重力坝毕业设计计算书(总)

本科毕业设计任务书-重力坝设计一、题目重力坝设计二、任务背景水资源是人们生产和生活的重要基础，水利工程是保障人们生产生活水资源的重要措施。

重力坝是工程建造中广泛使用的一种坝型，与拱坝和引水隧洞构成了三大工程体系。

重力坝以其结构牢固、可靠性高、施工简单等特点受到了广泛的应用和青睐。

因此对重力坝的设计和施工研究不仅具有实际意义，而且在学术层面上也有重大的价值。

三、任务目的本次毕业设计的主要目的是通过对重力坝设计过程的全面理解，全面掌握坝体结构设计的基本原理和方法，以及重力坝建设的基本技术要求和施工流程。

同时，通过实践掌握建筑材料的使用以及建筑工程的基本原理和方法。

四、任务要求1.设计一座高度在50米以上的重力坝，设计包括：坝体型式、坝顶宽度与高度、坝坡比、坝底宽度、坝体的横纵向及强度设计以及坝体底部渗漏分析等。

2.建立坝体二维结构模型，并通过ANSYS软件仿真分析，在不同地震、温度作用下坝体的性能。

3.根据国家相关标准和规范，编制重力坝设计施工图纸，并进行指导设计与施工。

4.根据设计结果，对重力坝的性能进行评估，包括稳定性、安全性、经济性等方面的评估。

五、研究内容1.重力坝的设计原理、技术要求、基本构造形式等研究；2.岩土力学、抗震设计、渗流计算、水工结构等基础理论知识的研究；3.重力坝结构的实际建设情况调查和技术分析研究；4.设计仿真分析软件的操作方法和仿真结果分析。

六、进度计划1.第一阶段：研究重力坝的设计理论，掌握坝体结构的构造原理和方法，了解相关规范和标准，花费2周时间完成。

2.第二阶段：建立坝体二维结构模型，并进行仿真分析，掌握。

水利水电工程专业专项设计说明书水工建筑物课程设计题目：重力坝设计（西山水利枢纽）班级：水电1141姓名韩磊指导教师：**长春工程学院水利与环境工程学院水工教研室2013 年3月3日目录1 挡水坝段 (1)1.1 剖面轮廓及尺寸 (1)1.1.1 坝顶高程的确定 (1)1.2 坝体稳定应力分析 (4)1.2.1 挡水坝段荷载计算 (4)1.2.2 稳定验算 (18)1.2.3 坝基面应力计算 (19)1.2.4 坝体内部应力的计算 (25)2 溢流坝段 (34)2.1 孔口尺寸和泄流能力 (34)2.1.1 确定孔口尺寸和孔口数量 (34)2.1.1.2溢流坝最大高度和坡度的拟定。

(35)2.1.2 泄洪能力的验算 (35)2.2 检修门槽空蚀性能验算 (37)2.2.1校核洪水位时堰顶压力验算 (37)2.2.2 平板门门槽空蚀验算 (37)2.3 溢流坝曲面设计 (37)2.3.1 上游前缘段计算 (37)2.3.2顶部曲线段 (38)2.3.3 中间直线段 (38)2.3.4 反弧段 (38)2.3.5 桥面布置 (39)2.4 堰面水深的校和计算 (40)2.4.1堰面水深计算 (40)2.4.2 直线段水深计算 (41)2.4.3 反弧段水深计算 (41)2.4.4 渗气后水深计算 (42)2.5 消力池的计算 (42)2.5.1判断消能方式 (42)2.5.2 判断是否要修消力池 (42)2.5.3 消力池尺寸的计算 (43)2.5.4 基本组合(2) (44)2.6 溢流坝算段的稳定、应力计 (48)2.6.1 荷载计算 (48)2.6.2 稳定验算 (52)2.6.3 坝基面应力计算 (53)2.6.4 坝体内部应力的计算 (54)3、设计参考资料 (55)谢辞 (55)1 挡水坝段1.1 剖面轮廓及尺寸1.1.1 坝顶高程的确定由于设计洪水位低于正常洪水位，故取正常洪水位和校核洪水位作为控制情况。

第一部分重力坝毕业设计第一章基本资料设计洪水位（P = 5 %）上游：510.15m下游：480.12m校核洪水位（P = 1 %）上游：510.64m下游：481.10m正常蓄水位上游：509m死水位：488m可利用河底高程478.5m混凝土容重：24 KN/m3坝前淤沙高程：486m泥沙浮容重 10 KN/m3，内摩擦角为20°混凝土与基岩间抗剪断参数值：f `= 0.6c `= 0.3Mpa坝基基岩承载力：［f］=1000Kpa坝基垫层混凝土：C15坝体混凝土：C15= 22m/s50年一遇最大风速为：v`= 16m/s多年平均最大风速为：v吹程 D =1000m第二章重力坝的断面选取与荷载计算第一节流量-水位关系曲线计算流量-水位关系曲线计算表注：流量-水位关系曲线河谷断面图第二节重力坝坝体断面1.坝顶高程的确定①. 正常水位时gD/v2=9.81×1000/222=20.279.81h/222=0.0076×22-1/12×(9.81×1000/222)1/3h=0.79m当gD/v2=20~250时，h为累计频率h5%的波高∴h1%=h=1.24h5%=0.98m9.81Lm/222=0.331×22-1/2.15×(9.81×1000/222)1/3.75Lm=8.65mh z =π×0.982/8.65×cth(2πH/ Lm)hz=0.35m△h=h1%+h z+h c=0.98+0.35+0.4=1.73m根据公式Q=δsεmB(2g)1/2H3/2 得H={Q/[δsεmB(2g)1/2]}2/3＝{66.18/[1×1×0.502×24×(2×9.81) 1/2]}2/3 =1.15m设计洪水位=509+1.15=510.15m坝顶高程=509+1.73=510.73m②校核洪水位时gD/v2=9.81×1000/162=38.329.81h/162=0.0076×16-1/12×(9.81×1000/162)1/3h=0.53m当gD/v2=20~250时,h为累计频率h5%的波高∴h1%=h=1.24h5%=0.66m9.81Lm/162=0.331×16-1/2.15×(9.81×1000/162)1/3.75Lm=6.29mh z =π×0.662/6.29×cth(2πH/ Lm)hz=0.22m△h=h1%+hz+hc=0.66+0.22+0.3=1.18m根据公式Q=δsεmB(2g)1/2H3/2 得H={Q/[δεmB(2g)1/2]}2/3＝{112.56/[1×1×0.502×24×(2×9.81) 1/2]}2/3s=1.64m校核洪水位=509+1.64=510.64m坝顶高程=510.64+1.18=511.82m,故取坝顶高程为512m而该坝的开挖深度为1.5m ∴坝高=512-478.5=33.5m2.坝顶宽度的确定坝顶宽度取坝高的9%，则坝顶宽度=33.5×9%=3.015m,故坝顶宽度取3.5m3.坝面坡度的确定下游面的坡度采用1：0.84.坝基防渗与排水设施的拟订距距坝踵5m处设一个帷幕灌浆断面图如下：第三节荷载计算摩檫系数f ＇Γk 、粘聚力C ＇ΓK 的材料性能分项系数分别为1.3、3.0， 则相应的设计值：摩檫系数f ＇Γ=0.6/1.3=0.46 粘聚力C ＇Γ=300/3=100 Kpa选用砼为C15，抗压强度性能分项系数为1.5，则设计值 fc=15000/1.5=10000 Kpa 扬压力系数α为0.2（查表得出） 1.设计洪水位W 1W 2W 3⑴.浪压力P 1=1/2γHL m /2=1/2×9.81×（0.98+0.35+8.65/2）×8.65/2=119.97 KNP 2=1/2γL m 2/4=1/2×9.81×8.652/4=91.75 KNP n = P 1+P 2 =119.97-91.75=28.22 KN P=1.2×P n =1.2×28.22=33.86 KNM 1n =-P 1×[1/3×(h 1%+h z +L m /2)+H 1-L m ]=-119.97×[1/3×（0.98+0.35+8.65/2）+31.65-8.65/2]=-3504.32 KN ·NM1=1.2M1n=1.2×(-3504.32)=-4205.18 KN·NM2n =P2×(1/3×Lm/2+H1-Lm/2)=91.75×(1/3×8.65/2+31.65-8.65/2)=2639.34 KNM2=1.2M2n=1.2×2639.34=3167.21 KN·N⑵.泥沙压力Psk =1/2γsbhs2tan2(45°-φs/2)=1/2×10×7.52×tan2(45°-20°/2)=137.89 KNPn =1.2Psk=1.2×137.89=165.47 KNM=-PnL=-165.47×1/3×7.5=-413.68 KN·N⑶.自重W1=γV1=24×3.5×33.5=2814 KNW2=γV2=24×23.3×29.1×1/2=8136.36 KNW3=γV3=9.81×1/2×1.62×1.62×0.8=10.30 KNW=W1+W2+W3=10960.66 KNM1=W1L1=2814×(26.8/2-3.5/2)=32783.1 KN·NM2=W2L2=8136.36×(26.8/2-3.5-23.3/2)=17357.57 KN·NM3=-W3L3=-10.30×(26.8/2-1/3×1.62×0.8)=-133.57 KN·N⑷.水压力上游：P1=1/2γH12=1/2×9.81×31.652=4913.45 KNM1=-P1L1=-4913.45×1/3×31.65=-51836.90 KN·N下游：P2=1/2γH22=1/2×9.81×1.622=12.87 KNM2=P2L2=12.87×1/3×1.62=6.95 KN·N⑸.浮托力P浮=γH2LB=9.81×1.62×26.8=425.91 KNM=0 KN·N⑹.渗透压力W1=γA1=9.81×1/2×5×[31.65-1.62-0.2×（31.65-1.62）=589.19 KNW2=γA2=9.81×5×0.2×（31.65-1.62）=294.59 KNW3=γA3=9.81×1/2×（26.8-5）×0.2×（31.65-1.62）=642.22 KNWK =W1+W2+W3=1526 KNW=1.2×1526=1831.2 KNM 1K =-W 1L 1=-589.19×(26.8/2-5/3)=-6913.17 KN ·N M 1=1.2 M 1K =8160.35 KN ·NM 2K =-W 2L 2=-1.2×294.59×(26.8/2-5/2)=-3211.03 KN ·N M 2=1.2 M 2K =-3853.24 KN ·NM 3K =-W 3L 3=-1.2×642.22×[26.8/2-5-(26.8-5)/3] =-727.85 KN M 3=1.2 M 3K =-873.42 KN ∑P=5099.91 KN ∑W=8284.51 KN∑M=-16296.96 KN ·N 2.校核洪水位W 1W 2W 3⑴.浪压力P 1=1/2γHL m /2=1/2×9.81×（0.66+0.22+6.29/2）×6.29/2=62.09 KN P 2=1/2γL m 2/4=1/2×9.81×6.292/4=48.52 KNP n = P 1+P 2 =62.09-48.52=13.57 KN P=1.2×P n =1.2×13.57=48.52 KNM1n =-P1×[1/3×(h1%+hz+Lm/2)+H1-Lm]=-62.09×[1/3×（0.66+0.22+6.29/2）+32.14-6.29/2]=-1883.60 KN·NM1=1.2M1n=1.2×(-1883.60)=-2260.32 KN·NM2n =P2×(1/3×Lm/2+H1-Lm/2)=48.52×(1/3×6.29/2+32.14-6.29/2)=1457.70KNM2=1.2M2n=1.2×1457.70=1749.24 KN·N⑵.泥沙压力Psk =1/2γsbhs2tan2(45°-φs/2)=1/2×10×7.52×tan2(45°-20°/2)=137.89 KNPn =1.2Psk=1.2×137.89=165.47 KNM=-PnL=-165.47×1/3×7.5=-413.68 KN·N⑶.自重W1=γV1=24×3.5×33.5=2814 KNW2=γV2=24×23.3×29.1×1/2=8136.36 KNW3=γV3=9.81×1/2×2.6×2.6×0.8=26.53 KNW=W1+W2+W3=10976.89 KNM1=W1L1=2814×(26.8/2-3.5/2)=32783.1 KN·NM2=W2L2=8555.4×(26.8/2-3.5-23.3/3)=17357.57 KN·NM3=-W3L3=-26.53×(26.8/2-1/3×2.6×0.8)=-337.11 KN·N⑷.水压力上游：P1=1/2γH12=1/2×9.81×32.142=5066.76 KNM1=-P1L1=-5066.76×1/3×32.14=-54281.89 KN·N下游：P2=1/2γH22=1/2×9.81×2.62=33.16 KNM2=P2L2=33.16×1/3×2.6=28.74 KN·N⑸.浮托力P浮=γH2LB=9.81×2.6×26.8=683.56 KNM=0 KN·N⑹.渗透压力W1=γA1=9.81×1/2×5×[32.14-2.6-0.2×（32.14-2.6）=579.57 KNW2=γA2=9.81×5×0.2×（32.14-2.6）=289.79 KNW3=γA3=9.81×1/2×（26.5-5）×0.2×（32.14-2.6）=631.74 KNWK =W1+W2+W3=1501.1 KNW=1.2×1501.1=1801.32 KNM1=-1.2W1L1=-1.2×579.57×(26.8/2-5/3)=-8160.35 KN·NM2=-1.2W2L2=-1.2×289.79×(26.8/2-5/2)=-3790.45 KN·NM3=-1.2W3L3=-1.2×631.74×[26.8-5-(26.8-5)/3] =-859.17 KN∑P=5215.35 KN∑W=8072.97 KN∑M=-18184.32 KN·N3. 抗滑稳定极限状态⑴基本组合时，取持久状况对应的设计状况系数ψ=1.0，结构系数γd=1.2γ0ψs(·)= γψ∑P=1.0×1.0×5099.91 =5099.91 KN1/γd R(·)= 1/γd（f＇Γ∑W+ C＇ΓA）=1/1.2（0.46×8284.51+100×26.8） =5409.06 KN∴γ0ψs(·)＜1/γdR(·)即基本组合时满足设计要求⑵偶然组合时，取偶然状况对应的设计状况系数ψ=0.85，结构系数γd=1.2γ0ψs(·)= γψ∑P=1.0×0.85×5215.35 =4433.05 KN1/γd R(·)= 1/γd（f＇Γ∑W+ C＇ΓA）=1/1.2（0.46×8911.05+100×26.8） =6837.38 KN∴γ0ψs(·)＜1/γdR(·)即偶然组合时满足设计要求4. 坝址抗压强度极限状态⑴基本组合时，设计状况系数ψ=1.0，结构系数γd=1.8γ0ψs(·)= γψ（∑W/T-6∑M/T2）×（1+m2）=1.0×1.0×[8284.51/26.8-6×(-16296.96)/26.82] ×（1+0.82） =730.23 Kpa≈0.73 Mpa1/γdR(·)=1/1.8×10000=5555.56 Kpa≈5.56 Mpa∴γ0ψs(·)＜1/γdR(·)即基本组合时满足设计要求⑵偶然组合时，设计状况系数ψ=0.85，结构系数γd=1.8γ0ψs(·)= γψ（∑W/T-6∑M/T2）×（1+m2）=1.0×0.85×[8072.97/26.8-6×(-18184.32)/26.82] ×（1+0.82） =631.68 Kpa≈0.63 Mpa1/γdR(·)=1/1.8×10000=5555.56 Kpa≈5.56 Mpa∴γ0ψs(·)＜1/γdR(·)即偶然组合时满足设计要求5.上游坝踵不出现拉应力极限状态因上游坝踵不出现拉应力极限状态属正常使用极限状态，故设计状况系数，作用分项系数和材料性能分项系数均采用1.0，扬压力系数直接用0.2代入计算，此处，结构功能的极限值C=0。

1挡水坝段的设计1.1坝顶高程的确定由于设计洪水位低于正常洪水位，故取正常洪水位和校核洪水位作为控制情况。

坝底高程取挡水坝段最低点▽275.00 m ，坝顶高程为正常蓄水位▽365.00 m ，校核洪水位▽369.29 m ，确定静水位至坝顶的高差△h 。

（1） 正常蓄水位情况下：▽h=c z l h h h ++ 式中： （1—1）▽h —静水位至坝顶的高差，m ；l h —波浪高度，这里用m ；z h —波浪中心线至静水位高度，m ；c h —安全超高，m ，此处取0.5m 。

由于多年最大风速v=25 m/s ,正常蓄水位=0.13th （1—2）=0.13=0.621 (m)所以 /==0.01 , 查累计频率与平均波高的比值得 /=2.42,==0.621=1.50 (m)Lm = 0.0386 ×g (1--3） =0.03869.81=14.61 (m)H=365 – 275 =90(m)Lm Hcth Lm h h l z ππ22= （1—4）= =0.487▽h=c z l h h h ++=1.50+0.487+0.5=2.487 (m)则坝顶高程为= +▽h=365.00+2.487=367.487（m ）（2） 设计洪水位情况下：由于多年最大风速v=25 m/s ,正常蓄水位=0.13th （1—2）=0.13=0.621 (m)所以 /==0.01 , 查累计频率与平均波高的比值得 /=2.42,==0.621=1.50 (m)Lm = 0.0386 ×g (1--3）=0.03869.81=14.61 (m)H=365 – 275 =90(m)Lm Hcth Lm h h l z ππ22=（1—4）= =0.487▽h=c z l h h h ++=1.50+0.487+0.5=2.487 (m)则坝顶高程为= +▽h=365.00+2.487=367.487（m ）（2）校核洪水位情况下：最大风速的多年平均值 =(12+10.3+15+18.7+13+12+16+25+16+19+10+12)/12=18.33 (m) =0.13th=0.13=0.281 (m)所以 /==0.005 , 查累计频率与平均波高的比值得 /=2.42,==0.281=0.55 (m)Lm = 0.0386 ×g=0.03869.81=7.14 (m)LmH cth Lm h h l z ππ22= = =0.133▽h=c z l h h h ++=0.55+0.133+0.4=1.083 (m)则坝顶高程为= +▽h=369.29+1.083=370.373（m ）综上所述，坝顶高程取较大值，并取防浪墙高度为1.2米，则坝顶高程为369.17米,取整数所以的坝顶高程取为370米。

一、非溢流坝设计（一）、初步拟定坝型的轮廓尺寸(1)坝顶高程的确定①校核洪水位情况下：波浪高度2h l=0.0166V5/4D1/3=0.0166×185/4×41/3=0.98m波浪长度2L l=10.4×(2h l)0.8=10.4×0.980.8=10.23m波浪中心线到静水面的高度h0=π(2h l)2/ 2L l=3.14×0.982/10.23=0.30m安全超高按Ⅲ级建筑物取值h c=0.3m=2h l+ h0+ h c=0.98+0.30+0.3=1.58m 坝顶高出水库静水位的高度△h校②设计洪水位情况下：波浪高度2h l=0.0166(1.5V)5/4D1/3=0.0166×(1.5×18)5/4×41/3=1.62m波浪长度2L l=10.4×(2h l)0.8=10.4×1.620.8=15.3m波浪中心线到静水面的高度h0=π(2h l)2/ 2L l=3.14×1.622/15.3=0.54m安全超高按Ⅲ级建筑物取值h c=0.4m=2h l+ h0+ h c=1.62+0.54+0.4=2.56m 坝顶高出水库静水位的高度△h设③两种情况下的坝顶高程分别如下：校核洪水位时：225.3+1.58=226.9m设计洪水位时：224.0+2.56=226.56m坝顶高程选两种情况最大值226.9 m，可按227.00m设计，则坝高227.00-174.5=52.5m。

(2)坝顶宽度的确定本工程按人行行道要求并设置有发电进水口，布置闸门设备，应适当加宽以满足闸门设备的布置，运行和工作交通要求，故取8米。

(3)坝坡的确定考虑到利用部分水重增加稳定，根据工程经验，上游坡采用1：0.2，下游坡按坝底宽度约为坝高的0.7～0.9倍，挡水坝段和厂房坝段均采用1：0.7。

(4)上下游折坡点高程的确定理论分析和工程实验证明，混凝土重力坝上游面可做成折坡，折坡点一般位于1/3~2/3坝高处，以便利用上游坝面水重增加坝体的稳定。

院：土木工程学院专业：水利水电工程专业年级： 2012学号：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.横缝布置 (28)2.坝顶的布置 (28)3.廊道系统 (28)4.横缝灌浆，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20gDV =20～250 时，为累计频率5%的波高h 5%; 当20V gD=250～1000 时，为累计频率10%的波高h 10%; 本设计20V gD=（9.8×0.6×103）/20.72=13.723 故取h l ≈h 5%.（3）.计算防浪墙顶高程及基本剖面坝高二、绘制坝基开挖线坝高超过100m时，坝可建在新鲜、微风化或弱风化下部基岩上；坝高在50～100m时，可建在微风化至弱风化上部基岩上；坝高小于50m时，可建在弱风化中部至上部基岩上。

一、非溢流坝设计（一）、初步拟定坝型的轮廓尺寸(1)坝顶高程的确定①校核洪水位情况下：波浪高度2h l=0.0166V5/4D1/3=0.0166×185/4×41/3=0.98m波浪长度2L l=10.4×(2h l)0.8=10.4×0.980.8=10.23m波浪中心线到静水面的高度h0=π(2h l)2/ 2L l=3.14×0.982/10.23=0.30m安全超高按Ⅲ级建筑物取值h c=0.3m坝顶高出水库静水位的高度△h=2h l+ h0+ h c=0.98+0.30+0.3=1.58m校②设计洪水位情况下：波浪高度2h l=0.0166(1.5V)5/4D1/3=0.0166×(1.5×18)5/4×41/3=1.62m波浪长度2L l=10.4×(2h l)0.8=10.4×1.620.8=15.3m波浪中心线到静水面的高度h0=π(2h l)2/ 2L l=3.14×1.622/15.3=0.54m安全超高按Ⅲ级建筑物取值h c=0.4m=2h l+ h0+ h c=1.62+0.54+0.4=2.56m 坝顶高出水库静水位的高度△h设③两种情况下的坝顶高程分别如下：校核洪水位时：225.3+1.58=226.9m设计洪水位时：224.0+2.56=226.56m坝顶高程选两种情况最大值226.9 m，可按227.00m设计，则坝高227.00-174.5=52.5m。

(2)坝顶宽度的确定本工程按人行行道要求并设置有发电进水口，布置闸门设备，应适当加宽以满足闸门设备的布置，运行和工作交通要求，故取8米。

(3)坝坡的确定考虑到利用部分水重增加稳定，根据工程经验，上游坡采用1：0.2，下游坡按坝底宽度约为坝高的0.7～0.9倍，挡水坝段和厂房坝段均采用1：0.7。

(4)上下游折坡点高程的确定理论分析和工程实验证明，混凝土重力坝上游面可做成折坡，折坡点一般位于1/3~2/3坝高处，以便利用上游坝面水重增加坝体的稳定。

重⼒坝毕业设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。

⽔电站装机容量为万kW，装3台机组。

正常蓄⽔位为，死⽔位为，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=%和P=%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6350m3/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，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，坝顶宽度8m，坝底宽度，坝底⾼程28m，坝顶⾼程，正常蓄⽔位，死⽔位。

坝址处的河床宽约120m，⽔深约～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）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（2）确定枢纽主要组成建筑物（3）规划枢纽总体布置⼆、重⼒坝设计（1）确定⼯程等别及建筑物级别（2）简述混凝⼟重⼒坝设计的主要内容（3）溢流坝段剖⾯设计1、确定堰型，通过对两组⽅案（表1）的⽐选，确定堰顶⾼程、孔⼝净宽、设计和校核洪⽔位及对应下泄流量；2、计算堰⾯曲线和堰⾯曲线原点上游椭圆曲线；3、计算挑流消能反弧曲线。

目录前言 (1)第一部分设计说明书1基本资料 (2)1.1自然条件及工程 (3)1.2坝址与地形情况 (2)1.3水库规划资料 (3)2枢纽布置 (4)2.1 枢纽组成建筑物及其等级 (4)2.2枢纽布置 (5)3洪水调节 (6)3.1基本资料 (6)3.2洪水调节基本原则 (7)3.3调洪演算 (8)4非溢流坝剖面设计 (10)4.1设计原则 (10)4.2剖面拟订要素 (11)4.3抗滑稳定分析与计算 (12)4.4应力计算 (13)5.溢流坝段设计 (15)5.1泄水建筑物方案比较 (15)5.2工程布置 (16)5.3溢流坝剖面设计 (16)5.4消能设计与计算 (17)6细部构造设计 (17)6.1坝顶构造 (17)6.2廊道系统 (18)6.3坝体分缝 (20)6.4坝体止水与排水 (20)6.5基础处理 (22)第二部分设计计算书1.调洪演算 (25)1.1调洪演算的目的 (25)1.2调洪演算的基本原理和方法 (25)1.3调洪的基本资料 (27)1.4调洪演算的过程计 (27)1.5调洪计算结果 (40)2坝体剖面设计 (40)2.1非溢流坝段计算 (40)2.2溢流坝剖面设计 (43)2.3下游消能设计 (47)2.4 WES堰面水面线计算 (49)3.荷载计算及组合 (53)3.1抗滑稳定分析 (53)4.稳定分析. (60)5.应力分析 (62)5.1弯矩计算 (62)6.应力分析计算 (65)参考文献 (68)致谢 (69)ST重力坝毕业设计前言本次毕业设计是根据根据教学要求，对水利水电专业本科毕业生进行的最后一项教学环节。

本毕业设计内容为宁溪水利枢纽工程，它基本包括了一般水利枢纽所需进行的坝工初步设计的全过程。

ST水电站位于贵州省东北部沿河县境内，系乌江干流规划开发的第七个梯级，上游120.8公里为思林水电站，下游7公里为沿河县城。

沙沱水电站以发电为主，兼顾航运、防洪及灌溉等任务。

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：**********学生姓名：**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20gDV =20～250 时，为累计频率5%的波高h 5%; 当20V gD=250～1000 时，为累计频率10%的波高h 10%; 本设计20V gD=（9.8×0.6×103）/20.72=13.723 故取h l ≈h 5%.（3）.计算防浪墙顶高程及基本剖面坝高二、绘制坝基开挖线坝高超过100m时，坝可建在新鲜、微风化或弱风化下部基岩上；坝高在50～100m时，可建在微风化至弱风化上部基岩上；坝高小于50m时，可建在弱风化中部至上部基岩上。

.一、非溢流坝设计（一）、初步拟定坝型的轮廓尺寸(1)坝顶高程的确定①校核洪水位情况下：波浪高度2h l5/4D1/3×5/4× 1/3=0.98m=0.0166V=0.0166 18 4波浪长度2L l× l0.8×0.8=10.4 (2h )=10.4 0.98=10.23m波浪中心线到静水面的高度h0π l2/ 2L l ×2=(2h)=3.14 0.98 /10.23=0.30m 安全超高按Ⅲ级建筑物取值h c=0.3m坝顶高出水库静水位的高度△h=2h l0c校②设计洪水位情况下：波浪高度2h l5/4D1/3×5/41/3=0.0166(1.5V)=0.0166 (1.5×18) ×4=1.62m 波浪长度2L l× l0.8×0.8=10.4 (2h )=10.4 1.62=15.3m波浪中心线到静水面的高度h0π l2/ 2L l ×2=(2h)=3.14 1.62 /15.3=0.54m安全超高按Ⅲ级建筑物取值h c=0.4m坝顶高出水库静水位的高度△h=2h l0c设③两种情况下的坝顶高程分别如下：校核洪水位时： 225.3+1.58=226.9m设计洪水位时： 224.0+2.56=226.56m坝顶高程选两种情况最大值226.9 m，可按 227.00m 设计，则坝高 227.00-174.5=52.5m。

(2)坝顶宽度的确定本工程按人行行道要求并设置有发电进水口，布置闸门设备，应适当加宽以满足闸门设备的布置，运行和工作交通要求，故取 8 米。

(3)坝坡的确定考虑到利用部分水重增加稳定，根据工程经验，上游坡采用1：0.2，下游坡按坝底宽度约为坝高的 0.7～ 0.9 倍，挡水坝段和厂房坝段均采用1：0.7。

(4)上下游折坡点高程的确定理论分析和工程实验证明，混凝土重力坝上游面可做成折坡，折坡点一般位于 1/3~2/3 坝高处，以便利用上游坝面水重增加坝体的稳定。

目录第一章设计依据11.1 工程等级与建筑物级别21.2 工程洪水标准3第二章洪水调节计算52.1 工程洪水标准52.2 调洪计算52.2.1 调洪计算基本原理52.2.2 水位与流量关系的确定62.2.3 机算调洪数据72.2.4校核水库防空时间24第三章水能计算263.1 电站出力的估算263.2 机组台数和单机容量的选择263.3 水轮机型号和参数选择263.4 淤沙高程与电站取水口高程计算273.4.1 淤沙高程273.4.2 电站进水口底板高程27第四章水电站厂房初步设计294.1 水电站厂房的布置294.2 厂房轮廓的确定294.2.1主厂房长度的确定294.2.2 主厂房宽度的确定294.2.3 尾水平台与尾水闸室的布置30第五章大坝设计315.1 大坝有关参数的确定315.2 非溢流坝设计325.2.1 非溢流坝基本剖面设计325.2.2 非溢流坝实用剖面设计335.2.3 非溢流坝的荷载组合335.2.4 非溢流坝抗滑稳定验算（坝基处2—2截面）345.2.5 非溢流坝段应力验算（坝基处2—2截面）385.2.6 坝基处2—2截面部应力验算405.2.7非溢流坝段折坡处抗滑稳定验算（1—1截面）435.2.8非溢流坝段折坡应力验算（1—1截面）485.3 溢流坝段设计495.3.1 溢流坝段基本数据495.3.2溢流坝段实用剖面设计505.3.3溢流坝段消能设施的结构尺寸确定515.3.4溢流坝抗滑稳定验算（坝基处2—2截面）525.3.5溢流坝段应力验算（坝基处2—2截面）565.3.6 溢流挑射距离和冲坑深度计算585.4 厂房坝段设计595.4.1 水电站厂房的型式595.4.2 水电站厂房的布置595.4.3 电站引水管的布置形式595.4.4 厂房坝段坝身剖面设计59第六章施工组织设计616.1 施工导流标准616.2 施工导流布置和水力计算616.2.1导流方法616.2.2 导流布置616.3 一期导流计算626.3.1 导流水力计算626.3.2 上下游围堰的堰顶高程636.3.3 围堰断面设计636.3.4 围堰工程量计算666.4 二期导流机算676.4.1 坝体缺口和底孔联合泄流水力计算676.4.2 堰顶高程的确定与堰顶宽度的确定676.4.3 围堰断面设计676.4.4 围堰工程量计算686.5 封堵时间与蓄水计划69毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作与取得的成果。

鄂-01水利水电枢纽工程毕业设计计算书学 生：宋明京指导老师： 殷德胜三峡大学科技学院1调洪演算选定溢流堰堰顶高程H ，取为470米。

初始下泄流量为发电流量135.96m 3/s 。

1.1拟溢流坝段的基本尺寸及计算过程方案一（1） 堰孔净宽的确定采用设置闸门的溢流坝，采用开敞式溢流。

闸墩的长度和宽度应满足布置闸门、工作桥、交通桥和启闭机械的要求。

所需的前沿净宽ln=28m ，做成4孔，每孔净宽7m ，闸墩宽取3m ，边墩取2m ，则溢流坝段净宽为：B=44m 。

（2） 设计洪水位p%=0.2%时调洪的试算堰顶高程取470m ，堰宽B=n*b=44米, 2t h ∆=。

根据坝址库容曲线由水位查相应的库容：绘制q=f(v)关系曲线，2/32)(H g mnb v f q ε==其中m=0.502,n=4,b=11,ε=0.93。

表1-1图1由水位下泄流量及所给的洪水过程线P=0.2对应的流量关系运用试算法推求水库水位过程如表1-2所示。

123图2图3从表中可以得到设计水位h1设=484.2m，最大下泄流量为4880.64m3/s方案二采用设置闸门的溢流坝，采用开敞式溢流。

闸墩的长度和宽度应满足布置闸门、工作桥、交通桥和启闭机械的要求。

所需的前沿净宽ln=32m ，做成4孔，每孔净宽8m ，闸墩宽取3m ，边墩取2m ，则溢流坝净宽为：B=48m 。

设计洪水位p%=0.2%时调洪的试算堰顶高程取470m ，堰宽B=n*b=48米, 2t h ∆=。

根据坝址库容曲线由水位查相应的库容：绘制q=f(v)关系曲线，2/32)(H g mnb v f q ε==其中m=0.502,n=4,b=11,ε=0.93。

表1-3 水库水位z~q 及z~V 曲线图4图5由水位下泄流量关系及洪水过程线P=0.2推求设计洪水位与时间的关系及各量与时间关系如表1-4所示（下表）。

表1-412图6根据表中数据可得到设计水位h2设=483.5m，最大下泄流量为4964.96m3/s。