南平水庫混凝土重力壩設(shè)計(jì)

1、 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 題 目：南平水庫混凝土重力壩設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中心：奧鵬學(xué)習(xí)中心 層 次： 專科起點(diǎn)本科 專 業(yè)： 水利水電工程 內(nèi)容摘要所謂的重力壩就是依靠自身的重量產(chǎn)生的抗滑力，并且維持壩體穩(wěn)定性的壩以抵抗水庫的推力，達(dá)到穩(wěn)定的要求，其基本的剖面呈三角形，上游面一般是垂直或稍傾向上游的三角形斷面。本論文設(shè)計(jì)主要論述了福建南平水庫混凝土重力壩的設(shè)計(jì)與分析，論文總共分為六部分，第一部分是對(duì)重力壩的相關(guān)概況，包含了水文分析、工程地質(zhì)、建筑材料等內(nèi)容；第二部分主要是壩址、壩型的選擇；第三部分到第四部分為擋水建筑物設(shè)計(jì)以及壩體細(xì)部構(gòu)造；最后一部分的內(nèi)容為重力壩地基處理，包含

2、了壩基的開挖與清理、壩基的帷幕灌漿、壩基排水、壩基的固結(jié)灌漿等內(nèi)容。 關(guān)鍵詞：混凝土重力壩；穩(wěn)定應(yīng)力；溢流壩目 錄內(nèi)容摘要I引 言11 設(shè)計(jì)資料21.1 南平水庫重力壩基本資料21.1.1 流域概況21.1.2 地形地質(zhì)21.1.3 建筑材料21.1.4 水文條件21.1.5 氣象條件31.2 南平水庫重力壩工程綜合說明32 壩型及壩址選擇62.1 壩型選擇62.2 壩址選擇63 擋水建筑物設(shè)計(jì)83.1 非溢流壩剖面設(shè)計(jì)83.2 荷載及組合計(jì)算103.3 抗滑穩(wěn)定分析103.4 應(yīng)力分析144 壩體細(xì)部構(gòu)造164.1 壩頂構(gòu)造164.2 廊道系統(tǒng)164.3 壩體分縫174.4 壩體止水184.

3、5 壩體排水185 地基處理205.1 壩基的開挖與清理205.2 壩基的帷幕灌漿205.3 壩基排水205.4 壩基的固結(jié)灌漿20結(jié)論22參考文獻(xiàn)23引 言重力壩是世界上最早出現(xiàn)的一種壩型之一。公元前2900年埃及美尼斯王朝在首都孟斐斯城附近的尼羅河上，建造了一座高15m、長240m的擋水壩。中國于公元前3世紀(jì)，在連通長江與珠江流域的靈渠工程上，修建了一座高5m的砌石溢流壩，迄今已運(yùn)行2000多年，是世界上現(xiàn)存的，使用歷史最久的一座重力壩1。混凝土重力壩是指用混凝土澆筑的，主要依靠壩體自重來抵抗上游水壓力及其它外荷載并保持穩(wěn)定的壩。其基本剖面是直角三角形，整體是由若干壩段組成。重力壩在水壓力

4、及其他荷載作用下，主要依靠壩體自重產(chǎn)生的抗滑力來滿足穩(wěn)定要求；同時(shí)依靠壩體自重產(chǎn)生的壓力來抵消由于水壓力所引起的拉應(yīng)力以滿足強(qiáng)度要求2。世界各國修建于寬闊河谷處的高壩，多采用混凝土重力壩；壩軸線一般為直線，斷面型式較簡單，便于機(jī)械化快速施工，混凝土方量較多，施工中需要嚴(yán)格的溫度控制措施；壩頂可以溢流泄洪，壩體中可以布置泄流孔洞。我國的丹江口電站、豐滿工程的大壩，目前世界上最大的水電站巴西伊泰普工程的大壩，均采用了混凝土重力壩?；炷林亓卧谒畨毫捌渌夂奢d作用下，主要依靠壩體自重來維持穩(wěn)定的壩。重力壩的斷面基本呈三角形，筑壩材料為混凝土或漿砌石。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在各國修建的大壩中，重力壩在各種壩型中

5、往往占有較大的比重。在中國的壩工建設(shè)中，混凝土重力壩也占有較大的比重，在20座高100m以上的高壩中，混凝土重力壩就有10座3。本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為福建南平水庫水利樞紐，壩型選擇為混凝土重力壩，整座重力壩主要有非溢流擋水壩段、溢流表孔壩段、溢流底孔壩段和電站廠房壩段。其中非溢流擋水壩段每壩段寬15米，分布于大壩兩端；廠房壩段每段寬16米，布置在靠近右岸的主河床上，裝機(jī)3臺(tái)機(jī)組；底孔壩段每段寬22米，布置在廠房壩段左側(cè)的主河床上；溢流壩段每段寬18米，布置在西河主河床上。擋水壩段最大斷面的底面高程為128米，壩頂高程為228米，防浪墻高1.2米，最大壩高為101.2m，屬高壩類型。壩頂寬12米，最優(yōu)斷

6、面的上游壩坡坡率為1:0.2，上游折坡點(diǎn)高程為181米，下游壩坡坡率為1:0.7，下游折坡點(diǎn)高程688.98英尺。通過對(duì)混凝土重力壩設(shè)計(jì)過程中的設(shè)計(jì)資料；壩型、壩址；擋水建筑物；壩體細(xì)部結(jié)構(gòu)以及地基處理等方面的歸納。并對(duì)其中的壩體尺寸、抗滑、應(yīng)力等進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算?？偨Y(jié)出了一般重力壩的設(shè)計(jì)步驟。1 設(shè)計(jì)資料1.1 南平水庫重力壩基本資料1.1.1 流域概況南平水庫水利樞紐位于西河上游，全河流域面積3200km2，流向自北向南，干流的平均比降為。流域內(nèi)多石山，小部分為丘陵，水土流失不嚴(yán)重。本樞紐工程是以發(fā)電為主兼顧灌溉和供水的綜合利用工程，水庫的總庫容為，發(fā)電引水高程為，最大引水流量為，發(fā)電裝機(jī)容量

7、4萬kW。灌溉下游左岸耕地2.5萬km2，灌溉最大引水流量，引水高程352.5m。1.1.2 地形地質(zhì)壩址處的巖體可大致分為新鮮巖石、微風(fēng)化及覆蓋層。河槽高程為，河槽處為半風(fēng)化的花崗巖，風(fēng)化層厚度為，基巖具有足夠的抗壓強(qiáng)度，巖體較完整，無特殊不利地質(zhì)構(gòu)造。兩岸風(fēng)化較深呈帶狀，覆蓋層較少，厚度一般，風(fēng)化層厚，壩址兩岸均為花崗巖，巖石堅(jiān)硬，裂隙不發(fā)育。壩基的力學(xué)參數(shù)：抗剪斷系數(shù)（混凝土與基巖之間）為。基巖的允許抗壓強(qiáng)度。地震的基本烈度為6度。河流泥沙計(jì)算年限采用50年，壩前淤沙高程為345m，泥沙的浮重度為，內(nèi)摩擦角為。壩體混凝土重度采用。1.1.3 建筑材料砂料、卵石在壩址上、下游均有，壩址下游

8、5km以內(nèi)砂儲(chǔ)量豐富，可供建筑使用。1.1.4 水文條件壩址以上控制集雨面積，多年平均流量3.1m3/s，平均年徑流量9776.2m3。水文水利規(guī)劃成果如下：上游設(shè)計(jì)洪水位為385.4m，相應(yīng)的下游水位334.3m，庫容為1140m3，溢流壩相應(yīng)的泄量為1250m3/s；上游校核洪水位為386.7m，相應(yīng)的下游水位為335.2m，庫容為1200萬m3，溢流壩相應(yīng)的泄量為1680m3/s；上游正常高水位為383.5m，相應(yīng)的下游水位為331.7m，庫容為895萬m3；死水位為350m，相應(yīng)的庫容為40萬m3。淤沙高程為345m，相應(yīng)的庫容為35萬m3。1.1.5 氣象條件本地區(qū)洪水期多年平均最大

9、風(fēng)速14m/s，水庫的風(fēng)區(qū)長度為2.6km。1.2 南平水庫重力壩工程綜合說明根據(jù)工程的效益、庫容確定本工程屬于等工程，其主要建筑物為3級(jí)。次要建筑物為4級(jí)，臨時(shí)性建筑物為5級(jí)。本工程是以發(fā)電為主的綜合利用工程，溢流壩段應(yīng)布置在主河槽處，沖沙孔應(yīng)布置在電站進(jìn)水口附近，另外電站布置應(yīng)考慮地形、交通及電站附屬建筑物布置等條件。本樞紐的主體工程由擋水壩段、溢流壩段、泄水底孔壩段、電站壩段及其建筑物組成。電站為壩后式，該重力壩由18個(gè)壩段組成，每個(gè)壩段的長度大約為15m，從右岸至左岸依次為：1號(hào)-6號(hào)壩段為擋水壩段，7號(hào)、8號(hào)壩段為溢流壩段，9號(hào)、10號(hào)壩段為底孔壩段，11號(hào)-18號(hào)壩段為左岸擋水壩段

10、，該壩的壩基面最低高程為327.0m，壩頂高程為386.7m，最大壩高為59.7m，壩體總長為277.5m。如圖1-1：樞紐工程布置。圖1.1 樞紐工程布置樞紐的主要技術(shù)指標(biāo)見表。表1-1 樞紐技術(shù)指標(biāo)表主要技術(shù)指標(biāo)序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)量序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)量1流域面積Km2320010校核洪水位時(shí)最大泄量m3/s16802裝機(jī)容量萬KW411壩頂長度m277.53灌溉面積萬hm22.512最大壩高m59.74校核洪水位m386.713壩頂高程m386.75設(shè)計(jì)洪水位m385.414溢流堰頂高程m376.46正常高水位m383.515電站進(jìn)水口中心線高程m348.57死水位m35016壩段總數(shù)個(gè)188淤沙

11、高程m34517總庫容萬m312009設(shè)計(jì)洪水位時(shí)最大泄量m3/s12502 壩型及壩址選擇2.1 壩型選擇從南平水庫周邊的地形條件來看，南平水庫位于西河上游，河岸兩邊高山林立，但由于兩岸山高過于懸殊，因此拱壩并不適合，且拱壩的特點(diǎn)就是依靠兩岸的拱段反作用力維持自身的穩(wěn)定，它對(duì)周邊的天然地形要求比較高，故排除拱壩；再者是土石壩，雖說山體周圍石場豐富，土石壩也均可在不同的地形、地貌以及各種氣候條件進(jìn)修建，但從以上數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最大泄洪量流量較大，并不適合土石壩；最后我們來看重力壩，重力壩為混凝土或?yàn)槭男拗?，靠自身的重力維持壩體穩(wěn)定，沒有兩岸高度的要求，可抵御較大的泄洪量，從南平水庫的地形以及修

12、筑指標(biāo)數(shù)據(jù)來看修筑混凝土重力壩型比較合適4。另外從地質(zhì)條件上來看，拱壩它要求河岸兩邊不宜過大，地質(zhì)巖層需要良好且?guī)r性不宜差別過大，從西河來看，西河雖兩岸狹窄，但兩岸巖層質(zhì)地不一，若要施工，工程量巨大不符合經(jīng)濟(jì)效益；若是修筑土石壩，從周邊石材來看，周邊土石、砂礫的材料豐富可就地取材，土石壩適合，但從剛才的洪水泄量來講，此處不適合修筑土石壩；因此從地質(zhì)條件上來看，西河兩岸地質(zhì)巖性一般、兩岸狹窄的特點(diǎn)適合修筑混凝土重力壩。再者從筑壩材料及經(jīng)濟(jì)效益上來看，由于壩體周圍均為山體，故可開山鑿石，就地取材可減少許多的材料成本以及運(yùn)輸成本，可以說土石壩對(duì)于大部分的水利樞紐來說都是有著比較大的優(yōu)勢的，但由于南平

13、水壩地處南平水泥廠15公里內(nèi)，由于兩地相近可以大大減少材料的運(yùn)輸成本，雖說不及土石壩的經(jīng)濟(jì)效益，但也可減少混凝土重力壩的修筑成本。從施工條件上了，修筑壩體下游有著開闊的地帶場地布置方便，西河沿河有著公路，交通便利，距離城區(qū)不遠(yuǎn)，可就近調(diào)配施工人員，運(yùn)輸材料的距離較短施工條件方便，混凝土重力壩不存在問題。綜臺(tái)效益上來看，選擇混凝土重力壩可滿足南平市發(fā)電、防洪、灌溉等各種經(jīng)濟(jì)效益。因此綜合考慮，壩型選擇混凝土重力壩。2.2 壩址選擇根據(jù)壩區(qū)水文氣象以及地質(zhì)條件，南平水庫樞紐可行性研究階段，在選擇壩型、壩址時(shí)，初選了上、下兩個(gè)壩址，下壩址距上壩址6km。地形條件與地質(zhì)條件上。上、下壩址地形稍有差異，

14、上壩址處河床狹窄，其寬度僅為160m死河灘，壩址附近河床坡度甚陡，水流湍急，有小瀑布，右岸地勢較高，左岸地勢較低，有起伏之山頭。上壩址處為震旦紀(jì)砂巖。左岸風(fēng)化較嚴(yán)重，深達(dá)3 4m，且夾有頁巖。壩址處水流急，故無砂卵石等淤積物，且無侵蝕地下水。而下壩址處兩邊岸坡比較平緩，但由于南平水庫樞紐的正常高水位為383.5m，而上壩址的兩岸有山頭超過400m，壩體可以依靠與山而建，減少工程量。下壩址處的開挖量較大，且下壩址位于河道彎道段，流態(tài)對(duì)樞紐泄流不利，不適合做壩址。故選擇上壩址5。3 擋水建筑物設(shè)計(jì)3.1 非溢流壩剖面設(shè)計(jì)非溢流壩剖面設(shè)計(jì)的基本原則是：滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，保證大壩安全； 工程量小，造

15、價(jià)低；結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)用方便；利于施工，方便維修。遵循以上原則擬定出的剖面，需要經(jīng)過穩(wěn)定及強(qiáng)度驗(yàn)算，分析是否滿足安全和經(jīng)濟(jì)的要求，然后修改已擬定的剖面，重復(fù)以上過程直至得到一個(gè)經(jīng)濟(jì)的剖面。這是一個(gè)反復(fù)修改的過程。1、壩頂高程的擬定壩頂高程分別按設(shè)計(jì)和校核兩種情況，用以下公式進(jìn)行計(jì)算：波浪要素按官廳公式計(jì)算。公式如下：庫水位以上的超高：式中波浪高度，m；波浪中心線超出靜水位的高度，m；安全超高，m，可以在下表中查找；表3-1 非溢流壩壩頂安全超高值 （單位：m）水工建筑物安全級(jí)別（水工建筑物級(jí)別）（1）（2、3）（4、6）設(shè)計(jì)情況校核情況0.70.50.50.40.40.3計(jì)算風(fēng)速，水庫為正常蓄水位

16、和設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，宜用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速的倍；校核洪水位時(shí)，宜用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速，；D風(fēng)區(qū)長度，m；L波長，m。H壩前水深，m。官廳公式適用于。壩頂或防浪墻頂高程=靜水位+相應(yīng)的庫水位以上的超高。比較以上兩種情況下的壩頂高程并取較大值，減去防浪墻高度（左右），則可以得到帶有防浪墻的壩頂高程。對(duì)于1、2級(jí)壩，壩頂高程不得低于校核洪水位。壩頂高程計(jì)算成果見下表。表3-2 壩頂高程計(jì)算成果表計(jì)算情況風(fēng)速v（m/s）波高（m）波長（m）水面高度（m）安全加高（m）靜水位以上的超高（m）壩頂高程（m）設(shè)計(jì)情況校核情況28141.470.6214.207.100.480.172、壩頂寬度的

17、擬定為了適應(yīng)運(yùn)用和施工的需要，壩頂必須有一定的寬度。一般地，壩頂寬度取最大壩高的，且不小于。若有交通要求或有移動(dòng)式啟閉設(shè)施時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定。3、壩坡的擬定考慮壩體利用部分水重增加其抗滑穩(wěn)定，根據(jù)工程實(shí)踐，上游邊坡系數(shù)，下游邊坡系數(shù)。4、上、下游起坡點(diǎn)位置的確定上游起坡點(diǎn)位置應(yīng)結(jié)合應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)電引水管、泄水孔等建筑物的進(jìn)口高程來確定，一般起坡點(diǎn)在壩高的附近。下游起坡點(diǎn)的位置應(yīng)根據(jù)壩的實(shí)用剖面型式、壩頂寬度，結(jié)合壩的基本剖面計(jì)算得到（最常用的是其基本剖面的頂點(diǎn)位于校核洪水位處）。由于起坡點(diǎn)處的斷面發(fā)生突變，故應(yīng)對(duì)該截面進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定校核。根據(jù)以上幾個(gè)方面，初擬非溢流重力壩實(shí)圖3.1 非溢

18、流壩剖面設(shè)計(jì)3.2 荷載及組合計(jì)算 重力壩承受的荷載主要有：自重，靜水壓力，動(dòng)水壓力，揚(yáng)壓力，泥沙壓力，浪壓力及其地震荷載。圖3.2 重力壩荷載計(jì)算示意圖1、自重 取c=24.0 kN/m3 根據(jù)自重公式：W=Vc得： W1=1/2×8.28×41.38×244111.5168KN W2=9×82.75×2417874 KN W3=（82.7512.79）×（66.517.28）×24×1/241321.1744 KN 2、水壓力水深為H時(shí)，單位寬度上的水平靜水壓力P為 P1/2H2斜面、折面、曲面承受的總靜水壓力

19、，除水平靜水壓力外，還應(yīng)計(jì)入其垂直分力。垂直水壓力按水重計(jì)算。水9.81kn/m3。 PH11/2×9.81×（351.75269）233587.294KNPH21/2×9.81×（271.9269）241.25KNPV1（349.9310.38）×8.28×9.813210KNPV21/2×41.38×8.28×9.811680.58KNPV31/2×（271.9269）×8.28×9.81117.78KN3、揚(yáng)壓力揚(yáng)壓力包括滲透壓力和浮托力兩部分。滲透壓力是由上下游水位差

20、H產(chǎn)生的滲流在壩內(nèi)或壩基面上形成的水壓力；浮托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)壓力分布圖如計(jì)算簡圖所示。揚(yáng)壓力折減系數(shù)0.25。U1B×H266.5×9.81×（271.9269）1892KNU212×H12×0.25×9.81×（349.9271.9）2296KNU3（B12）×H×1/2（66.512）×0.25×9.81×78×1/25213KNU412×（H1H2H）×1/212×（9.81×80.99

21、.81×2.90.25×9.81×78）×1/23443KN4、泥沙壓力百年后壩前淤沙高程為286.6m，淤沙浮容重為8 kn/m3，內(nèi)摩擦角為0°。豎直方向的泥沙壓力PSKV按作用面上的淤沙重量（按淤沙的浮重度）計(jì)算，水平壓力按 PSKH1/2sbhs2tg2（45°s/2）計(jì)算。PSKH1/2sbhs2tg2（45°s/2）1/2×8×（286.6269）2×tg2（45°0°2）1239.04KNPSKVV=1/2×（286.6269）2×0.2&#

22、215;8247.8KN5、浪壓力當(dāng)L2時(shí)，可假定浪頂以及水深等于L2處的浪壓力為零，靜水位處的浪壓力最大，并呈三角形分布。L9m，hlhz0.8348260.243115Pi=r×(h1+hz) ×L/4=23.79KNPL1（hlhzL/2）×L/2×1/2×9.81123.12KNPL2L/2×L/2×9.81198.65KN合力計(jì)算以及力矩計(jì)算如下表3-3所示：表3-3 非溢流壩荷載計(jì)算成果匯總荷載作用垂直力（KN）水平力（KN）對(duì)截面形心力臂(m)力矩（KN*M）自 重W14111.516827.74114053.

23、476W21787420.48366059.52W341321.17440.4317768.1水壓力PH133587.29427.56925665.82PH241.250.9740水壓力PV1321029.11593458.15PV21680.5830.4951240.88(續(xù)表3-3)水壓力PV3147.4331.524647泥沙壓力PSKH1239.045.877273.16PSKV247.830.497555.42浪壓力PL128.1576.952166.14PL222.0776.751693.87小 計(jì)68633.233680.5-292878.9揚(yáng)壓力U12368U22289U351

24、97U43433總 計(jì)55346.2-292878.9校核工況下的荷載計(jì)算 因?yàn)閮煞N工況下的壩體自重和泥沙壓力相同，故僅計(jì)算水壓力、浪壓力以及揚(yáng)壓力。各種壓力計(jì)算原理、計(jì)算公式和計(jì)算參數(shù)同。1、水壓力PH11/2×9.81×（350.4269）232500KNPH21/2×9.81×（272.63296）264.63KNPV1（350.426941.38）×8.28×9.813250.7KNPV21/2×41.38×8.28×9.811680.58KNPV31/2×（272.63269）

25、5;8.28×9.81147.43KN2、浪壓力 L6m ， hlhz0.5028950.132333Pi=r×(h1+hz) ×L/4=12.158KNPL1（hlhzL/2）×L/2×1/2×9.8128.15KNPL2= L/2×L/2×9.8122.07KN3、揚(yáng)壓力U1B×H266.5×9.81×（272.63269）2368KNU212×H12×0.25×9.81×（350.4272.63）2289KNU3（B12）×H1/

26、2（66.512）×0.25×9.81×77.77×1/25197KNU412×（H1H2H）×1/212×（9.81×81.49.81×3.630.25×9.81×77.77）×1/23433KN合力計(jì)算以及力矩計(jì)算如下頁表所示。庫空情況下的荷載計(jì)算庫空情況下的荷載只有壩體自重，力以及力矩值匯總?cè)缦拢篧4111.51681787441321.174463306.7KNM=114053.476366059.5217768.1462344.896 KN*M表3-4 非溢流壩荷載

27、計(jì)算成果匯總荷載作用垂直力（KN）水平力（KN）對(duì)截面形心力臂(m)力矩（KN*M）自 重W14111.516827.74114053.476W21787420.48366059.52W341321.17440.4317768.1水壓力PH13250027.58896350PH264.631.2178.2水壓力PV13250.729.11594644.13PV21680.5830.4951240.88PV3147.4331.524647泥沙壓力PSKH1239.045.877273.16PSKV247.830.497555.42浪壓力PL128.1576.952166.14PL222.0776

28、.751693.87小 計(jì) 68633.233680.5-292878.9揚(yáng)壓力U12368U22289U35197U43433總 計(jì)55346.2-292878.93.3 抗滑穩(wěn)定分析重力壩沿壩面失穩(wěn)的機(jī)理是：首先在壩踵處基巖和膠結(jié)面出現(xiàn)微裂松弛區(qū)，隨后在壩趾處基巖和膠結(jié)面出現(xiàn)局部區(qū)域的剪切屈服，進(jìn)而屈服范圍逐漸增大并向上游延伸，最后，形成滑動(dòng)通道，導(dǎo)致壩的整體失穩(wěn)。表3-5 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)荷載組合壩的級(jí)別12、3Ks 基本組合1.101.05特殊組合（1）1.051.00特殊組合（2）1.001.00計(jì)算以一個(gè)壩段（單寬）作為計(jì)算單元，公式采用抗剪強(qiáng)度公式，將壩體與基巖看成是一個(gè)接觸面，

29、而不是膠結(jié)面。當(dāng)接觸面呈水平時(shí)，其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Ks為Ksf（WU）P ，f取1.0。 設(shè)計(jì)工況下的抗滑穩(wěn)定分析Ksf（WU）P1.0×55718.8534709.551.605根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，1.6051.10，有以上計(jì)算可知，設(shè)計(jì)洪水情況下，壩基面滿足抗滑穩(wěn)定要求。 校核工況下的抗滑穩(wěn)定分析Ksf（WU）P1.0×55346.233680.51.643根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，1.6431.05，有以上計(jì)算可知，校核洪水情況下，壩基面滿足抗滑穩(wěn)定要求。3.4 應(yīng)力分析應(yīng)力分析的目的是檢驗(yàn)所擬壩體斷面尺寸是否經(jīng)濟(jì)合理，并為確定壩內(nèi)材料分區(qū)、某些部位配筋提供依據(jù)。應(yīng)力分析采用材料力學(xué)法

30、，其基本假定為：壩體混凝土為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的彈性材料。視壩段為固接于地基上的懸臂梁，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。假定壩體水平截面上的正應(yīng)力按直線分布，不考慮廊道等對(duì)壩體應(yīng)力的影響。在一般情況下，壩體的最大和最小應(yīng)力都出現(xiàn)在壩面，所以應(yīng)該校核壩體邊緣應(yīng)力是否滿足強(qiáng)度要求。用材料力學(xué)分析壩體應(yīng)力時(shí)，重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的強(qiáng)度指標(biāo)。1、壩基面的y應(yīng)符合下列要求（1）運(yùn)用期：在各種荷載組合下（地震荷載除外），壩基面的最大鉛直正應(yīng)力應(yīng)小于壩基容許應(yīng)力（計(jì)算時(shí)應(yīng)計(jì)入揚(yáng)壓力）。最小鉛直正應(yīng)力應(yīng)大于零（計(jì)算時(shí)應(yīng)計(jì)入揚(yáng)壓力）。（2）施工期：下游壩面允許有不大于0.1MP

31、a的拉應(yīng)力。2、壩體應(yīng)力要求（1）運(yùn)用期。壩體上游面的最小主應(yīng)力要考慮兩種控制標(biāo)準(zhǔn)：在作用力中計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，要求0，即為壓應(yīng)力；當(dāng)作用力中不計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，要求0.25h。壩體下游面的最大主壓應(yīng)力，不得大于混凝土的容許壓應(yīng)力。（2）施工期。壩體主壓應(yīng)力不得大于混凝土的容許壓應(yīng)力，在壩的下游面可以有不大于0.2MPa的主拉應(yīng)力。本設(shè)計(jì)分設(shè)計(jì)情況和校核情況兩種情況分別分析水平截面上的正應(yīng)力。因?yàn)榧俣ò粗本€分布，所以按偏心受壓公式計(jì)算上、下游的邊緣應(yīng)力。設(shè)計(jì)工況下：yu=Wi/T+6*Mi/T2=68562.85/66.5+6*(-316363.24)/(66.5*66.5)=601.76KPayu=

32、Wi/T6*Mi/T2=68562.85/66.56*(-316363.24)/(66.5*66.5)=1460.24KPa校核工況下yu=Wi/T+6*Mi/T2=68633.2/66.5+6*(-292878.9)/(66.5*66.5)=634.62 KPayu=Wi/T6*Mi/T2=68633.2/66.56*(-292878.9)/(66.5*66.5)=1429.92KPa各項(xiàng)均滿足要求。4 壩體細(xì)部構(gòu)造4.1 壩頂構(gòu)造對(duì)于非溢流壩，壩頂上游側(cè)應(yīng)設(shè)置防浪墻，宜采用與壩體連成整體的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，墻身應(yīng)有足夠的厚度以抵擋波浪及漂浮物沖擊，墻高為1.01.2m，在壩體的橫縫處應(yīng)留伸縮

33、縫，并設(shè)置止水。下游側(cè)應(yīng)設(shè)置欄桿、燈柱，以保護(hù)行人和行車安全。壩頂路面應(yīng)有適當(dāng)?shù)臋M向坡度，并設(shè)置相應(yīng)的排水設(shè)施，以便排除路面雨水。路面排水應(yīng)與壩體內(nèi)排水連通或直接排入把體內(nèi)6。當(dāng)設(shè)置人行道時(shí)，宜高出壩頂路面2030cm。對(duì)于溢流重力壩，溢流壩的上部構(gòu)造，應(yīng)根據(jù)運(yùn)行要求布置。有交通要求時(shí)，應(yīng)按公路等級(jí)設(shè)置交通橋;無交通要求時(shí)，需設(shè)置人行道。對(duì)于大中型工程溢流壩，壩頂常設(shè)置閘門、閘敦、工作橋、啟閉機(jī)等。 本工程有雙線交通要求，故取路面寬9m，兩旁設(shè)人行道各1人m，人行道上設(shè)欄桿，路面呈弧形，以將路面積水排向兩側(cè)，以排水管排向上游水庫。圖4.1 非溢流壩壩頂結(jié)構(gòu)布置圖4.2 廊道系統(tǒng)重力壩內(nèi)有縱向(

34、沿壩軸線)和橫向(垂至于壩軸線)廊道，縱向廊道按高程分層設(shè)置，一般沿壩高每隔1530m設(shè)置一層，其斷面形狀為城門洞形。當(dāng)有多層廊道時(shí)，應(yīng)在兩岸將各層互相連通。若廊道較長，沿壩長每隔200300m，應(yīng)在上下層廊道之間設(shè)置交通通道。對(duì)高壩應(yīng)設(shè)置12座電梯及便梯，對(duì)中壩和中型工程的高壩，視需要設(shè)置電梯或便梯。本工程壩內(nèi)廊道包括基礎(chǔ)灌漿廊道和壩體排水檢查廊道，其設(shè)計(jì)按規(guī)范要求確定。因壩體存在空腔，故 重力壩的廊道與各壩段空腔相通，在空腔內(nèi)設(shè)置1.5m寬的懸臂檢查平臺(tái)，形成環(huán)行通道?？鐧M縫的橫向廊道可用三角形尖頂和平底斷面7。圖4.2 壩內(nèi)廊道系統(tǒng)圖4.3 壩體分縫為了防止壩體因溫度變化和地基不均勻沉陷

35、而產(chǎn)生裂縫，滿足施工(混凝土的澆筑能力和施工期的溫控)的需要，壩體需要分縫。常見的縫有：橫縫、縱縫、水平施工縫。橫縫。垂至于壩軸線，將壩體分成若干各壩段。間距(一般是相等的)為1220m，縫寬12cm。橫縫一般為永久性縫，縫面為水平面，縫內(nèi)設(shè)置止水?？v縫。一般為豎縫形式，縫面應(yīng)設(shè)置鍵槽，并埋設(shè)灌漿系統(tǒng)，并在蓄水前進(jìn)行灌漿。縱縫與壩面應(yīng)垂直相交，避免澆筑塊有尖角。間距為1530m，深孔壩段、寒冷地區(qū)，宜選用較小的間距。水平施工縫。壩體上下層澆筑塊之間的結(jié)合面稱水平施工縫。一般澆筑塊厚1.54m，靠近基巖面層厚度為1.52m，同一壩相鄰澆筑塊水平施工縫的高程應(yīng)錯(cuò)開。 4.4 壩體止水止水與壩的級(jí)別

36、和高度有關(guān)。高壩：止水采用兩道止水片，止水片間設(shè)瀝青井，兩道止水片均為紫銅片，厚度為1.01.6mm。中低壩的止水可適當(dāng)簡化，中壩第一道止水片為紫銅片，第二道止水片可采用塑料或橡膠止水片.橫縫止水必須與壩基巖石妥善連接，止水片一般埋入基巖內(nèi)的深度為3050cm，瀝青井也埋入基巖內(nèi).對(duì)于本樞紐，為滿足混凝土的澆筑能力和溫度控制的需要，沿壩軸線方向每隔20m設(shè)一橫縫，廠房壩段考慮機(jī)組間距取18m，上下游方向因壩段寬度較大，設(shè)兩道垂直縱縫，遇鋼管處，縱縫與鋼管軸線垂直。圖4.4 壩體澆筑示意圖4.5 壩體排水為了減小壩體的滲透壓力，在靠近壩的上游防滲層后面，沿壩軸線方向，布置一排豎向排水管。其中心線

37、距離上游壩面(1/101/12)倍壩前水深，一般為25m。排水管間距23m，采用無砂混凝土預(yù)制管，管徑不小于110mm，一般取150250mm。排水管的上部延伸至最高水位以上，下部直通廊道，豎直布置，不宜有彎頭8。壩基排水目的：通過排除滲水降低壩基底面的滲透壓力。壩基排水范圍：基礎(chǔ)排水一般設(shè)一排主排水孔。對(duì)于地址條件良好的基礎(chǔ)應(yīng)充分利用排水作用，除設(shè)主排水孔外，高壩可設(shè)置輔助排水孔23排，中壩可設(shè)置輔助排水孔12排。排水孔的位置及方向：防滲帷幕下游設(shè)置主排水孔，輔助排水孔可設(shè)置在基礎(chǔ)縱向排水廊道內(nèi)。在壩基面上，主排水孔與帷幕灌漿孔的距離不宜小于2m。主排水方向一般向下游傾斜，與帷幕的夾角為。對(duì)

38、于本工程，為減小壩體內(nèi)的滲透壓力，在距上游面5m設(shè)一排壩體排水管，與上游面平行布置，排水管與各層廊道內(nèi)的排水溝相連，滲水經(jīng)排水管流至排水溝，再由排水溝流至集水井排走。排水管間距3m，多孔混凝土管內(nèi)徑為15cm。由于的存在，不設(shè)置壩基排水廊道9。5 地基處理天然地基常存在著不同程度的缺陷，必須經(jīng)過處理才可作為壩基礎(chǔ)。常用的處理方法有：開挖與清理、加固處理、壩基帷幕灌漿、基礎(chǔ)排水等方法。5.1 壩基的開挖與清理高壩需修建在新鮮巖面上，故將覆蓋層全部開挖，左岸覆蓋層厚度較薄，130m高程以下幾乎無覆蓋層，130m高層以上逐漸加厚。壩基開挖量主要集中在右岸，45m高程以上覆蓋層厚約10m左右，故全部挖除。為提高壩體的測向穩(wěn)定性，沿岸坡開挖成臺(tái)階狀10。5.2 壩基的帷幕灌漿帷幕灌漿的目的：降低壩底的滲透壓力，減少繞壩滲透，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生滲透破壞，使幕后的壩基面滲透壓力降至允許值以內(nèi)。帷幕灌漿的范圍：河床及兩岸。灌漿的材料：一般采用水泥漿，必要時(shí)也可采用化學(xué)漿。位置：應(yīng)在靠近上游