水工建筑物重力坝设计计算书Word文档格式.docx
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理论分析和工程实验证明,混凝土重力坝上游面可做成折坡,折坡点一般位于1/3~2/3坝高处,以便利用上游坝面水重增加坝体的稳定。
根据坝高确定为,则1/3H=1/3×
=,折坡点高程=+=192m;
2/3H=2/3×
=35m,折坡点高程=+35=,所以折坡点高程适合位于192m~之间,则取折坡点高程为。
挡水坝段和厂房坝段的下游折坡点在统一高程处。
(5)坝底宽度的确定
由几何关系可得坝底宽度为T=()×
+8+×
(6)廊道的确定
坝内设有基础灌浆排水廊道,距上游坝面6.1m,廊道底距基岩面4m,尺寸
(宽×
高)。
(7)非溢流坝段纵剖面示意图
(二)、基本组合荷载计算及稳定分析
由上述非溢流剖面设计计算得知校核洪水位情况下的波浪三要数:
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=×
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%)=×
=1.22m。
又因为半个波长Ll=2=<
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=
水重度Υ=m3
混泥土等级强度C10
混泥土重度24KN/m3
坝前淤沙浮容重m3=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:
--------下游水位:
--------坝高:
-------------------------计算情形:
正常洪水位情况
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×
24
W2
8×
W3
42×
水平水压力
P1
P2
垂直水压力
Q1
×
14×
Q2
Q3
扬压力
U1
U2
U3
U4
浪压力
P11
1/2×
++×
P12
水平泥沙压力
Pn1
202×
tg(45°
-18°
/2)
垂直泥沙压力
Pn2
4×
20×
合计
总计
∑W=
∑P=
∑M=
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
=[×
()+700×
]/
=>[],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:
-------下游水位:
坝高:
计算情形:
校核洪水位情况
↓
↑
20
力矩以顺时针为正,逆时针为负。
2抗滑稳定分析
=>[],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
3、水平应力
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
a=∑W/B-6∑M/B²
b=12∑M/B³
水平截面正应力σy=a+bX
a1=τd
b1=(-1/B)×
(6∑P/B+2τu+4τd)
c1=﹙1/B²
﹚×
(6∑P/B+3τu+3τd)
坝内剪应力τ=a1+b1X+c1X²
a2=σxd
b2=(σxu-σxd)/B
坝内水平正应力σx=a2+b2X
坝内主应力
坝内主应力
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
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=(m)
设计洪水位时:
L=Q溢/q=2600/80=(m)
综上所述,取L=40m
2堰顶高程
由资料可知,堰顶高程为。
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=
x-y关系如下表:
x
1
2
3
4
5
6
7
8
9
y
3原点上游曲线段
R1==×
=(m),=×
=(m);
R2==×
R3==×
=(m)。
4堰面曲线与直线段的切点坐标
上游坡度垂直:
A=B=a=b=
直线段与溢流曲线的切点坐标:
θ1==55°
切点高程=堰顶高程-==(m)
5底部反弧段
取=时,坝顶水面流速为V1
H0=校核洪水位-坎顶高程=因为q=80m³
m,则q/V1=80/=
所以h=。
又因为R=(4—10)h,所以取R=6h=6×
=(m)
取挑射角θ2=20°
则:
圆心高程=坎顶高程+Rcosθ2=+°
=(m)
圆心纵坐标y0=堰顶高程-圆心高程==(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:
波浪中心线到静水面的高度h0=
灌浆处及排水处扬压力折减系数取α=
(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=²
坝体重心距坝踵X1=;
一个闸墩面积A2=m²
,闸墩重心距坝踵X2=。
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
下游水位:
溢流坝高:
自重
tg²
(45°
(2)抗滑稳定分析
=[0..9×
(3)上下游边缘应力计算
根据材料力学可知,C20混凝土抗压强度为20MPa,抗拉强度为,所以坝体应力满足稳定要求。
四、消能防冲设计
鼻坎高程为:
反弧半径:
R=
挑射角:
θ=20°
挑距:
L′=L+ΔL
由上诉可知:
V1=m³
/s;
h1=hcosθ=°
=
h2=冲刷坑深度:
取冲刷坑系数为k=,q=80m³
m,H=所以最大冲刷坑水垫厚度:
冲刷坑深度:
所以:
满足要求
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