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拱坝课程设计计算

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水工建筑物课程设计设计题目：拱坝学院：土木建筑工程学院班级：水电061姓名：徐*学号：************指导老师：肖良锦老师第一章工程概况某工程位于排坡河中游河段，以发电为主。

电站装机2X630Kw，坝址以上流域面积151Km2。

枢纽主要建筑物有混凝土拱坝，坝后引水式厂房等。

大坝为五等5级建筑物。

设计洪水（三十年一遇）367m3/s，校核洪水（二百年一遇）572m3/s。

坝址河床为较对称的V型河谷，两岸坡较陡。

河床及漫滩砂砾石层厚为0~3m，弱风化层厚2~2.5m。

坝后冲刷坑范围以内河床为炉山组中至厚层白云岩，其岩性坚硬致密，隐节理发育，抗冲刷强度高。

上游坝址溢流堰顶高程375.00m。

电站额定引用流量2X2.69m3/s。

该电站位于我省东部多暴雨地区，洪水强度大，流域坡度陡，汇流快，洪水陡涨陡落，枢纽建筑物布置多集中于河床。

确定正常蓄水位与溢流堰顶高程平齐。

课程设计任务根据以上提供的基本情况及地形图，布置设计混凝土拱坝。

步骤如下：1、拱坝布置的原则在地形图上布置双曲拱坝。

选择7层拱圈，坝肩及河床的开挖深度按5m，坝顶无通行汽车要求。

根据布置的尺寸进行拱坝应力分析，直至满足应力要求为止。

（时间2天）2、选择坝顶溢流方式及消能方式，进行相应水力学计算。

确定；孔口尺寸、闸墩宽度、上游设计水位、校核水位、下游设计水位、校核水位、工作桥。

（时间1天）3、根据布置及计算结果，要求提供以下成果。

（时间2天）拱坝平面布置图（建议比例1：200）溢流坝剖面图（建议比例1：200）非溢流坝剖面图（建议比例1：200）拱坝下游立视图或展视图（建议比例1：200）设计计算书1份第二章 拱坝的体形和布置2.1设计参数坝体材料：C20混凝土，容重2.4t/m 3,弹模为25.5×109(坝体弹模考虑徐变的影响，取为瞬时弹性模量的0.6--0.7)，泊松比0.167，线胀系数1×10-5/℃，导温系数3m 2/月。

坝基：白云岩，容重2.5t/m 3,弹模29.82×109，泊松比0.17，线胀系数1.4×10-5/℃，导温系数3m 2/月。

淤沙浮容重按1.3t/m 3,内摩擦角14°。

温度荷载按规范(SD145-85)计算，封拱灌浆温度取8～12℃。

2.2控制指标大坝拱肩稳定及应力控制指标均严格按照《混凝土拱坝设计规范》（SD145-85）执行，见表2-1、2-2。

2.3坝顶高程的拟定2.3.1设计洪水位计算：62.36169.223670=⨯-=∂-=Q Q Q 总溢s m /3,取单宽流量q=50s m /3， 23.750/62.361/≈==q Q L 溢m ，校核洪水位计算：62.56669.225720=⨯-=∂-=Q Q Q 总溢s m /3， m q Q L 33.1150/62.566/≈==溢，所以取L=12m, n=3, b=4m 。

通过EXCEL 计算，设计水位382.00，校核水位386.00设计洪水位的计算水位H 孔口数n 流量系数m堰宽b6 3 0.49 0.9 4 344.3299082 6.05 3 0.49 0.9 4 348.6429865 6.1 3 0.49 0.9 4 352.9739246 6.15 3 0.49 0.9 4 357.3226489 6.2 3 0.49 0.9 4 361.6890871 6.22 3 0.49 0.9 4 363.4406062 6.24 3 0.49 0.9 4 365.1949436 6.2630.490.94366.9520946取H=7m,河底高程349.00，再往下开挖5m,坝底高程344.00堰顶高程375.00，设计水位382.00.校核洪水位的计算8 3 0.49 0.9 4 530.1305738 8.1 3 0.49 0.9 4 540.10152 8.2 3 0.49 0.9 4 550.1342068 8.3 3 0.49 0.9 4 560.2282565 8.4 3 0.49 0.9 4 570.3832984 8.41 3 0.49 0.9 4 571.4021431 8.42 3 0.49 0.9 4 572.4215937所以取H=9m ，堰顶高程375.00，校核水位384.00.2.3.2坝顶高程根据各种运行情况的水库静水位加上相应超高后的最大值确定。

顶超高值Δh 按下式计算(官厅水库公式)Δh=h l% + h z + h c式中：Δh ………坝顶距水库静水位高度(m)h l%………累计频率为1%时的浪高(m) h z ………波浪中心线至水库静水位的高度(m)h c ………安全超高(m)：正常运用情况取0.3m ，非常运用情况取0.2m 。

2.3.3 波浪要素按“官厅水库”公式计算：h l = 0.0166 V 5/4 D 1/3 L = 10.4(h l ) 0.822l z h Hh cth L Lππ= ε侧收缩系数2/32H g nbm Q ε=流量式中： L………波长（m）；D………吹程，由坝前沿水面至对岸的最大直线距离(km) ,取为5倍坝长。

V………计算风速(m/s)，据资料取15m/s。

2.3.4坝顶高程计算成果见下表：结论：综合考虑后，取坝顶高程为385.0m河床底部高程为349.0m，按地质提供的基本资料，开挖按5.0m计，则坝高为41.0m，属于中坝，在坝顶高程385.0m开挖后的河谷水平宽度为56.90m。

2.4拱坝体型设计根据美国垦务局的建议公式进行计算：2.4.1 坝顶厚度TcT c =0.01（H+1.2L1）式中 T c——坝顶厚度（m）H ——最大坝高（m）= 43.7L ——顶拱弦长（m）= 194.50经计算得T c = 0.01×(41.0+1.2×56.90)=1.09m，据工程经验，拱坝顶部宽度T c不小于3m,取T c =5m。

2.4.2 拱圈厚度（1）、底拱厚度TBBT式中T B——坝底厚度（m）H ——拱冠梁的高度（m）= 41.0L1——坝顶高程处拱端可利用岩基面间的河谷宽度（m）=56.90L 2-——坝底以上0.15H ，即350.15高程处拱端可利用岩基面间的河谷宽度（m ）=11.12经计算得T B =2.78m 。

综合考虑后，取坝底厚度为T B = 7.0m 。

（2）、0.45H 高度，即高程362.45处的厚度T 0.45HT 0.45H =0.95T B经计算得到T 0.45H =6.65m 。

2.4.3 上游面曲线初拟参考其他工程经验及规范要求进行设计：设 11201Z S S H DH Z A ===ββ一般情况下有： β1 = 0.6 ~0.7 β2 = 0.15~ 0.2S = 0.15 ~ 0.3综合考虑后取参数计算如下：mSZ S mH D m H Z A 87.2)65.260.41(20.000.70.4117.065.260.4165.011210=-⨯===⨯===⨯==ββ由此可知，A 、D 、B 三点的坐标为：定出A 、B 、C 三点位置后，可按二次抛物线方程221z a z a y +=，通过三点定出上游曲线，下游用曲线拟合定出。

解出0113.0,564.021==a a ，计算各点坐标如下表：2.5 拱坝布置布置原则：坝体轮廓力求简单，基岩面、坝面变化平顺，避免有任何突变。

布置基本步骤：1.将地形图上可利用的基岩线确定后，试定顶拱轴线位置。

顶拱轴线半径可用R 轴 =0.6L(L 为顶拱高程处拱端可利用基岩面间的河谷宽度)拟定。

将顶拱轴线在地形图上移动，调整位置，尽量使拱轴线与岩基面等高线在拱端处的交角不小于30，并使两端夹角大致相近 。

按选定的半径、中心角及顶拱厚度在画出顶拱内外缘弧线。

2.按初定拱冠梁剖面尺寸，至上而下，选取7道拱圈，绘制各层拱圈剖面布置图，布置原则与顶拱相同。

3.进行应力计算和坝肩岩体抗。

经过应力控制的优化后得到拱坝体型。

计算采用提供程滑稳定校核序计算。

设计过程中严格按照有关规范的要求来进行大坝体形的设计调整。

拱圈分布示意图 各层拱圈参数如下表（单位：米）：第三章应力计算3.1 计算方法及荷载组合3.1.1计算方法拱坝应力按拱梁分载法（拱冠梁法）计算，利用本设计以提供的VB程序在计算机机上计算。

计算初拟采用7层拱圈，其高程分别为：385.0、379.0、373.0、367.0、361.0、355.0、349.0m。

荷载组合情况分基本组合及特殊组合两类：基本组合1.正常蓄水位+相应尾水位+设计正常温降+自重+扬压力+泥沙压力+浪压力。

2.设计蓄水位+相应尾水位+设计正常温升+自重+扬压力+泥沙压力+浪压力特殊组合为：3.核洪水位+相应尾水位+设计正常温升+自重+扬压力+泥沙压力+浪压力。

4.校核洪水位+相应尾水位+设计正常温降+自重+扬压力+泥沙压力+浪压力+地震荷载载。

3.2 应力计算(见附件)第四章溢流坝设计4.1孔口设计4.1.1泄水方式的选择：为使水库有较好的超泄能力，采用开敞式孔口。

4.1.2洪水标准的确定；本次设计的拱坝是五级建筑物，采用30年一遇的洪水标准设计，200年一遇的洪水校核。

4.1.3流量的确定：设计情况下，溢流坝的下泄流量为367m3/s ；校核情况下，溢流坝的下泄流量为572 m3/s。

4.1.4单宽流量的选择：坝址处基岩比较坚硬完整，综合枢纽的布置及下游的消能防冲要求，单宽流量范围30～50 m 3/s ，取单款流量50 m 3/s 。

4.1.5孔口净宽的拟定：分别计算设计和校核情况下溢洪道所需孔口宽度。

计算成果如下：表4－1 孔口净宽计算根据以上计算，溢流坝孔口净宽取12.0m ，假设每一孔宽度为4m ，孔数为3。

4.1.6 溢流坝段总长度（溢流孔口的总宽度）的确定：根据工程经验拟订孔口支墩的厚度为：中墩1m ，边墩1m,则溢流坝段的总长度L 为：m b n nb L 0.141234)1(0=⨯+⨯=-+=4.1.7堰顶高程的确定：据设计资料，堰顶高程取375.0m 。

4.1.8 定型设计水头d H 的确定：堰上最大水头m ax H =校核洪水位-堰顶高程=384.0-735.0=9.0m 所以，定型设计水头d H =（%75～%95，75.6max =H ～8.55. 取d H =7.20m4.1.9 下游最高水位计算：下游水位计算水深h n 面积A 湿周X 水力半径R=A/X水力坡降J河宽1 0.05 1.631 3.368 0.484263658 0.032 17.7232614 3.598433915 2.295 0.05 25.327 13.95 1.815165197 0.032 22.0893374 134.8340271 9.167 0.05 47.157 19.2 2.456605543 0.032 23.2319626 307.1671525 12.58 0.05 57.593 21.33 2.700473578 0.032 23.6013394 399.5777599 13.48.5 0.05 62.786 22.34 2.809971357 0.032 23.758206 447.3036025 13.88.7 0.05 64.859 22.75 2.851571774 0.032 23.8164693 466.6215279 13.99 0.05 67.966 23.34 2.911996572 0.032 23.899848 495.8579367 14.110 0.05 78.304 25.29 3.096610907 0.032 24.1459577 595.1777564 14.610.50.0583.46926.253.1803772150.03224.2536125 645.826633214.96/11R nC =RJAC Q =流量通过计算，由水位流量关系曲线知设计水位对应的下游水位约为357.3，校核水位对应的下游水位约为358.74.2溢流坝设计4.2.1顶部曲线段WES 曲线下游曲线段线采用：y H x d 85.085.10.2按上式算得的坐标值如下表： Y/m 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0 X/m1.5092.1952.7343.1933.6034.4865.2402.503.04.05.06.07.0 5.912 6.524 7.6228.5999.490 10.315 8.0 9.0 10. 11.80711.81512.5084.2.2挑流鼻坎设计挑流鼻坎有连续式鼻坎和差动式，本设计采用连续式；按规范规定，鼻坎挑射角之间 35~15=θ，根据工程经验，挑射角一般取之间 25~20=θ，，取︒=23θ；鼻坝坝顶高程高出下游最高水位1～2m ，所以鼻坎高程为358.7+2=360.7m,反弧半径R=（4～10）h ， h 为校核洪水位时反弧处的水深（常近似取鼻坎上水深）。

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某江水利枢纽拱坝设计计算书毕业论文

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某江水利枢纽拱坝设计计算书毕业论文目录第一章调洪演算 (3)1.1调洪演算的原理 (3)1.2泄洪方案的选择 (3)1.2.1 对三种方案进行调洪演算 (3)1.2.2 对三种方案分别计算坝顶高程 (7)1.2.3 对三种方案进行比较 (9)第二章大坝工程量比较 (10)2.1大坝剖面设计计算 (10)2.2工程量比较 (16)第三章第一建筑物——大坝的设计计算 (18)3.1拱坝的剖面设计以及拱坝的布置 (18)3.1.1 坝型选择双曲拱坝 (18)3.1.2 拱坝的尺寸 (18)3.2荷载组合 (19)3.3拱坝的应力计算 (20)3.3.1 对荷载组合⑴，⑵，⑶使用FORTRAN程序进行电算 (20)3.3.2 对荷载组合⑷进行手算 (22)3.4坝肩稳定验算 (31)3.4.1 计算原理 (31)3.4.2 验算工况 (31)3.4.3 验算步骤 (32)第四章泄水建筑物的设计 (38)4.1泄水建筑物的型式尺寸 (38)4.2坝身进水口设计 (38)4.2.1 管径的计算 (38)4.2.2 进水口的高程 (38)4.3泄槽设计计算 (39)4.3.1 坎顶高程 (39)4.3.2坎上水深h c (39)4.3.3反弧半径R (40)4.3.4 坡度（直线段）：与孔身底部坡度一致。

(40)4.3.5 挑射角θ=20° (40)4.4 导墙设计 (40)4.5消能防冲计算 (41)4.5.1水舌挑距 (41)4.5.2冲刷坑深 (42)参考文献 (45)附录一 (46)附录二 (47)第一章 调洪演算1.1 调洪演算的原理先对一种泄洪方案，求得不同水头下的孔口泄洪能力，并作孔口泄洪能力曲线，再假定几组最大泄流量，对设计（校核）洪水过程线进行调洪演算，求得这几组最大泄流量分别对应的水库存水量，查水位库容曲线，得出这几组最大泄流量分别对应的上游水位，并作最大泄流量与上游水位的关系曲线。

拱坝设计计算书最详细的

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表2.2-1 组成各滑动块体的节理面产状参数表滑动动块体计算图平面投影见图2.2-2。

拱坝坝肩稳定分析中考虑的作用荷载有：坝体作用与滑动体的作用力（包括拱端轴向力H a，径向剪力V a，梁底切向剪力V ct，梁底径向剪V cr，垂直力W1。

由拱梁分载法应力计算获得其分布），滑动体自重，作用于滑动体各面上的扬压力或水压力。

荷载组合：基本组合时，以“正常蓄水位+温降”和“校核洪水位+温升”情况为代表情况；特殊组合时，以“校核洪水位+温升”为代表情况。

2.4 荷载计算a）拱端力计算由于双曲拱坝各高程拱圈拱端轴向和径向各不相同，为计算拱端合力，以坝顶拱圈拱端的轴向和径向为基准，将以下各拱圈的拱端力和梁底剪力换算成坝顶拱圈拱端的轴向和径向两各方向的分布力，然后根据坝肩滑动体在坝基面出露的范围计算坝体作用于滑动体的合力。

坝顶拱圈左拱端轴向方位角为151.98°，右拱端轴向方位角为234.82°。

由拱梁分载法计算给出的左、右岸各拱圈拱端力、梁底剪力分布，以及转换为沿坝顶拱端轴向和径向作用力分布（沿单位高度分布）见表2.5-1到表2.5-5。

表2.4-1 左岸各拱圈拱端力和梁底剪力分布单位：1000kN/m表2.4-2 右岸各拱圈拱端力和梁底剪力分布单位：1000kN/m表2.4-3 左岸各拱圈拱端力和梁底剪力分布单位：1000kN/m表2.4-4 右岸各拱圈拱端力和梁底剪力分布单位：1000kN/m表2.4-5 左岸各拱圈拱端力和梁底剪力分布单位：1000kN/m表2.4-6 右岸各拱圈拱端力和梁底剪力分布单位：1000kN/m根据各滑动楔形体在坝基面上出露的高程范围由表 4.5-1～表4.5-5计算得出作用于各块体拱端力见表4.5-6。

表2.4-7 拱坝坝端作用于各滑动体的合力计算结果单位：1000kNB）滑动体自重计算滑动块体体积由其平面图采用平行切面法计算，岩体容重为26.3kN/m。

A5-拱坝课程设计任务书及指导书(2003)

A5-拱坝课程设计任务书及指导书(2003)

课程设计任务书----A5拱坝河北工程大学水电学院水利系目录1 设计目的2 基本要求3 设计成果及具体要求4 时间安排5 基本资料1 课程设计目的课程设计是本专业教学大纲所规定的重要教学内容，是学生在学习完本门课程后进行的一次理论结合实际的较全面和基本的训练，是对本门课程及其前缘课程有关知识的系统运用和检验。

通过设计要求达到以下基本目的。

（1）巩固和提高以往所学的有关基础理论和专业知识；（2）培养学生综合运用所学的知识以解决实际工程问题的独立工作能力，并初步掌握进行水利枢纽和水工建筑物的设计思想、设计原则、步骤和方法；（3）培养学生学习使用有关设计规范、手册、查阅参考文献等方面的能力，锻炼学生分析计算、绘图、和编写设计说明书等方面的基本技能；（4）要求每个同学在设计中，遵守纪律，努力学习，互相启迪，细心思考，小心求证，充分发挥个人的主动性和创造性，高质量的完成本次设计。

2 设计基本要求（1）设计者必须发挥独立思考能力，在老师指导下认真地完成设计任务，在设计中应遵循设计规范，尽量学习国内外先进技术与经验；（2）设计者对待设计计算、绘图等工作应具有严肃认真，使设计能达到锻炼学生的预期目的；（3）设计者必须充分重视和熟悉原始资料，明确设计任务，在规定时间内圆满完成要求的设计内容，成果包括：设计说明书一份（按规范格式），A2图纸1-2份。

3 设计成果及具体要求3.1 设计成果设计成果包括：（1）设计说明计算书1份（2）拱坝平面布置图1张3.2 设计成果具体要求3.2.1.设计说明书编写原则：（1）按章节叙述，先拟好提纲再编写，要体现出清晰的设计思路；（2）包括基本资料和基本数据；（3）说明设计标准、设计情况及设计依据；（4）阐述设计思想、原则及方法（包括所采用的基本理论和公式说明，采用条件及原因，所考虑问题的影响因素）（5）对具体设计要说明设计的前提、设计原理、方法、主要步骤、主要过程及阶段性成果，成果尽量以表格的形式给出；（6）对成果的分析及结论：对成果的分析一定要有分析和判断，给以评价，分析存在问题的原因和改进措施；（7）要求简明扼要，思路清晰，用语简练。

单圆心单曲拱坝课程设计

单圆心单曲拱坝课程设计

单圆心单曲拱坝课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解单曲拱坝的基本概念，掌握其结构特点和功能；2. 学生能描述单圆心单曲拱坝的几何参数，了解其与水压力的关系；3. 学生能掌握拱坝应力分析的基本原理，了解影响拱坝稳定的因素。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析单圆心单曲拱坝的受力情况，并进行简单的计算；2. 学生能通过小组合作，设计并绘制出单圆心单曲拱坝的示意图；3. 学生能运用实际案例分析，提出提高拱坝稳定性的措施。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习，培养对水利工程建设的兴趣，增强环保意识；2. 学生能认识到拱坝在国民经济中的重要作用，提高对水利工程的尊重和责任感；3. 学生在小组合作中，培养团队协作精神，增强沟通与交流能力。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在让学生掌握单曲拱坝的基本知识，培养其运用所学分析问题、解决问题的能力，同时注重培养其团队协作和沟通能力。

课程目标具体、可衡量，便于教师进行教学设计和评估。

通过本课程的学习，学生将能更好地理解水利工程，为将来从事相关工作打下坚实基础。

二、教学内容1. 单圆心单曲拱坝的定义及结构特点- 拱坝的类型及结构- 单圆心单曲拱坝的构成要素2. 单圆心单曲拱坝的几何参数与水压力关系- 拱坝的几何参数：圆心角、半径、矢高等- 水压力的计算方法- 几何参数与水压力的关系分析3. 拱坝应力分析原理- 应力分析的基本概念- 拱坝应力分析的简化方法- 影响拱坝稳定性的因素4. 提高拱坝稳定性的措施- 结构优化设计- 施工质量控制- 监测与维护5. 实践案例分析- 选取具有代表性的单圆心单曲拱坝案例- 分析案例中的设计、施工及稳定性措施教学大纲安排：第一课时：介绍拱坝的定义、类型及结构特点，重点讲解单圆心单曲拱坝的构成要素；第二课时：分析单圆心单曲拱坝的几何参数与水压力关系；第三课时：讲解拱坝应力分析原理及影响稳定性的因素；第四课时：探讨提高拱坝稳定性的措施，结合实践案例进行分析；第五课时：小组合作，设计并绘制单圆心单曲拱坝示意图，进行课堂展示。