非溢流重力坝设计
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重⼒坝设计内容第三部分枢纽布置(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。
第三章 非溢流重力坝设计3.1基本剖面设计3.1.1剖面设计原则重力坝的设计断面应由基本荷载组合控制,并以特殊荷载组合复合。
设计断面要满足强度和强度要求。
非溢流坝剖面设计的基本原则是:①满足稳定和强度要求,保证大坝安全;②工程量最小;③优选体形,运用方便;④便于施工,避免出现不利的应力状态。
3.1.2基本剖面拟定图3.1重力坝的基本剖面是指坝的基本剖面是指在自重、静水压力(水位与坝顶齐平)和扬压力三项主要荷载作用下,满足稳定和强度要求,并使工程量最小的三角形剖面,如图3.1。
在已知坝高H 、水压力P 、抗剪强度参数f 、c 和扬压力U 的条件下,根据抗滑稳定和强度要求,可以求的工程量最小的三角形剖面尺寸。
3.1.3实用剖面的拟定一、坝顶高程的拟定坝顶高程应高于校核洪水位,坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程。
坝顶高程由静水位+相应情况下的风浪涌高和安全超高定出。
即∇=静+h ∆式中:h ∆=l z c h h h ++。
式中:l h ----为波浪高度;z h ----为波浪中心线超出静水位的高度;c h ----为安全超高。
1、超高值h ∆的计算(1)基本公式坝顶应高于校核洪水位,坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程,h ∆可由式计算,应选择三者中防浪墙较高者作为选定高程。
c z h h h h ++=∆%1 (2.1)式中h ∆—防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差m ;%1h —累计频率为1%的波浪高度m ;z h —波浪中心线至设计洪水位或校和洪水位的高差m ;c h ——安全超高 ;c h 的取值,根据下表3.1表3.1故本设计坝的级别为2级,所以设计安全超高为0.5m ,校核安全超高为0.4m 。
对于h l%和h z 的计算采用官厅公式计算:3/14/500166.0D V h l =,0.810.4()c L h = 22l z h H h cth L Lππ= 式中: 0V ----计算风速,m/s, 在计算%1h 和z h 时,设计洪水位和校核洪水位采用不同的计算风速值。
第一节非溢流坝剖面设计
非溢流坝段的基本断面呈三角形,其顶点宜在坝顶附近,基本断面上部设坝顶结构。
已知非溢流坝采用实体重力坝,基本剖面为上游坝坡采用1:0,下游坝坡采用1:0.6-1:0.8,坝顶宽度为坝高的8%-10%,且>3m,而坝高为157.2-68=89.2m,考虑通车情况取坝顶宽度为8m
坝底宽度计算采用公式(5)
(5)
式中T —坝底宽度
H —为坝高
—坝体混泥土容重取23.5KN/m3
—水的容重取10 KN/m3
β—坝上游面为铅垂面取0
a—扬压力折减系数取0.35
则由公式(5)计算可得下游坝底宽度为63.07m;
校核坝底宽度是否满足下游坝坡1:0.6-1:0.8的要求
H/(T-坝顶宽度)=1.57 满足要求
校核设计的剖面是否满足抗滑稳定安全不考虑动水压力和地震荷载
由书公式2—1,单位长度坝面自重=65436.7KN注:此式中H为校核洪水位156.3m;即A=(156.3-68)*0.5*63.07=2784.54m3;
单位长度静水总压力=36722.45KN注:此式的H用设计洪水位153.7m;
淤沙压力=3861.00KN
式中A为坝体面积,计算后得2859.60 m3
淤泥的浮重度取9KN/m3
挡水建筑物前泥沙的淤积高度取97.6m-68m=29.6m
淤泥的内摩擦角取1.2°
扬压力
=10382.63KN
浪压力
=39.76KN
校核代入公式(6)
带入以上数据得K=1.12 >1.10 满足要求。
网络教育学院《水工建筑物课程设计》题目:非溢流段混凝土重力坝设计学习中心:安徽**奥鹏学习中心专业:水利水电工程年级: 2012年春季学号:学生:指导教师:《水工建筑物》课程设计基本资料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。
2.1 坝高计算按照所给基本资料进行坝高计算,详细写明计算过程和最终结果。
2.2 挡水坝段剖面设计按照所给基本资料进行挡水坝段剖面设计,详细写明计算过程和最终结果。
2.3 挡水坝段荷载计算按照所给基本资料进行挡水坝段荷载计算,详细写明计算过程和最终结果。
重力坝设计中的非溢流坝段剖面设计1. 坝顶高程坝顶标高应高于检查洪水位。
上游坝顶标高应高于防波堤顶标高。
波浪墙顶与设计洪水位或洪水水位之间的高度差可以根据以下公式计算:∆h =h 1%+hz+hc(4-1)式中:h1%为累计频率为1%时的波浪高度,m;hz为波浪中心线高于静水位的高度,对于山区水库,波浪要素按官厅公式计算如下:hl=0.0166V05/4D1/3(4-2)L=10.4hl0.8(4-3)hz =(πhl2/L)cth(2πH/L)(4-4)H为坝前水深,m;hc为为安全加高。
V0——计算风速,m/s,正常蓄水位和校核洪水位时宜用相应洪水期多年平均最大风速的1.5~2.0倍。
校核洪水位四宜用相应洪水期的多年平均风速,m/s;D——吹程。
风区长度1.2km;L——波长,m表4.1 安全加高表本工程hc取0.5根据计算得出坝顶标高(或坝顶对波峰的高度),选取较大的值。
坝顶高程=设计洪水位+Δh坝顶高程=校核洪水位+Δh表4.2 坝顶高程计算成果表经过比较可以得到坝顶或防浪墙顶高程为294.307m,故最大坝高为:294.307~240=54.307m2. 坝顶宽度为了应用和施工,波峰需要一定的宽度。
坝顶宽度一般为8%~10%,不小于3米。
同时,为了满足需求的设备布局、操作、运输和设施,通过分析选择九龙滩水电站坝顶宽度6米的计算,外加3米(共9米宽)。
3. 坝面坡度坝址的岩体基本相同。
岩石基底相对完整,坚硬,f和c相对较大。
在上游坝面水的帮助下,大坝保持稳定,上游坝坡的坡度为直线,上游坡度系数n为0,m为0.75。
上游坝坡采用直型,应根据坝段实际坝段类型、坝顶宽度、坝顶宽度、坝顶基本剖面进行计算,并选择下游坡度点。
4. 地基防渗与排水设施拟定由于需要防渗,坝基应设置防渗帘和排水帷幕。
坝体排水管应靠近上游坝面,以尽快消除渗水,但坝面距离不得小于1/10~1/20(即坝前的水深 2.577m至5.154m),为了避免渗流坡度过大,可能会对混凝土的坝面进行淋滤破坏。
利用有限单元法对重力坝非溢流断面的优化设计重力坝是一种常用的水利工程结构,广泛应用于河流、湖泊、水库等水体的防洪、灌溉、发电等方面。
重力坝的设计是一项复杂的工作,其中最为重要的是断面的设计。
传统的设计方法往往依靠经验公式和简单的几何构型,导致设计结果质量无法得到有效保证。
因此,采用有限单元法对重力坝非溢流断面进行优化设计,能够有效提高设计效果和质量。
有限单元法是一种基于数值分析的工程计算方法,能够比较准确地模拟复杂结构的应力、应变和变形等物理现象,是结构设计、优化和验证的有力工具。
在重力坝的设计中,有限单元法可以用于建立断面模型,分析其受力情况,同时对比不同断面模型的受力情况,从而选取最佳设计方案。
在进行重力坝非溢流断面优化设计时,首先需要建立坝体的有限元模型。
通常会采用三维有限元模型,包括材料的力学特性、坝体的几何形状和施工情况等因素。
建立模型时需要根据实际情况选取适当的元素网格和求解器,同时考虑到模型的精度和计算效率。
建立好模型后,可以开始对重力坝断面进行优化。
对于重力坝非溢流断面的优化设计,一般会涉及到以下几个方面的考虑:1. 存储水量的要求重力坝的设计首要考虑的是存储水量的要求,因此需要在保证安全的前提下尽可能增大坝体的存水能力。
通过有限元分析,可以对不同断面模型的存水能力进行预测和比较,从而选取存储水量最大的优化方案。
2. 抗震能力的要求3. 材料成本和施工工艺的要求在重力坝非溢流断面的设计中,还需要考虑到材料成本和施工工艺的要求。
对于坝体所需材料的使用量和种类,可以通过有限元法预测不同断面模型的材料用量,从而选取使用成本最低的方案。
同时,还需要根据不同的施工工艺和要求选取适当的设计方案,以便在实际施工中保证施工和施工质量的可行性。
总之,有限单元法在重力坝非溢流断面优化设计中具有重要作用。
通过建立坝体的有限元模型,并考虑到存储水量、抗震能力、材料成本和施工工艺等多个方面因素,可以得到最佳的重力坝非溢流断面设计方案,从而保证了重力坝的结构稳定和性能安全。
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、前言1、流域概况及枢纽任务××是罗江上的一条南北向大支流,河流全长 295 公里,流域面积 850 平方公里。
流域形状略呈菱形,上下游狭窄,中游宽大,河道坡陡流急,具有暴涨暴落的特性。
本枢纽工程以发电为主,兼顾防洪、灌溉,对航运和木材筏运也适当加以解决。
水库总库容 22.6 亿立方米,装机容量 24.8 万千瓦,灌溉上游农田130 万亩,确保减免昌州市(福州市)及附近 50 万亩农田和南江县(南平县) 的洪灾。
2、经水文、水利调洪演算确定:死水位 200.15m;发电正常水位 215.5m,相应下游水位 163.88m;设计洪水位 216.22m,相应下游水位 169.02m,通过河床式溢洪道下泄流量 5327.70m3/s;校核洪水位 217.14m,相应下游水位 169.52m,通过河床式溢洪道下泄流量6120.37 m3/s;泥沙淤积高程 174.6m,淤沙干容重 14.1KN/m3(浮容重=8.71 KN/m3 ),孔隙率 n=0.45 内磨擦角为φ =15o ;电站进水口底板高程为 186.20m (坝式进水口)。
3、气象资料相应洪水季节 50 年重现期最大风速的多年平均值为 17.3m/s,相应设计洪水位时吹程 2.54km,相应校核洪水位时吹程 2.66km。
4、地质勘测资料坝址处河床地面高程为 146.10m,河床可利用基岩高程为 140m,坝与基岩之间磨擦系数为 0.7,基岩允许抗压强度为 6.3Mpa ,坝基渗透系数(扬压力折减系数或者剩余水头系数) α α 可分别取 0.25,0.34。
1 25、建造材料有关数据5.1 龄期为 90 天,强度等级 C15 标号的混凝土允许抗压强度为 4.3Mpa。
5.2 砂石料有 3 个主要料场:5.2.1 房村料场位于坝上游右岸 22 公里处,与公路边小山丘相连,附近河岸地形开阔,可供加工堆存之用,分布呈长方形,长 1350m,宽 234m,表土层 3~4m,露出水面 0~7m。
网络教育学院《水工建筑物课程设计》题目:非溢流段混凝土重力坝设计学习中心:安徽**奥鹏学习中心专业:水利水电工程年级: 2012年春季学号:学生:指导教师:《水工建筑物》课程设计基本资料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。
2.1 坝高计算按照所给基本资料进行坝高计算,详细写明计算过程和最终结果。
2.2 挡水坝段剖面设计按照所给基本资料进行挡水坝段剖面设计,详细写明计算过程和最终结果。
2.3 挡水坝段荷载计算按照所给基本资料进行挡水坝段荷载计算,详细写明计算过程和最终结果。
⾮溢流重⼒坝设计知识⾮溢流重⼒坝设计知识重⼒坝的基本断⾯⼀般是指在⽔压⼒(⽔位与坝顶齐平)、⾃重和扬压⼒等主要荷载作⽤下,满⾜稳定、强度要求的最⼩三⾓形断⾯。
★⼀、设计原则:(⼀)满⾜稳定和强度要求;(⼆)⼯程量少;(三)便于施⼯;(四)运⽤⽅便。
⼆、基本剖⾯(⼀)因为作⽤于上游⾯的⽔压⼒呈三⾓形分布,所以重⼒坝⾯是三⾓形。
1.规律:①施⼯运⽤⽅便多做成a=90;②f较低时,为满⾜稳定,减⼩a⾓,利⽤⽔重;③⼯程经验:m=0.6—0.8(下游坡)n=0—0.2(上游坡); 2.⼀般情况,坝体与坝基接触⾯之间摩擦系数及粘结强度越⼤、渗压折减系数越⼤,基本剖⾯底宽就越⼩,T主要由强度条件控制。
反之,摩擦系数和粘结强度越⼩,渗压折减系数越⼩,坝底宽度就越⼤,且主要由抗滑稳定条件控制。
★三、实⽤剖⾯(⼀)坝顶宽度(课本49页);(⼆)坝顶⾼程(课本49页);(三)剖⾯选择(课本51页)(四)溢流重⼒坝既能挡⽔⼜能通过坝顶溢流。
因此,坝体设计除要满⾜稳定和强度要求外,还要满⾜泄⽔要求。
在溢流坝段位置确定以后,应合理选择泄⽔⽅式,并根据洪⽔标准和运⽤要求确定孔⼝尺⼨。
四、溢流重⼒坝的剖⾯设计溢流重⼒坝的孔⼝型式有开敞式坝顶溢流和⼤孔⼝溢流式两种。
(⼀)溢流⾯由顶部溢流⾯曲线段、中间直线段和下部反弧段组成。
1.溢流堰⾯曲线★常采⽤⾮真空剖⾯曲线。
①开敞式溢流堰⾯曲线②⼤孔⼝堰⾯曲线★③堰顶附近允许出现的负压值为:在常遇洪⽔位闸门全开时不得出现负压;校核洪⽔位闸门全开时出现的负压值不得超过3m~6m⽔柱;正常蓄⽔位或常遇洪⽔位闸门局部开启时(以运⽤中较常出现的开度为准),可允许有不⼤的负压值,其值应经论证后确定。
★常遇洪⽔位,系指频率为20年⼀遇以下洪⽔时的⽔库⽔位,在常遇⽔位下,溢流堰运⽤机会较多,容易遭受空蚀,特别在门槽部位,应引起注意。
2.溢流⾯中间直线段;3.溢流坝下游反弧段半径;4.溢流坝剖⾯布置五、溢流坝孔⼝设计(⼀)孔⼝设计涉及因素(⼆)设计步骤(三)孔⼝型式1.坝顶溢流式优点:①闸门承受的⽔头较⼩,孔⼝尺⼨可以较⼤;②闸门全开时,下泄流量与堰顶⽔头H 03/2成正⽐,超泄能⼒强;③闸门在顶部,操作⽅便,易于维修,安全可靠;④能排⽔及其他漂浮物。
非溢流坝剖面设计非溢流坝剖面设计的基本原则是:(1)满足稳定和强度要求,保证大坝安全;(2)工程量小,造价低;(3)结构合理,运用方便;(4)利于施工,方便维修。
遵循以上原则拟定出的剖面,需要经过稳定及强度验算,分析是否满足安全和经济的要求,然后修改已拟定的剖面,重复以上过程直至得到一个经济的剖面。
这是一个反复修改的过程。
(一)剖面尺寸的拟定非溢流坝剖面初步拟定的主要内容有:坝顶高程的确定,坝顶宽度的拟定,坝坡的确定及上、下游起坡点位置的确定。
1、 坝顶高程的确定分别按设计和校核两种情况用以下公式进行计算: 波浪要素按官厅公式计算。
公式如下:LH cthLh h gDgLgDgh l z lππυυυυυυ2)(331.0)(0076.0275.312015.21203120121020===--(1)库水位以上的超高Δh:z c l h h h h ++=∆ (m) (2)图1 波浪几何要素示意图式中 hl----波浪高度,m,如图1所示;hz----波浪中心线超出静水位的高度,m; hc----安全超高,m,可以在表1中查找;0υ--- 计算风速,水库为正常蓄水位和设计洪水位时,宜用相应洪水期多年平均最大风速的1.5~2.0;较核洪水位时,宜用相应洪水期多年平均最大风速,m/s ; D —-风区长度,m ; L —-波长,m ;H —-坝前水深,m 。
官厅公式适用于v 0<20m/s,D<20km,gD/20υ=20~250。
表 1 非溢流坝坝顶安全超高值(m )水工建筑物安全级别 (水工建筑物级别) Ⅰ (1) Ⅱ (2、3) Ⅲ (4、5) 设计情况 0.7 0.5 0.4 校核情况0.50.40.3坝顶或防浪墙顶高程=静水位+相应的库水位以上的超高Δh。
比较以上两种情况下的坝顶高程取较大值,减去防浪墙高度(1.2m左右),则可以得到带有防浪墙的坝顶高程。
对于1、2级坝,坝顶高程不得低于校核洪水位。
第三章 非溢流重力坝设计
3.1基本剖面设计
3.1.1剖面设计原则
重力坝的设计断面应由基本荷载组合控制,并以特殊荷载组合复合。
设计断面要满足强度和强度要求。
非溢流坝剖面设计的基本原则是:①满足稳定和强度要求,保证大坝安全;②工程量最小;③优选体形,运用方便;④便于施工,避免出现不利的应力状态。
3.1.2基本剖面拟定
图3.1
重力坝的基本剖面是指坝的基本剖面是指在自重、静水压力(水位与坝顶齐平)和扬压力三项主要荷载作用下,满足稳定和强度要求,并使工程量最小的三角形剖面,如图3.1。
在已知坝高H 、水压力P 、抗剪强度参数f 、c 和扬压力U 的条件下,根据抗滑稳定和强度要求,可以求的工程量最小的三角形剖面尺寸。
3.1.3实用剖面的拟定
一、坝顶高程的拟定
坝顶高程应高于校核洪水位,坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程。
坝顶高程由静水位+相应情况下的风浪涌高和安全超高定出。
即∇=静+h ∆式中:h ∆=l z c h h h ++。
式中:l h ----为波浪高度;z h ----为波浪中心线超出静水位的高度;c h ----为安全超高。
1、超高值h ∆的计算
(1)基本公式
坝顶应高于校核洪水位,坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程,h ∆可由式计算,应选择三者中防浪墙较高者作为选定高程。
c z h h h h ++=∆%1 (2.1)
式中h ∆—防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差m ;
%1h —累计频率为1%的波浪高度m ;
z h —波浪中心线至设计洪水位或校和洪水位的高差m ;
c h ——安全超高 ;
c h 的取值,根据下表3.1
表3.1
故本设计坝的级别为2级,所以设计安全超高为0.5m ,校核安全超高为0.4m 。
对于h l%和h z 的计算采用官厅公式计算:
3/14/50
0166.0D V h l =,0.810.4()c L h = 2
2l z h H h cth L L
ππ= 式中: 0V ----计算风速,m/s, 在计算%1h 和z h 时,设计洪水位和校核洪水位采用不同的计算风速值。
计算风速在水库正常蓄水位和设计洪水位时,宜采用多年平均最大风速的 1.5~2.0倍,校核洪水位时宜采用相应多年平均最大风速。
D ----吹程,km ;
L ----波长,m ;
H ----坝前水深,m ;
(2)正常蓄水位h ∆时计算
风速采用C 江地区多年平均风速的1.5~2.0倍,即:
风速s
m 282140=⨯=V ,吹程km 5=D 。
各波浪计算要素计算如下:
波高m D V h l 828.15280166.00166.03/14/53/14/50
=⨯⨯== 由于250~20/20=V gD 之间,则为累计频率5%的波高,根据换算累计频率为
1%的波高为m h h 267.2828.124.124.1%5%1=⨯=⨯=。
波长L =m h l 851.16828.14.10)(4.108.08.0=⨯=⨯
m L H cth L h h l z 623.01851.16828.114.3)2(2
2=⨯⨯=⨯=ππ。