重力坝设计说明书
- 格式：doc
- 大小：273.00 KB
- 文档页数：14
.
. 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。水库死水位51.0m，死库容0.3亿m3，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
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。
二、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。.
. 本枢纽坝址区为较坚硬的砂岩，当地石料丰富，确定本水库大坝为浆砌块石重力坝。
三、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。
四、坝高计算
按《重力坝设计规范》中有关规定，本水库坝顶高程＝波浪高+浪高中心线高出静水位高度+安全超高
（1）最大波浪在坝坡上的爬高R计算：
① 风浪要素的计算
A、风速ω：本水库多年平均最大风速14.0m/s，重现期最大风速23.0m/s ：
B、风区吹程长度D：风作用于水域的长度；
D设计=2600m，D校核=3000m。
② 风浪爬高计算：采用莆田试验站公式计算风浪各要素及波浪爬高，计算得：h设计=2.05m，h校核=1.11m。
（2）浪高中心线高出静水位高度：h设计0=0.62m，h校核0=0.33m
（3）安全加高值 ：A设计=0.5m，A校核=0.4m。
（4）坝体安全超高成果：设计坝顶高程=82.5+2.05+0.62+0.5=85.67m，校核坝顶高程=84.72+1.11+0.33+0.4=86.56m；
水库坝顶高程为84.9m，需设防浪墙高1.7m，即：防浪墙顶高程为86 .6m。
四、挡水坝段剖面的设计
1、坝顶高度确定 .
. 根据资料提供，确定坝顶高程为84.90米。
2、坝顶宽度
坝顶宽度B=0.1H=0.1*(84.9-31)=5.39m
为适应施工和运用检修的需要，并考虑坝体各部分尺寸协调，坝顶宽度取坝高的10%左右，即5.5米。
结构计算
一、荷载及其组合
1、计算情况确定
荷载组合分二种
（1）、基本组合为设计洪水位情况，其荷载组合：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力；
（2）、特珠组合为校核洪水位情况，其荷载组合：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。
.
. 设计洪水情况荷载计算表
荷载计算 荷载 垂直力（KN） 水平力（KN） 力臂（m） 力矩（kN.m）
方向 ↑ ↓ → - ← + ↙ + ↘ -
自重 G1 6818 40.54 276416
G2 20530 25.21 517473
GW 419.8 1.93 810.2
水压力 P1 13261 17.2 227651
P2 1051 4.8 5081
扬压力 PL1 6277 21.6 135867
PL2 438 41.3 18115
PL3 2183 26.2 57263
PL4 658 42.0 27605
浪压力 U1 7.8 51.3 398
泥沙压力 Pn 109 2．3 253
合计 9557 27768 13378 1051 799780 467151
.
. 校核洪水情况荷载计算表
荷载计算 荷载 垂直力（KN） 水平力（KN） 力臂（m） 力矩（kN.m）
方向 ↑ ↓ → - ← + ↙ + ↘ -
自重 G1 6818 40.54 276416
G2 20530 25.21 517473
GW 477 2.06 983.5
水压力 P1 14429 17.9 258379
P2 1194 5.2 6146.6
扬压力 PL1 6688 21.6 144802
PL2 454 41.3 18743
PL3 2259 26.2 59243
PL4 680 42.0 28550
浪压力 U1 8 53.7 417
泥沙压力 Pn 109 2．3 253
合计 10081 27826 14546 1194 801019 510388
二、挡水坝抗滑稳定分析计算
1、抗滑稳定计算
（一） 荷载计算
1．荷载组合：
（1）基本荷载组合： .
. ① 坝体自重
② 设计洪水位坝体上游静水压力
③ 设计洪水位扬压力
④ 设计洪水位泥沙压力
（2）特殊荷载组合：
①坝体自重
②校核洪水位上下游静水压力
③校核洪水位扬压力
④校核洪水位泥沙压力
2、抗滑稳定验算
1． 按抗剪断公式计算
（Σf1W+C1A）
K1=
ΣP
K1——抗剪断计算的抗滑稳定安全系数
f1——滑动面上的抗剪断摩擦系数
C——滑动面上的抗剪断凝聚力
A——滑动面截面积
ΣP ——计算截面上的所有切向力
ΣW——作用于计算截面上的所有法向力
2．参数确定
按地质资料砼和微风化岩石的抗剪断系数为
C1=700Kpa f1=1.0
3.抗滑稳定计算见附表5
抗滑稳定按抗剪断公式计算抗滑稳定安全系数，计算过程见下表， .
. -抗滑稳定计算
项目 ∑W f' A C' ∑P K' 〔K〕 结论
校核水位 18310 1.0 43.29 700 13334.0 3.65 2.5 满足要求
设计洪水位 18758 1.0
43.29 700 12308.3 3.99 3.0 满足要求
计算结果见下表。
稳定计算表
类型 荷载组合 计算安全系数K 允许安全系数（K）
非溢流坝 基本组合 3.65 3.0
特殊组合 3.99 2.5
满足规范要求。
4.抗滑稳定按承载力极限状态验算稳定安全系数，计算结果见下表，基本公式：γ0.φ.S(.)≤R(.)/γd
抗滑稳定验算
项目 γ0 φ f'R ∑WR C'R A S(。） γφS(。) R(。）/γd
校核水位 1 0.85 0.77 17745 233.3 43.29 13352 11349 19792
正常水位 1
1 0.77 18211 233.3 43.29 13378 13378 20091
稳定验算表
类型 荷载组合 计算值γ0φS(.) 允许值R(.)/γd
非溢流坝 基本组合 11349 19792
特殊组合 13378 20091
满足规范要求。 .
. 三、挡水坝边缘应力分析与强度计算
3、应力分析
根据《砌石坝设计规范》SL25-91，实体重力坝应力计算以材料力学为基本分析方法，计算各种荷载组合下坝体垂直正应力和坝体主应力。荷载组合分基本组合与特殊组合二种。
（1）基本组合（设计洪水位）应力计算
1．边缘应力计算
（1） 坝基面Óy下计算
不计扬压力时：
ΣW 6ΣM 27768 6×571477 Óy下= - = + =2471Kpa
T T2 43.29 43.292
计入扬压力：
ΣW 6ΣW 18758 6×332628 Óy下= - = + =1498Kpa
T T2 43.29 43.292
（1）特殊组合（校核洪水位）应力计算
1．边缘应力计算
（2） 坝基面Óy下计算
不计扬压力时：
ΣW 6ΣM 27826 6×541969 Óy下= - = + =2378Kpa
T T2 43.29 43.292
计入扬压力：
