闸坝毕业设计计算说明书终结版.doc
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目录
第一章设计依据 1
1.1工程等级及建筑物级别及设计标准 1
1.1.1工程等级 1
1.1.2建筑物等级 1
1.1.3洪水标准 2
1.2设计基本资料 2
1.2.1水文资料 2
1.2.1.1洪峰流量 2
1.2.1.2气象 3
1.2.1.3泥沙特征 4
1.2.2.地质资料 4
1.2.3建筑材料 5
第二章设计洪水位和校核洪水位计算 6
2.1堰型的选择 6
2.2闸底板高程 6
2.3水闸过闸流态的判别 6
2.4闸孔总净宽计算 6
2.5泄流能力验算 10
第三章闸室的布置 11
3.1闸门高度设计计算 11
3.2闸顶高程的确定 11
3.2.1挡水时的闸顶高程 12
3.2.2泄水时的闸顶高程 12
3.2.2.1设计洪水位时坝顶高程 12
3.2.2.2校核洪水位时坝顶高程 12
3.3闸墩尺寸的确定 13
3.3.1闸墩厚度 13
3.3.2闸墩高度 14
3.3.3闸墩的长度 14
3.4底板尺寸的确定 14
3.5闸室的分缝与止水 15
第四章泄洪闸及冲砂闸设计计算 16
4.1冲砂闸闸孔孔径计算 16
4.2冲沙闸闸墩设计 17
4.3泄洪闸闸孔孔径设计计算 17
第五章非溢流坝设计计算 20
5.1坝顶高程的确定 20
5.1.1设计洪水位时坝顶高程的确定 20
5.1.2校核蓄水位坝顶高程的确定 20
5..2剖面设计 21
5.3荷载计算 21
5.3.1当位于正常蓄水位时 21
5.3.2当位于设计洪水位时 22
5.3.3当位于校核洪水位时 23
5.3.4当为检修状况时 24
5.4非溢流坝段的稳定计算 25
5.4.1当位于正常蓄水位时 25
5.4.2当位于设计洪水位时 26
5.4.3当为校核洪水位时 26
5.4.4当为检修状况时 26
第六章消能防冲设计计算 27
6.1消力池布置 27
6.2海漫计算 29
6.3防冲槽设计 29
第七章闸室稳定计算 31
7.1设计情况及相应荷载组合 31
7.2各情况下的荷载计算 31
7.2.1完建无水期 31
7.2.1.1自重 31
7.2.1.2地基承载力验算 33
7.2.2正常蓄水期的验算 34
7.2.2.1自重 34
7.2.2.2水重 34
7.2.2.3扬压力 34
7.2.2.4静水压力 39
7.2.2.5浪压力 39
7.2.2.6泥沙压力 40
7.2.2.7地基承载力的验算 40
7.2.2.8抗滑稳定分析 42
7.2.2.9抗浮稳定分析 42
7.2.3设计洪水位的验算 43
7.2.3.1自重 43
7.2.3.2水重 43
7.2.3.3扬压力 43
7.2.3.4静水压力 48
7.2.3.5浪压力 48
7.2.3.6泥沙压力 49
7.2.3.7地基承载力的验算 49
7.2.3.8抗滑稳定分析 51
7.2.3.9抗浮稳定分析 51
7.2.4校核洪水位的验算 51
7.2.4.1自重 51
7.2.4.2水重 52
7.2.4.3扬压力 52
7.2.4.4静水压力 57
7.2.4.5浪压力 58
7.2.4.6泥沙压力 58
7.2.4.7地基承载力的验算 59
7.2.4.8抗滑稳定分析 60
7.2.4.9抗浮稳定分析 61
4
第一章设计依据
1.1工程等级及建筑物级别及设计标准
1.1.1工程等级
*水电站位于**省*市严道镇庙岗乡境内。
给定正常高水位750.00米,发电引用流量52m³/s。
电站装机容量6400kw。
根据工程基本资料和《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000(表1—1),确定:
*水电站工程等级属于V,小
(2)型规模。
表1-1水利水电工程分等指标
工程等别
工程规模
水库总库容
防洪
治涝
灌溉
供水
发电
(108m3)
保护城镇及工矿企业的重要性
保护农田
治涝面积
灌溉面积
供水对象重要性
装机容量
(104亩)
(104亩)
(104亩)
(104kw)
Ⅰ
大
(1)型
≥10
特别重要
≥500
≥200
≥150
特别重要
≥120
Ⅱ
大
(2)型
10~1.0
重要
500~100
200~60
150~50
重要
120~30
Ⅲ
中型
1.0~0.10
中等
100~30
60~15
50~5
中等
30~5
Ⅳ
小
(1)型
0.10~0.01
一般
30~5
15~3
5~0.5
一般
5~1
Ⅴ
小
(2)型
0.01~0.001
<5
<3
<0.5
<1
注:
①水库总库容指水库最高水位以下的静库容;
②治涝面积和灌溉面积均指设计面积。
1.1.2建筑物等级
根据工程基本资料和《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000(表1—2),确定:
工程等级为V
查表1-2及1-3可知:
永久性水工建筑物中主要建筑物等级为5,次要建筑物等级为5。
临时水工建筑物等级为5。
表1-2水工建筑物级别
工程等别
永久性建筑物级别
主要建筑物
次要建筑物
Ⅰ
1
3
Ⅱ
2
3
Ⅲ
3
4
Ⅳ
4
5
Ⅴ
5
5
表1-3临时水工建筑物的级别
级别
保护对象
失事后果
使用年限(年)
临时性水工建筑物规模
高度(m)
库容(亿m³)
3
有特殊要求的一级永久性水工建筑物
淹没重要城镇,工矿企业,交通干线或推迟总工期及第一台(批)机组发电,造成重大灾害和损失
>3
>50
>1.0
4
1级,2级永久性水工建筑物
淹没一般城镇,工矿企业或影响总工期及第一台(批)机组发电,造成较大经济损失
3~1.5
50~15
1.0~0.1
5
3级,4级永久性水工建筑物
淹没基坑,但对总工期及第一台(批)机组发电影响不大,经济损失小
<1.5
<15
<0.1
1.1.3洪水标准
根据资料可知库区洪水标准:
二十年一遇设计洪水流量为1700m³/s,相应的下游水位746.9米。
一百年一遇校核洪水流量为2080m³/s,相应的下游水位747.566米。
防洪限制水位751.00米。
故洪水标准为:
拦河坝设计洪水标准为20年一遇,校核洪水为100年一遇。
1.2设计基本资料
1.2.1水文资料
1.2.1.1洪峰流量
*河流域内曾设有经河、荥河、*河水文站。
本次设计使用*水文站观测资料进行设计。
表1-4*电站设计年径流成果表单位:
m3/s
时段
Q0
P(%)
10
50
90
年
38.2
45.4
37.9
31.9
11~4月
20.4
23.4
20.3
17.5
表1-5*电站设计年径流年内分配表单位:
m3/s
代表年
六
七
八
九
十
十一
十二
一
二
三
四
五
六
丰水年
104
97.3
81.0
40.8
27.6
17.9
14.1
14.3
23.3
40.5
35.1
45.4
45.4
中水年
64.1
108
69.0
34.3
29.9
16.4
13.6
14.7
20.3
22.3
22.6
37.9
37.9
枯水年
46.4
45.4
63.0
35.8
22.7
16.3
13.4
13.4
20.0
28.0
26.5
31.9
31.9
表1-6设计洪水成果表单位:
m3/s
均值
各种频率设计值
P=1%
P=2%
P=3.3%
P=5%
P=10%
P=20%
1090
2080
1920
1880
1700
1520
1330
根据表1-6可知建筑物洪水标准与流量(见表1-7)
表1-7永久性主要建筑物洪水标准与洪峰流量
频率
建筑物
P=5%
P=1%
流量(m3/s)
流量(m3/s)
拦河坝
1700
2080
1.2.1.2气象
1.多年平均降水量1253.0mm
2.设计风速26.5m/s,
3.校核风速18.0m/s,
4.吹程2.2km,
5.风向北风(沿吹程方向)
1.2.1.3泥沙特征
1.输出率1.56kg/s
2.淤沙浮容重0.75t/m3
3.淤沙内摩擦14°
4.悬移质含沙量1.2kg/m3
1.2.2.地质资料
闸址处河谷为U型河谷,河床宽70~120m,河床高程为741.5~743.5m。
左坝肩段:
地面高程742~747m,为Ⅰ级阶地及前缘,阶地表层为粉土,厚0.5~1.2m,下部为(漂)卵砾砂,结构稍密~中密为主,厚12~13m,下伏基岩为沙溪庙组之粉砂质泥岩夹砂岩,岩体强弱风化厚度分别为2~3、3~4m,基岩顶高程733~734m。
坝基段:
经河河床较平缓,中部发育一高漫滩,地面高程为741~744m。
河床中漂卵砾石夹砂层厚3~7m,结构松散~稍密。
下伏岩体为J2s层粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩、砂岩及F2断层破碎带,其处露顶板高程为735~739m。
J2s层泥质粉砂岩、粉砂质泥岩夹砂岩岩体强弱风化带厚度分别为2~3m、4~5m。
右坝肩段:
下坝线区域存在笔夹石滑坡,滑坡发生在坝线上游老婆弯山坡上,位于坝轴线上游右岸,主要为浅层堆积层滑坡,地形总体呈斜坡,微圈椅状。
滑坡体长55~60m、宽60~65m、厚2~8m,高程750~753m,斜坡下为一陡坎,基岩裸露;后缘高程为777~780m,发育有阶坎状小平台,宽3~6m,坎高1~3m,后缘壁为基岩,由沙溪庙组(J2s)之砂泥岩互层组成;滑坡左侧发育一小冲沟,夏季有流水;滑坡右侧为一侧微凹地形。
据调查,近几十年来,滑坡体未见有明显变形及滑动现象,天然状态下稳定性较好。
表1-8坝址基岩物理力学性质指标
名称
指标
容重
T/m3
弹性模量
Kg/cm3
软化系数
摩擦系数
承载力
Kg/cm3
抗压强度
Kg/cm3
柏松比
砂岩
2.55(干)
2.57(湿)
6×104
0.51
0.60
2.5(压)
1(拉)
500
0.25
页岩
2.54(干)
2.60(湿)
9000
0.35
8(压)
160
0.31
砂砾石
1.1(浮重)
2000
0.31
0.35
注:
岩石与混凝土接触面的抗剪断强度指标f=0.9;C=0.7Mpa(7kg/cm2)
1.2.3建筑材料
表1-9砼与石料物理力学指标
名称
浆砌体
干砌毛条石
干砌块石
混凝土
容重
T/m3
2.3
1.9
1.65
2.45
弹性模量
Kg/cm2
4×104
2.8×104
摩擦系数
0.65砌体与砂体
0.60砌体与砂岩
0.35毛条石与
页岩
0.35与页岩
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