实体重力坝设计报告
专业年级：11级
专业方向：水利水电建筑工程
指导教师：张晓悦
学生姓名：
学号：201197
水利工程系
2013年6月
目录
目录 (2)
第一章基本资料 (3)
第一节工程概况及工程目的 (3)
第二节基本资料 (3)
第二章枢纽布置 (4)
第一节坝轴线选择 (4)
第二节坝型确定 (6)
第三节枢纽布置 (7)
第三章坝体剖面设计 (9)
第一节坝顶高程确定 (9)
第二节非溢流坝剖面设计 (11)
第三节溢流坝剖面设计 (13)
第四节水力计算 (15)
第四章坝体结构设计与计算 (15)
第一节作用及其组合 (15)
第二节挡水坝稳定应力验算 (15)
第五章细部结构设计 (15)
第一节坝顶构造 (15)
第二节混凝土分区及标号选择 (16)
第三节坝体分缝 (16)
第四节坝体廊道系统 (17)
参考文献 (19)
第一章基本资料
第一节工程概况及工程目的
工程概况：该水库枢纽总库容为14亿立方米，属大（一）型，建在QL河的I83坝线上。QL河附近的地质条件是：库区左岸非可溶性岩层广泛分部，其中主要由云母千枚岩、石英砂岩、沙质页岩等组成，其透水性较小，也没有发现沟通库外的大断层，因此，在非可溶性岩层分布区，没有向库外渗透的可能性。库区可溶性岩层分布不至于影响水库蓄水，级水库蓄水以后，向邻谷沙河渗漏的可能性不大。经对库区断层，灰岩地区的勘探分析，水库向外流域及下游漏水的可能性很小。库区内岩层抗压强度较高，抗风化能力较强，未发现可能发生坍滑的岩体，库岸基本上稳定，库区内未发现有开采价值的矿藏，不存在对库周边产生的浸没问题。坝址内初露的断裂构造共十余条，断层走向以北西为主，北东者少，多为高角度正断或平移正断层。
工程目的：QL河水量充沛，但年内及年际的水量分配极不均匀，必须兴建大型的控制工程进行调节，丰富的水资源方可得到充分的利用。该混泥土重力坝围成的水库主要的任务是调节水量，为工业、农业和生活提供水量，结合饮水发电、水面养殖、洪水错峰等，可以综合利用。水库建成以后，除了满足城市生活、工业及农业用水外，还可获得发电、防洪、养鱼等效益，总效益是显著的
第二节基本资料
该流域属于季风大陆性气候，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，年平均降水量约700mm，且多集中在夏季七、八两月。该流域多年平均气温为10℃左右，日温度变化较大。离坝址较近的气象站实测最高气温39℃.全年无霜期约180d，河道一般12月封冻，次年3月上旬解冻，冰厚为0.4-0.6m，岸边可达1m。多年平均最大风速为12m/s，水库吹程为3km。QL 河流域水量丰沛，年径流主要由年降雨产生，年径流量在地区和时间上的分布与年降水基本一致，坝址处多年平均年径流量为9.6*108m3。
本流域洪水多发生在七、八两月，多年平均6-9月洪量占年径流量的70%左右。该流域植被较好，泥沙来源在地区上分布和洪水分布在地区上的分布是一致的。泥沙在年内分配比径流更集中，年际沙量变化悬殊该水库库区属于中高地区，构造剥蚀地形。QL河在本区内河曲发育，侧蚀能力较强，沿河形成不对称河谷，由于构造运动的影响，河流不断下切，于堆积岸形成阶地，侵蚀岸形成陡岸本地区地质构造复杂，全区地震频繁，特别是坝址区南段尤为突出。库区左岸非可溶性岩层广泛分部，其中主要由云母千枚岩、石英砂岩、沙质页岩等组成，其透水性较小，也没有发现沟通库外的大断层，因此，在非可溶性岩层分布区，没有向库外渗透的可能性。库区可溶性岩层分布不至于影响水库蓄水，级水库蓄水以后，向邻谷沙河渗漏的可能性不大。经对库区断层，灰岩地区的勘探分析，水库向外流域及下游漏水的可能性很小库区内岩层抗压强度较高，抗风化能力较强，未发现可能发生坍滑的岩体，库岸基本上稳定，库区内未发现有开采价值的矿藏，不存在对库周边产生的浸没问题。坝址内初露的断裂构造共十余条，断层走向以北西为主，北东者少，多为高角度正断或平移正断层。
第二章枢纽布置
第一节坝轴线选择
枢纽工程在三个坝址选择了二条坝线，二种坝型。I83坝线采用混凝土重力坝。“红层”坝线采用当地材料坝。枢纽建筑物包括主坝和泄水设施及电站等。枢纽工程的推荐方案为I83坝线混凝土坝方案。
枢纽工程在三个坝址选择了二条坝线，其中I83为我们最后所选的坝线，理由如下：
1.构造剥蚀—中低山地形，不对称“U”型峡谷，右岸较陡，左岸坡缓，阶地不发
育。
2.覆盖层：河床5-7m砂石层，左岸山麓堆积31.0m
3.地层岩性为中厚层石英砂岩与板岩互层
4.岩层层面倾向上游
5.弱风化下限河床10-28m
6.I83坝线上游处，马圈子电站附近见溶洞
7.右坝肩上下游在Ⅰ，Ⅱ号不稳定岩体
I83坝线主要工程地质条件见表1。
262
第一坝
址
三道河
I 83
269
265
二道河
荞麦岭
235
III 50
III 69
第二坝址
河
红层线
210
大暖泉
核桃村
III 83
323
村
372
100
336
第三坝址
8.
红层坝线的缺点：坝址下游小暖泉村穿过QL 河，沿线有泉群出现，而泉群的出现会导致大坝出现渗漏，所以我么不支持选红层坝线。
第二节坝型确定
(1) 当地建筑材料
9.天然建筑材料分布于坝址区上、下游河滩及两岸阶地。其中土料场主要有七处。
地下水位以上储量为1 183.44×104m3。砂砾卵石料场主要有八处。地下水位
以上储量为1 088.95×104m3，全部储量有待进一步探查。各料场材料的物理
性质，试验指标等基本满足技术要求，可作大坝混凝土骨料及围堰土料。如采
用当地材料方案，其粘性土料的储量足以满足施工要求。
(2) 交通条件
10.施工现场对外交通方便，仅需将工地与交通要道的连线公路修通即可。坝顶无
重要交通要求。
(3) 施工条件
11.采用低围堰、底孔导流、分期施工的导流方法进行施工。各项施工辅助企业、
仓库及生活等临时建筑布置在坝址下游两岸。混凝土骨料取自下游料场。施工
用电由刘田庄引接
(4) 效益(以1984年价格水平及费用标准计算)
水库建成以后，除了满足城市生活、工业及农业用水外，还可获得发电、防洪、养鱼等效益，总效益是显著的。
(1) 灌溉效益。灌溉效益分析成果见表2。
(2) 城市及钢铁基地供水效益
按城市总净产值中水的效益分摊系数以10%计，则每立方米水的效益为0.53元/m3。
(3) 防洪效益
防洪效益按建库以后，与临近水库联合运用。在削峰、错峰过程中减少下游地区洪水灾害的效益计算。水库年平均效益为443.16万元/年。
(4) 发电效益
以水电的价格代替水电的效益按0.093元/kW·h计算。
本水库的规划及建筑物特性指标见表2-4。
(5) 地形图和地质剖面图
坝址处地形图见附图1，I83坝轴线地质剖面图见表3。
第三节枢纽布置
枢纽布置应遵循的一般原则是：(1) 坝址、坝及其他主要建筑物的型式选择和枢纽布置要做到施工方便，工期短，造价低；(2) 枢纽布置应当满足各个建筑物在布置上的要求，保证其在任何工作条件下都能正常工作；(3) 在满足建筑物强度和稳定的条件下，降低枢纽总造价和年运转费用；(4) 枢纽中各建筑物布置紧凑，尽量将同一工种的建筑物布置在一起，以减少联结建筑；(5) 尽可能使枢纽中的部分建筑物早期投产，提前发挥效益(如提前蓄水，早期发电或灌溉)；(6) 枢纽的外观应与周围环境相协调，在可能条件下注意美观。
一般来说，拦河坝在水利枢纽中占主要地位。在确定枢纽工程位置时，一般先确定建坝河段，再进一步确定坝轴线，同时还要考虑拟采用的坝型和枢纽中建筑物的总体布置，合理解决综合利用要求。一般泄洪建筑物和电站厂房应尽量布置在主河床位置，供(引)水建筑物位于岸坡。
(3) 非溢流坝段的布置。非溢流坝通常布置在河岸部分并与岸坡相连，非溢流坝与溢流坝或其他建筑物相连处，常用边墙、导墙隔开。
（1）挡水坝：
非溢流坝：非溢流坝一般布置在河岸部分并与岸坡相连，非溢流坝与溢流坝或其他建筑物相连处，常用导墙隔开。连接处尽量使迎水面在同一平面上，以免部分建筑物受侧向水压力作用改变坝体的应力。本设计的非溢流坝段左坝段约为103 米，右坝段约为107 米，坝顶高程182.98m，最大坝高41.18m，坝顶宽度为5m
（2）泄水设施方面:
Ⅰ岸边溢洪道：特点：其结构特点是地面开敞式。他具有超大的泄流能力；溢洪道检修方便，运行安全可靠；可充分利用地形，减少开挖量。
适用条件：最好能布置在垭口等有利地形处，常和土石坝联合修建。对于本枢纽明显不适合。
Ⅱ泄洪隧洞：特点：在山体中开挖的一种水流通道。他作为水利枢纽的或渠首的重要组成部分，在水利枢纽中广泛应用，而且工程规模越来越大。泄水隧洞按进口高低可分表孔和深孔。表孔的进口属于堰流，超泄流能力大，结构简单运行方便可靠。而深孔结构复杂，对闸门的要求高，在设计、施工和运行管理方面都有一些特殊的问题，必须妥善解决。泄水隧洞总的来说开挖量较大，施工工序多、速度慢、难度大、工作量大、场地狭小、运输困难、易发生事故，切工程投资较大。
适用条件：表孔常用于要求泄水量随水位增长而较快增长时，或需要排除表面污物时；深孔适用于要求调节水库水位或水库有放空要求时。
Ⅲ溢流坝：特点：通过坝身宣泄洪水的泄流建筑物。溢流坝结构上简单，检修方便；水流平顺；便于排除漂浮物，不易堵塞；超泄流潜力大；施工简单方便。但在开始泄流是流量较小，不能适时加大泄流量来降低水位。另外他不能满足排沙防空等要求；所以必须根据需要设置防空、排沙等设施。
适用条件：在重力坝枢纽中一般多用此种泄流方式。在枢纽中设置溢流坝段，可以很好的宣泄很大洪水流量；且较其他泄水方式较经济。由于本枢纽使用的是重力坝，从经济和施工方面考虑，拟采用溢流坝的泄水方式来宣泄洪水
（3）电站厂房：
水电站厂房是水电站中安装水轮机、水轮发电机和各种辅助设备的建筑物。一般由水电站主厂房和水电站副厂房两部分组成。它是水工建筑物、机械和电气设备的综合体，又是运行人员进行生产活动的场所。
从设备布置和运行要求的空间划分：
主厂房：安装水轮发电机组和各种辅助设备，是水电站厂房的主要组成部分。
副厂房：安置各种运行控制和检修管理设备的房间及运行管理人员工作和生活用房。
主变压器场。水电站发出的电能经主变压器升压后，再经输电线路送给用户。
开关站。一般布置在户外，装设高压开关、高压母线和保护设施，高压输电线由此将电能输送给电力用户。
第四节水力计算
1挑射距离
计算采用公式
式中—坝顶水面流速其中φ取0.9 H0为库水位至坎顶高差H0=153.70-99=54.7m
L—坝下游垂直面到挑流水舌外缘与下游原河床面交点的水平距离
θ—鼻坎的挑角取20°
—坎顶平均水深h在铅直方向的投影=hcosθ
—坎顶至坝基的距离
由上述计算可得L=124.45
2反射弧半径R=（4-10）h
式中h—堰顶水深
由上述可求得R=
3水垫厚度
式中k—冲抗系数取1.0
q—单宽流量取81.227m
H—上下游水位差只计算校核洪水位
由上述可计算水电厚度为29.67m
4、最大冲坑系数
最大冲坑系数T=-下游水位=29.67-29=0.67m
判断水舌挑距/最大冲坑深度>2.5
第三章坝体剖面设计
第一节坝顶高程确定
壩頂高程：
坝顶高层主要根据重力坝、库内风浪作用，按照混凝土重力坝设计规范确定。一般来说，坝顶应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙的高程应高于波浪顶高程，与正常蓄水位火校核洪水位的高差，有公式（1）计算，应选择两者之中防浪墙顶高程的较大之作为选定高程
```````````````````````(1)
h1%—波高
hz —波浪中心线至正常蓄水位火校核洪水位的高差
he —安全超高
△h—防浪墙顶至正常蓄水位和校核洪水位的高差
其中h1%计算应先算出h5%，计算公式如（2）
``````````(2)
式中h—当gD/V0^2 =20—250时，为累积频率5%的波高h5%。由条件可知多年平均最大风速V0=19m/s 水库吹程D=3Km.可计算gD/V0^2=204.17代入上述(2)公式得h5%=0.534,换算的h1=0.662m。
(3)
(4)
由上两式可以得出Lm=6.77m,
由上式可得：hz=0.132m
防浪墙顶至正常蓄水位的高差△h1=0.662+0.132+0.7=1.494m
防浪墙顶至校核洪水位的高差△h2=0.662+0.132+0.5=1.294m
正常蓄水位时防浪墙的高程H1=1.494+155.20=156.694m
校核洪水位时防浪墙的高程H2=1.294+158.30=159.594m 为了安全取较大的H2=159.594m 坝顶宽度：
。为了满足运用、施工和交通的需要，坝顶必须有一定的宽度。当有交通要求时，应按交通要求布置。一般情况坝顶宽度可采用坝高的8%~10%，且小于3m。碾压混凝土坝坝顶宽不小于5m；当坝顶布置移动式启闭机时坝顶宽度要满足安装门机轨道要求
B=159.594-80=79.594*0.08=6.367M
坝坡面折坡度
n=0.1；m=0.6；取1/3H则可以算出T=50.409m
第二节非溢流坝剖面设计
正常蓄水位：正常蓄水位为155.2，正常尾水位为84.10；则：
淤沙压力Psk=1/2rs*hs^2tan(45°-ψs/2)^2=1336.733(→)
Psv=rA=1/2rs*hs(hs*r)=13939.2(↓)
设计水位时：设计水位为155.7，设计尾水位为97. 则
水平水压力：P1=1/2*75.7^2*10=28652.45 （→）
P2=1/2*17^2*10=1445 （←）
垂直水压力：Q1=10*10.61*22.638=2401.8918 （↓）
Q2=10*1/2*10.61*53.062=2815.469 （↓）
Q3=10*1/2*10.2*17=867 （↓）
扬压力：U1=10*58.37*17=9922.9 （↑）
U2=10*43.06*58.7*1/2*0.3=3791.433 （↑）
U3=10*15.31*58.7*0.3=2696.091 （↑）
U4=10*1/2*15.31*（58.7-58.7*0.3=3145.439 (↑)
校核水位时：校核水位是158.3，校核尾水位是99.10；则同理可知水平水压力P1=30654.45（→），P2=1824.05（←）；垂直水压力Q1=2677.7518（↓），Q2=2815.469（↓），Q3=1094.43（↓）；扬压力U1=11148.67（↑），U2=3823.768（↑），U3=2719.056（↑）；U4=3172.232
（↑）。
正常蓄水位状况下的抗滑稳定系数=1.45>1.05 满足要求
设计洪水位状况下的抗滑稳定系数=1.42>1.05 满足要求
校核洪水位状况下的抗滑稳定系数=1.34>1.05 满足要求
第三节溢流坝剖面设计
溢流坝上游坝面为垂直面，泄水方式采用开敞式坝顶泄流，坝顶上方设闸门。溢流孔的布置，选择溢流孔每孔净宽15m，孔数为15个，而闸墩厚度为1.2—2.5m。
确定堰顶高程：h=h1-Hw
式中h—堰顶高程
h1—设计洪水位
Hw—堰顶水头
其中堰顶水头Hw计算如公式（7）
（7）
式中—每孔的下泄流量=设计洪水下泄量/溢流孔个数
m—为流量系数取0.5
—淹没系数取1.0
—侧收缩系数，根据坝墩厚度及墩头形状而定取0.9
B—溢流堰净宽取15m
可求的堰顶水头Hw=11.846m 则堰顶高程h=153.70-11.846=141.854m
断面尺寸拟定，初步确定堰面曲线，消能方式采用挑流消能
1、鼻坎高程
鼻坎高程=下游水位（设计尾水位）+（1—2m）取99m
2、挑射距离计算采用公式（8）
式中—坝顶水面流速其中φ取0.95 H0为库水位至堰顶高差H0=153.70-99=54.7m
L—坝下游垂直面到挑流水舌外缘与下游原河床面交点的水平距离
θ—鼻坎的挑角一般取20°—25°
—坎顶平均水深h在铅直方向的投影=hcosθ
—坎顶至河床面高差=99-68=31m
由上述计算可得L=130.54m
3、反射弧半径
R=（4-10）h
式中h—堰顶水深
由上述可求得R=18.99m
4、水垫厚度计算采用公式（9）
（9）
式中k—冲抗系数取1.2
q—单宽流量取81.227m
H—上下游水位差计算可得56.7m
由上述可计算水电厚度为29.67m
5、最大冲坑系数
最大冲坑系数T=-下游水位（设计尾水位）=29.67-29=0.67m 溢流坝剖面图见附图二
第四节水力计算
第四章坝体结构设计与计算
第一节作用及其组合
第二节挡水坝稳定应力验算
第五章结构细部设计
第一节坝顶构造
(1) 非溢流坝
坝顶上游侧应设置防浪墙，宜采用与坝体连成整体的钢筋混凝土结构，墙身应有足够的厚度以抵挡波浪及漂浮物的冲击，墙高为1.0~1.2m，在坝的横缝处应留有伸缩缝，并设置止水。下游侧应设置拦杆、灯柱，以保护行人和行车安全。坝顶路面应有适当的横向坡度，并设置相应的排水设施，以便排除路面雨水。路面排水应与坝体排水连通或直接排入坝体内。(2) 溢流重力坝
溢流重力坝的上部构造，应根据运行要求布置。有交通要求时，应按公路等级设置交通桥；无交通要求时，需设置人行道。对大中型工程溢流坝，坝顶常设置门、闸墩、工作桥、启闭机等。
1) 闸门布置。在工程实践中，常把工作闸门布置在坝顶点稍偏向下游一点，以便闸门部分开启时，能压低水舌，使其形成贴面流，以免形成局部负压。检修闸门应布置在工作闸门之前，二门之间的净距为1~3m，全部溢流孔口通常设置障1~2扇检修门。
2) 闸墩。闸墩形状应使水流平顺，并尽量减小对泄流能力的影响，一般采用半圆形墩头、流线形墩尾，墩高与非溢流坝坝顶齐平或略高。墩厚应满足强度、稳定及门槽布置要求，对于平面闸门，门槽深0.7~2.0m，门槽处最小厚度1.0m~1.5m，故最小墩厚2.5m；弧形闸门闸墩的最小厚度为1.5~2.0m；如果是缝墩，墩厚要增加0.5~1.0m。墩长应满足上部结构布置要求。工作门槽宽1~4m；检修门槽最小尺寸为0.5*0.5m。
3) 工作桥。多采用钢筋混凝土结构，大跨度的工作桥也可采用预应力钢筋混凝土结构。工作桥上布置启闭机，当采用移动式启闭机时，工作桥和交通桥可以合二为一，当采用固定式启闭机时，二者宜分开布置。工作桥和交通桥相互间的位置，应由非溢流坝坝顶的交通要求确定。桥面高程：最大洪水的掺气水面不得淹没桥面，并使闸门吊起后最低点与溢流坝水面线保持足够的距离。
4) 导水墙。边墩向下游延伸成导水墙。
高度：边墙高度由溢流水面线决定，并应考虑溢流面上水流的冲击波和掺气所引起的水面增高，一般高出掺气水面1~1.5m。
长度：挑流消能时，导水墙延伸到鼻坎末端；底流消能时，导水墙延伸到消力池护坦末端。
当溢流坝与水电站相邻时，导墙长度要延伸到厂房后一定的范围，以减小溢流时尾水波动对电站运行的影响。
为了防止温度裂缝，导墙每隔15~30m左右做一道伸缩逢，缝内做简单的止水。导墙的顶部厚度为0.5~2.0m，下部厚度根据结构计算确定。
第二节混凝土分区及标号选择
Ⅰ区——上、下游最高水位以上坝体表层混凝土。在寒冷地区多采用2-3m的抗混凝土，一般用C15、W4、F100-F200
Ⅱ区——上下游水位变化区的坝体表层混凝土，多采用厚3-5m的抗渗、抗冻并具有抗侵蚀性的混凝土，一般用C15、W8、F150-F300
Ⅲ区——上下游最低水位以下坝体表层混凝土，其抗渗性要求较高，多采用厚2-3m的抗渗混凝土，一般用C20、W10、F100
Ⅳ区——坝体靠近基础的底部混凝土，主要满足强度要求，一般用C20、W10、F100、Dw Ⅴ区——坝体内部混凝土，多采用地标号低热混凝土，一般用C10-C15、W2-W4、Dw
Ⅵ区——抗冲刷部位混凝土，如溢流面、泄水孔、导墙和闸墩等。抗压强度不低于20-25MPa(90d龄期)。严寒地区满足抗冻要求，一般用C25以上、F200-F300
坝体不同分区的混凝土所用的水泥，应劲量采用同一品种。同一浇筑块中混凝土强度等级不宜超过两种，分区厚度尺寸最小为2-3m。
第三节坝体分缝
横缝:
横缝与坝轴线垂直，讲坝体分为若干个坝段，横缝间距一般为15-20m。缝距大小主要取决于地基地质特性、河谷地形、混凝土的浇筑能力、结构布置和温度变化等
纵缝:
纵缝是平行与坝轴线方向的缝，其作用是为了适应混凝土的浇筑能力、散热和减少施工期的温度应力。竖向纵缝的间距一般为15-30m，按施工浇筑能力及对块体的温度控制情况而定。水平施工缝:
水平施工缝是新老混凝土的水平接合面。每层浇筑块地厚度约为1.5-4.0m，基岩表层面约为0.75-1.0m。同一坝段相邻浇筑坝块水平施工缝的高
第四节坝体廊道系统
基础灌浆廊道
基础灌浆廊道设置在上游坝踵处。廊道上游侧距上游坝面的距离约为0.05-0.1倍水头，且不少于4-5m，廊道底面距基岩面不小于1.5倍廊道宽度，廊道断面一般采用城门洞形，去宽度为2.5-3m，高度为3.0-3.5m。廊道上游侧设排水沟，下游侧设排水孔及扬压力观测孔，较长的基础灌浆廊道，每隔50-100m,宜设置横向灌浆机室。坡度较陡的长廊道，应分段设置安全平台和扶手。基础灌浆廊道的纵坡应缓于45度。当廊道低于下游水位时，应设集水井及抽排设施。
坝体检查排水廊道
为了便于检查、观测和排除坝体渗水，还应在靠近坝体上游面沿
高度每隔20-40m设置一个检查兼作排水用的廊道。廊道断面形状多为城门洞形，廊道最小宽度为1.2m，高度2.2m，其上游侧距理上游坝面的距离应小于0.05-0.07倍作用水头，且不小于3m。各层廊道在左、右两岸应各有一个通向下游的出口，各层廊道之间用竖井连接。如设有店梯＃时，则各层廊道均应与电梯井想通
廊道内应有足够的照明设施和良好的通风条件，各中电器设备与线路应保证绝缘良好，并设置应急照明。
第五节止水和排水
止水
横缝内需设置专门的止水。如图所示
高坝上游坝面横缝止水应采用两道止水片，其间设一沥青井，第一道止水片至上游坝面的距离一般为0.5-2.0m。两道止水片均可为厚紫铜片，其第一道止水应为紫铜片，中、低坝的止水可适当简化。对第二道止水及低坝止水，在气候温和地区可采用塑料止水片，在寒冷地区可采用橡胶止水带。
排水
为了减少坝体的渗透压力，靠近上游坝面设置排水管幕，排水管幕至上游坝面的距离一般为作用水头的1/5—1/25,且不小于2.0m。排水管间距2-3m，管径约为15-25cm。排水管幕一般做成铅直的，与纵向排水管检修廊道想通，上端应尽量通至上层廊道火坝顶，以便于检修。
排水管可采用拔管、钻孔或预制无砂混凝土管。在浇筑坝体混凝土时，应保护好排水管，
防止水泥浆漏人管内，阻塞排水管道。渗入排水管道的水可汇集到下层纵向廊道，沿集水沟经横向廊道汇入集水井，人后自流或抽排到下游。
参考文献
[1] 中华人民共和国电力行业标准，混凝土重力坝设计规范(DL 5108-1999)，中国电力出版社，2000。
[2] 中华人民共和国电力行业标准，水工建筑物荷载设计规范(DL 5077-1997)，中国电力出版社，1998。
[3] 中华人民共和国行业标准，水利水电工程等级划分及洪水标准(SL 252-2000)，中国水利水电出版社，2000。
[4] 中华人民共和国行业标准，水工建筑物抗震设计规范(DL 5073-1997)，电力工业部，1997。
[5] 汝乃华编著，重力坝，水利电力出版社
[6] 孙明权、沈长松主编，水工建筑物，中央广播电视大学出版社，2001。
[7] 袁银忠主编，水工建筑物专题(泄水建筑物的水力学问题)，中国水利水电出版社，1997。
[8] 张光斗、王光伦，水工建筑物，上册，水利电力出版社，1992
[9]王英华，陈晓东主编水工建筑物北京：中国水利水电出版社. 2010.8
[10]陈诚，温国立主编重力坝设计与施工北京：中国水利出版社 2011.8
重力坝设计说明书 《水工建筑物》课程设计 姓名： 专业： 学号： 基本资料一、基本情况 本重力坝水库坝高53.9m，坝底高程31.0m，坝顶高程84.9m ， 坝基为微、弱风化的花岗岩层，致密坚硬，强度高， 抗冲能力强。 3水库死水位51.0m，死库容亿m，正常水位80.0m，设计状况时上游水位82.5m、下游水位45.5m，校核状况上游戏水位84.72m、下游水位46.45m。二、气候特征 1、根据当地气象局50年统计资料，多年平均最大风速14m/s，重现
期50年最大风速23m/s，设计洪水位时2.6km，校核洪水位时3.0km； 2、最大冻土层深度为125m； 3、河流结冰期平均为150天左右，最大冰层1.05m。三、工程地质条件 1、坝址地形地质（1）、左岸：覆盖层2-3m，全风化带厚3-5，强风化加弱风化带厚3m，微风化层厚4m； （2）、河床：岩面较平整，冲积沙砾层厚约0-1.5m，弱风化层厚1m 左右，微风化层厚3-6m；坝址处河床岩面高程约在38m左右，整理个河床皆为微、弱风化的花岗岩层，致密坚硬，强度高，抗冲能力强；（3）、右岸：覆盖层3-5m，全风化带厚5-7，强风化加弱风化带厚1-3m，弱风化带厚1-3m，微风化层厚1-4m。 2、天然建筑材料：粘土料、砂石料和石料在坝址上下游2-3km均可开采，储量足。粘土料各项指标均满足土坝防渗体土料质量技术要求。砂石料满足砼重力坝要求。 大坝设计 一、工程等级 3 3本水库死库容亿m，最大库容未知，估算约为5亿m左右。根据现行《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180-2003），按水库总库容确定本工程等别为Ⅱ等，工程规模为大（2）型水库。枢纽主要建筑物挡水、泄水、引水系统进水口建筑物为2级建筑物，施工导流建筑物为3级建筑物。二、坝型确定
XXXXXX 继续教育学院 毕业论文 题目XXX水库 混凝土重力坝枢纽设计 专业水工 层次专升本 姓名 学号
前言 关键词：重力坝剖面稳定应力细部构造地基处理 本次设计容为南家口水利枢纽，坝型选择为混凝土重力坝，坝轴线选择和枢纽布置见1号图SG-01家口水库平面图所示。 整座重力坝共分53个坝段，主要有非溢流挡水坝段、溢流表坝段、溢流底坝段和电站厂房坝段。其中非溢流挡水坝段每坝段宽15米，分布于大坝两端；厂房坝段每段宽16米，布置在靠近右岸的主河床上，装机3台机组；底坝段每段宽22米，布置在厂房坝段左侧的主河床上；溢流坝段每段宽18米，布置在滦河主河床上。详见1号图SG-02下游立视图。 挡水坝段最大断面的底面高程为128米，坝顶高程为228米，防浪墙高1.2米，最大坝高为101.2m，属高坝类型。坝顶宽12米，最优断面的上游坝坡坡率为1:0.2，上游折坡点高程为181米，下游坝坡坡率为1:0.7，下游折坡点高程688.98英尺，详细情况参见1号图SG-03挡水坝剖面图。 溢流坝段最大断面的底面高程为126米，堰顶高程210米，溢流堰采用WES曲线设计，直线段坡率为1：0.7，反弧段半径取25.0米，鼻坎高程取159米，上游坝坡坡率取1：0.2，折坡点高程为181米，上游坝面与WES曲面用1/4椭圆相连，详细情况见1号图SG-02溢流堰标准横断面图所示。 本枢纽溢流堰采用挑流式消能，挑角取250。止水采用两道紫铜中间加沥青井的形式。坝基防渗处理（主要依据上堵下排的原则），上游帷幕灌浆（两道），下游侧设置排水管。 以非溢流挡水坝段为计算选择断面，进行了抗滑稳定分析和应力分析，分别采用抗剪断计算法和材料力学法计算法进行计算，最终验算满足抗滑稳定，上游坝踵没有出现拉应力，设计剖面合理可行。 本次设计只是部分结构物设计，考虑问题较单一，采用基础资料一般以书本为主，跟实际情况难免有出入，敬请读者批评指正。 编者 2008.9
水工建筑物课程设计 ——重力坝 ：武亮 学号： 2011101812 班级： 11水利水电工程（本）04 指导老师：洁
目录 一、原始资料(数据) (2) 二、坝体剖面拟定 (3) 三、稳定分析 (5) 四、应力分析 (13) 五、溢流坝面设计 (15) 六、细部构造设计 (17) 七、地基处理设计 (19) 附录1：参考资料 (21) 附录2：坝体剖面图 (21)
一、原始资料(数据) 某枢纽以发电为主，兼顾防洪灌溉。水库建成后，还可以提高下游二个水电站的出力和发电量。该工程坝型为混凝土重力坝。 1、水库特征： 1.1、水库水位： ①正常蓄水位—349米 ②设计洪水位—349.9米 ③校核洪水位—350.4米 1.2、下泄流量及相应下游水位：①千年一遇洪水的下泄流量13770s m 3，相应下游水位271.90米；②五千年一遇洪水的下泄流量15110m 3，相应下游水位27 2.63米 1.3、库容：总库容为17.9亿立方米 考虑开挖后，坝基面高程269m 2、综合利用效益： 2.1、装机容量20万千瓦，年发电量7.4亿度。 2.2、防洪：可将千年一遇洪峰流量以18200s m 3削减至13770s m 3；可将五千年一遇洪峰流量从21200s m 3削减至15110m 3；可灌溉农田30万亩；此外还可改善航运条件，库区可从事养殖。 3、自然条件： 3.1、地形：坝址位于峡谷出口段，左岸地势较低，山坡较缓；右岸地势较高，山坡较陡。 3.2、地质：坝址出露岩层为志留系圣母山绿色含砾片岩。岩性坚硬完整，新鲜岩石饱和极限抗压强度在60-80Mpa 以上，坝上游坡角为绢云母绿泥石英片岩, 饱和极限抗压强度为30-40 Mpa 。 坝基坑剪断摩擦系数f 经野外试验及分析研究确定为1.0-1.1；坝基坑抗剪断凝聚力为0.6-0.8 Mpa 。 3.3、水文地质：坝址水文地质较简单。相对不透水层埋藏深度一般在35米以，
重力坝设计书 姓名：谢龙基 专业：水利水电建筑工程学号：1223111043
一基本资料 1.1工程概况 1、工程地理位置、工程任务和规模 燕云电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州松潘境内的岷江河右岸一级支流热务沟梯级开发的第一级，该电站工程的主要任务是发电。 燕云电站为单一径流引水式电站，电站取水枢纽控制流域面积660.8km2。电站有效库容120万m3，电站设计引用流量16.99m3/s，设计工作水头127.51m，装机18.0MW（2×9.0MW）。根据《防洪标准》（GB50201－94）及《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准（DL/T 5180—2003）》规定本工程为IV等小（1）型工程，主要水工建筑物为4级，次要水工建筑物和临时性水工建筑物为5级。坝体设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为300年一遇。 2、对外交通规划及施工场地条件 燕云水电站位于松潘县燕云乡境内，首部枢纽、引水线路及厂址有松潘县至黑水县省级公路相通，并与国道213线相连，电站建设区距松潘县县城约109km，距成都约356km，对外交通较为方便。 鉴于各支洞无公路与主要交通公路相通，故需修建临时公路或施工便道，将各主要施工建筑物与对外交通相连。 工程区首部枢纽河段左岸有大片河滩地，施工布置较为方便；引
水隧洞各施工支洞及跨沟暗涵处施工均位于山坡或或沟内，施工场地较为狭窄，施工布置比较困难；厂区部位施工场地较为开阔，施工布置较为方便。 3、施工期间综合利用要求及通航 本工程以发电为主要目标，无航运、漂木等综合利用要求。施工期间无断流情况出现，对下游供水及厂、闸址间河道的生态环保用水均无影响。 4、供应条件 1）主要建筑材料供应 本电站施工对外交通运输以公路运输为主。工程区附近天然建材储量丰富，质量也满足本工程需要。 主要建筑材料钢材从成都采购，综合运距为356km，木材、油料、炸药由松潘县供应，综合运距为109km，水泥由拉法基水泥厂供应，综合运距为270km。 2）施工机械修配 工程施工机械设备与汽车修理可依托松潘县地方机械修理厂承担，工地只设机修站和汽车保养站。 3）施工供电和施工供水 本工程施工由当地地方电网供电。 热务沟及工程区内水质良好，施工生产、生活用水可抽取热务沟水或就近截取支沟水。 4）施工队伍及施工设备和物质采购
第三部分枢纽布置 （1）坝型的选择 坝型根据：坝址基岩岩性为燕山早期第三次侵入黑云母花岗岩，河岸边及冲沟底部见有弱风化基岩出露。河床冲积层厚度一般为2.0-2.5m，左岸覆盖层厚度为3-8m，右岸覆盖层厚度为0.5-5.0m，覆盖层主要为坡残积含碎石粘土层。且河床堆积块石、孤石和卵石，但是缺乏土料。浆砌石重力坝虽然可以节约水泥用量，但不能实现机械化施工，施工质量难以控制，故本工程采用混凝土重力坝。 （2）坝轴线的选取 坝址河段长350m，河流方向为N20E，其上、下游河流方向分别为S70E 和S80E。坝址河谷呈“V”型，两岸 h山体较雄厚，地形基本对称，较 1 完整，两岸地形坡度为30°-40°。河床宽20-30m，河底高程约 556-557m。坝轴线取在峡谷出口处，此处坝轴线较短，主体工 程量小，建库后可以有较大库容。 （3）地形地质 坝址基岩岩性为燕山早期第三次侵入黑云母花岗岩，河岸边及冲沟底部见有弱风化基岩出露。河床冲积层厚度一般为2.0-2.5m，左岸覆盖层厚度为3-8m，右岸覆盖层厚度为0.5-5.0m，覆盖层主要为坡残积含碎石粘土层。 （4）坝基参数 坝址地质构造主要表现为断层、节理裂隙。坝址发育11 条断层。建议开挖深度：河中5m，左岸6-12m，右岸6-15m。 （5）基本参数 干密度2.61g/cm 3 ，饱和密度2.62 g/cm 3 ，干抗压强度 92-120MPa，饱和抗压强度83-110MPa，软化系数0.9，泊松比
0.22-0.23。混凝土与基岩接触面抗剪断指标：Ⅲ类岩体，抗剪断摩擦系数 1.0-1.1，抗剪断凝聚力09.-1.1MPa。坝基高程为550m. 正常水位642.00m 设计水位642.71m 校核水位643.69m （6）工程级别：本水利枢纽坝址林地溪与国宝溪汇合口下游约2.5km的峡谷中，坝址集水面积144.5km2，又知河底高程556-557m。可算的水库容容量约为0.12亿立方米，大坝的工程级别为中型级别。 第三部分非溢流坝段设计 （1）剖面尺寸的拟定 1、坝顶高程的确定 坝顶高程分别按设计和校核两种情况，用下列公式进行： 波浪要素按官厅公式计算: Δh = h1+ hz + hc Δh—库水位以上的超高，m； h1—波浪高度，m； hz —波浪中心线超出静水位的高度，m； hc —安全超高，按表2-1 采用,对于2级工程，设计情况hc＝0.5m，校核情况hc＝0.4m。
《水工建筑物》系列课程设计 --------重力坝电算课程设计 指示书
一、设计任务：浆砌石重力坝典型剖面设计 二、设计内容：根据提供的水文、水利计算成果，在分析研究所提供的资料的基础上， 进行水工建筑物的设计工作，设计深度为初步设计。主要设计内容为： 1、确定水利枢纽工程和水工建筑物的等级、洪水标准 2、通过稳定、强度分析，拟定坝体经济断面尺寸； 3、通过坝基水平截面处坝体内部应力分析，定出坝体混凝土分区方案； 4、坝体细部构造设计：廊道布置、坝体止水、坝体排水及基础防渗和排水等。 三、设计作法 分析基本资料，根据课堂所学内容，参照规范[1～3]各相应部分进行设计，对设计参数进行选取、方案进行拟定等。 设计中所需基本资料，除已给定之外，还有自行研究确定的。 四、基本资料 (一)、设计标准：某水库位于某河道的上游，库区所在位置属高山峡谷地区。根据当地的经济发展要求需修建水库，该工程以发电、灌溉、防洪为主。拟建的水库总库容1.33亿立方米，电站装机容量9600kw。工程等级、建筑物级别以及各项控制标准、指标按现行的国家规范规范[4]自行确定。 (二)、坝基地质条件 1、开挖标准：本工程坝体在河床部分的基岩设计高程原定在827.20m。 2、力学指标：坝体与坝基面接触面的抗剪断摩擦系数f＇=1.05，粘结力系数c＇＝ 900kPa。 3、基岩抗压强度：15002 kg /cm (三)、特征水位 经水库规划计算，坝址上、下游特征水位如下： P=0.1%校核洪水位为909.92m，相应下游水位为861.15m； P=1% 设计洪水位为907.32m，相应下游水位为859.80m； 正常挡水位为905.70m；相应下游水位为855.70m； 淤沙高程为842.20m； (四)、荷载及荷载组合 荷载组合根据实际情况并参照规范[1～3]要求。具体计算时选取了1种有代表性或估计
第一章设计基本资料及任务 第一节设计基本资料 一、枢纽任务 本工程同时兼有防洪、发电、灌溉、渔业等综合利用。水电站装机容量为21.75万kW，装3台机组。正常蓄水位为110.5m，死水位为86.5m，三台机满载时的流量为405m3/s。采用坝后式厂房。工程建成后，可增加保灌面积90万亩，减轻洪水对下游城市和平原的威胁。在遇P=0.02%和P=0.1%频率的洪水时，经水库调节后，洪峰流量可由原来的18200m3/s、14100 m3/s分别削减为6800 m3/s和6350 m3/s；水库蓄水后形成大面积水域，为发展养殖业创造有利条件。 二、基本资料 1、规划数据 本重力坝坝高86.9m，坝全长368m，溢流坝位于大坝中段长度73米，非溢流坝分别接溢流坝两侧各147.5m，坝顶宽度8m，坝底宽度80.5m，坝底高程28m，坝顶高程114.9m，正常蓄水位110.5m，死水位86.5m。 坝址处的河床宽约120m，水深约1.5～4m。河谷近似梯形，两岸基本对称，岸坡取约35o。 2、工程地质 坝基岩性为花岗岩，风化较深，两岸达10m左右。新鲜花岗岩的饱和抗压强度为100～200MPa，风化花岗岩为50～80Mpa。坝址处无大的地质构造。 3、其他资料 - 1 -
（1）风向吹力：实测最大风速为24m/s，多年平均最大风速为20m/s，风向基本垂直坝轴线，吹程为4km。 （2）本坝址地震烈度为7度。 （3）坝址附近卵砾石、碎石及砂料供应充足，质量符合规范要求。 三、表格 表1比选数据 - 2 -
表2岩石物理力学性质 四、参考文献 1．混凝土重力坝设计规范水利电力部编 2．水工建筑物任德林河海大学出版社 3．水工设计手册泄水与过坝建筑物水利电力出版社 4．混凝土拱坝及重力坝坝体接缝设计与构造水电部黄委会编 第二节设计任务 一、枢纽布置 （1）拟定坝址位置 - 3 -
重力坝课程设计 一、目的 1、学会初拟重力坝尺寸的方法； 2、掌握重力坝抗滑稳定计算和应力计算； 3、进一步认识重力坝的结构特点。 二、基本资料 （一）、水文、气象及泥沙资料 通过对区域内水文气象资料的调查和分析计算，设计中所采用的水文、气象及泥沙参数见下表1。 （二）、地质资料
1、坝址地质资料 选定坝址河谷呈基本对称的“V”形谷，左岸山体坡角48°，右岸山体坡角46°，两岸地貌主要为侵蚀切割形成的平缓脊状山岭地貌，河谷地貌为侵蚀-构造类型。坝址处出露地层为峨嵋山玄武岩(P2β)，岩层无产状，岩层倾向总体倾向河床下游偏右岸。坝址处左右岸坡残坡积层厚度为0～2m，局部地段深达7m以上，河床上第四纪冲积覆盖层厚度为5m 左右。地表裸露的玄武岩呈强风化状，玄武岩地层上部强风化层在河床部位厚3.6m，在河床左岸坡厚7.5m，在河床右岸坡厚8m，下部呈弱风化状，弱风化层在河床部位厚3m，在河床左岸坡厚4m，在河床右岸坡厚3.5m。再往下为微风化和新鲜岩石。 经取样试验，结合有关工程经验类比，参考有关设计规范，地质专业提出了岩石（体）物理、力学参数，见表5-2～表5-4。 表5-2 岩土质物理力学性质建议指标 表5-3 坝基岩体力学参数 （三）特征水位
（四）坝址处地形图 三、要求 1、拟定坝体尺寸，进行重力坝稳定计算及应力计算； 2、提交成果 （1）重力坝非溢流坝段剖面图，溢流坝段剖面图；（2）重力坝平面布置图。
1.坝基开挖深度的确定 初步确定坝高在50~100m 的范围内，可建在微风化至弱风化的上部基岩上。由地质资料，坝址处左右岸坡残坡积层厚度为0～2m ，局部地段深达7m 以上，河床上第四纪冲积覆盖层厚度为5m 左右。地表裸露的玄武岩呈强风化状，玄武岩地层上部强风化层在河床部位厚3.6m ，在河床左岸坡厚7.5m ，在河床右岸坡厚8m ，下部呈弱风化状，弱风化层在河床部位厚3m ，在河床左岸坡厚4m ，在河床右岸坡厚3.5m 。再往下为微风化和新鲜岩石。综合考虑工程量、工程造价、坝的稳定决定开挖12m 相对比较合理，由地质图可知开挖高程为1328m 。 2.校核洪水位，设计洪水位的确定 设计洪水流量s m Q /4003= 校核洪水流量s m Q /6003= 一般软弱岩石单宽流量q=s m s m /50/3033- 设计洪水流量下溢流坝宽L=8～12m 校核洪水流量下溢流坝宽L=12～20m 取L=20m m=0.5，ξ=1，L=20m 正常蓄水位 1388m 2 /30 2H g mnb Q ξ= 得 =设计0H 4.338m =校核0H 5.684m 设计H =1388+4.338=1392.338m 校核H =1388+5.684=1393.684m 3.累计频率为1%时的波浪高度和波浪中心线高于静水位的计算
第一篇守口堡混凝土实体重力坝设计说明书 第一章工程概况 第一节工程简况 守口堡水利枢纽工程位于南洋河支流黑水河上，坝址位于阳高县城西北二十华里守口堡村北500米处，坝址以上控制流域面积291平方公里，本水库是以防洪为主，结合灌溉等综合利用的中型水利工程。正常储水位1242.0米，总库容1020万立方米,其中兴利库容 740万立方米，死库容 496.2万立方米。 本工程为三等工程，大坝按Ⅲ级建筑物设计。设计洪水为100年一遇，校核洪水为500年一遇。设计洪水位为1245.938米，设计下泄流量为362.6m3/s，相应的下游水位为1200.5米，校核洪水位为1248.348米，校核下泄流量为1281.5m3/s，相应下游洪水位为1202.0米。 守口堡水利枢纽工程大坝由挡水坝、溢流坝、底孔坝段等建筑物组成。坝顶高程1248.2米，最大坝高60.2米，大坝为混泥土重力坝，坝顶总长350米。溢流坝顶高程为1242.0米，溢流前沿总长30米，共俩孔，每孔宽15米。挑流鼻坎高程为1205米，挑射角30。；泄流底孔地板高程为1203米，控制断面尺寸为4×4㎡，检修闸门采用平板门，工作闸门采用弧形门，进口采用压板式进口，挑流鼻坎高程为1204.0米，挑射角为30。。 宽缝重力坝的宽缝部分用废弃的风化石料填筑，以减少宽缝处混泥土面的温度变化幅度，避免产生裂缝；同时又节省模板，便于搭脚手架，施工安全。坝体混泥土防渗墙厚6～11米，下游在地面以下采用浆砌石墙，地面以上采用预制混泥土板作模板。 坝基为花岗片麻岩，基岩摩擦系数f=0.95。大坝按地震烈度七度设防。 基础处理主要是挖除风化层，对坝基采取灌浆等加固和防渗处理措施。 第二节工程建设的作用及意义 守口堡水利枢纽工程下游黄、黑水河两岸有土地7万亩，土质肥沃、地势平坦，其中耕地面积约为63万亩，另外其下游有京包铁路、同公路、部队营房、村庄及农田，故水库的首要任务是防洪，另外一重要任务是灌溉，通过水库调蓄，充分利用水源，灌溉农田53000亩，其中新增灌溉面积近4万亩；通过水库蓄清缓洪，可以延长灌溉时间，
《水工建筑物课程设计》 题目：混凝土重力坝设计 学习中心：江苏扬州市邗江区教师进修学校奥鹏学 习中心[11]VIP
1 项目基本资料 1.1 气候特征 根据当地气象局50年统计资料，多年平均最大风速14 m/s，重现期为50年的年最大风速23m/s，吹程：设计洪水位 2.6 km，校核洪水位3.0 km 。 最大冻土深度为1.25m。 河流结冰期平均为150天左右，最大冰厚1.05m。 1.2 工程地质与水文地质 1.2.1坝址地形地质条件 （1）左岸：覆盖层2～3m，全风化带厚3～5m，强风化加弱风化带厚3m，微风化厚4m。 （2）河床：岩面较平整。冲积沙砾层厚约0～1.5m，弱风化层厚1m左右，微风化层厚3～6m。坝址处河床岩面高程约在38m左右，整个河床皆为微、弱风化的花岗岩组成，致密坚硬，强度高，抗冲能力强。 （3）右岸：覆盖层3～5m，全风化带厚5~7m，强风化带厚1～3m，弱风化带厚1～3m，微风化厚1～4m。 1.2.2天然建筑材料 粘土料、砂石料和石料在坝址上下游2~3km均可开采，储量足，质量好。粘土料各项指标均满足土坝防渗体土料质量技术要求。砂石料满足砼重力坝要求。 1.2.3水库水位及规模 ①死水位：初步确定死库容0.30亿m3，死水位51m。 ②正常蓄水位：80.0m。 注：本次课程设计的荷载作用只需考虑坝体自重、静水压力、浪压力以及扬压力。 表一 本设计仅分析基本组合(2)及特殊组合(1)两种情况： 基本组合(2)为设计洪水位情况，其荷载组合为：自重+静水压力+扬压力+泥沙
压力+浪压力。 特殊组合(1)为校核洪水位情况，其荷载组合为：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。 1.3大坝设计概况 1.3.1工程等级 本水库死库容0.3亿m3，最大库容未知，估算约为5亿m3左右。根据现行《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180-2003），按水库总库容确定本工程等别为Ⅱ等，工程规模为大（2）型水库。枢纽主要建筑物挡水、泄水、引水系统进水口建筑物为2级建筑物，施工导流建筑物为3级建筑物。 1.3.2坝型确定 坝型选择与地形、地质、建筑材料和施工条件等因素有关。确定本水库大坝为混凝土重力坝。 1.3.3基本剖面的拟定 重力坝承受的主要荷载是水压和自重，控制剖面尺寸的主要指标是稳定和强度要求。由于作用于上游面的水压力呈三角形分部，所以重力坝的基本剖面是三角形，根据提供的资料，确定坝底宽度为43.29m（约为坝高的0.8倍），下游边坡m=0.8，上游面为铅直。
讲解重力坝设计例题：一．基本资料 某高山峡谷地区规划的水利枢纽，拟定坝型为混凝土重力坝，其任务以防洪为主、兼顾灌溉、发电，为3级建筑物，试根据提供的资料设计非溢流坝剖面。 1．水电规划成果上游设计洪水位为355.0 m，相应的下游水位为331.0 m；上游校核洪水位356.3 m ，相应的下游水位为332.0 m；正常高水位354.0 m；死水位339.5 m。 2．地质资料河床高程328.0 m，约有1~2 m覆盖层，清基后新鲜岩石表面最低高程为326.0m。岩基为石炭岩，节理裂隙少，地质构造良好。抗剪断强度取其分布的0.2分位 值为标准值，则摩擦系数 ' ck f=0.82，凝聚力' ck c =0.6MPa。 3．其它有关资料河流泥沙计算年限采用50年，据此求得坝前淤沙高程337.1 m。泥沙浮重度为6.5kN/ m3 ，内摩擦角φ=18°。 枢纽所在地区洪水期的多年平均最大风速为15m/s，水库最大风区长度由库区地形图上量得D=0.9km。 坝体混凝土重度γc =24kN/m3，地震设计烈度为6度。拟采用混凝土强度等级C10，90d龄期，80%保证率，fckd强度标准值为10MPa，坝基岩石允许压应力设计值为4000kPa。 二．设计要求： （1）拟定坝体剖面尺寸确定坝顶高程和坝顶宽度，拟定折坡点的高程、上下游坡度，坝底防渗排水幕位置等相关尺寸。 （2）荷载计算及作用组合该例题只计算一种作用组合，选设计洪水位情况计算，取
常用的五种荷载：自重、静水压力、扬压力、淤沙压力、浪压力。列表计算其作用标准值和设计值。 （3）抗滑稳定验算可用极限状态设计法进行可靠度计算。 （4）坝基面上下游处垂直正应力的计算，以便验算地基的承载能力和混凝土的极限抗压强度。 重力坝剖面设计图（单位：m） 三．非溢流坝剖面的设计 ●资料分析 该水利枢纽位于高山峡谷地区，波浪要素的计算可选用官厅公式。因地震设计烈度为6度，故不计地震影响。大坝以防洪为主，3级建筑物，对应可靠度设计中的结构安全级别为Ⅱ级，相应结构重要性系数γ0=1.0。坝体上的荷载分两种组合，基本组合（设计洪水位）取持久状况对应的设计状况系数ψ=1.0，结构系数γd =1.2；偶然组合（校核洪水位）取偶然状况对应的设计状况系数ψ=0.85，结构系数γd =1.2。坝趾抗压强度极限状态的设计状况系数同前，结构系数γd =1.3。 可靠度设计要求均采用作用（荷载）设计值和材料强度设计值。作用（荷载）标准值乘以作用（荷载）分项系数后的值为作用（荷载）设计值；材料强度标准值除以材料性能分项系数后的值为材料强度设计值。本设计有关（荷载）作用的分项系数查表2-10得：自重为1.0；静水压力为1.0；渗透压力为1.2；浮托力为1.0；淤沙压力为1.2；浪压力为1.2。混凝土材料的强度分项系数为1.35；因大坝混凝土用90 d龄期，大坝混凝土抗压强度材料分项系数取2.0；热扎Ⅰ级钢筋强度分项系数为1.15；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级为1.10。材料 性能分项系数中，对于混凝土与岩基间抗剪强度摩擦系数 ' ck f为1.3，凝聚力' ck c为3.0。
设计内容 一、 确定工程等级 由校核洪水位446.31 m 查水库水位———容积曲线读出库容为1.58亿3 m ，属于大（2）型，永久性水工建筑物中的主要建筑物为Ⅱ级，次要建筑物和临时建筑物为3级。 一、 确定坝顶高程 (1)超高值Δh 的计算 Δh = h1% + hz + hc Δh —防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差，m ； H1% —累计频率为1%时的波浪高度，m ； hz —波浪中心线至设计洪水位或校核洪水位的高差，m ； hc —安全加高，按表3－1 采 内陆峡谷水库，宜按官厅水库公式计算（适用于0V ＜20m/s 及 D ＜20km ） 下面按官厅公式计算h1% ， hz 。 113 120 22000.0076gh gD v v v -??= ??? 11 3.75 2.150 220 00.331m gL gD v v v -??= ??? 2 2l z h H h cth L L ππ= 式中：D ——吹程，km ，按回水长度计。 m L ——波长，m z h ——壅高，m V0 ——计算风速
h——当 2 20250 gD v =:时，为累积频率5%的波高h5%;当 2 2501000 gD v =:时， 为累积频率10%的波高h10%。 规范规定应采用累计频率为1%时的波高，对应于5%波高，应由累积频率为P（%）的波高hp 与平均波高的关系可按表B.6.3-1 进行换 超高值Δh 的计算的基本数据 设计洪水位校核洪水位 吹程D（m）524.19965.34 风速 v（m）2718 安全加高 c h（m）0.40.3 断面面积S（2 m） 1890.5719277.25 断面宽度B（m）311.80314.44 正常蓄水位和设计洪水位时，采用重现期为50 年的最大风速，本次设计 27/ v m s =；校 核洪水位时，采用多年平均风速，本次设计 18/ v m s =。 a.设计洪水位时Δh 计算： 18902.57 60.62 311.80 m S H m B === 设 设 波浪三要素计算如下： 波高： 2 1 13 12 2 9.819.81524.19 0.007627 27 27 h-?? ?? =? ? ?? h=0.82m 波长： 1 1 3.75 2.15 22 9.819.81524.19 0.33127 2727 m L-?? ?? =? ? ??
土石坝设计计算说明书 专业：水利水电建筑工程 指导老师：李培 班级：水工1303班 姓名：王国烽 学号：1310143 成绩评定： 2015年10月
目录 一、基本材料 (2) 1.1水文气象资料 (2) 1.2地质资料 (2) 1.3地形资料 (2) 1.4工程等级 (2) 1.5建筑材料情况 (2) 二、枢纽布置 (3) 三、坝型选择 (4) 四、坝体剖面设计 (5) 4.1坝顶高程计算 (6) 4.1.1 正常蓄水位 (6) 4.1.2 设计洪水位 (7) 4.1.3 校核洪水位 (8) 4.2坝顶宽度 (9) 4.3坝坡 (9) 五、坝体构造设计 (10) 5.1坝顶 (10) 5.2上游护坡 (10) 5.3下游护坡 (10) 5.4防渗体 (10) 5.5排水体 (11) 5.6排水沟 (11)
一、基本资料 1.1水文气象资料 吹程1km，多年平均最大风速20m/s，流域总面积2971km2。上游地形复杂，沟谷深邃，植被良好，森林分布面广，为湖北主要林区之一。 1.2地质资料 河床砂卵砾石最大的厚度达23m。两岸基岩裸露，支局不存在有1~8m厚的残坡积物。在峡谷出口处的左岸山坡，存在优厚1~30m，方量约150万m3 的坍滑堆积物，目前处于稳定状态。 1.3地形资料 坝址位于古洞口峡谷段，河谷狭窄，呈近似“V”型，河面宽60~90m。 1.4工程等级 本工程校核洪水位以下总库容1.38亿m3，正常蓄水位325m，相应库容1.16亿m3，装机容量3.6万kw，设计洪水位328.31m，校核洪水位330.66m，河床平均高程240m。混凝土面板堆石坝最大坝高120m。根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180—2003的规定，本工程为二等大（2）型工程。1.5建筑材料情况 坝址附近天然建筑材料储量丰富。砂砾料下游勘探储量318.5万m3，石料总储量21.86万m3，各类天然建筑材料的储量和质量基本都能满足要求。
水工建筑物课程设计 设计名称：混凝土重力坝设计 学院：土木工程学院 专业：水利水电工程专业 年级： 2012 学号：1208070176 学生姓名：杨林 指导教师：邹爽老师 2015年7月16日
目录 一、设计坝顶高程 1.确定坝基开挖高程 (1) 2.计算坝顶高程 (1) 二、绘制坝基开挖线 (2) 三、设计非溢流坝段 1.设计实用剖面 (3) 2.实用坝体剖面稳定及强度验算 (4) 四、设计溢流坝段 1.孔口形式及溢流坝前沿总长 (15) 2.溢流面体型设计 (15) 五、溢流坝段稳定验算 1.溢流坝段剖面图 (18) 2.设计洪水位状况 (19) 3.校核洪水位情况 (21) 六、设计消能工 1.选择鼻坎形式 (24) 2.确定挑角、鼻坎高程和反弧半径 (24) 3.计算挑距和下游冲刷坑深度 (24) 七、坝体细部构造拟定 1.橫缝布置 (28) 2.坝顶的布置 (28) 3.廊道系统 (28) 4.橫缝灌浆，固结灌浆，排水措施 (29) 八、附录 重力坝设计资料 (30)
一、设计坝顶高程 1.确定坝基开挖高程 由相关水文、地质等资料初步估计坝高为50米左右，可建在微风化至弱风化上部基岩上，又下坝址河面高程1858.60m ，综合槽探、硐探、钻探和地表地质勘察资料，坝址区左右岸坡残坡积层厚度达3～5m ，局部地段深达10m ，河床上第四纪冲积覆盖层厚度为8.8m 左右；结合风化线深度，初步拟定坝基最低开挖高程为1843.50m 。大坝校核洪水为500年一遇，坝体级别为4级。 2.计算坝顶高程 坝顶应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶的高程应高于波浪顶高程，其与正常蓄水位或校核洪水位的高差，选择两者中防浪墙顶高程的高者作为选定高程。 (1).相关资料 (2). 计算h l 根据官厅公式计算： 当20 gD V =20～250 时，为累计频率5%的波高h 5%; 当 20 V gD =250～1000 时，为累计频率10%的波高h 10%; 本设计 20 V gD =（9.8×0.6×103）/20.72=13.723 故取h l ≈h 5%.
清水河重力坝设计说明书 (总24页) 本页仅作为文档页封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March
第一章清水河某电站的工程条件 1.1.气象、水文 清水河流域属亚热带高原气候区，由于大气环流和流域地形影响，气候类型较为复杂，垂直变化十分明显，多年平均气温为14.1C。 流域内降水较多，但年内及地区分配极不均匀，年降雨量为1130mm，4～10月占全年降水量的86.5%。支流独木河上游为多雨区，多年平均降雨量超过1200mm。每年5～8月为暴雨集中的季节，降雨量占全年的60%。 坝址集雨面积为4328km2，多年平均流量76m3/s，多年平均来水量23.97亿m3，径流系数0.48。 流域洪水特性与暴雨特性和流域自然地理条件密切相关。洪水过程一般从5月份开始，到10月份结束，汛期洪水较为频繁，年最大洪峰多出现在6～7月。设计洪水标准（P=1%时），洪峰流量为5240m3/s，相应3天为洪量6.0亿m3。校核洪水标准（P=0.1%）时，洪峰流量为7430m3/s，相应3天洪量为8.4亿m3。 坝址多年平均年输沙量52.8万t，主要集中在汛期，占全年输沙量的 92.8%，其中5～7月来沙量占全年的73.8%。 1.2.工程地质 电站地处云贵高原的黔中地区，区域内碳酸盐岩广布，属中低山岩溶山地地貌，地层自寒武系至三迭系均布分布。区域地处黔北台隆、遵义断拱南部，属扬子准台地中稳定的III级构造单元，自中更新世以来，区域内无断裂活动迹象，构造环境稳定，地震基本烈度为6度。 水库河段均属峡谷型水库。库区构造以南北向为主，北东向和北西向断裂也很发育。南明河近坝6km库段大部分为横向谷，上游库段为走向谷，左岸为顺向坡；独木河库段大部为走向谷，右岸为顺向坡。 水库两岸山体雄厚，其间分布有多层隔水层和相对隔水层，不存在向邻谷渗漏问题。 水库库岸多为坚硬的灰岩、白云岩组成，一般稳定性较好。局部以软岩为
1 兵团广播电视大学开放教育（专科） 题目：混凝土重力坝设计 分校： 姓名： 学号： 专业： 指导教师：
目录 目录 (1) 第一章非溢流坝设计 (5) 1.1坝基面高程的确定 (5) 1.2坝顶高程计算 (5) 1.2.1基本组合情况下： (5) 1.2.1.1 正常蓄水位时： (5) 1.2.1.2 设计洪水位时： (6) 1.2.2特殊组合情况下： (6) 1.3坝宽计算 (7) 1.4 坝面坡度 (7) 1.5 坝基的防渗与排水设施拟定 (8) 第二章非溢流坝段荷载计算 (9) 2.1 计算情况的选择 (9) 2.2 荷载计算 (9) 2.2.1 自重 (9) 2.2.2 静水压力及其推力 (9) 2.2.3 扬压力的计算 (11) 2.2.4 淤沙压力及其推力 (13) 2.2.5 波浪压力 (14) 2.2.6 土压力 (15) 第三章坝体抗滑稳定性分析 (17) 3.1 总则 (17) 3.2 抗滑稳定计算 (18) 3.3 抗剪断强度计算 (19) 第四章应力分析 (21) 4.1 总则 (21) 4.1.1大坝垂直应力分析 (21) 4.1.2大坝垂直应力满足要求 (22) 4.2计算截面为建基面的情况 (22)
3 4.2.1 荷载计算 (23) 4.2.2运用期（计入扬压力的情况） (24) 4.2.3运用期（不计入扬压力的情况） (24) 4.2.4 施工期 (24) 第五章溢流坝段设计 (26) 5.1 泄流方式选择 (26) 5.2 洪水标准的确定 (26) 5.3 流量的确定 (26) 5.4 单宽流量的选择 (27) 5.5 孔口净宽的拟定 (27) 5.6 溢流坝段总长度的确定 (27) 5.7 堰顶高程的确定 (28) 5.8 闸门高度的确定 (29) 5.9 定型水头的确定 (29) 5.10 泄流能力的校核 (29) 5.11.1 溢流坝段剖面图 (30) 5.11.2 溢流坝段稳定性分析 (30) （1）正常蓄水情况 (30) （2）设计洪水情况 (31) （3）校核洪水情况 (31) 第六章消能防冲设计 (32) 6.1洪水标准和相关参数的选定 (32) 6.2 反弧半径的确定 (32) 6.3 坎顶水深的确定 (33) 6.4 水舌抛距计算 (34) 6.5 最大冲坑水垫厚度及最大冲坑厚度 (35) 第七章泄水孔的设计 (37) 7.1有压泄水孔的设计 (37) 7.2孔径D的拟定 (37) 7.3 进水口体形设计 (37) 7.4 闸门与门槽 (38) 7.5渐宽段 (38)
重力坝的设计 一、拟定非溢流坝剖面尺寸。 (1)坝顶高程的确定。坝顶在水库静水位以上的超高公式计算 c z h h h h ++=?1 对于安全级别为Ⅲ的坝，查得安全超高设计洪水位时为0.4m,校核洪水位时为0.3。分设计洪水位和校核洪水位两种情况计算。 1） 设计洪水位情况。 已知风区长度D 为3.00km,计算风速V 0在设计洪水位情况下取多年平均年最大风速的1.5倍为28.5m/s 。 由官厅公式可算出 ①波高： g v v gD v h l 2 03 12012 10 0076.0??????=- = 8.95.285.2830008.95 .280076.023 1 212 1????????- =88.823090.37564.00076.0??? =1.575(m) ②波长： g v v gD v L 2 075 .31 2015 .210 331.0??? ?????=- 8.95.285.2830008.95.28331.0275 .312 15 .21? ??? ??????=- 88.8260.221.0331.0???= 98.14=（m ）
③波浪中心线至计算水位的高度： L H cth L h h l z ππ22 = 因L H ≥ ，12≈L H cth π 52 .098.1458.114.32 2 =?==L h h l Z π(m) 50.258.152.04.0=++=?h (m) 坝顶高程=355+2.5=357.50（m ） 2) 校核洪水位情况。风区长度D 为3km ，计算风速v 0在校核洪水位情况取多年平均最大风速的1倍为19m/s 。 ①波高： g v v gD v h l 2 03 12012 1 0076.0??????=- = 8.9191930008.919 0076.023 1 212 1????????- 84.3633.478.00076.0???= 95.0≈(m) ②波长： 8.9191930008.919331.0275 .31215 .21? ??? ??????=- 84.3623.325.0331.0???= 85.9=(m) ③波浪中心线至计算水位的高度： 29 .085.995.014.32 2 =?==L h h l Z π(m) 54.195.029.03.0=++=?h (m) g v v gD v L 2 075 .312015 .210 331.0??????? ?=-
实用标准文档 混凝土重力坝坝顶超高计算书标准格式 工程设计分院坝工室 2006.3.
核定：审查：校核：编写：
——水电站工程（或水库工程、水利枢纽工程） 混凝土重力坝坝顶高程计算书 1计算说明 1.1适用范围（设计阶段） 本计算书仅适用于工程设计阶段的（坝型）坝顶超高/高程计算。 1.2工程概况 工程位于省市（县）的江（河）上。该工程是以为主，兼顾、、等综合利用的水利水电枢纽工程。 本工程规划设计阶段（或预可行性研究阶段，可行性研究阶段/初步设计阶段，招标设计阶段）设计报告已于年月经审查通过。水库总库容×108m3，有效库容×108m3，死库容×108m3；灌溉面积亩；水电站装机容量MW，多年平均发电量×108 kW·h，保证出力MW。选定坝址为，选定坝型为。 根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180—2003，工程等别为等型工程，拦河坝为级永久水工建筑物。（因拦河大坝坝高已超过其规定的高度，拦河坝应提高级，按级建筑物设计。） 1.3计算目的和要求 通过混凝土重力坝坝顶上游防浪墙顶与正常蓄水位、设计洪水位或校核洪水位高差的计算，以确定防浪墙顶高程和大坝高度，为坝体断面设计及坝体工程量计算提供可靠的依据。
1.4计算原则和方法 1.4.1计算原则 (1)坝顶上游防浪墙顶与正常蓄水位、设计洪水位或校核洪水位的高差，包括 最大浪高、波浪中心线至水库静水位的高度和安全超高。 (2)确定的坝顶高程不得低于水库正常蓄水位及设计洪水位。 (3)坝顶高程的确定尚需考虑枢纽中其他建筑物(如船闸坝顶桥下通航净空) 对坝顶高程的要求。 1.4.2计算方法 因选定坝型为（混凝土重力坝），防浪墙顶在水库静水位以上的高差按《混凝土重力坝设计规范》DL 5108-1999式(11.1.1)计算，即： h=h1%+h z+h c 式中，h—防浪墙顶至水库静水位的高差，m； —浪高，m； h 1% 波浪中心线至水库静水位的高度，m； h z 安全超高，m。 h c 1.5计算工况 (1)正常蓄水位+相应的墙顶高差； (2)设计洪水位+相应的墙顶高差； (3)校核洪水位+相应的墙顶高差。 2计算依据 2.1规程规范和相关的技术文件 (1)规程规范 《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180—2003。
讲解重力坝设计例题： 一．基本资料 某高山峡谷地区规划的水利枢纽，拟定坝型为混凝土重力坝，其任务以防洪为主、兼顾灌溉、发电，为3级建筑物，试根据提供的资料设计非溢流坝剖面。 1．水电规划成果上游设计洪水位为355.0 m，相应的下游水位为331.0 m；上游校核洪水位356.3 m ，相应的下游水位为332.0 m；正常高水位354.0 m；死水位339.5 m。 2．地质资料河床高程328.0 m，约有1~2 m覆盖层，清基后新鲜岩石表面最低高程为326.0m。岩基为石炭岩，节理裂隙少，地质构造良好。抗剪 断强度取其分布的0.2分位值为标准值，则摩擦系数 ' ck f=0.82，凝聚力' ck c =0.6MPa。 3．其它有关资料河流泥沙计算年限采用50年，据此求得坝前淤沙高程337.1 m。泥沙浮重度为6.5kN/ m3 ，内摩擦角φ=18°。 枢纽所在地区洪水期的多年平均最大风速为15m/s，水库最大风区长度由库区地形图上量得D=0.9km。 坝体混凝土重度γc =24kN/m3，地震设计烈度为6度。拟采用混凝土强度等级C10，90d龄期，80%保证率，fckd强度标准值为10MPa，坝基岩石允许压应力设计值为4000kPa。 二．设计要求： （1）拟定坝体剖面尺寸确定坝顶高程和坝顶宽度，拟定折坡点的高程、上下游坡度，坝底防渗排水幕位置等相关尺寸。 （2）荷载计算及作用组合该例题只计算一种作用组合，选设计洪水位情况计算，取常用的五种荷载：自重、静水压力、扬压力、淤沙压力、浪压力。列表计算其作用标准值和设计值。 （3）抗滑稳定验算可用极限状态设计法进行可靠度计算。