重力坝课程设计文档格式.docx
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根据当地的经济发展要求需修建水库,该工程以发电、灌溉、防洪为主。
拟建的水库总库容1.33亿立方米,电站装机容量9600kw。
工程等级、建筑物级别以及各项控制标准、指标按现行的国家规范规范[4]自行确定。
二、坝基地质条件
1、开挖标准:
本工程坝体在河床部分的基岩设计高程原定在827.2m。
2、力学指标:
坝体与坝基面接触面的抗剪断摩擦系数f'=1.04,粘结力系数c'=900kPa。
3、基岩抗压强度:
1500
三、特征水位
经水库规划计算,坝址上、下游特征水位如下:
P=0.1%校核洪水位为909.92,相应下游水位为861.15;
P=1%设计洪水位为907.32,相应下游水位为859.80;
正常挡水位为905.70;
相应下游水位为855.70;
淤沙高程为842.20;
四、荷载及荷载组合
荷载应按实际情况进行分析,决定计算内容。
荷载组合根据实际情况参照规范[1~3]要求。
具体计算时每人选取1种有代表性或估计其为控制性的组合进行设计计算。
有关荷载资料如下,未经列出者由设计者自行拟定。
1、筑坝材料:
混凝土容重。
2、坝基扬压力、坝基防渗处理:
根据水库地基情况,设置帷幕灌浆和排水孔幕。
为简化计算起见,扬压力折减系数取0.3。
3、风速与吹程:
坝址洪水期多年平均最大风速18.1m/s,洪水期50年重现期最大风速25m/s,坝前吹程1公里。
4、水库淤沙:
淤沙浮容重为8.0,淤沙内摩擦角。
5、坝址地震基本烈度:
根据“中国地震烈度区划图”坝址位于7度区,设防烈度按7度考虑。
6、坝顶有一般交通要求。
3.课程设计报告内容
3.1工程等别及建筑物级别确定
水利部、原能源部颁布的水利水电工程的分等分级指标,将水利水电工程根据其工程规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等,见表2-1-1
表3-1-1水利水电工程分等指标
工程等别
工程
规模
水库总
库容
(10m)
防洪
治涝
灌溉
供水
发电
保护城镇及工矿企业的重要性
保护
农田
(10亩)
治涝
面积
灌溉
供水对象重要性
装机
容量
(10KW)
Ⅰ
大
(1)型
≥10
特别重要
≥500
≥200
≥150
≥120
Ⅱ
大
(2)型
10~1.0
重要
500~100
200~60
150~50
120~30
Ⅲ
中型
1.0~0.10
中等
100~30
60~15
50~5
30~5
Ⅳ
小
(1)型
0.10~0.01
一般
15~3
5~0.5
5~1
Ⅴ
小
(2)型
0.01~0.001
<
5
3
0.5
1
本设计中,水库总库容为1.33亿,由表3-1-1可知,工程等别为Ⅱ级;
电站装机容量为9600kW,由表3-1-1可知,工程等别为Ⅴ级。
故确定该工程等别为Ⅱ级。
水利水电工程中的永久性水工建筑物和临时性水工建筑物,根据其所属工程等别及在工程中的作用和重要性划分为五等和三等,见表3-1-2。
表3-1-2永久性水工建筑物的级别
永久性建筑物级别
临时性建筑物级别
主要建筑物
次要建筑物
2
4
由于确定了水利工程等别为Ⅱ级,查表3-2可知,主要建筑物级别确定为2级,次要建筑物级别确定为3级。
本设计未设计临时性水工建筑物。
3.2初步拟定坝体断面
3.2.1基本剖面尺寸的确定
假定基本剖面为三角形,上游水位与坝顶齐平,扬压力、静水压力均为三角形分布,确定满足强度和稳定条件下的最小坝底宽度T。
一、按满足强度条件确定坝底的最小宽度T
当库满时:
上游边缘铅直正应力
(1)
下游边缘铅直正应力
(2)
当库空时,令式
(1)、式
(2)中=0,得:
上游边缘铅直正应力(3)
下游边缘铅直正应力(4)
强度控制条件是坝基面不允许出现拉应力。
当库空时,由式(3)可以看出:
只要在0~1之间,即上游坡度取正坡,坝基面不出现拉应力。
当库满时要使上游不出现拉应力,可令式
(2)中0,求得坝底宽度为:
,由该式可知,当H为一定值时,值越小,则底宽也越小。
考虑库空时,下游坝面不出现拉应力,可取=0,求得上游坝面为铅直面的三角形基本剖面的最小底宽。
本设计中取坝顶水位为校核洪水位,则
二、按满足稳定条件确定坝底的最小宽度T
将求得的、、及由强度要求得出的T代入,若满足要求,则由强度条件确定的最小坝底宽T就是坝底的最小宽度。
若不满足要求则将坝底宽T增大,直到满足抗滑稳定要求为止。
,满足要求。
综上:
3.2.2坝顶高程、坝顶宽度的确定
一、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,可由式3-2-1计算,应选择两者中防浪墙顶高程的高者作为选定高程。
式中:
△h—防浪墙顶至正常蓄水位或校核洪水位的高差(m);
h1%—波高(m);
hz—波浪中心线至正常或校核洪水位的高差(m);
hc—安全超高,按表8.1.1采用。
计算和时选用官厅水库公式,公式如下
为计算风速,,是指水面以上10m处10min的风速平均值,水库为正常蓄水位和设计洪水位时,宜采用相应季节50年重现期的最大风速,校核洪水位时,宜采用相应洪水期最大风速的多年平均值;
D为风作用于水域的长度,km,称为吹程或风区长度;
H为坝前水深,m。
表3-2-2-1安全超高
相应水位
坝的安全级别
正常蓄水位
0.7
0.4
校核洪水位
0.3
1、设计洪水位时
由表3-2-1得
所以=1.15+0.28+0.5=1.93m
=907.32+1.93=909.25m
2、校核洪水位时
所以=0.77+0.12+0.4=1.29m
=909.92+1.29=911.21m
综上,防浪墙顶高程Z=911.21m,防浪墙高取1.2m,则坝顶高程Z=911.21-1.2=910.01m
当坝顶上游侧设有防浪墙时,坝顶应高出设计洪水位0.5m且不低于校核洪水位,Z=910.01m满足要求。
所以坝顶高程为910.01m
二、坝顶宽度
坝顶宽度一般取坝高的8%~10%,且不小于3m,又坝顶需要行走门式起重机,门机轨距7.0m,所以坝顶宽度定为8m。
3.2.3拟定坝体基本断面
上游坝面坡度应与溢流坝段、放水孔坝段相协调,为照顾泄、放水需要,上游面宜采用直立或部分折坡坝面;
坝体基本三角形顶点,可放在校核洪水位,或略予提高。
1、上游面铅直,适用于混泥土与基岩接触面间的f、c值较大或坝体内设有泄水孔或引水管道、有进口控制设备的情况;
2、上游坝面上部铅直,下部倾斜,既便于布置进口控制设备,又可利用一部分水重帮助坝体维持稳定,是实际工程中经常采用的一种形式;
3、上游坝面略向上游倾斜,适用于混泥土与基岩接触面间的f、c值较低的情况。
本设计中f、c值较低,故采用上游坝面略向上游倾斜,坡率取为1:
0.1。
基本剖面如图一:
3.3荷载计算及抗滑稳定分析(手算)
一、确定荷载组合
表3-3-1荷载组合表
荷载组合
主要考虑情况
荷载作用力
自重
水压力
扬压力
淤沙压力
浪压力
冰压力
地震力
动水压力
其他
基本组合
(1)正常蓄水位情况
√
(2)设计洪水位
特殊组合
(1)校核洪水位
(2)地震情况
二、荷载计算
1、基本组合(设计洪水位)
H1=907.32-827.2=80.12m,H2=859.80-827.2=32.6m
表3-3-2荷载及力矩计算表
序号
荷载名称
计算式
荷载(每m坝长)
力臂(m)
力矩(kN-m)
水平(kN)
垂直(kN)
+
-
8228.00
27.12
223143.4
15899.52
20.36
323714.2
41953.80
0.03
1258.61
31486.25
26.71
840892.7
3148.62
29.97
94364.3
-5212.84
10.87
56646.2
3579.66
25.18
90135.7
-2987.77
29.39
87810.6
-2515.66
30.47
76652.1
-18789.20
3.26
61282.1
-4110.23
6.55
26922.0
110.36
31.14
3436.6
590.18
5.00
2950.9
34.40
78.97
27624.5
26897.99
44517.10
-389143.2
2、特殊组合(校核洪水位)
H1=909.92-827.2=82.72m,H2=861.15-827.2=33.95m
表3-3-3荷载及力矩计算表
20.
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