拱坝毕业设计.docx
- 文档编号:24731522
- 上传时间:2023-06-01
- 格式:DOCX
- 页数:160
- 大小:204.93KB
拱坝毕业设计.docx
《拱坝毕业设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《拱坝毕业设计.docx(160页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
拱坝毕业设计
山东科技大学学士学位论文
摘要
洞门山水利枢纽工程位于位于西南某河干流中下游,是一座中型水利枢纽工程,其主要任务有发电,灌溉和防洪。
该工程主要由双曲拱坝、泄洪隧洞、取水建筑物以及厂房等组成。
本文扼要介绍设计中进行的主要工作和设计成果:
调洪计算,枢纽布置,拱坝坝体设计,坝体应力计算,坝肩稳定分析,泄洪隧洞的设计,坝身泄水孔的设计,坝体的细部构造以及地基处理等。
设计最后提交的成果有:
设计说明书一份,工程设计图纸3张以及其他计算附图附表等。
关键字
拱坝,调洪演算,应力分析,稳定分析。
-1-
页
共91
山东科技大学学士学位论文
summary
DongMenmountainwaterconservancyhubprojectislocatedinthesouthwestarivermainstreammiddleandlowerreaches,isamedium-sizedwaterconservancyhubproject,itsmaintaskispowergeneration,irrigationandfloodcontrol.Theprojectmainlybythehyperbolicarchdam,tunnel,waterandfloodbuildingworkshopetc.Thispaperbrieflyintroducesthemainworkinthedesignandthedesignresults:
floodregulatingcalculation,thegenerallayout,archdamdesign,damabutmentdamstresscalculation,stabilityanalysisofflooddischargetunnel,thedesign,thedesignofwaterleakage,includingtheinfluencesofthedetailstructureandfoundationtreatment,etc.
Theresearchresultshavesubmitteddesign:
thedesignspecificationa,theengineeringdrawingsthreeandothercalculationschedule,etc.Theappendeddrawings
Keywords
Archdam,floodregulatingcalculation,stressanalysis,stabilityanalysis.
-2-
页
共91
第一章
第二章
(3)
山东科技大学学士学位论文
工程概况………………………………...........
(1)
设计基本资料及水库工程特性……………
1.设计基本资料………………………………………………(3)
2.水库水位与库容关系及水位流量关系…………………(12)
3.效益及淹没损失…………………………………………(13)
4.施工组织设计和建议……………………………………(14)
5.坝址地形图+其他…………………………………………(14)
第三章
(15)
工程等级划分及水库运行方式…………
1.确定工程等别和级别……………………………………(15)
2.水库运用方式……………………………………………(15)
第四章
(15)
枢纽布置…………………………………
1.调洪演算…………………………………………………(15)
1.1.基本资料的收集……………………………………(15)
1.2.孔口尺寸拟定………………………………………(18)
-3-
页
共91
山东科技大学学士学位论文
1.3.调洪演算……………………………………………(20)
1.4.方案比较……………………………………………(34)
1.5.坝高的确定…………………………………………(34)
2.组成建筑物及枢纽布置…………………………………(35)
第五章
(36)
混凝土拱坝设计…………………………
1.拱坝形态和剖面尺寸的拟定……………………………(36)
1.1.拱圈形式的选择……………………………………(36)
1.2.拱冠梁剖面尺寸的拟定……………………………(36)
1.2.1.坝顶厚度(T(36)
C
)………………………………
1.2.2.坝底厚度(TB)………………………………
(37)
1.2.3.上游面曲线……………………………………(38)
1.2.4.下游面曲线…………………………………(38)2.拱坝的布置………………………………………………(39)3.拱坝的荷载及其组合……………………………………
(40)
3.1.荷载计算……………………………………………(40)
3.1.1.温度荷载……………………………………(40)
3.1.2.净水压力+淤沙压力…………………………(41)
3.1.3.地震荷载……………………………………(42)
3.1.4.坝体自重……………………………………
-4-
页
共91
山东科技大学学士学位论文
(42)
3.1.5.扬压力………………………………………(42)
3.1.6.风浪压力(不予考虑)………………………(43)
3.2.荷载组合……………………………………………(43)
3.2.1.基本组合……………………………………(43)
3.2.2.特殊组合……………………………………(43)
4.拱坝的应力分析…………………………………………(44)
4.1.应力分析的基本方法………………………………(44)
4.2.应力分析(纯拱法)………………………………(45)
4.拱坝的稳定分析……………………………………………(48)
5.1.稳定计算原理………………………………………(50)
5.2.稳定验算……………………………………………(53)
5.2.1.工况一:
(正常蓄水位+温升)………………(54)
5.2.1.1坝肩局部稳定验算………………………(54)
5.2.1.2左岸整体稳定验算………………………(56)
5.2.2.工况二:
(校核洪水位+温升)………………(56)
5.2.2.1坝肩局部稳定验算………………………(57)
5.2.2.2左岸整体稳定验算………………………(59)
-5-
页
共91
第六章
山东科技大学学士学位论文
泄水建筑物…………………………………(59)
1.泄水建筑物的形式尺寸…………………………………(59)2.泄水建筑物的布置………………………………………(60)
2.1.坝身泄水孔的布置…………………………………(60)2.2.泄槽设计计算………………………………………(60)2.3.泄水隧洞的布置……………………………………(61)
第七章
坝体细部构造及地基处理………………….(62)
1.坝体构造与细部结构设计………………………………(62)1.1.坝体与坝面…………………………………………(62)1.2.坝体分缝……………………………………………(63)1.3.坝内廊道……………………………………………(63)1.4.坝后工作桥…………………………………………(64)
2.地基处理…………………………………………………(64)2.1坝基处理的基本要求………………………………(64)2.2地基的处理和开挖…………………………………
(64)
2.3.坝基灌浆……………………………………………(65)
2.3.1固结灌浆………………………………………
(65)
2.3.2.帷幕灌浆………………………………………
(66)
2.4.坝基排水……………………………………………
(66)
设计专题:
拱坝的稳定性分析……………………
-6-
页
共91
山东科技大学学士学位论文
(68)
附录:
外文文献及翻译………………………………(77)
参考文献……………………………………………..(89)
结
语
……………………………………………………
(90)
-7-
页
共91
山东科技大学学士学位论文
第一章
工程概况
西南某河是南方河流中少有的多沙河流,为减少水库泥沙淤积量,通过设置底孔泄流排沙就可使水库基本处于冲刷状态,满足排沙要求,可使水库进出库泥沙保持平衡或略有冲刷。
流域干流国内部分全长692km,落差2510m,流域面积34629km2。
沿河多急滩,但无集中落差,河谷断面为“U”型和“V”型,水面宽多为60m~100m,河道狭窄,漫滩很少,岸坡30°~70°,成库库容较小。
流域总的地势自西北向东南倾斜,绝大部份属山区或半山区地势,平坝面积不足5%。
河谷深切,分水岭高程一般在2000m~3000m之间,河流最低水面高程约70米。
洞门山水电站工程位于西南某河干流中下游。
坝址处属炎热气候区,受河谷地带干热焚风的影响,气候干燥炎热,常年不结冰。
多年平均年气温20℃~21℃,极端最高气温42.3℃,极端最低气温2.8℃,历年有霜日为0.7d,平均日照时数为2284h;降水地区分布的一般趋势为上游小、下游大,年际间变化不大,但年内分配不均,一般集中在5月~10月,占全年的85%左右;该区域多年平均蒸发量在2731mm~1565.9mm(φ20cm蒸发皿),相对湿度为68%~85%,多年平均风速2.8m/s~3.3m/s,年最多风向为C、ESE、SW,相应发生频率为37、21、21%,历年最大风速为20m/s(ESE、SSW)。
洞门山电站为径流式日调节电站,可改善库区水环境质量。
电站运用不改变径流的年际年内过程,不会恶化下游水环境。
坝址处地震基本烈度Ⅶ度,水库区蓄水后无永久性渗漏问题,选定的下坝址坝基岩可以适应重力坝、拱坝及当地材料坝等各种坝
-1-
页
共91
山东科技大学学士学位论文
型,天然建筑材料丰富,储量、质量基本满足要求。
从地质的角度没有影响工程建设的制约因素。
确定西南某河干流梯级综合规划的方针是以水电为先导,兼顾防洪、航运、灌溉和供水,因地制宜、综合规划;提出洞门山梯级的任务为以发电为主,远期兼顾防洪,为发展供水、航运创造条件。
根据洞门山水电站开发任务以发电为主,远期兼顾供水和航运等。
洞门山水库根据《防洪标准GB50201-94》、《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》(DL5180—2003),工程等别属Ⅱ等,工程规模为大(Ⅱ)型工程,永久性主要建筑物级别为2级,永久性次要建筑物为3级。
发电进水口、放空排沙底孔进水口、溢洪道进水口洪水标准与大坝标准一致,发电厂房按100年一遇洪水设计,200年一遇洪水校核。
洞门山水库无防洪任务,当上游来量小于或等于水库正常蓄水位的泄流能力时,水库按来水量下泄,水库水位维持在正常蓄水位;当上游来量大于水库正常蓄水位的泄流能力时,让洪水自由下泄。
总体来看,洞门山水电站的建设,抓住国家实施“西部大开发”的历史机遇,以“西电东送”为突破口,把电力培植成仅次于烟草、有色金属之后的第三大支柱产业,拉动地方经济增长,改变地方能源结构,“以电代薪”,促进水土保持和生态建设,拉动工程建设所在地的经济发展,实施可持续发展战略有着重要的意义,工程建设是十分必要的。
-2-
页
共91
第二章
1.设计基本资料
山东科技大学学士学位论文
设计基本资料及水库工程特性
1.1.气象与水文资料
1.1.1.气象资料
多年平均年气温20℃~21℃;
极端最高气温42.3℃;
极端最低气温2.8℃;
该区年平均降水量700mm~1200mm,降水一般集中在5月~10月,占全年降水量的85%,其中7、8月集中全年降水量的40%~50%;
流域多年平均蒸发量在2731mm~1565.9mm(φ20cm蒸发皿);
相对湿度为68%~85%;
多年平均风速2.8m/s~3.3m/s;
年最多风向为C、ESE、SW,相应发生频率为37、21、21%;历年最大平均风速为17m/s;
历年最大风速为20m/s(ESE、SSW)。
1.1.2.水文资料
径流年内分配极不均匀,每年6月~11月为汛期,径流量占年径流量的80%以上,12月~翌年5月为枯水期,径流量不足年径流量的20%,其中尤以3月~4月份最枯,径流量不足年径流量的4%。
附近A站最丰水年年平均流量为315m3/s,最枯水年年平均流量为89.2m3/s,丰枯水年径流比3.53倍;附近B站最
-3-
页
共91
山东科技大学学士学位论文
丰水年年平均流量为507m3/s(1971年6月~1972年5月),最枯水年年平均流量为180m3/s(1980年6月~1981年5月),丰枯水年径流比2.82倍。
西南某河洞门山坝址径流及设计洪水成果见下表。
表1-1
洞门山坝址径流成果表
单位:
m3/s
项目
均值
各级频率设计值
5%
10%
20%
50%
75%
80%
90%
95%
年径流
261
397
362
322
254
207
197
170
150
枯水径
流
99.2
149
136
121
96.5
79.4
75.5
66.0
58.5
表1-2
坝址设计代表年径流年内分配成果表
频
率
设计代表年径流年内分配
6
月
7
月
8
月
9
月
10月
11月
12月
1月
2月
3月
4
月
5
月
10
%
27
0
57
8
84
2
69
5
41
6
71
5
26
3
162
101
78.
1
78.
0
127
25
%
35
3
36
8
98
3
49
4
46
2
33
5
22
0
150
117
71.
5
52.
1
82.
5
50
%
27
7
52
7
61
8
51
0
32
5
19
8
16
8
133
97.
3
62.
0
57.
7
60.
1
75
%
37
2
34
8
42
3
35
9
19
2
30
7
16
5
100
79.
3
44.
4
57.
7
29.
0
90
%
15
0
37
2
50
1
30
9
187
115
101
67.2
74.1
49.8
51.
4
52.
5
表1-3
洞门山坝址设计洪水成果表
-4-
页
共91
83
83
83
3
山东科技大学学士学位论文
站
名
项
目
单位
各级频率p(%)设计值
0.05
0.1
0.2
0.5
1
2
3.3
3
5
洞
门
山
坝
址
Q
m
(m3/s
)
1610
0
1450
0
1280
0
1060
0
899
0
744
0
632
0
547
0
W
1d
(10m
)
9.83
8.91
8.00
6.77
5.8
7
4.9
7
4.3
1
3.8
1
W
3d
(10m
)
23.7
21.5
19.4
16.4
14.
4
12.
3
10.
7
9.5
5
W
7d
(10m
)
39.4
35.9
32.5
27.9
24.
5
21.
0
18.
6
16.
5
表1-4
分期设计洪水洪峰成果表
站名
(坝址)
分期
各级频率P(%)设计值
(m/s)
5
10
20
50
洞门山坝
址
3个月(2月~4月)
487
371
272
165
4个月(1月~4月)
518
414
317
206
5个月(1月~5月)
1210
946
708
366
6个月(12月~翌年
5月)
1490
1200
896
440
7个月(12月~翌年6月)
2370
1770
1310
843
1.1.3.泥沙资料
西南某河为多沙性河流,流域内植被破坏较严重,水土流失现象较为普遍。
泥沙年际年内变化较大,有90%以上的泥沙集中于汛期。
坝址处多年平均悬移质输沙量4080万吨,多年平均含沙量5.35kg/m3,最大年平均悬移质含沙量11.8kg/m3(1986年),最小年平均悬移质含沙量2.75kg/m3(1980年)。
-5-
页
共91
3
3
3
3
山东科技大学学士学位论文
推移质输沙量按悬移质输沙量的7%计,为286万吨,则洞门山坝址多年平均输沙总量为4370万t。
表1-5
列)
洞门山坝址泥沙特征值统计表(1973年~2003年系
集
水
面
积
(km2
)
多年
平均
流量
(m/
s)
多年
平均
年悬
移质
输沙
量
(万
t)
多年
平均
年推
移质
输沙
量
(万
t)
多年
平均
悬移
质含
沙量
(kg/m
)
最大年平
均
悬移质含
沙量
最小年平
均
悬移质含
沙量
含沙
量
(kg/m
)
年
份
含沙
量
(kg/m
)
年
份
288
75
265
(242
)
4240
(408
0)
63.6
(286
)
5.08
(5.35
)
11.8
19
86
2.75
19
80
1.2.主要地质资料及参数
1.2.1.设计采用地质资料及参数
坝区N14a(Ⅰ线)岩组泥岩碎屑较多或泥岩碎屑为主,以钙泥质胶结为主,岩石强度较低:
弱风化砾岩、砂砾岩单轴湿抗压
强度Rb=18.7~25.0MPa,Rb
=21.8MPa,软化系数0.62~0.81,
平均0.68,属软岩。
N14b(Ⅲ线)以灰岩碎屑为主,以钙质胶结为主,岩石强度较高:
弱风化上部(180m高程以上)单轴湿抗
压强度Rb=25.7~39.1MPa,Rb=31.5MPa,软化系数0.44~
0.60,平均0.52,属偏软的中硬岩;(180m高程以下)弱风化下部~微风化带岩石单轴湿抗压强度Rb=37.8~80.9MPa,Rb=56.7MPa,软化系数0.54~
-6-
页
共91
4
5
山东科技大学学士学位论文
0.92,平均0.72,属偏硬的中硬岩。
N15灰岩角砾岩弱风化带岩石Rb=49.6MPa,软化系数0.50~0.93,平均0.71,为中硬岩,微风化带岩石Rb=62.4MPa,软化系数0.74,为坚硬岩。
设计中采用的其他地质资料及参数见表1-6、表1-7、表1-8:
表1-6
坝址岩层风化深度
位置
覆盖层(m)
弱风
化顶板埋深(m)
相对隔水层埋深
(m)
河床
厚小于30m
高程约191.0m
左右
埋深小于30m
顶板高程高于
184.0m
坝基弱风化岩体透水率普遍较大,在本阶段70~120m勘探深度范围内,未发现较连续分布的相对隔水层(q≤3Lu)
左岸
存在第四系松散堆积层,为残坡积、崩塌堆积和人工堆积,厚度不大
两岸坝头石场范围弱风化出露
右岸
表1-7
岩体渗透性能特征表
地
层
岩
性
砂砾岩夹砾岩(N1)
灰岩角砾岩(N1)
位
置
左岸
河床
右岸
左岸
河
床
右岸
分
布
高
程
(m)
178.28~
208.96
174.30~
135.49
166.0~
216.46
238.14~
270.25
238.14~
252.07
以上
以下
以上
以下
以上
以下
以
上
以下
以上
以下
-7-
页
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 拱坝 毕业设计
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)