那岸水利枢纽毕业设计计算书.docx
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那岸水利枢纽毕业设计计算书
一、非溢流坝设计
(一)、初步拟定坝型的轮廓尺寸
(1)坝顶高程的确定
①校核洪水位情况下:
波浪高度2hl=0.0166V5/4D1/3=0.0166×185/4×41/3=0.98m
波浪长度2Ll=10.4×(2hl)0.8=10.4×0.980.8=10.23m
波浪中心线到静水面的高度h0=π(2hl)2/2Ll=3.14×0.982/10.23=0.30m
安全超高按Ⅲ级建筑物取值hc=0.3m
坝顶高出水库静水位的高度△h校=2hl+h0+hc=0.98+0.30+0.3=1.58m
②设计洪水位情况下:
波浪高度2hl=0.0166(1.5V)5/4D1/3=0.0166×(1.5×18)5/4×41/3=1.62m
波浪长度2Ll=10.4×(2hl)0.8=10.4×1.620.8=15.3m
波浪中心线到静水面的高度h0=π(2hl)2/2Ll=3.14×1.622/15.3=0.54m
安全超高按Ⅲ级建筑物取值hc=0.4m
坝顶高出水库静水位的高度△h设=2hl+h0+hc=1.62+0.54+0.4=2.56m
③两种情况下的坝顶高程分别如下:
校核洪水位时:
225.3+1.58=226.9m
设计洪水位时:
224.0+2.56=226.56m
坝顶高程选两种情况最大值226.9m,可按227.00m设计,则坝高227.00-174.5=52.5m。
(2)坝顶宽度的确定
本工程按人行行道要求并设置有发电进水口,布置闸门设备,应适当加宽以满足闸门设备的布置,运行和工作交通要求,故取8米。
(3)坝坡的确定
考虑到利用部分水重增加稳定,根据工程经验,上游坡采用1:
0.2,下游坡按坝底宽度约为坝高的0.7~0.9倍,挡水坝段和厂房坝段均采用1:
0.7。
(4)上下游折坡点高程的确定
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52.5m,则1/3H=1/3×52.5=17.5m,折坡点高程=174.5+17.5=192m;2/3H=2/3×52.5=35m,折坡点高程=174.5+35=209.5m,所以折坡点高程适合位于192m~209.5m之间,则取折坡点高程为203.00m。
挡水坝段和厂房坝段的下游折坡点在统一高程216.5m处。
(5)坝底宽度的确定
由几何关系可得坝底宽度为T=(203-174.5)×0.2+8+(216.5-174.5)×0.7=43.1m
(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
2.5×3.0m(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=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 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 8×52.5×24 10080.00 11.85 119448.00 W3 1/2×29.4×42×24 14817.60 1.95 28894.32 水平水压力 P1 1/2×9.81×42.52 8859.66 14.17 125541.33 P2 1/2×9.81×5.52 148.38 1.83 271.53 垂直水压力 Q1 5.7×14×9.81 782.84 18.70 14639.07 Q2 1/2×5.7×28.5×9.81 796.82 19.65 15657.46 Q3 1/2×3.85×5.5×9.81 103.86 20.27 2105.31 扬压力 U1 43.1×5.5×9.81 2325.46 0.00 0.00 U2 1/2×36.15×9.25×9.81 1640.17 2.55 4182.44 U3 6.95×9.25×9.81 630.66 18.08 11402.34 U4 1/2×6.95×27.75×9.81 945.99 19.23 18191.40 浪压力 P11 1/2×9.81×(5.12+0.3+1.22)×5.12 166.75 39.60 6603.47 P12 1/2×9.81×5.122 128.58 39.09 5026.26 水平泥沙压力 Pn1 1/2×9.5×202×tg(45°-18°/2) 1002.94 6.67 6689.61 垂直泥沙压力 Pn2 1/2×4×20×9.5 380.00 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 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 8×52.5×24 10080.00 11.85 119448.00 W3 1/2×29.4×42×24 14817.60 1.95 28894.32 水平水压力 P1 1/2×9.81×50.82 12658.04 16.93 214342.80 P2 1/2×9.81×16.152 1279.33 5.38 6887.08 垂直水压力 Q1 5.7×22.3×9.81 1246.95 18.70 23317.95 Q2 1/2×5.7×28.5×9.81 796.82 19.65 15657.46 Q3 1/2×11.31×16.15×9.81 895.93 17.78 15931.13 扬压力 U1 43.1×16.15×9.81 6828.40 0.00 0.00 U2 1/2×36.15×8.67×9.81 1537.33 2.55 3920.19 U3 6.95×8.67×9.81 591.12 18.08 10687.38 U4 1/2×6.95×25.98×9.81 885.65 19.23 17031.08 浪压力 P11 1/2×9.81×(5.12+0.3+1.22)×5.12 166.75 39.60 6603.47 P12 1/2×9.81×5.122 128.58 39.09 5026.26 水平泥沙压力 Pn1 1/2×9.5×202×tg(45°-18°/2) 1002.94 6.67 6689.61 垂直泥沙压力 Pn2 9.5×1/2×4×20 380.00 20.22 7683.60 合计 30166.70 9842.49 1407.92 13827.73 304099.98 212622.20 总计 ∑W=20324.20 ∑P=12419.82 ∑M=91477.78 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×(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 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 五、内部应力计算 (一)正常洪水位情况下 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 (二)校核洪水位情况下 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
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