混凝土重力壩設(shè)計(jì)書(shū)

混凝土重力壩設(shè)計(jì)書(shū)1.1水庫(kù)的基本資料-------------------第2章樞紐布置----------------------1.1壩軸線選擇-------------------1.2壩型確定---------------------1.3樞紐布置-------------------------第3章壩體剖面設(shè)計(jì)-----------------1.1壩頂高程設(shè)計(jì)-----------------1.2擋水壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)------------------第4章溢流壩剖面設(shè)計(jì)---------------------1.1溢流壩剖面設(shè)計(jì)----------------1.2溢流壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)----------------第5章細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)----------------------根據(jù)工程在三個(gè)壩段選擇，兩條壩段，兩種壩型。I83壩線采用混河道一般12月份縫凍，冰厚為0.4-0.6m，岸邊可達(dá)1m。多年平均最大風(fēng)速為砂在年內(nèi)分配比徑流更集中，汛期輸砂量約占年輸砂量的95%，而汛期輸砂量又輸砂量為386×104t。從泥砂的組成情況看，泥砂的顆粒較粗，中值粒徑為該水庫(kù)區(qū)屬中高山區(qū)，構(gòu)造剝蝕地形。QL第二條向北東方向延伸，在距T水庫(kù)庫(kù)區(qū)6-7km處塵滅，屬第四紀(jì)以來(lái)活動(dòng)性處匯而不交，按斷層交匯部分易發(fā)生地震，原則這近期壩址地區(qū)未發(fā)生4級(jí)以上地震，臨區(qū)地震活動(dòng)對(duì)其有一定影響。1983斷距400m，兩側(cè)巖石破碎嚴(yán)重，無(wú)膠結(jié)現(xiàn)象，出露于I83壩線右岸壩頭附近。薄巖、石英砂逆于大紅峪組第二段中原石英砂巖之上。破碎帶寬約6.0m，未見(jiàn)（4）根據(jù)對(duì)壩址兩岸構(gòu)造、地形巖性出露分析，推測(cè)河床中可能有順和斷表1-1I83壩線主要工程地質(zhì)條件地形地貌構(gòu)造剝蝕---中低山地形，不對(duì)稱(chēng)“U”形峽谷右岸較陡，左岸較緩，階地不發(fā)育。壩線長(zhǎng)480m覆蓋層河床5-7m砂石層，左岸山麓堆積31.0m地層巖性震旦系大紅峪組第一、二段為中原層石英砂與板巖互層。巖層產(chǎn)狀層面傾向上游軟弱夾層據(jù)平洞豎井資料，右岸有軟弱夾層13條，系順層夾泥，左岸順層夾泥6條，青層泥3條，建議摩擦系數(shù)為0.2~0.24。風(fēng)化情況弱風(fēng)化下限：河床10~28m深（高程：左邊75m，右邊55m）左岸弱風(fēng)化下限為115~105m高程同右岸地質(zhì)構(gòu)造右岸小斷層6~7條，左岸F122斷層一條，構(gòu)造簡(jiǎn)單，基本裂度為6度巖層透水層壩基下部80~100m深的范圍內(nèi)W值均大于0.02L/（min.min）均需灌漿處理。巖溶I83壩線上游2Km處，馬圈子電站附近見(jiàn)溶洞穩(wěn)定性右壩肩上下游存在I、Ⅱ號(hào)不穩(wěn)定巖體。技術(shù)指標(biāo)石英砂巖室內(nèi)指標(biāo)：抗壓強(qiáng)度134~338mpa，彈性模量500~1000mpa，泊桑值0.11~0.13，各巖層層面摩擦系數(shù)的估計(jì)建議值：（1）石英砂巖層面摩擦系數(shù)為0.60~0.65，凝聚力0.38~0.50mpa（2）板巖層摩擦系數(shù)為0.4~0.45，凝聚力0.20~0.38mpa（3）層面夾泥摩擦系數(shù)為0.3~0.35，凝聚力為0.20~0.27mpa（4）切層泥摩擦系數(shù)為0.2~0.24，凝聚力為0.15~0.18mpa。表2-2水庫(kù)規(guī)劃建筑物特征指標(biāo)項(xiàng)目單位指標(biāo)備注水位校核供應(yīng)水m156.30P=0.02%設(shè)計(jì)洪水位m153.70P=0.1%正常儲(chǔ)水位m153.20死水位m發(fā)電校核尾水位m99.10設(shè)計(jì)尾水位m97.00正常尾水位m84.10壩前堆砂高程m97.60庫(kù)容總庫(kù)容108m3調(diào)洪庫(kù)容108m32.00興利庫(kù)容108m3死庫(kù)容108m30.94堆沙庫(kù)容108m3主壩壩型砼實(shí)體重力壩壩頂高程m157.24最大壩高m89.24壩頂長(zhǎng)度m519.00壩頂溢流孔數(shù)孔堰頂高程m141.70每孔凈寬m工作閘門(mén)尺寸啟閉機(jī)（2*45t固定臺(tái)設(shè)計(jì)洪水下泄能力m3*S-118276.00校核洪水下泄能力m3*S-124527.00進(jìn)水口進(jìn)口底高程m90.00底孔數(shù)及尺寸4、5*6弧形工作閘門(mén)4、5*6工作門(mén)啟閉機(jī)臺(tái)4設(shè)計(jì)水位泄水能力m3*S-13584校核水位泄水能力m3*S-13663第2章樞紐布置T水庫(kù)壩址，從上游到下游分為三個(gè)壩段，即上游第一壩段位于高臺(tái)子村桃林口水文站之間，曾選有Ⅲ60、Ⅶ69、Ⅲ83及“紅層巖”四條壩線，壩基巖三個(gè)壩段壩基巖層的地址年代雖都屬于震旦系，但巖性不同，而且共同點(diǎn)第二壩段中Ⅲ60、Ⅲ69兩條壩線基巖為灰?guī)r，但與右岸巖層的產(chǎn)壯相比，兩者相比，Ⅲ60好于Ⅲ69。但因兩壩線左岸都存在大暖泉，滲漏情況及單薄分水嶺——蕎麥嶺在蓄水以后的穩(wěn)定情況難以把握，故此兩壩線不與考性質(zhì)松軟，表面潤(rùn)滑，摩擦系數(shù)較低，且?guī)r層表2-1壩段地形、地質(zhì)等條件比較河谷較窄，適用于修建砼壩，溢流壩底孔等泄水建筑物，可放在主河床，右岸還可采用引水活電不宜修建當(dāng)?shù)夭牧消湈X處天然的單薄分水河谷較窄，適用于修建砼壩活當(dāng)?shù)夭牧蠅?，右岸山低，必須修建兩座副壩，工程?xiàng)目較地質(zhì)條件壩基石英砂與板巖互層，右岸北西向大裂隙較多，壩基軟弱夾層為泥膜，切層的夾泥厚3~5cm，且傾向下游左岸F122斷不均一，左壩頭可能漏軟基有斷層，F(xiàn)104通過(guò)壩基為石英砂巖夾砂質(zhì)頁(yè)巖，巖性堅(jiān)硬，壩基有斷層通過(guò)右壩頭。壩址上游不通處是幾個(gè)斷層交匯處，下游離建昌營(yíng)~秦皇島大斷裂較近，對(duì)壩體壩址位于峽谷之間,對(duì)外交通不便，施工場(chǎng)壩址位于低山丘地帶，交通方便施工距離建筑材料場(chǎng)地最遠(yuǎn)T水庫(kù)位于北緯40度地區(qū)，壩址在峽谷的風(fēng)口處，氣溫較低，氣候寒冷。壩址河谷寬約250m，河床覆蓋層厚4-7m，河谷不對(duì)稱(chēng)。右岸巖石裸露、坡部分，在右岸開(kāi)鑿一引水渠、隧洞。主壩址下游電站布置在隧洞出口，洞長(zhǎng)約第3章壩床剖面設(shè)計(jì)型（查教材《水工建筑物》P14表1—1主要建筑物按一類(lèi)設(shè)計(jì)，次要建筑物按三級(jí)設(shè)計(jì)，臨時(shí)建筑物按四級(jí)設(shè)計(jì)（查教材《水工建筑物》P16表1—3）。建筑物名稱(chēng)級(jí)別安全級(jí)別結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)設(shè)計(jì)狀態(tài)系數(shù)Φ材料性能系數(shù)vm結(jié)構(gòu)系數(shù)vα持久狀況偶然狀況摩擦系數(shù)fR粘接力CQ臨界穩(wěn)定狀態(tài)砼抗壓極限狀態(tài)擋水壩1Ι0.53.0備注不考慮短暫狀況砼/基巖接觸面基本偶數(shù)、組合系數(shù)相同摩擦系數(shù)設(shè)計(jì)值fQ/=fk/fm=0.85/1.3=0.654，壩基面抗剪斷摩擦系數(shù)設(shè)計(jì)值作用類(lèi)別靜水壓力滲透壓力浮托力淤沙壓力液壓力分項(xiàng)系數(shù)（1）初擬基本剖面：由于重力壩承受的主要荷載的作用在上游面，靜水壓力是三角形分布，所以重力壩承受的基本剖面根據(jù)壩體按應(yīng)力和穩(wěn)定控制條件確定的基本剖面和參考已完建筑工程校核/156.30正常H=86.30n=0正常H=86.30n=0壩頂高程=校核洪水位+Δk核因在計(jì)算壩頂超出靜水位Δh時(shí)，所采用的風(fēng)速計(jì)算值及安全超高值不一h2----------------波浪中心線至靜V----設(shè)計(jì)風(fēng)速，設(shè)計(jì)情況采用30年一遇或采用相應(yīng)多年平均最大風(fēng)速的3-1壩頂高程計(jì)算表適用情況坡前靜水位設(shè)計(jì)風(fēng)速吹程mGh/γ20.0076V-1/12持久狀況153.2047.430002.3570.0055偶然狀況156.3023.7300052.33.7400.005810.33V-1/2.15120.0132.9721.98580.0550.109225.03970.02172.87250.75932.1811125.01h2壩頂高程m3.68530.75.493158.6931.541320.0390.52.080158.380（2）偶然狀況：Gd/V2<20—250之間，所以累計(jì)頻率2=1.2擋水壩結(jié)構(gòu)計(jì)算2）靜水壓力：按設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的上下游水壓力斜面上的垂直水壓力分別計(jì)計(jì)算浪壓力標(biāo)準(zhǔn)值，隨壓力P1對(duì)壩底中點(diǎn)的力矩計(jì)算采用《水工建筑物》3-2荷載計(jì)算表組合情況↓→↓248↓2423↓24→←9↓↓↑0↑8↑2929→←23-3作用設(shè)計(jì)值計(jì)算表←+→-←+→ ↓↑→←↓↑→←1231。式的右邊=（1/1.2）*0.654*76990.1、壩址抗壓程度極限狀態(tài)，屬于承載能力極限狀態(tài)，核算時(shí)其1右邊=（1/1.8）*0.654*7699.08Q/AR-∑MQJQ/JQ1-M22）Q=0.654AQ——壩基面的面積㎡LR——壩基面對(duì)形心軸的慣性距m4第3章溢流壩剖面設(shè)計(jì)及其計(jì)算還需滿足泄洪特征，水利樞紐布置，水庫(kù)運(yùn)用方式及門(mén)全開(kāi)時(shí)，下泄流量與堰上水頭H0的3/2次方成正比。隨著庫(kù)水位的升高，下（1）單寬流量的確定，單寬流量決定孔口的重要指標(biāo)，單寬流量的選定，全，根據(jù)國(guó)內(nèi)工程實(shí)踐得知：軟弱基巖常取q=20～50m3/（s*m較好基巖取段由下式確定：L=Q/I式中，L——溢流段凈寬，溢流壩的下泄流量Q取校核下（2）孔口尺寸。①溢流前端總寬度L，對(duì)于堰頂設(shè)閘門(mén)的溢流段分成若干②溢流壩的堰頂高程：由調(diào)洪演算求出設(shè)計(jì)洪水位153.7m，相應(yīng)下泄流量Q為18276m3/s。當(dāng)采用開(kāi)敞式溢流時(shí)可利用公式（2—67）式1/2]3k順，閘門(mén)開(kāi)啟時(shí)，水流條件較好，閘門(mén)尺寸長(zhǎng)為閘孔，寬15我國(guó)現(xiàn)行重力壩規(guī)范（DL5108～1999）推薦，當(dāng)采用開(kāi)敞式溢流孔時(shí)，采用冪曲線（WES）方程如下選自《水工建筑物》式）x2=Kx05y0（1）繪出溢流面曲線：取坐標(biāo)原點(diǎn)為堰頂最高點(diǎn)，根據(jù)上述坐標(biāo)值，在圖雙冪曲線方程xk=KHn-1аy求一次導(dǎo)數(shù)，使基本剖面在與溢流面配合中，壩基巖體較差，基本剖面較大，溢流面曲線在基本剖面內(nèi)，將上游壩面做成折線形，使壩底、反弧半徑的大小與反弧段的大小與反弧段的流速、水深及消能方式有關(guān)，本設(shè)計(jì)消能方式采用挑流消能，挑流消能是利挑流鼻坎的挑射角Q：根據(jù)試驗(yàn)，一般采用Q=15°~20°,挑坎高程應(yīng)高反弧段圓弧下圓心：先畫(huà)一條與壩的下游面相距為Q的平行線，再畫(huà)一條（1）挑坎高程：求下游挑坎高度k——由’222/2g+kw83.7+0+0=23.92+kc+0+（90/鼻坎最低高程應(yīng)不低于下游最高尾水位，以利自由挑射水舌下緣的摻氣消1cos21sin21/2}L——壩下游垂直水面到挑流水舌處進(jìn)入下游水后與河床交點(diǎn)，水平1——壩頂水面流速，m/s，按鼻坎處平均流速v的H倍計(jì)，即γk=kg0.5H0.25JJh2H 0——水中的重度，KH/M3。2溢流壩下游反弧段的動(dòng)水壓力，根據(jù)流體動(dòng)量方程求得，單位壩長(zhǎng)在4-1荷載計(jì)算表（基本組合）W1=1/2*8*40*24243840作圖2434833作圖2422446作圖2423040下游水平壓力3645上游垂直壓力↓4160浮托力↑22572滲透壓力↑U2=1/2*76.1*62.7*0.25*105964.34滲透壓力↑2714.25水平泥沙壓力→Pn=1/2*9*17.6*17.6*tan2（45°-12/2°)9914.06垂直泥沙壓力↓Qn=1/2*9*17.6*17.691393.92上游動(dòng)水壓力→P=1/2*10*（86.32-14.32）36216下游動(dòng)水壓力PN→Pn=γ0qV/g（COSɡ2-COSɡ1）575.62下游動(dòng)水歷年力PY↑PY=γ.GV/G（Sinɡ2-Sinɡ1）698.22小計(jì)34060.68合計(jì)4-2作用設(shè)計(jì)值計(jì)算表稱(chēng)↓↑→←↓↑→←8415984159下游水平壓力36453645上游垂直水壓力41604160浮托力2257222572滲透壓力8687.610414.水平泥沙壓力9141096.8垂直泥沙壓力1672.8上游動(dòng)水壓力3621.639837.6下游動(dòng)水壓力PX575.6633.2下游動(dòng)水壓力PY698.2768小計(jì)89991.833754.341567.63645合計(jì)56237.537922.6右邊=1/1.2*0.65*237.5+200