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水工建筑物课程设计

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湖南农业大学东方科技学院

课程设计说明书

课程名称： 水 工 建 筑 物

题目名称：重力坝非溢流坝段基本及实用剖面

班 级：20 级 水利水电 专业 班

姓 名：

学 号：

指导教师：

评定成绩：

教师评语：

指导老师签名：

20 年 月 日 可修改可编辑

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《水工建筑物》课程设计任务书

一、 设计课题名称

重力坝非溢流坝基本剖面及实用剖面设计

二、 设计基本条件

某重力坝坝底高程为▽835.2米，满库水位高程为▽888.68米，

（摩擦系数）。；，；；0.6fmt3.2mt0.10.1K5.03h31

三、 设计内容及要求

1. 计算基本剖面坝高h和坝底宽B；

2. 计算上游边坡和下游边坡系数n、m；

3. 确定实用剖面坝顶高程和坝顶宽度；

4. 分别用1∶500的比例画出基本剖面和实用剖面；

5. 验算该重力坝的抗滑稳定性。

四、 完成时间：一周

五、 参考资料：自行查阅相关资料

命题人：建筑工程教研室

20 年 月 日 可修改可编辑

精选文档 重力坝非溢流坝基本剖面及实用剖面设计

一、 基本剖面的拟定

(一) 基本剖面的形状

重力坝承受的主要荷载是自重、静水压力和扬压力。坝体挡水高度越大，需要用来维持稳定的自重应越大；自重越大，需要用来降低应力的剖面宽度应越大；而三角形剖面最符合这个要求。三角形剖面的重心低，剖面宽度随着水深的增加而加大，应力小，稳定性最好。综合各方面因素考虑，重力坝的基本剖面采用三角形。

(二) 基本剖面的尺寸

取单位宽度的坝体进行研究，以最高水位齐三角形基本剖面顶尖，按下游无水情况设计。图1中T为坝宽，H为坝高，n、m分别为坝上、下游面的边坡系数，为底宽比例系数， 、h分别为混凝土及水的重度。W为坝体自重，P、W分别为坝上游面的水平水压力和铅直水压力，U为坝基面扬压力。

因为f=0.6 较小，因此需采用倾斜坝面，利用上游水重帮助坝体稳重；但由于受到应力条件限制，不能随意变化。因此，需按应可修改可编辑

精选文档 力控制条件和稳定条件来综合设计。可修改可编辑

精选文档 1、基本剖面坝高H

H=888.68-835.2=53.48m

2、基本剖面坝底宽B

（1）按应力控制条件拟定基本剖面尺寸

该坝库满时，如图，计算主要荷载

坝体自重： 2THWh

水平水压力：2HP2

铅直水压力：2THW1

扬压力：2HTU1

坝底水平截面形心的作用

1BHW=W+QU=2h

22h12BH23212hHMB

坝底水平截面的边缘垂直正应力：

221hyuTH21H

22hydTHH

0sy根据设计要求，不允许坝基面出现拉应力，则的条件为：

1B1H12h即 (a)

（2）按稳定条件确定基本剖面可修改可编辑

精选文档 根据纯摩公式得：BH1hKf (b)

（3）根据设计原则：联立（a）和（b）对进行求解，即1112h=1hKf

令K=1.0,则=0.31或-0.852

当=0.31>0.2时，坝踵会出现拉应力；

当=-0.852<0时，坝上游坡倒悬太大，出现倒坡情况

故取=0.2，代入（b）得BH=1/1.2

则B= H /1.2=53.48/1.2m=44.57m

故该坝底宽为：44.57m

3、上下游边坡系数n、m

67.048.5357.442.01HT1m

17.048.5357.442.0HTn

二、 实用剖面的确定

拟定基本剖面时，只简单地考虑了坝体自重和与坝顶齐平的水压力和扬压力三项主要荷载，没有考虑对坝在运用上的要求。只确定了坝体剖面的大致轮廓。在实际运用中，由于运用和交通的需要，还需对基本剖面进行修改。可修改可编辑

精选文档 (一) 坝顶宽度

由于运用和交通的需要， 坝顶应有足够的宽度。在无特殊要求时，坝顶宽度可采用坝高的8% ~10%，一般不小于2m。当有交通要求时，应按交通要求布置。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的要求。

因此，坝顶宽度m348.52784.4b，取m5b>2m

(二) 坝顶安全超高

（1）对该坝体所处水库的浪高和波长按官厅公式计算

令V0=6 m/s，D=5000 m，

则，浪高 27.05000600166.000166.0314531450DVhm

波长 mhLl61.327.04.10)(4.108.08.0

1） 波浪中心线高出静水面高度

mLHLhhlz05.059.448.5314.32coth59.427.014.32coth22

2） 安全超高

坝的级别为一级，则在设计情况下取

则防浪墙超高：mmhhhhczl2.102.17.005.027.0

坝顶高程：h=H+△h=53.48+1.02=54.5 m

三、验算该重力坝的抗滑稳定性

设计断面时，只考虑了重力坝与地基之间的摩擦力，实际上还应ch0.7m可修改可编辑

精选文档 考虑胶结面上的凝聚力，所以采用抗剪断强度的公式验算抗滑稳定性。可修改可编辑

精选文档 PAcUWfKs''')(

2m胶结面的面积，A

。胶结面上的法向扬压力U

抗剪断摩擦因素；抗剪断凝聚力，''fMPac

65.0fMPa8.2''、根据美国垦务局c

取坝体的单位长度计算根据以上的数值代入，3h33m/KN3.2m/KN10mt0.1，得

KN04.23836)105.0103.2102.0(248.5357.44BH21U-W1h

0.381.956.14300157.44108.204.2383665.056.1430048.531021213'22sKKNHP

满足抗滑稳定性要求。

四、参考文献

[1]麦家煊.水工建筑物.清华大学出版社.2004

[2]颜宏亮.水工建筑物.化学工业出版社

五、基本剖面图和实用剖面图（如下）

考虑到实际情况，节省材料和经济性等，实际剖面采用上游面上半部改成铅直面，下半部采用斜坡面的情况。

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水工建筑物课程设计

水工建筑物课程设计

一、主要建筑物型式的选择

1、确定枢纽的建筑物组成

本水利枢纽工程同时兼有防洪、发电、灌溉、渔业等综合作用。故枢纽组成建筑物应包括：挡水建筑物、泄水建筑物、水电站建筑物、输水建筑物、其他建筑物。

2、确定工程等别和建筑物级别

枢纽工程的等别：根据水利部、原能源部颁布的水利水电工程的分等分级指标，考虑到本枢纽工的任务和资料的某些要求，同时由于坝址处河床较窄，河道陡，调蓄能力低、汇流快，汛期洪峰流量大等因素，枢纽工程等别定为I等。

水工建筑物的级别：永久性主要建筑物为1级，永久性次要建筑物为3级。

3、建筑物型式选择

（1）挡水建筑物型式的定性选择

在岩基上修建挡水坝有三种基本类型：重力坝、拱坝、土石坝。通过对各种坝型的定性比较，综合考虑建筑材料、地形、地质自然条件、应用要求、施工条件后认为：拱坝对地形、地质的要求较高，理想地形是，左右两岸对称，岸坡平顺无突兀，在平面上向下游收缩的河谷段，坝端下游侧要有足够的岩体支撑，岸坡稳定，本工程中两岸山坡为第四系覆盖层，且左右岸各有走向互相垂直的二组陡倾角节理，约35˚~90˚，是修建拱坝的不利条件；土石坝的修建考虑充分利用当地建筑材料，虽然坝区附近砂石料易解决、且符合规范要求，但坝址处缺乏筑坝的土料，故土石坝方案不可取；考虑到坝址附近对外交通方便，当地砂石料可充分利用，重力坝对地形、地质条件适应性强，故选择混凝土重力坝方案。

（2）泄水建筑物型式的定性选择

泄水重力坝既要挡水又要泄水，其泄水方式有坝顶溢流和坝身泄水孔泄水。设计泄水重力坝，除应满足稳定和强度要求外，还需要根据洪水特性、水利枢纽布置、地形地质等问题确定其位置等的选择。

坝身泄洪是经济的，表面溢流孔泄流能力大，又具有较大的超泄潜力，宜优先考虑；深水泄水孔虽然泄流能力不及表面溢流孔，但进水口淹没在水面下，放水条件好、给水库的运用带来了很大的灵活性，可提高水库的利用率和安全度。表面泄水孔具有排沙、放空水库、导流等功能，表面泄水孔泄流能力大、可以选择不同的溢流堰顶高程，故本工程的泄水建筑物选择兼有表面溢流孔和深水泄水孔。溢流坝的泄水方式主要有开敞溢流式和大孔口溢流式两种。堰顶可设闸门，也可不设。设置闸门的溢流孔，闸门顶略高于正常蓄水位，堰顶高程较低，可利用闸门的开度调节库水位和下泄流量，适用于大型工程及重要的中型工程。

水工建筑物课程设计 2

水工建筑物课程设计 2

甘肃广播电视大学

“人才培养模式改革和开放教育试点”

水利水电工程专业

课程设计

题 目: _ 水工建筑物课程设计

学 号: _ ____

姓 名: __ ___ __

指导教师: ___ _ __ _

教 学 班: ______

分校工作站: ___________

甘肃广播电视大学“人才培养模式改革和开放教育试点”

水利水电工程专业课程设计成绩评定表

教学点： 酒泉电大 班级代号：

姓名 专业 课程名称 设计时间

何锋 水利水电工程 水工建筑物 2013年11月

设计题目 双桥坝渠首排砂闸除险加固工程设计

指导教师

评语及评

分

签 字（盖章） 年 月 日

分校、工作

站集中实践环节领导小组鉴定意见

签 字（盖章） 年 月 日

省电大集中实践环节指导委员会审核意见

签 字（盖章） 年 月 日

说明： 1.此表由分校、工作站自行复制

2.此表附于课程设计封面之后

初评成绩：

目 录

第一部分 设计资料…………………………………………………（1）

一、设计资料………………………………………………………（1）

二、设计依据………………………………………………………（2）

第二部分 工程布置……………………………………………………（4）

一、闸址选择的原则择…………………………………………………（4）

二、闸址必选………………………………………（4）

三、拦河闸布置……………………………………（4）

第三部分 建筑物设计………………………………………………（6）

一、进水闸设计……………………………………………（6）

二、冲砂闸设计………………………………………（6）

水工建筑物重力坝课程设计DOC

水工建筑物重力坝课程设计DOC

水工建筑物课程设计

——重力坝

姓名： 武 亮

学号： 12

班级： 11水利水电工程（本）04

指导老师： 张 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、地基处置设计 …………………………

-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，兼顾防洪浇灌。水库建成后，还可以提高低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。

一、水库特征：

、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

、下泄流量及相应下游水位：①千年一遇洪水的下泄流量13770sm3，相应下游水位271.90米；②五千年一遇洪水的下泄流量15110sm3，相应下游水位272.63米

、库容：总库容为亿立方米 考虑开挖后，坝基面高程269m

2、综合利用效益：

、装机容量20万千瓦，年发电量亿度。

、防洪：可将千年一遇洪峰流量以18200sm3削减至13770sm3；可将五千年一遇洪峰流量从21200sm3削减至15110sm3；可浇灌农田30万亩；另外还可改善航运条件，库区可从事养殖。 3、自然条件：

水工建筑物课程设计 3

水工建筑物课程设计 3

水工建筑物课程设计

任务书及指导书

（重力坝枢纽任务书）

华北水利水电学院水学院

水 工 教 研 室

二○○六年六月

一、课程设计目的与要求

（一）课程设计目的，是使学生融会贯通本课程所学专业理论知识，完成一个较完整的设计计算过程，以加深对所学理论的理解与应用。培养学生综合运用已学的基础理论知识和专业知识来解决基本工程设计问题的初步技能，全面分析考虑问题的思想方法、工作方法以及计算、绘图和编写设计文件的能力。

（二）课程设计要求

1.必须发挥独立思考能力，创造性的完成设计任务。在设计中应遵循技术规范，尽量采用国内外的先进技术与经验。

2.对待设计、计算、绘图等工作，应具有严肃认真一丝不苟的工作作风，以使设计成果达到较高水平，并从中得到锻炼。

3.必须充分重视和熟悉原始资料，明确设计任务，在规定的时间内圆满完成要求的设计内容。

4.成果包括:设计计算说明书一份，图纸2张(包括一张蓝图)。

（三）设计任务

1.根据地质、地形条件和枢纽建筑物的作用，进行枢纽布置方案比较通过初步分析确定。绘制下游立视图。

2. 进行非溢流坝的剖面设计，内容包括：拟定挡水坝剖面，稳定（包括单一安全系数法和可靠度理论法），应力分析（用材料力学法计算边缘应力）并绘制设计图。

3.进行细部构造设计，包括：混凝土标号分区、分缝、止水等。

（四）设计说明书参考目录

第一章 基本资料

第二章 坝体剖面拟定

第三章 稳定分析

第四章 应力分析

第五章 细部构造设计

第六章 地基处理及两岸的连接

二、基本资料

（一）工程概况

顺河水量丰沛，顺河中游与豫运河上游的礼河、还乡河分水岭均较单薄，并处于低山丘陵区，最窄处仅10余公里。通过礼河、洲河及输水渠道，可通向唐山市；经还乡河、陡河可通秦皇岛市。为解决唐山市、秦皇岛市两地区用水，国家决定修建顺河水库。顺河水库位于河北省唐山、承德两地区交界处，坝址位于迁西县扬岔子村的顺河干流上，控制流域面积33700平方公里，总库容为25.5亿立方米。水库距迁西县城35公里，有公路相通。 水库枢纽由主坝、电站及泄水底孔等组成，水库主要任务是调节水量，供天津市和唐山地区工农业及城市人民生活用水，结合引水发电，并兼顾防洪要求，尽可能使其工程提前竣工获得收益，尽早建成。