重力壩計(jì)算書

1、目錄摘 要 .abstract .第三章 剖面設(shè)計(jì)非溢流壩剖面設(shè)計(jì)計(jì)算 溢流壩段剖面設(shè)計(jì) 抗滑穩(wěn)定分析 應(yīng)力計(jì)算 主要構(gòu)造設(shè)計(jì) 消能防沖設(shè)計(jì) 第三章 地基處理 壩基開挖和處理 壩基加固處理 壩基防滲處理 壩基排水 兩岸處理.11.1 堤頂及防浪墻高程確定.1 1.1.1 堤頂高程計(jì)算公式.1 1.1.2 安全加高.1 1.1.3 波高及雍高計(jì)算公式.1 1.1.4 壩頂超高計(jì)算 .21.2 重力壩剖面設(shè)計(jì).51.3 重力壩擋水壩段荷載計(jì).6 1.3.1 基本原理與荷載組合.6 1.3.2 壩體自重計(jì)算.6 1.3.2.1 壩體自重計(jì)算公式.6 1.3.3.2 按實(shí)體重力壩計(jì)算壩體自重及力矩.6

2、1.4 靜水壓力計(jì)算.8 1.4.1 靜水壓力計(jì)算公式.8 1.4.2 設(shè)計(jì)工況.8 1.4.3 校核工況.10 1.4.4 正常使用工況.121.5 揚(yáng)壓力計(jì)算.14 1.5.1 揚(yáng)壓力.14 1.5.2 設(shè)計(jì)工況.14 1.5.3 校核工況.15 1.5.4 正常使用工況.161.6 淤沙壓力.17 1.6.1 水平淤沙壓力公式.17 1.6.2 淤沙浮容重計(jì)算.17 1.6.3 淤沙高程.18 1.6.4 淤沙壓力及其力矩計(jì)算.181.7 波浪壓力及其力矩.19 1.7.1 波浪壓力公式.19 1.7.2 設(shè)計(jì)工況.19 1.7.3 校核工況.191.7 基本作用荷載各種工況下的、p 和

3、.20wm1.8 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法分析擋水壩段穩(wěn)定.21 1.8.1 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)式.21 1.8.2 正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)式.23 1.8.3 壩段抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算.24 1.8.3.1 基本組合工況.24 1.8.3.2 偶然組合工況.24 1.8.4 壩段壩趾抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算 .24 1.8.4.1 計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)的基本組合工況.24 1.8.4.2 計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)的偶然組合工況.25 1.8.4.3 不計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)的基本組合工況.25 1.8.4.4 不計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)的偶然組合工況.25 1.8.4.5 壩段壩蹱不出現(xiàn)拉應(yīng)力計(jì)算.251.9 擋水壩段應(yīng)力分析.26 1.9.1 基本假定.26

4、1.9.2 不考慮揚(yáng)壓力時(shí)的邊緣應(yīng)力計(jì)算.26 1.9.2.1 邊緣應(yīng)力計(jì)算公式.26 1.9.2.2 設(shè)計(jì)工況邊緣應(yīng)力計(jì)算.27 1.9.2.3 校核工況邊緣應(yīng)力計(jì)算.28 1.9.3 考慮揚(yáng)壓力時(shí)的邊緣應(yīng)力計(jì)算.29 1.9.3.1 邊緣應(yīng)力計(jì)算公式.29 1.9.3.2 設(shè)計(jì)工況邊緣應(yīng)力計(jì)算.30 1.9.3.3 校核工況邊緣應(yīng)力計(jì)算.31第二章 溢流壩設(shè)計(jì)計(jì)算 .332.1 溢洪堰堰型選擇.332.2 溢洪道水力計(jì)算.332.3 溢流堰堰面曲線.34 2.3.1 溢流堰堰頂高程.34 2.3.2 溢流堰總水頭.34 2.3.3 定型水頭設(shè)計(jì).35 2.3.4 堰面曲線設(shè)計(jì).352.4

5、邊墩高度.372.5 消能形式.37 2.5.1 消能公式.38 2.5.2 設(shè)計(jì)工況下沖刷坑安全驗(yàn)算.38 2.5.3 校核工況下沖刷坑安全驗(yàn)算.39摘 要隨著時(shí)間的增長而不斷增加的農(nóng)業(yè)灌溉用水、城鎮(zhèn)供水和農(nóng)村人畜飲水是擺在人們面前的一個(gè)難題，因?yàn)槟壳翱晒┧侩x人們的供水目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)，水資源的短缺已嚴(yán)重制約國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。水利樞紐工程的出現(xiàn)不僅能夠解決這個(gè)問題，而且能實(shí)現(xiàn)對(duì)水能資源的綜合梯級(jí)開發(fā)利用。根據(jù)楊家溝水庫的地質(zhì)、地形、氣候，氣象等具體情況，本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和成果如下：1、非溢流壩剖面尺寸的擬定：壩高 33.00m，上游坡率 1:0.15，下游坡率 1:0.75，壩頂寬度 4.5

6、0m。2、溢流壩堰面曲線的擬定：頂部曲線段采用wes曲線，直線段的坡率 1:0.75，反弧段半徑為 10m。3、穩(wěn)定分析：經(jīng)過分析，溢流壩和非溢流壩的穩(wěn)定均滿足要求。4、應(yīng)力分析：經(jīng)過分析，溢流壩和非溢流壩的應(yīng)力均滿足要求。關(guān)鍵詞：水利樞紐工程，混凝土重力壩，溢流壩abstractas the time does by, the demand of water for agriculture, urban supply and rural drinking is on such an increase that it becomes a difficult problem lying ahea

7、d. due to the large gap between the fact and goal of the current water supply, shortage of water resources has seriously confined the development of economy and society. however, the water conservancy project not only tackles the issue, but also makes the comprehensive development and utilization of

8、 water resources come true. according to ganlong gravity water power station field of geology, topography, climate, weather and other circumstances, the main elements of the design and results are as follows:1、the size of the development of non-overflow dam sections:height of 33.00m, the upstream sl

9、ope of 1:0.15ratio, lower rate of 1:0.75 slope, crest width of 4.50m.2、spillway weir curve drawn:top of the curve by wes curve, straight line of slope rate of 1:0.75, anti-arc with a radius of 10m.3、stability analysis:after analysis, the stability of the spillway and non-overflow dam are sufficient.

10、4、stress analysis:after analysis, non-overflow dam spillway and the stress are sufficient.keywords： water power station ,concrete gravity dam, overflow dam田其春：合川楊家溝水庫大壩設(shè)計(jì)第 0 頁第一章非溢流壩設(shè)計(jì)計(jì)算1.1 堤頂及防浪墻頂高程確定1.1.1 堤頂高程計(jì)算公式本工程設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為 30 年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為 300 年一遇，壩頂高程應(yīng)大于壩前水位+壩頂超高。而壩頂超高=累計(jì)頻率 1%的波高+風(fēng)壅高度+安全加高czhhhh%1

11、（1.1）1.1.2 安全加高本工程堤防級(jí)別為 4 級(jí)，設(shè)計(jì)洪水時(shí)，安全加高應(yīng)為 0.40m，校核洪水時(shí)，安全加高應(yīng)為 0.30m。表 1.1 壩的安全加高 hc壩的級(jí)別運(yùn)用情況123設(shè)計(jì)情況（基本情況）0.70.50.4校核情況（特殊情況）0.50.40.31.1.3 波高及雍高內(nèi)陸峽谷水庫，宜按官廳水庫公式（適用于0v20m/s 及 d20km）計(jì)算官廳水庫公式：31201210200076. 0gdghl（1.2）75. 312015. 21020331. 0gdgl（1.3）lhcthlhhlz22（1.4）式中： g重力加速度，sm /2d吹程， ml波長，mzh壅高，m0計(jì)算風(fēng)速，

12、sm/h壩前水深，m2013 屆水利水電建筑工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 1 頁lh當(dāng)2502020gd時(shí)，為累積頻率 5%的波高 h5%;當(dāng)100025020gd時(shí)，為累積頻率 10%的波高 h10%。規(guī)范規(guī)定應(yīng)采用累計(jì)頻率為 1%時(shí)的波高，對(duì)應(yīng)于 5%波高，應(yīng)由累積頻率為 p（%）的波高 hp 與平均波高的關(guān)系可按表 b.6.3-1 進(jìn)行換表 1.2 累積頻率為的波高與平均波高的比值 %p %pmmhh0.1123451013203002.972.422.232.112.021.951.711.611.430.940.12.702.262.092.001.921.871.651.561.410.96

13、0.22.462.091.961.881.811.761.591.511.370.980.32.231.931.821.761.701.661.521.451.341.000.42.011.781.681.641.601.561.441.391.301.010.51.801.631.561.621.491.461.371.331.251.011.1.4 壩頂超高的計(jì)算表 1.3 超高值 h 的計(jì)算的基本數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)洪水位校核洪水位吹程d（m）800.00800.00風(fēng)速0v（m/s）18.713.0安全加高ch（m）0.40.3壩前平均水深mh（m）2323正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，采用重現(xiàn)期為

14、50 年的最大風(fēng)速， =18.7m/s；校0核洪水位時(shí)，采用多年平均風(fēng)速， =13.0m/s01、設(shè)計(jì)洪水位的超高波高： 31212127 .188 . 081. 97 .180076. 07 .1881. 9lhmhl60. 0波長： 75. 31215. 2127 .188 . 081. 97 .18331. 07 .1881. 9lml91. 6壅高： 田其春：合川楊家溝水庫大壩設(shè)計(jì)第 2 頁mlhlhcthlhhllz16. 091. 66 . 014. 32222：值2vgd44.227 .1880081. 9220gd 故按累計(jì)頻率為005計(jì)算026. 02360. 0mlhh由表

15、 1.2 查表換算故 mhh75. 06 . 024. 124. 1%5%1設(shè)計(jì)安全加高 4 . 0ch設(shè)計(jì)防浪加高 czhhhh%1m31. 14 . 016. 075. 02、校核洪水位時(shí)的超高波高： 3121212138 . 081. 9130076. 01381. 9lhmhl38. 0波長： 75. 31215. 212138 . 081. 913331. 01381. 9lml80. 4壅高：mlhlhcthlhhllz09. 080. 438. 014. 32222：值2vgd2013 屆水利水電建筑工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 3 頁47.461380081. 9220gd故按累計(jì)頻率為

16、005計(jì)算016. 02338. 0mlhh由表 1.2 查表換算故 mhh47. 038. 024. 124. 1%5%1校核安全加高 3 . 0ch校核防浪加高 czhhhh%1m86. 03 . 009. 047. 0表 1.5 堤頂超高計(jì)算結(jié)果表項(xiàng)目計(jì)算公式設(shè)計(jì)洪水校核洪水工程所在地多年平均最大風(fēng)速1313計(jì)算風(fēng)速 v(m/s)18.713風(fēng)區(qū)長度 f(m)800800堤前平均水深 hm(m)2323安全加高 a(m)，查規(guī)范 sl274-20010.400.30堤頂超高計(jì)算值(m)1.310.86表 1.6 計(jì)算壩頂高程工況壩前水位計(jì)算壩頂超高計(jì)算壩頂高程設(shè)計(jì)洪水工況(m)242.1

17、01.31243.41校核洪水工況(m)242.500.86243.36由表 5-11 可得，壩頂高程或防浪墻頂高程應(yīng)不小于 243.41m，取壩頂高程243.00m,設(shè)置 0.50m 防浪墻，墻頂再設(shè)鋼管護(hù)欄。1.2 重力壩剖面設(shè)計(jì)重力壩壩頂高程 243.00m，設(shè)置 0.50 的防浪墻，最低建基面高程 210.5m，壩高田其春：合川楊家溝水庫大壩設(shè)計(jì)第 4 頁h=33.00m。由于壩基完整性差、基巖較軟弱，抗剪強(qiáng)度參數(shù) f、c 值較小，上游壩坡放緩，坡率。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，大壩下游壩坡坡率，壩頂寬2 . 00n80. 065. 0m度一般取壩高的，壩底寬約為壩高的倍。初步設(shè)計(jì)壩頂寬取%10%8

18、9 . 07 . 04.5m，15. 0n75. 0m壩軸線243.50236.501:0.751;0.15221.50221.00241.00正常蓄水位210.50242.50校核洪水位242.10設(shè)計(jì)洪水位死水位226.00排水管排水管排水管220.75圖 1.1 混凝土砌條石重力壩非溢流壩段剖面圖1.3 重力壩擋水壩段荷載計(jì)算1.3.1 基本原理與荷載組合重力壩的荷載主要有：自重、靜水壓力、揚(yáng)壓力、泥沙壓力、浪壓力、動(dòng)水壓力、冰壓力、地震荷載等。本次設(shè)計(jì)取單位長度的壩段進(jìn)行計(jì)算。相關(guān)荷載組合見表2013 屆水利水電建筑工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 5 頁1.7。表 1.7 荷載組合表組合情況相關(guān)工

19、況自重靜水壓力揚(yáng)壓力泥沙壓力浪壓力冰壓力地震荷載動(dòng)水壓力土壓力正常水位設(shè)計(jì)水位基本組合冰凍校核水位特殊組合地震情況1.3.2 壩體自重計(jì)算1.3.2.1 壩體自重計(jì)算公式壩體自重w（kn）的計(jì)算公式：（1.5）vwc式中：壩體體積(m3)，以單位長度的壩段為單位，通常把其斷面分成若干個(gè)v 簡單的幾何圖形分別計(jì)算； 壩體混凝土的重度，一般取 24kn/m3。c力矩作以下規(guī)定：以壩底中心為力矩，逆時(shí)針為正，順時(shí)針為負(fù)。1.3.3.2 按實(shí)體重力壩計(jì)算壩體自重及力矩田其春：合川楊家溝水庫大壩設(shè)計(jì)第 6 頁 壩軸線243.50236.501:0.751;0.15一區(qū)二區(qū)三區(qū)圖 1.2 實(shí)體重力壩自重計(jì)

20、算圖一區(qū)：knw00.5415 . 05 . 4241ml35. 71mknlwm.90.39635. 700.00.54111二區(qū)：knw00.324100. 65 . 45 . 02422013 屆水利水電建筑工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 7 頁ml76. 62mknlwm.24.219076. 600.324222三區(qū)：knw20.11059180. 400.24325 . 0243ml20. 33mknlwm.44.3538920. 320.11059333表 1.8 實(shí)體壩計(jì)算匯總表分區(qū)體積(m3)自重(kn)力臂(m)力矩(kn m)一區(qū)2.2554.007.35396.90二區(qū)13.503

21、24.006.762190.24三區(qū)460.8011059.203.2035389.44476.5511437.20-37976.581.4 靜水壓力計(jì)算1.4.1 靜水壓力計(jì)算公式靜水壓力是作用在上、下游壩面的主要荷載，計(jì)算時(shí)常分解為水平水壓力p和垂直水壓力w兩種。靜水壓力按照 3 種工況進(jìn)行計(jì)算，分別是設(shè)計(jì)工況、校核工況、正常使用工況。1、水平水壓力p的計(jì)算公式： （1.7）2)2/1 (hpw式中： 計(jì)算點(diǎn)處的作用水頭(m)；h 水的重度取 9.81kn/m3。w2、垂直水壓力w按水重計(jì)算1.4.2 設(shè)計(jì)工況在設(shè)計(jì)工況下，上游壩前水位 242.10m 由水位流量關(guān)系知，下游水位為221.

22、00m。上游水位 242.10m，上游水深 242.10-210.50=31.60m下游水位 221.00m，下游水深 221.00-210.50=10.50m田其春：合川楊家溝水庫大壩設(shè)計(jì)第 8 頁壩軸線243.50236.501:0.751;0.15221.00241.00正常蓄水位210.50242.07設(shè)計(jì)洪水位死水位226.00二區(qū)一區(qū)四區(qū)三區(qū)圖 1.2 設(shè)計(jì)工況靜水壓力計(jì)算圖水平向： 一區(qū)： knp94.489860.3181. 95 . 021ml53.103/60.311mknm.84.51585)53.1094.4898(1三區(qū)： knp78.54050.1081. 95 .

23、 023ml50. 33/50.103mknm.73.189250. 378.54032013 屆水利水電建筑工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 9 頁垂直向： 二區(qū)： knw69.73415. 060.3181. 95 . 022ml82.123/15. 060.312/00.2480. 42mknm.73.941882.1269.7342四區(qū)： knw58.40575. 050.1081. 95 . 024ml77.113/75. 050.102/80. 400.244mknm.70.477577.1158.4054表 1.9 設(shè)計(jì)工況下靜水壓力匯總表分區(qū)水平力(kn)垂直力(kn)力臂(m)力矩(kn

24、m)一區(qū)4898.9410.52-51585.84二區(qū)734.6912.829418.73三區(qū)-540.783.501892.73四區(qū)405.5811.77-4773.684358.161140.27-45048.061.4.3 校核工況在校核工況下，上游壩前水位 242.50m，由水位流量關(guān)系知，下游水位為221.50m。上游水位 242.50m，上游水深 242.50-210.50=32.00m下游水位 221.50m，下游水深 221.50-210.50=11.00m水平向： 一區(qū)：knp72.50223281. 95 . 021ml67.103/00.321mknm.42.53592)

25、67.1072.5022(1三區(qū)：knp51.5931181. 95 . 023ml67. 33/00.113mknm.18.217867. 351.5933垂直向：田其春：合川楊家溝水庫大壩設(shè)計(jì)第 10 頁二區(qū)：knw41.75315. 000.3200.3281. 95 . 02ml80.123/80. 42/ )00.2480. 4(2mknm.65.964380.1241.7532四區(qū)：knw13.4451175. 01181. 95 . 04ml65.113/75. 000.112/80. 400.244mknm.76.518565.1113.4454壩軸線243.50236.501

26、:0.751;0.15221.50241.00正常蓄水位210.50242.50設(shè)計(jì)洪水位死水位226.00二區(qū)一區(qū)四區(qū)三區(qū)圖 1.3 校核工況靜水壓力計(jì)算圖表 1.3 校核工況下靜水壓力匯總表分區(qū)水平力(kn)垂直力(kn)力臂(m)力矩(kn m)2013 屆水利水電建筑工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 11 頁一區(qū)5022.7210.67-53592.42二區(qū)753.4112.809643.65三區(qū)-593.513.672178.18四區(qū)445.1311.65-5185.764429.211198.54-46956.351.4.4 正常使用工況在正常使用工況下，由任務(wù)書中所給的數(shù)據(jù)可知下游水位為 21

27、8.00m。上游水位 241.00m，上游水深 241.00-210.50=30.50m下游水位 218.00m，下游水深 218.00-210.50=7.50m水平向： 一區(qū)：knp88.456250.3081. 95 . 021ml17.103/50.301mknm.49.46404)17.1088.4562(1三區(qū)：knp91.27550. 781. 95 . 023ml50. 23/50. 73mknm.77.68950. 291.2753垂直向： 二區(qū)： knw43.68415. 050.3081. 95 . 022ml88.123/15. 050.302/ )80. 400.24(

28、2mknm.46.881588.1243.6842 四區(qū)：knw93.20675. 05 . 781. 95 . 024ml53.123/75. 05 . 72/ )80. 400.24(4mknm.83.259253.1293.2064田其春：合川楊家溝水庫大壩設(shè)計(jì)第 12 頁壩軸線243.50236.501:0.751;0.15221.00241.00正常蓄水位210.50死水位226.00二區(qū)一區(qū)四區(qū)三區(qū)圖 1.4 正常使用工況靜水壓力計(jì)算圖表 1.10 正常使用工況下靜水壓力匯總表分區(qū)水平力(kn)垂直力(kn)力臂(m)力矩(kn m)一區(qū)4562.8810.17-46404.49二

29、區(qū)684.4312.888815.46三區(qū)-275.912.50689.77四區(qū)206.9312.53-2592.834286.97891.36-39492.092013 屆水利水電建筑工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 13 頁1.5 揚(yáng)壓力計(jì)算1.5.1 揚(yáng)壓力揚(yáng)壓力包括滲透壓力和托浮力兩部分。滲透壓力是由上、下游水位差h產(chǎn)生的滲流在壩內(nèi)或壩基面上形成的水壓力；托浮力是由下游水面淹沒計(jì)算截面而產(chǎn)生向上的水壓力。揚(yáng)壓力分三種工況進(jìn)行計(jì)算，分別是設(shè)計(jì)工況、校核工況，正常使用工況。h2h1h2habcd圖 1.5 揚(yáng)壓力分區(qū)示意圖1.5.2 設(shè)計(jì)工況設(shè)計(jì)工況下，上游水深為 31.60m，下游水深為 10.50m

30、。由混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范 sl 319-20051表 b.3.1 查得滲透壓力強(qiáng)度系數(shù)取 0.25，滲透壓力分項(xiàng)系數(shù)為1.2，浮托力分項(xiàng)系數(shù)為 1.0，則設(shè)計(jì)值為 0.3。21/00.31060.3181. 9mknh22/00.10350.1081. 9mknh221/00.20700.10300.310mknhhh2/1 .6200.2073 . 0mknha 區(qū)：knua12.2472181. 900.2450.10田其春：合川楊家溝水庫大壩設(shè)計(jì)第 14 頁mla40. 22/00.2440.14mknlumaaa.09.593340. 212.2472b 區(qū)：knub30.186150

31、. 210.622 . 1mlb35. 82/50. 240.1450.21mknlumbbb.61.1553535. 803.186c 區(qū)knuc09.801150.2110.625 . 02 . 1mlc07. 03/50.2140.1450.21mknlumccc.01.5607. 009.801d 區(qū)knud35.217)10.6200.207(5 . 25 . 02 . 1mld77. 83/50. 240.1400.24mknlumddd.16.190677. 835.217表 1.11 設(shè)計(jì)工況揚(yáng)壓力數(shù)據(jù)匯總表分區(qū)總力(kn)力臂(m)力矩(kn m)a-2472.122.405

32、933.09b-186.308.35-1555.61c-801.090.0756.01d-217.358.77-1906.16-3676.862527.331.5.3 校核工況校核工況下，上游水深為 32.00m，下游水深為 11.00m。由混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范 sl 319-20051表 b.3.1 查得滲透壓力強(qiáng)度系數(shù)取 0.25，滲透壓力分項(xiàng)系數(shù)為1.2，浮托力分項(xiàng)系數(shù)為 1.0，則設(shè)計(jì)值為 0.3。21/92.3133281. 9mknh22/91.10700.1181. 9mknh221/01.20691.10792.313mknhhh21/80.6101.2063 . 0mknha

33、 區(qū)knua84.2589181. 900.2400.11mla40. 22/00.2440.142013 屆水利水電建筑工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 15 頁mknlmmaaa.62.621540. 284.2589b 區(qū)knub40.18515 . 280.612 . 1mlb35. 82/50. 240.1450.21mknlmmbbb.09.154835. 840.185c 區(qū)knuc22.79715 . 050.2180.612 . 1mlc07. 03/50.2140.1450.21mknlmmccc.80.5507. 022.797d 區(qū)knud32.2161)80.6101.206(5

34、. 25 . 02 . 1mld77. 83/50. 240.1400.24mknlmmddd.13.189777. 832.216表 1.12 校核工況揚(yáng)壓力數(shù)據(jù)匯總表分區(qū)總力(kn)力臂(m)力矩(kn m)a-2589.842.406215.62b-185.408.35-1548.09c-797.220.0755.80d-216.328.77-1897.13-3788.78-2826.201.5.4 正常使用工況正常使用工況下，上游水深為 30.50m，下游水深為 7.50m。由混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范 sl 319-20051表 b.3.1 查得滲透壓力強(qiáng)度系數(shù)取 0.25，滲透壓力分項(xiàng)系

35、數(shù)為 1.2，浮托力分項(xiàng)系數(shù)為 1.0，則設(shè)計(jì)值為 0.3。21/21.29950.3081. 9mknh22/58.7350. 781. 9mknh221/63.22558.7321.299mknhhh21/69.6763.2253 . 0mknha 區(qū)knua80.1765181. 900.2450. 7mla40. 22/00.2440.14mknlmmaaa.92.423740. 280.1765田其春：合川楊家溝水庫大壩設(shè)計(jì)第 16 頁b 區(qū)knub07.20315 . 269.672 . 1mlb35. 82/50. 240.1450.21mknlmmbbb.63.169535.

36、807.203c 區(qū)knuc20.87315 . 050.2169.672 . 1mlc07. 03/50.2140.1450.21mknlmmccc.12.6107. 020.873d 區(qū)knud91.2361)69.6763.225(5 . 25 . 02 . 1mld77. 83/50. 240.1400.24mknlmmddd.70.207777. 891.236表 1.13 正常使用工況揚(yáng)壓力數(shù)據(jù)匯總表分區(qū)總力(kn)力臂(m)力矩(kn m)a-1765.802.404237.92b-203.078.35-1695.63c-873.200.0761.12d-236.918.77-2

37、077.70-3078.98525.711.6 淤沙壓力1.6.1 水平淤沙壓力公式（1.7）245tan2102ssbskhp（1.8）nsdsb1式中：淤沙浮容重；sb 淤沙高度；sh 。s淤沙內(nèi)摩擦角1.6.2 淤沙浮容重計(jì)算取泥沙干容重，孔隙率，淤沙內(nèi)摩擦角3269.8116.19kn/md0.45n 2013 屆水利水電建筑工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 17 頁=。 s103/80.1081. 945. 0119.16mknsb1.6.3 淤沙高程計(jì)算通過楊家溝水庫的泥沙量，查四川省水文手冊(cè)多年平均懸移質(zhì)年輸沙模數(shù)等值線圖，其值為 570t/km2。推移質(zhì)沙量采用占懸移質(zhì)泥沙的 15%推求。經(jīng)

38、計(jì)算本工程多年平均來沙量為 0.23 萬 m3。楊家溝水庫多年平均來沙總量為 0.23 萬 m3，在經(jīng)過 20 年淤積后，20 年淤積泥沙量為 4.62 萬 m3，相應(yīng)泥沙淤積高程為 223.93m。泥沙淤積高度。取 13.50m。mhs43.1350.21093.223圖壩軸線243.50236.501;0.15241.00正常蓄水位242.50校核洪水位242.07設(shè)計(jì)洪水位死水位226.00淤積高程224.001.6 淤沙壓力及其力矩計(jì)算圖1.6.4 淤沙壓力及其力矩計(jì)算1、標(biāo)準(zhǔn)工況knpsk80.8252/1045tan50.1380.105 . 0002田其春：合川楊家溝水庫大壩設(shè)計(jì)

39、第 18 頁mlsk50. 43/50.13mknmsk.10.37165 . 480.8252、設(shè)計(jì)工況設(shè)計(jì)值：設(shè)計(jì)值為標(biāo)準(zhǔn)值乘以分項(xiàng)系數(shù) 1.2。knpsk96.9902/1045tan50.1380.105 . 02 . 1002mknmsk.32.44595 . 496.990表 1.14 泥沙壓力及力矩匯總表工況力（kn）力臂(m)力矩(kn m)標(biāo)準(zhǔn)工況825.804.5-3716.10設(shè)計(jì)工況990.964.5-4459.321.7 波浪壓力及其力矩1.6.1 波浪壓力公式波浪壓力及其力矩也分三種工況考慮，分別為設(shè)計(jì)工況、校核工況，其作用分項(xiàng)系數(shù)為 1.2，力矩規(guī)定同前。由“1.

40、1 壩頂高程的確定”可知，hl/2 均成立，故波浪為深水波。深水波浪壓力計(jì)算公式：式（1.9）zmlhhlp%14式中：為壩前水深。1h1.7.2 設(shè)計(jì)工況由 1.1 知l=6.91m，hl=0.60m75. 0%1h16. 0zhknpl42.1516. 075. 0491. 681. 9ml86.3016. 075. 03191. 66160.31mknlpml91.47586.3042.151.7.3 校核工況由 1.1 知l=4.80m，h1%=0.38m47. 0%1h09. 0zh2013 屆水利水電建筑工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 19 頁knpl59. 609. 047. 0480. 4

41、81. 9ml39.3109. 047. 03180. 46100.32mknlpml86.20639.3159. 6表 1.15 波浪壓力及其力矩匯總工況力(kn)力矩(kn m)設(shè)計(jì)工況15.42-473.91校核工況6.59-206.86壩軸線243.50236.501:0.751;0.15210.50死水位226.00靜水位波浪中心線圖 1.7 波浪壓力計(jì)算簡圖1.7 基本作用荷載各種工況下的、p 和wm表 1.16 匯總表w承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)工況持久狀況偶然狀況持久狀況田其春：合川楊家溝水庫大壩設(shè)計(jì)第 20 頁壩身11437.2011437.2011437.20靜水壓力

42、（垂直）1140.271198.54891.36(kn)w不考慮揚(yáng)壓力12577.4712635.7412328.56揚(yáng)壓力-3676.86-3788.78-3078.98(kn)w8900.618846.969249.58表 1.17 p 匯總表承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)工況持久狀況偶然狀況持久狀況靜水壓力（水平）4358.164429.214286.97淤沙壓力825.80990.96825.86浪壓力15.426.5915.42p（ kn)5199.385426.765128.25表 1.18 匯總表m承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)工況持久狀況偶然狀況持久狀況壩身37976.58

43、37976.5837976.58靜水力矩-45048.06-46956.35-39492.09淤沙-3716.10-4459.32-3716.10波浪-473.91-206.86-473.91（kn m）m不考慮揚(yáng)壓力-11261.49-13645.95-5705.52揚(yáng)壓力2527.332826.20525.71（kn m）m-8734.16-10819.75-5179.811.8 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法分析擋水壩段穩(wěn)定1.8.1 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)式（1.10）kddkdafrafs,1,0式中：作用效應(yīng)系數(shù) s2013 屆水利水電建筑工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 21 頁抗力函數(shù) r結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0設(shè)計(jì)

44、狀況系數(shù)作用的設(shè)計(jì)值df結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0幾何參數(shù)ka材料性能的設(shè)計(jì)值df結(jié)構(gòu)系數(shù)d1、 抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)作用效應(yīng)函數(shù)（1.11） ps2、壩趾抗壓強(qiáng)度計(jì)入揚(yáng)壓力情況下的極限狀態(tài)作用效應(yīng)系數(shù)（1.12） 2216mbmbws3、抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)的抗力函數(shù)（1.13） acwfr4、壩趾抗壓強(qiáng)度極限狀態(tài)抗力函數(shù) （1.14） arr式中：混凝土的抗壓強(qiáng)度ar表 1.19 壩基巖體力學(xué)參數(shù)混凝土與壩基接觸面巖體巖體分類fampcffampc變形模量agpe030. 150. 130. 150. 175. 085. 040. 160. 100. 250. 20 .200 .4010. 130. 110

45、. 130. 165. 075. 020. 140. 150. 100. 20 .100 .2090. 010. 170. 010. 155. 065. 080. 020. 170. 050. 10 . 50 .1070. 090. 030. 070. 040. 055. 055. 080. 030. 070. 00 . 20 . 540. 070. 005. 030. 040. 055. 005. 030. 020. 00 . 2表 1.20 巖石質(zhì)量分級(jí)基本質(zhì)量級(jí)別巖體質(zhì)量的定性特征巖石基本質(zhì)量指標(biāo)（bq）堅(jiān)硬巖，巖石完整550堅(jiān)硬巖石，巖體較完整較堅(jiān)硬巖，巖體完整451550田其春：合川

46、楊家溝水庫大壩設(shè)計(jì)第 22 頁堅(jiān)硬巖，巖體較碎較堅(jiān)硬巖或軟、硬巖互層，巖體較完整較軟巖，巖體完整351450堅(jiān)硬巖，巖體破碎較堅(jiān)硬巖，巖體較破碎或破碎較軟巖或較堅(jiān)硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整或較破碎軟巖，巖體完整較完整251350較軟巖，巖體破碎軟巖，巖體較破碎或破碎全部極巖及全部極破碎巖2501.8.2 正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)式（1.15）dkkkcaffs,0式中：作用的標(biāo)準(zhǔn)值kf材料性能的標(biāo)準(zhǔn)值kf結(jié)構(gòu)功能的極限值c式中設(shè)計(jì)狀況系數(shù)、作用分項(xiàng)系數(shù)、材料性能分項(xiàng)系數(shù)均采用 1.0.1、以壩踵鉛直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力作為正常使用極限狀態(tài)，作用效應(yīng)的長期組合采用下列設(shè)計(jì)表達(dá)式：（1.16） 2

47、6bmbws2、壩體應(yīng)力約定壓應(yīng)力為正，拉應(yīng)力為負(fù)。正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)式：（1.17）0620bmbw結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為級(jí)的建筑物0 . 103、短期組合下游壩面的垂直拉應(yīng)力，正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)式：（1.18）kpabmbw100622013 屆水利水電建筑工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 23 頁1.8.3 壩段抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算采用可靠度分析法驗(yàn)算。分 2 種狀況進(jìn)行分析，分別為基本組合狀況和偶然組合狀況。1.8.3.1 基本組合工況基本組合時(shí)，設(shè)計(jì)狀況系數(shù)取 1.0，結(jié)構(gòu)系數(shù)取 1.2，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取d00.9，摩擦系數(shù)取 0.85，摩擦分項(xiàng)系數(shù)取 1.3，抗剪斷凝聚力取 490kpa，抗剪斷

48、/f/c粘聚力分項(xiàng)系數(shù)取 3.0。 kns44.467938.51990 . 19 . 00 knrd11.107738 .28349047.125773 . 185. 02 . 11101()()dsr 因此，在基本組合情況下，壩段是穩(wěn)定的。1.8.3.2 偶然組合工況偶然組合時(shí)，設(shè)計(jì)狀況系數(shù)取 0.85，結(jié)構(gòu)系數(shù)取 1.2，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)d取 0.9，摩擦系數(shù)取 0.85，摩擦分項(xiàng)系數(shù)取 1.3，抗剪斷凝聚力取 490 kpa，0/f/c抗剪斷粘聚力分項(xiàng)系數(shù)取 3。 kns08.488476.54260 . 19 . 00 knrd86.108048 .28349074.126353 .

49、185. 02 . 11101()()dsr 因此，在偶然組合情況下，壩段是穩(wěn)定的。1.8.4 壩段壩趾抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算壩段壩趾抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算分四種狀況進(jìn)行，分別是計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)的基本組合工況、偶然組合工況，不計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)的基本組合工況、偶然組合工況。1.8.4.1 計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)的基本組合工況基本組合時(shí)，設(shè)計(jì)狀況系數(shù)取 1.0，結(jié)構(gòu)系數(shù)取 1.8，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取d00.9，混凝土抗壓強(qiáng)度取 10000kpa，混凝土抗壓強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)取 1.5。 kpas45.52375. 018 .2816.873468 .2861.89000 . 19 . 0220田其春：合川楊家溝水庫大壩設(shè)計(jì)第 24 頁 kpa

50、rd70.37035 . 1100008 . 11101()dsr 比較兩組數(shù)據(jù)，可得知在計(jì)入揚(yáng)壓力的基本組合情況下，壩段壩趾抗壓強(qiáng)度滿足要求。1.8.4.2 計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)的偶然組合工況偶然組合時(shí)，設(shè)計(jì)狀況系數(shù)取 0.85，結(jié)構(gòu)系數(shù)取 1.8，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)d取 0.9，混凝土抗壓強(qiáng)度取 10000kpa，混凝土抗壓強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)取 1.5。0 kpas05.54275. 018 .2875.1081968 .2896.88460 . 19 . 0220 kpard70.37035 . 1100008 . 11101()dsr 比較兩組數(shù)據(jù)，可得知在計(jì)入揚(yáng)壓力的偶然組合情況下，壩段壩趾抗壓強(qiáng)度滿

51、足要求。1.8.4.3 不計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)的基本組合工況基本組合時(shí)，設(shè)計(jì)狀況系數(shù)取 1.0，結(jié)構(gòu)系數(shù)取 1.8，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取d00.9，混凝土抗壓強(qiáng)度取 10000kpa，混凝土抗壓強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)取 1.5。 kpas69.72875. 018 .2849.1126168 .2847.125770 . 19 . 0220 kpard70.37035 . 1100008 . 11101()dsr 比較兩組數(shù)據(jù)，可得知在不計(jì)入揚(yáng)壓力的基本組合情況下，壩段壩趾抗壓強(qiáng)度滿足要求。1.8.4.4 不計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)的偶然組合工況偶然組合時(shí)，設(shè)計(jì)狀況系數(shù)取 0.85，結(jié)構(gòu)系數(shù)取 1.8，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)d取 0.

52、9，混凝土抗壓強(qiáng)度取 10000kpa，混凝土抗壓強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)取 1.5。02013 屆水利水電建筑工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 25 頁 kpas79.75575. 018 .2895.1364568 .2874.126350 . 19 . 0220 kpard70.37035 . 1100008 . 11101()dsr 比較兩組數(shù)據(jù)，可得知在不計(jì)入揚(yáng)壓力的偶然組合情況下，壩段壩趾抗壓強(qiáng)度滿足要求。1.8.4.4.5 壩段壩踵不出現(xiàn)拉應(yīng)力計(jì)算壩段壩踵不出現(xiàn)拉應(yīng)力驗(yàn)算只計(jì)算一種情況，即在正常使用并計(jì)入揚(yáng)壓力的情況。 033.2558 .2881.517968 .2858.92499 . 020kpas

53、根據(jù)計(jì)算結(jié)果，可知壩段壩踵不出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足要求。1.9 擋水壩段應(yīng)力分析1.9.1 基本假定一、壩體混凝土為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的彈性體材料。二、視壩段為固結(jié)于地基上的懸臂梁，不考慮地基變形對(duì)壩體應(yīng)力的影響，并認(rèn)為各壩段獨(dú)立工作，橫縫不傳力。三、假定壩體上水平截面上的正應(yīng)力按直線分布，不考慮廊道對(duì)壩體應(yīng)力的影響。1.9.2 不考慮揚(yáng)壓力時(shí)的邊緣應(yīng)力的計(jì)算1.9.2.1 邊緣應(yīng)力計(jì)算公式在一般情況下，壩體的最大和最小應(yīng)力都出現(xiàn)在壩面。1、水平截面上的正應(yīng)力上游邊緣應(yīng)力和下游邊緣應(yīng)力yuyd（1.19）26bmbwyu田其春：合川楊家溝水庫大壩設(shè)計(jì)第 26 頁（1.20）26bmbwyd式中:

54、作用于計(jì)算截面以上全部荷載的鉛直分力的總和 wkn 作用于計(jì)算截面以上的全部荷載對(duì)截面垂直水流流向的力矩m總和 mkn 計(jì)算截面的長度b2、剪應(yīng)力上游邊緣剪應(yīng)力和下游截面剪應(yīng)力ud（1.21）npyuuu（1.22）mpdydd式中：上游面水壓力強(qiáng)度 upkpa 下游面水壓力強(qiáng)度 dpkpa 上游壩坡破率nuntan 下游壩坡破率mdmtan3、 水平正應(yīng)力上有邊緣的水平正應(yīng)力和下游正應(yīng)力xuxd（1.23）npuuxu（1.24）mpddxd 4、主應(yīng)力（1.25）2211npnuyuu（1.26）2211mpmdydd壩面水壓力強(qiáng)度也是主應(yīng)力（1.27）uup2（1.28）ddp21.9.

55、2.21.9.2.2 設(shè)計(jì)工況邊緣應(yīng)力計(jì)算設(shè)計(jì)工況邊緣應(yīng)力計(jì)算1、水平截面上的正應(yīng)力上游水位 242.10m，上游水深 242.10-210.50=31.60m下游水位 221.00m，下游水深 221.00-210.50=10.50m上游邊緣應(yīng)力和下游邊緣應(yīng)力yuyd2225.3558 .28649.112618 .2847.12577mknyu2013 屆水利水電建筑工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 27 頁2218.5188 .2849.1126168 .2847.12577mknyd2、剪應(yīng)力上游邊緣剪應(yīng)力和下游截面剪應(yīng)力ud279. 615. 025.35581. 960.31mknu238.31

56、175. 081. 950.1018.518mknd3、水平正應(yīng)力上有邊緣的水平正應(yīng)力和下游正應(yīng)力xuxd2254.33675. 038.31181. 950.1001.31115. 079. 681. 960.31mknmknxdxu4、主應(yīng)力22222221222100.10350.1081. 900.31060.3181. 972.75175. 081. 950.1018.51875. 0127.35615. 081. 960.3125.35515. 01mknmknmknmkndudu1.9.2.3 校核工況邊緣應(yīng)力計(jì)算1 1、水平截面上的正應(yīng)力、水平截面上的正應(yīng)力上游水位 242.5

57、0m，上游水深 242.50-210.50=32.00m下游水位 221.50m，下游水深 221.50-210.50=11.00m上游邊緣應(yīng)力和下游邊緣應(yīng)力yuyd222245.5378 .2895.1364568 .2874.1263500.3408 .2895.1364568 .2874.12635mknmknydyu2、剪應(yīng)力上游邊緣剪應(yīng)力和下游截面剪應(yīng)力ud2266.31475. 081. 91145.52791. 315. 000.34081. 900.32mknmkndu3.水平正應(yīng)力上有邊緣的水平正應(yīng)力和下游正應(yīng)力xuxd2291.34375. 066.31481. 91151

58、.31415. 091. 381. 900.32mknmknxdxu田其春：合川楊家溝水庫大壩設(shè)計(jì)第 28 頁4.主應(yīng)力22222221222191.10700.1181. 992.31300.3281. 907.77975. 081. 900.1145.53775. 0159.34015. 081. 900.3200.34015. 01mknmknmknmkndudu表 1.22 應(yīng)力計(jì)算結(jié)果（單位：mpa）壩 踵 處壩 趾 處計(jì)算情況yuuxu1u2uyddxd1d2d基本組合0.3600.310.360.310.520.310.340.750.10特殊組合0.3400.310.340.3

59、10.540.310.340.780.111.9.3 考慮揚(yáng)壓力時(shí)的邊緣應(yīng)力計(jì)算1.9.3.1 邊緣應(yīng)力計(jì)算公式先求出包括揚(yáng)壓力在內(nèi)的全部荷載鉛直分力的總和及全部荷載對(duì)截面的垂w直水平流流向形心軸產(chǎn)生的力矩總和，在利用公式：m（1.29）26bmbwyu（1.30）26bmbwyd計(jì)算，而、可根據(jù)邊緣為分體的平衡條件求得yx12（1.31）nppyuuuuu（1.32）2nppppyuuuuuuuxu（1.33）mppdudydd（1.34）mppppdudyduddxd（1.35）2211nppnuuuyuu2013 屆水利水電建筑工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 29 頁（1.36）uuuupp 2（1

60、.36）2211mppmuddydd（1.37）udddpp 21.9.3.21.9.3.2 設(shè)計(jì)工況邊緣應(yīng)力計(jì)算設(shè)計(jì)工況邊緣應(yīng)力計(jì)算1、水平截面上的正應(yīng)力上游水位 242.10m，上游水深 242.10-210.50=31.60m下游水位 221.00m，下游水深 221.00-210.50=10.50m上游邊緣應(yīng)力和下游邊緣應(yīng)力yuyd222223.3728 .2816.873468 .2861.890087.2458 .2816.873468 .2861.8900mknmknydyu2、剪應(yīng)力上游邊緣剪應(yīng)力和下游截面剪應(yīng)力ud2267.29775. 081. 950.108 .2886.