拱坝设计计算书docWord文档格式.docx
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hl=0.0166×
9.9×
0.4=0.215m
L=10.4×
(0.215)0.8=3.041m
hz==0.048m
△h=0.215+0.048+0.3=0.56m
校核洪水位坝顶防浪墙高:
Z校坝=Z校核水位+△h
Z校坝=676.01+0.563=676.57m
1.3设计洪水位时:
20×
0.4=0.517m
(0.517)0.8=6.135m
hz==0.137m
△h=0.517+0.137+0.4=1.054m
设计洪水位坝顶防浪墙高:
Z设坝=Z设计水位+△h
Z设坝=675.09+1.0555=676.14m
坝顶高程取以上结果较大值676.60m。
2、拱坝坝体尺寸的初步拟定
2.1坝顶宽度为5.00m,最大坝高H=80.6m,β1=0.65,凸度β2=0.18最大倒悬度S=0.25。
Z0=β1H=0.65×
80.6=52.39m
DA=β2H=0.18×
80.6=14.51m
2.2拱冠梁厚度设计
TC=5m,T52.39=21m,TB=24m
3、WES溢流堰剖面设计
采用WES实用堰,2表孔溢流,堰顶高程671.00m,空口尺寸为4×
7(高×
宽)。
3.1堰顶O点上游三段圆弧的半径及其水平坐标值为:
Hd=675.09-671.00=4.09m
R1=0.50Hd=0.50×
4.09=2.045m
X1=-0.175Hd=-0.175×
4.09=-0.716m
R2=0.20Hd=0.20×
4.09=0.818m
X2=-0.276Hd=-0.276×
4.09=-1.129m
R2=0.04Hd=0.04×
4.09=0.164m
X2=-0.282Hd=-0.282×
4.09=-1.153m
3.2O点下游的曲线方程
按上式算得的坐标值如下:
X(m)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
y(m)
0.151
0.544
1.153
1.962
2.965
4.155
5.526
7.074
8.797
3.3坡度m=0.7的下游直线段CD与曲线OC相切于C点。
C点坐标XC,YC如下求得:
对堰面曲线求一阶导数
直线CD的坡度为
故XC=5.38mYC=3.396m
2.4鼻坎挑流的泄洪方式,
=14.588m/s
挑流鼻坎水深
h1=q/v=21.423÷
14.588=1.468m
为R=(4~10)h1
反弧半径R=6.00m,挑射角=25°
二、拱坝水力学计算
1、挑流消能计算
1.1.1校核水位工况
校核水位工况挑流消能计算,校核水位676.01m,校核水位下游水位605.02,河床高程599.20。
溢流堰顶宽度14m,挑流鼻坎宽度15.24m。
最大下泄流量326.5m,鼻坎单宽流量q=21.423m3/s.m。
L——自挑流鼻坎摸段末端起至下游河床床面的挑流水舌外缘挑距,m
——挑流水舌水面出射角,近视可取用鼻坎挑角,(°
)
h1——挑流鼻坎末端法向水深,m
h2——鼻坎坎顶至下游河床高差,m,
v——挑坎坎顶至水面流速,m/s,可按鼻坎处平均流速v的1.1倍计。
关于鼻坎的平均流速。
适用范围,S<
s=16.47m18×
21.4232/3=138.84m此公式使用
v——鼻坎末端断面平均流速,m/s
Z0——鼻坎末端断面水面以上的水头,m
——流速系数
hf——泄槽沿程损失,m
hj——泄槽各项局部水头损失之和,m,可取hj/Z0为0.05
S——泄槽流程长度,m
Q——泄槽单宽流量,m3/(s.m)
Z0=11.66m
=0.22m
=0.931
L=
=57.72m
1.1.2冲刷坑最大水垫深度
T——自下游水面至坑底最大水垫深度m
q——鼻坎末端断面单宽流量m3/(s.m)
Z——上下游水位差m
K——综合冲刷系数
Z=70.99mk=1.2q=21.423m3/(s.m)
=16.12m
冲坑深度:
T1=16.13-5.82=10.31m
1.2.1设计水位工况
设计水位工况挑流消能计算,设计水位675.09m,设计水位下游水位604.24m,河床高程599.20m。
最大下泄流量264.8m,鼻坎单宽流量q=17.375m3/s.m。
5.2关于鼻坎的平均流速。
23.322/3=146.9m此公式使用
h1=0.05mZ0=10.46m
=0.234m
=0.928
=13.789m/s
h1=q/v=17.375÷
13.789=1.260m
=53.99m
1.2.2冲刷坑最大水垫深度
Z=70.85mk=1.2q=17.375m3/(s.m)
=14.51m
T1=14.51-5.04=9.47m
三、荷载计算及表数
1静水压力
水的容重=1t/m3
2动水压力
溢流坝面的反弧段上的动水压力强度
式中:
Pr——垂直与反弧面的动水压力t/m2
q——泄洪单宽流量m3/s.m
g——重力加速度9.81m/s2
rd——反弧段的曲率半径m
v——反弧段上的平均流速m/s
v==13.349m/s
h1为跃前水深
按水力学公式计算,hf为头损失,z为水库水位至反弧段最低点的距离。
Z=10.83mh1=1.747m
动水压力的水平分力
=6.353×
5×
()=8.945t/m2
垂直分力
()=38.229t/m2
3扬压力
浮托力PU=下=1×
8.675=8.75t/m2
渗透压力
P=1×
145.44+0.91×
57.97+0.78×
54.6=240.78t/m
4浪压力
=0.0166×
L=10.4()0.8
=10.4×
=
=4.012t/m2
5淤沙压力
坝前淤沙高程Z沙=631.24m
淤沙r=14KN/m3
空隙率n=0.4
内摩察角θ=18
6、拱坝计算参数汇总
1、校核洪水位高程676.01m,校核洪水下游水位605.02m。
设计洪水位高程675.09m,设计洪水下游水位604.24m。
正常蓄水位高程675.00m。
死水位高程634.00m,
堰顶高程676.60m。
2、淤沙高程631.24m,干容重r=1.4t/m3,孔隙率n=0.4,内摩察角θ=18°
3、坝体最大平均温度变化见附表1,计算分收缩和膨胀
4、渗透压力
5、浪高hl=0.517m
6、坝体材料:
C10小石子混凝土砌块石
砌体r=23.5t/m3,砌体弹模Ed=6×
109Pa,线膨胀系数α=
8×
10-6/°
C,抗压强度4~4.7Mpa。
7、岩石为三迭系上统须家河组浅灰色厚层石屑砂岩夹少量灰质页岩、泥岩和灰质页岩透镜体,岩层走向88°
/NW∠36°
。
石英砂岩干抗压强σ干=138.9~57.7Mpa,湿抗压强σ湿=83.4~43.9Mpa,
8、地基弹模分区见下游正视图,节理裂隙见下图,裂隙随机分布,地温12°
1走向320°
~330°
/SW<50°
~55°
2走向50°
~60°
/SE<60°
~70°
3走向335°
~345°
/SW<65°
~80°
4走向310°
~320°
/SW<58°
~78°
节理裂隙连通率0.7,有节理面无充泥f=0.7,c=0.2;
有节理面有充泥f=0.25,c=0.02。
9、荷载组合按规范要求。
可先计算以下①、②两种组合。
算出坝内应力及左坝头稳定成果电传给我,以便选择方案使用。
1组合:
自重
2组合:
正常水位+浪压+淤沙+温升+下游水位
正常水位+浪压+淤沙+温降+下游水位
10、坝头稳定计算,以节理面控制为主,岩层倾向上游,没有夹泥层亦不受大的影响。
11、温度荷载计算(见附表1)
四、工程量计算
1、拱坝工程量
拱坝最大坝高为80.6m,坝顶高程为676.60,坝体中间有2个,泄流表孔,尺寸为
1.1土石方开挖
根据地质报告,拱坝河床建基面高程596.00m;
坝肩径向开挖,630.00m高程以下,始基岩面水平开挖深度10m;
630.00m高程以上,水平开挖深度由10m渐变到坝顶高程20m;
建基面在弱风化带顶板下10.0m左右。
开挖边坡比:
墙风化岩带为2:
1,弱风化岩带为3:
1。
附表1温度荷载计算
截面
高程(m)
拱厚(m)
水深(m)
(T2/hr)1/2
(A′2+B′2)1/2
上游变幅A1
上游变幅A2
(A1+A2)/2
Qm
平均温
度变化
年
中间
1
676.60
5.00
0.00
0.707
4.272
0.94
0.180
10.700
8.20
10.70
10.058
1.476
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