重力坝计算实例
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坝体静水压力计算摘要:一、引言二、坝体静水压力的计算方法1.基本公式2.影响因素3.特殊情况处理三、计算实例四、结论正文:一、引言坝体静水压力计算是水利工程设计中的一项重要内容。
了解和掌握坝体静水压力的计算方法,对于保证大坝安全稳定运行具有重要意义。
本文将从基本公式、影响因素、特殊情况处理等方面对坝体静水压力计算进行详细阐述,并通过计算实例加深理解。
二、坝体静水压力的计算方法1.基本公式坝体静水压力计算的基本公式为:P = ρgh,其中P表示静水压力,ρ表示水的密度,g表示重力加速度,h表示水头高度。
2.影响因素(1)水的密度:水的密度是影响静水压力的主要因素,不同地区的水质密度可能有所不同。
(2)重力加速度:地球重力加速度在地球不同地点略有差异,但通常可取9.8m/s。
(3)水头高度:水头高度包括坝前水位、坝高和下游水位。
在计算时,需要考虑上下游水位的变化对静水压力的影响。
3.特殊情况处理(1)地震情况下:在地震情况下,坝体静水压力会受到动水压力的影响,需采用专门的方法进行计算。
(2)冰冻情况下:在冰冻情况下,坝体静水压力会受到冰厚和冰面粗糙度等因素的影响,需进行特殊处理。
三、计算实例以某混凝土重力坝为例,已知坝高为100m,上游水位为50m,下游水位为30m,水的密度为1000kg/m。
根据基本公式,可得坝体静水压力P = ρgh = 1000kg/m × 9.8m/s × 50m = 4.9 × 10 Pa。
四、结论坝体静水压力计算是水利工程设计中关键环节,掌握计算方法对确保大坝安全稳定运行至关重要。
在实际计算过程中,需注意考虑各种影响因素,并根据具体情况采取相应处理方法。
目录第一章调洪计算 (1)1.1调洪演算的目的 (1)1.2调洪演算的基本原理和方法 (1)1.2.1 调洪演算原理 (1) (2)1.2.2调洪演算方法1.3调洪的基本资料 (2)1.4 调洪演算过程 (2)1.4.1 方案一 (2)1.4.2方案二 (9)第二章非溢流坝段设计计算 (17)2.1 坝顶高程的确定 (17)2.1.1 正常蓄水位时坝顶高程的确定 (17)2.1.2 校核蓄水位坝顶高程的确定 (18)第三章非溢流坝段的稳定和应力分析 (20)3.1 坝体自重 (20)3.2 上下游坝面水重 (21)3.2.1 设计工况 (21)3.2.2 校核工况 (23)3.3 上、下游水平静水压力 (24)3.3.1 设计工况 (24)3.3.2 校核工况 (24)3.4 浪压力 (25)3.4.1 基本数据 (25)3.4.2 波浪要素计算及波态判别 (25)3.5 淤沙压力 (27)3.5.1 基本数据 (27)3.5.2 计算 (27)3.6 扬压力 (27)3.6.1 基本数据 (27)3.6.2 计算步骤 (28)3.6.2.1 设计工况 (28)3.6.2.2 校核工况 (29)第四章溢流坝段的设计计算 (31)4.1 溢流坝段总长度(溢流孔口的总宽度)的确定 (31)4.2 闸门高度的确定 (31)H的确定 (32)4.3 定型设计水头d第五章堰面曲线设计 (33)5.1 曲线方程 (33)5.2 堰顶下游曲线方程 (33)5.3 直线与曲线交点坐标 (34)5.4反弧圆心确定 (34)第六章中间直线段设计 (35)第七章下游消能设计 (36)7.1 基本资料 (36)7.2 消力戽体型的选择 (36)7.2.1 消力戽半径的确定 (36)7.2.2 消力戽底部高程的决定 (37)7.2.3 戽式消力池长度的决定 (37)7.2.4 戽式消力池出射角的确定 (37)7.2.5 戽坎高度的确定 (37)7.3 戽式消力池与宽尾墩联合消能比较试验 (38)7.4 台阶溢流坝面的设计 (38)7.5 溢流坝及消能工设计 (38)第八章水力校核 (40)附录 (41)参考文献 (43)某重力坝设计计算书学 生:潘震生 指导老师:黄耀英 三峡大学科技学院第一章 调洪计算1.1调洪演算的目的由正常蓄水位等基本资料,通过调洪演算来确定设计洪水位和校核洪水位,从而来确定坝高。
坝体强度承载能力极限状态计算及坝体稳定承载能力极限状态计算(一)、基本资料坝顶高程:1107.0 m校核洪水位(P = 0.5 %)上游:1105.67 m下游:1095.18 m 正常蓄水位上游:1105.5 m下游:1094.89 m死水位:1100.0 m混凝土容重:24 KN/m3坝前淤沙高程:1098.3 m泥沙浮容重:5 KN/m3混凝土与基岩间抗剪断参数值:f `= 0.5c `= 0.2 Mpa坝基基岩承载力:[f]= 400 Kpa坝基垫层混凝土:C15坝体混凝土:C1050年一遇最大风速:v 0 = 19.44 m/s多年平均最大风速为:v 0 `= 12.9 m/s吹程D = 1000 m(二)、坝体断面1、非溢流坝段标准剖面(1)荷载作用的标准值计算(以单宽计算)A 、正常蓄水位情况(上游水位1105.5m ,下游水位1094.89m ) ① 竖向力(自重)W 1 = 24×5×17 = 2040 KN W 2 = 24×10.75×8.6 /2 = 1109.4 KNW 3 = 9.81×(1094.5-1090)2×0.8 /2 = 79.46 KN ∑W = 3228.86 KNW 1作用点至O 点的力臂为: (13.6-5) /2 = 4.3 m W 2作用点至O 点的力臂为:m 067.16.83226.13=⨯- W 3作用点至O 点的力臂为:m 6.58.0)10905.1094(3126.13=⨯-⨯-竖向力对O点的弯矩(顺时针为“-”,逆时针为“+”):M OW1 = 2040×4.3 = 8772 KN·mM OW2 = -1109.4×1.067 = -1183.7 KN·mM OW3 = -79.46×5.6 = -445 KN·m∑M OW = 7143.3 KN·m②静水压力(水平力)P1 = γH12 /2 = 9.81×(1105.5-1090)2 /2= -1178.4 KNP2 =γH22 /2 =9.81×(1094.89-1090)2 /2 = 117.3KN∑P = -1061.1 KNP1作用点至O点的力臂为:(1105.5-1090)/3 = 5.167mP2作用点至O点的力臂为:(1094.89-1090)/3 = 1.63m静水压力对O点的弯矩(顺时针为“-”,逆时针为“+”):M OP1 = 1178.4×5.167 = -6089 KN·mM OP2 = 117.3×1.63 = 191.2 KN·m∑M OP = -5897.8 KN·m③扬压力扬压力示意图请见下页附图:H1 = 1105.5-1090 = 15.5 mH2 = 1094.89-1090 = 4.89 m(H1 -H1) = 15.5-4.89 = 10.61 m计算扬压力如下:U1 = 9.81×13.6×4.89 = 652.4 KNU2 = 9.81 ×13.6×10.61 /2 = 707.8 KN∑U = 1360.2 KNU1作用点至O点的力臂为:0 mU2作用点至O点的力臂为:13.6 / 2-13.6 / 3 = 2.267m 竖向力对O点的弯矩(顺时针为“-”,逆时针为“+”):M OU1 = 0 KN·mM OU2 = -707.8×2.267 = -1604.6 KN·m∑M OU = -1604.6 KN·m④浪压力(直墙式)浪压力计算简图如下:由确定坝顶超高计算时已知如下数据:单位:m使波浪破碎的临界水深计算如下:%1%122ln 4h L h L L H m m m cr πππ-+=将数据代入上式中得到: 013.183.02644.783.02644.7ln 4644.7=-+=πππcr H 由判定条件可知,本计算符合⑴H ≥H cr 和H ≥L m /2,单位长度上的浪压力标准值按下式计算:)(41%1Z m W Wkh h L P +=γ 式中:γw ──水的重度 = 9.81 KN/m 3其余计算参数已有计算结果。