廠房壩段需設(shè)閘門和攔污柵，希望上部做成垂直的。1﹕m1﹕nB基本剖面為什么修改成實(shí)用斷面？△hb1﹕m1﹕n

1）根據(jù)施工、交通、設(shè)備安裝等條件確定。非溢流壩的壩頂寬度b取(8～10)%的壩高，且不小于3m；B

2)若作交通要道應(yīng)按交通要求布置；3）壩頂若布置移動(dòng)式起重機(jī)，壩頂寬度應(yīng)滿足安置起重機(jī)軌道以及其他運(yùn)用上的要求；4）當(dāng)有較大冰壓力或漂浮物撞擊力時(shí)，壩頂最小寬度應(yīng)滿足強(qiáng)度要求。壩頂高程02△hhzh1%hc壩頂高程=靜水位+△h壩頂高程（防浪墻頂高程）1﹕m△hh1%

—累積頻率為1%時(shí)的波高，m。hZ—波浪中心線至靜水位的高度，m。hc—安全超高m，見下表。相應(yīng)水位壩的安全級別Ⅰ(1級)Ⅱ(2、3級)Ⅲ(4、5級)正常蓄水位0.70.50.4校核洪水位0.50.40.3要確定h1%

、hZ兩個(gè)值，首先須確定波浪三要素。波浪三要素波高h(yuǎn),波長Lm,波浪中心線距靜水面的距離hz

hz

h

Lm

對濱海地區(qū)、平原水庫及水閘，按莆田試驗(yàn)站公式計(jì)算；該公式可計(jì)算得出平均波高和平均波長。對丘陵、平原地區(qū)水庫，宜按鶴地水庫試驗(yàn)公式計(jì)算。該公式適用于水深較大，計(jì)算風(fēng)速小于26.5m/s，風(fēng)區(qū)長度小于7.5km的水庫。該公式可計(jì)算得出累計(jì)頻率為2%的波高和平均波長。對內(nèi)陸峽谷水庫，宜按官廳公式計(jì)算。波浪三要素的計(jì)算

式中：當(dāng)

=20-250時(shí)，為頻率5%的波高h(yuǎn)5%。

當(dāng)=250-1000時(shí)，為頻率10%波高h(yuǎn)10%

。h5%或h10%

LmV0官廳公式水庫為正常運(yùn)用時(shí)，宜采用相應(yīng)洪水期重現(xiàn)期為50年一遇的年最大風(fēng)速或多年平均最大風(fēng)速的1.5—2.0倍；

非常運(yùn)用時(shí)，宜采用相應(yīng)洪水期最大風(fēng)速的多年平均值。g—重力加速度，9.81m/s2。D—風(fēng)區(qū)長度，m。V0—計(jì)算風(fēng)速，m/s。h5%或h10%h1%Lmhz當(dāng)H＞Lm，取1

壩頂高程按下式計(jì)算后選用較大值：壩頂或防浪墻頂高程=正常蓄水位+△h正壩頂或防浪墻頂高程=校核洪水位+△h校

對于1、2級的壩，如果按照可能最大洪水校核時(shí)，壩頂高程不得低于相應(yīng)靜水位，防浪墻頂高程不得低于波浪頂高程。防浪墻高度一般為1.2m，應(yīng)與壩體在結(jié)構(gòu)上連成整體，墻身應(yīng)有足夠的厚度，以抵擋波浪及漂浮物的沖擊。實(shí)用剖面型式03

由基本剖面修改為實(shí)用剖面，有三種常用的形態(tài)，如圖所示：采用鉛直的上游壩面，適用于壩基摩擦系數(shù)較大的情況。優(yōu)點(diǎn)：便于布置和操作壩身過水管道進(jìn)口控制設(shè)備缺點(diǎn)：由于在上游面為鉛直的基本三角形剖面上增加壩頂重量，空庫時(shí)下游壩面可能產(chǎn)生拉應(yīng)力。上游面呈傾斜的基本三角形加壩頂，適用于壩基礎(chǔ)摩擦系數(shù)較小的情況