水利枢纽非溢流坝毕业设计计算书Word格式.docx

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波浪中心线到静水面的高度h0=0.3m

波浪高度2hl=0.98m

波浪长2Ll=10.23m

因为gD/v2=9.81×

4000/182=121.11m,在20～250m之间

所以波高应安转换为累计频率1%时的波高：

2hl（1%）=0.98×

1.24=1.22m。

又因为半个波长Ll=10.23/2=5.12<

H（坝前水深H=50.8m），

所以浪压力Pl按深水波计算。

式中：

其中灌浆处及排水处扬压力折减系数取α=0.25

水重度Υ=9.81KN/m3

混泥土等级强度C10

混泥土重度24KN/m3

坝前淤沙浮容重0.95T/m3=9.5KN/m3

水下淤沙内摩擦角Φ=18°

。

（1）正常洪水位情况

正常洪水位情况下荷载计算示意图

正常洪水位情况下的荷载计算过程见附表1

附表1-------------·

·

---非溢流重力坝基本荷载计算表

上游水位：

217.00m--------下游水位:

180.00m--------坝高：

52.5m-------------------------计算情形：

正常洪水位217.00m情况

荷载

符号

计算公式

垂直力（KN）

水平力（KN）

对坝底面中点的偏心距（m）

力矩（KN·

m）

↓

↑

←

→

正

负

自重

W1

1/2×

5.7×

28.5×

24

1949.40

17.75

34601.85

W2

8×

52.5×

10080.00

11.85

119448.00

W3

29.4×

42×

14817.60

1.95

28894.32

水平水压力

P1

9.81×

42.52

8859.66

14.17

125541.33

P2

5.52

148.38

1.83

271.53

垂直水压力

Q1

5.7×

14×

9.81

782.84

18.70

14639.07

Q2

796.82

19.65

15657.46

Q3

3.85×

5.5×

103.86

20.27

2105.31

扬压力

U1

43.1×

2325.46

0.00

U2

36.15×

9.25×

1640.17

2.55

4182.44

U3

6.95×

630.66

18.08

11402.34

U4

6.95×

27.75×

945.99

19.23

18191.40

浪压力

P11

1/2×

（5.12+0.3+1.22）×

5.12

166.75

39.60

6603.47

P12

5.122

128.58

39.09

5026.26

水平泥沙压力

Pn1

9.5×

202×

tg（45°

-18°

/2）

1002.94

6.67

6689.61

垂直泥沙压力

Pn2

4×

20×

9.5

380.00

20.22

7683.60

合计

28910.52

5542.88

276.96

10029.35

203610.21

197327.76

总计

∑W=23368.24

∑P=9752.39

∑M=6282.45

注：

垂直力以↓为正，↑为负；

水平力以→为正，←为负；

力矩以顺时针为正，逆时针为负

②抗滑稳定分析

＝[0.9×

（23368.24-5542.88）＋700×

43.1]／9752.39

＝4.74＞[3.0]，满足抗滑稳定要求。

（2）校核洪水位情况

校核洪水位情况下荷载计算示意图

1校核洪水位情况下的荷载计算过程见附表2

附表2----------·

-----非溢流重力坝基本荷载计算表

上游水位：

225.30m-------下游水位:

190.65m--------坝高：

52.5m--------------------------计算情形：

校核洪水位225.30m情况

↓

↑

50.82

12658.04

16.93

214342.80

16.152

1279.33

5.38

6887.08

22.3×

1246.95

23317.95

11.31×

16.15×

895.93

17.78

15931.13

6828.40

8.67×

1537.33

3920.19

591.12

10687.38

25.98×

885.65

17031.08

128.58

20

30166.70

9842.49

1407.92

13827.73

304099.98

212622.20

∑W=20324.20

∑P=12419.82

∑M=91477.78

力矩以顺时针为正，逆时针为负。

2抗滑稳定分析

（20324.20-9842.49）＋700×

43.1]／12419.82

＝3.19＞[2.5]，满足抗滑稳定要求。

四、应力分析（运行期）

（一）正常洪水位情况下

1、水平截面上的正应力

2、剪应力

上游面水压力强度：

下游面水压力强度：

剪应力：

3、水平应力

4、主应力

（二）校核洪水位情况下

剪应力

五、内部应力计算

坐标原点设在下游坝面，由偏心受压公式可以得出系数a和b，如下

具体坝内应力计算过程见附表3

具体坝内应力计算过程见附表4

附表3

非溢流坝坝内应力分析计算表

正常洪水位情况下

选取点距坝址距离X

10

30

40

43.1

a=∑W/B-6∑M/B²

521.89

512.89

b=12∑M/B³

0.94

0.94

水平截面正应力σy=a+bX

522.29

531.69

541.09

550.49

553.40

a1=τd

327.56

b1=（-1/B）×

（6∑P/B+2τu+4τd）

-61.47

c1=﹙1/B²

﹚×

（6∑P/B+3τu+3τd）

1.24

坝内剪应力τ=a1+b1X+c1X²

-163.14

-405.84

-400.54

-147.24

-18.36

a2=σxd

283.25

b2=（σxu-σxd）/B

4.47

坝内水平正应力σx=a2+b2X

327.95

372.65

417.35

462.05

475.91

坝内主应力

751.18

615.01

865.73

884.51

660.01

557.53

坝内主应力

539.37

471.28

596.64

606.04

493.78

422.55

第一主应力方向

﹣35°

0′

29°

37′

39°

27′

40°

36′

36°

38′

12°

35′

附表4

校核洪水位情况下

176.09

176.09

13.71

13.71

313.19

450.29

587.39

724.49

766.99

12.36

-39.69

0.90

-294.54

-421.44

-368.34

-135.24

-26.43

167.08

8.33

250.38

333.68

416.98

500.28

526.10

184.74

577.99

817.44

880.25

788.05

769.86

158.43

295.18

414.90

446.31

400.20

391.11

第一主应力方向

﹣34°

58′

41°

57′

03′

38°

28′

25°

12′

6°

六、坝内应力分析图

根据坝内应力分析计算成果，可做出坝内应力分布图，如下所示：

（1）正常洪水位情况下

（2）校核洪水位情况下

二、溢流坝设计

一、孔口型式及尺寸拟定

已知：

校核洪水位时泄流量为3340m³

/s

设计洪水位时泄流量2600m³

设：

单宽流量为q=80m³

/s·

m

闸门孔口数为5孔，每孔净宽为8m。

①前缘净宽

校核洪水位时：

L=Q溢/q=3340/80=41.75（m）

设计洪水位时：

L=Q溢/q=2600/80=32.5（m）

综上所述，取L=40m

2堰顶高程

由资料可知，堰顶高程为213.00m。

二、溢流坝的堰面曲线设计

①顶部曲线段

开敞式溢流堰面曲线，采用幂曲线时按下式计算：

定型设计水头，按堰顶最大作用水头的75%-95%计算，m；

n、K—与上游坝面坡度有关的指数和系数；

x、y——溢流面曲线的坐标，其原点设在颜面曲线的最高点。

按85%计算，则：

上游坝面铅直：

k=2,n=1.85

x-y关系如下表：

x

1

2

3

4

5

6

7

8

9

y

0.068

0.245

0.519

0.883

1.335

1.87

2.488

3.185

3.96

4.812

3原点上游曲线段

R1=0.5Hd=0.5×

10.46=5.23（m）,0.175Hd=0.175×

10.46=1.83（m）；

R2=0.2Hd=0.2×

10.46=2.09（m）,0.276Hd=0.276×

10.46=2.89（m）；

R3=0.04Hd=0.04×

10.46=0.42（m）,0.282Hd=0.282×

10.46=2.95（m）。

4堰面曲线与直线段的切点坐标

上游坡度垂直：

A=1.096B=0.592a=1.1765b=2.176

直线段与溢流曲线的切点坐标：

θ1=arctan1.43=55°

切点高程=堰顶高程-=213-13.49=199.51（m）

5底部反弧段

取=0.95时，坝顶水面流速为V1

H0=校核洪水位-坎顶高程=225.3-191.65=33.65（m）

因为q=80m³

m,则q/V1=80/28.1=2.85

所以h=2.85m。

又因为R=（4—10）h，所以取R=6h=6×

2.85=17.1（m）

取挑射角θ2=20°

则：

圆心高程=坎顶高程+Rcosθ2=191.65+17.1cos20°

=207.72（m）

圆心纵坐标y0=堰顶高程-圆心高程=213-207.72=5.25（m）

反弧段和直线段的切点坐标：

圆心坐标：

E点坐标（坎顶坐标）：

离心力作用点坐标：

⑥溢流坝段纵剖面示意图

根据溢流坝的堰面曲线设计数据画出溢流坝段的纵剖面示意图，如下：

溢流坝段纵剖面示意图

三、基本组合荷载计算及稳定分析

波浪三要数：

灌浆处及排水处扬压力折减系数取α=0.25

（1）基本组合荷载计算

在CAD中绘制溢流坝段纵剖面图，并利用面域查出一个坝段坝体面积A1=1179.90m²

坝体重心距坝踵X1=21.67m；

一个闸墩面积A2=181.75m²

，闸墩重心距坝踵X2=11.93m。

溢流坝段基本组合荷载计算过程见附表5，基本组合荷载示意图如下：

溢流坝段基本组合荷载计算示意图

附表5溢流重力坝基本荷载计算表

225.30m下游水位:

190.65m溢流坝高：

38.5m计算情形：

自重

119.27×

2862.48

12.11

34658.91

1179.90×

28317.60

2.46

69661.30

12658.04

16.93

214342.80

1279.33

5.38

6887.08

1246.95

21.19

26416.62

796.82

22.14

17637.55

48.07×

7615.80

41.12×

1748.68

3.38

5907.05

591.12

20.56

12153.35

885.65

21.72

19234.58

166.75

tg²

（45°

1002.94

6689.61

380.00

22.72

8631.70

33603.85

10841.25

1407