南平水庫混凝土重力壩設(shè)計(jì)

PAGE大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）模板PAGEPAGE30網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文文（設(shè)計(jì)）題目：：南平水庫混混凝土重力壩壩設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中心：奧鵬鵬學(xué)習(xí)中心層次：：?？破瘘c(diǎn)本本科專業(yè)：：水利水電工工程水庫混凝土重力壩設(shè)計(jì)南平水庫混凝土重力壩設(shè)計(jì)PAGEI內(nèi)容摘要所謂的重力壩就就是依靠自身身的重量產(chǎn)生生的抗滑力，并并且維持壩體體穩(wěn)定性的壩壩以抵抗水庫庫的推力，達(dá)達(dá)到穩(wěn)定的要要求，其基本本的剖面呈三三角形，上游游面一般是垂垂直或稍傾向向上游的三角角形斷面。本本論文設(shè)計(jì)主主要論述了福福建南平水庫庫混凝土重力力壩的設(shè)計(jì)與與分析，論文文總共分為六六部分，第一一部分是對(duì)重重力壩的相關(guān)關(guān)概況，包含含了水文分析析、工程地質(zhì)質(zhì)、建筑材料料等內(nèi)容；第第二部分主要要是壩址、壩壩型的選擇；；第三部分到到第四部分為為擋水建筑物物設(shè)計(jì)以及壩壩體細(xì)部構(gòu)造造；最后一部部分的內(nèi)容為為重力壩地基基處理，包含含了壩基的開開挖與清理、壩壩基的帷幕灌灌漿、壩基排排水、壩基的的固結(jié)灌漿等等內(nèi)容。關(guān)鍵詞：混凝土土重力壩；穩(wěn)定應(yīng)力；溢流壩南平水庫混凝土重力壩設(shè)計(jì)南平水庫混凝土重力壩設(shè)計(jì)PAGEII目錄錄HYPERLINK"引言 11HYPERLINK"1.1南平平水庫重力壩壩基本資料 2HYPERLINK"1.1.2地形地質(zhì) 2HYPERLINK"1.1.4水文條件 2HYPERLINK"1.2南平平水庫重力壩壩工程綜合說說明 3HYPERLINK"2.1壩型型選擇 6HYPERLINK"3擋水建筑筑物設(shè)計(jì) 8HYPERLINK"3.2荷載載及組合計(jì)算算 10HYPERLINK"3.4應(yīng)力力分析 14HYPERLINK"4.1壩頂頂構(gòu)造 16HYPERLINK"4.3壩體體分縫 17HYPERLINK"4.5壩體體排水 18HYPERLINK"5.1壩基基的開挖與清清理 20HYPERLINK"5.3壩基基排水 20HYPERLINK"結(jié)論 22HYPERLINK\l""參考文獻(xiàn) 233引言重力壩是世界上上最早出現(xiàn)的的一種壩型之之一。公元前前2900年埃埃及美尼斯王王朝在首都孟孟斐斯城附近近的尼羅河上上，建造了一一座高15mm、長(zhǎng)240mm的擋水壩。中中國(guó)于公元前前3世紀(jì)，在連連通長(zhǎng)江與珠珠江流域的靈靈渠工程上，修修建了一座高高5m的砌石溢溢流壩，迄今今已運(yùn)行20000多年，是是世界上現(xiàn)存存的，使用歷歷史最久的一一座重力壩[[1]?；炷林亓问鞘侵赣没炷镣翝仓?，主主要依靠壩體體自重來抵抗抗上游水壓力力及其它外荷荷載并保持穩(wěn)穩(wěn)定的壩。其其基本剖面是是直角三角形形，整體是由由若干壩段組組成。重力壩壩在水壓力及及其他荷載作作用下，主要要依靠壩體自自重產(chǎn)生的抗抗滑力來滿足足穩(wěn)定要求；；同時(shí)依靠壩壩體自重產(chǎn)生生的壓力來抵抵消由于水壓壓力所引起的的拉應(yīng)力以滿滿足強(qiáng)度要求求[2]。世界界各國(guó)修建于于寬闊河谷處處的高壩，多多采用混凝土土重力壩；壩壩軸線一般為為直線，斷面面型式較簡(jiǎn)單單，便于機(jī)械械化快速施工工，混凝土方方量較多，施施工中需要嚴(yán)嚴(yán)格的溫度控控制措施；壩壩頂可以溢流流泄洪，壩體體中可以布置置泄流孔洞。我我國(guó)的丹江口口電站、豐滿滿工程的大壩壩，目前世界界上最大的水水電站―巴西伊泰普普工程的大壩壩，均采用了了混凝土重力力壩?；炷镣林亓卧谒畨毫捌渌夂奢d作用用下，主要依依靠壩體自重重來維持穩(wěn)定定的壩。重力力壩的斷面基基本呈三角形形，筑壩材料料為混凝土或或漿砌石。據(jù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在各各國(guó)修建的大大壩中，重力力壩在各種壩壩型中往往占占有較大的比比重。在中國(guó)國(guó)的壩工建設(shè)設(shè)中，混凝土土重力壩也占占有較大的比比重，在200座高100mm以上的高壩壩中，混凝土土重力壩就有有10座[3]。本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為為福建南平水水庫水利樞紐紐，壩型選擇擇為混凝土重重力壩，整座座重力壩主要要有非溢流擋擋水壩段、溢溢流表孔壩段段、溢流底孔孔壩段和電站站廠房壩段。其其中非溢流擋擋水壩段每壩壩段寬15米，分布布于大壩兩端端；廠房壩段段每段寬166米，布置在在靠近右岸的的主河床上，裝裝機(jī)3臺(tái)機(jī)組；底底孔壩段每段段寬22米，布置置在廠房壩段段左側(cè)的主河河床上；溢流流壩段每段寬寬18米，布置置在西河主河河床上。擋水水壩段最大斷斷面的底面高高程為1288米，壩頂高高程為2288米，防浪墻墻高1.2米，最最大壩高為1101.2mm，屬高壩類類型。壩頂寬寬12米，最優(yōu)優(yōu)斷面的上游游壩坡坡率為為1:0.22，上游折坡坡點(diǎn)高程為1181米，下下游壩坡坡率率為1:0..7，下游折折坡點(diǎn)高程6688.988英尺。通過對(duì)對(duì)混凝土重力力壩設(shè)計(jì)過程程中的設(shè)計(jì)資資料；壩型、壩壩址；擋水建建筑物；壩體體細(xì)部結(jié)構(gòu)以以及地基處理理等方面的歸歸納。并對(duì)其其中的壩體尺尺寸、抗滑、應(yīng)應(yīng)力等進(jìn)行數(shù)數(shù)據(jù)計(jì)算?？偪偨Y(jié)出了一般般重力壩的設(shè)設(shè)計(jì)步驟。1設(shè)計(jì)資料料1.1南平平水庫重力壩壩基本資料1.1.1流域概況南平水庫水利樞樞紐位于西河河上游，全河河流域面積33200kmm2，流向自北北向南，干流流的平均比降降為。流域內(nèi)內(nèi)多石山，小小部分為丘陵陵，水土流失失不嚴(yán)重。本樞紐工程是以以發(fā)電為主兼兼顧灌溉和供供水的綜合利利用工程，水水庫的總庫容容為，發(fā)電引引水高程為，最最大引水流量量為，發(fā)電裝裝機(jī)容量4萬kW。灌溉下游游左岸耕地22.5萬km2，灌溉最大大引水流量，引引水高程3552.5m。1.1.2地形地質(zhì)壩址處的巖體可可大致分為新新鮮巖石、微微風(fēng)化及覆蓋蓋層。河槽高高程為，河槽槽處為半風(fēng)化化的花崗巖，風(fēng)風(fēng)化層厚度為為，基巖具有有足夠的抗壓壓強(qiáng)度，巖體體較完整，無無特殊不利地地質(zhì)構(gòu)造。兩兩岸風(fēng)化較深深呈帶狀，覆覆蓋層較少，厚厚度一般，風(fēng)風(fēng)化層厚，壩壩址兩岸均為為花崗巖，巖巖石堅(jiān)硬，裂裂隙不發(fā)育。壩基的力學(xué)參數(shù)數(shù)：抗剪斷系系數(shù)（混凝土土與基巖之間間）為?；鶐r巖的允許抗壓壓強(qiáng)度。地震的基本烈度度為6度。河流泥沙計(jì)算年年限采用500年，壩前淤淤沙高程為3345m，泥泥沙的浮重度度為，內(nèi)摩擦擦角為。壩體體混凝土重度度采用。1.1.3建筑材料砂料、卵石在壩壩址上、下游游均有，壩址址下游5kmm以內(nèi)砂儲(chǔ)量量豐富，可供供建筑使用。1.1.4水文條件壩址以上控制集集雨面積，多多年平均流量量3.1m3/s，平均年年徑流量97776.2mm3。水文水利規(guī)劃成成果如下：上游設(shè)計(jì)洪水位位為385..4m，相應(yīng)應(yīng)的下游水位位334.33m，庫容為為1140mm3，溢流壩相相應(yīng)的泄量為為1250mm3/s；上游校校核洪水位為為386.77m，相應(yīng)的的下游水位為為335.22m，庫容為為1200萬m3，溢流壩相相應(yīng)的泄量為為1680mm3/s；上游正正常高水位為為383.55m，相應(yīng)的的下游水位為為331.77m，庫容為為895萬m3；死水位為為350m，相相應(yīng)的庫容為為40萬m3。淤沙高程程為345mm，相應(yīng)的庫庫容為35萬m3。1.1.5氣象條件本地區(qū)洪水期多多年平均最大大風(fēng)速14mm/s，水庫庫的風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度度為2.6km。1.2南平平水庫重力壩壩工程綜合說說明根據(jù)工程的效益益、庫容確定定本工程屬于于Ⅲ等工程，其其主要建筑物物為3級(jí)。次要建建筑物為4級(jí)，臨時(shí)性性建筑物為55級(jí)。本工程是以發(fā)電電為主的綜合合利用工程，溢溢流壩段應(yīng)布布置在主河槽槽處，沖沙孔孔應(yīng)布置在電電站進(jìn)水口附附近，另外電電站布置應(yīng)考考慮地形、交交通及電站附附屬建筑物布布置等條件。本樞紐的主體工工程由擋水壩壩段、溢流壩壩段、泄水底底孔壩段、電電站壩段及其其建筑物組成成。電站為壩壩后式，該重重力壩由18個(gè)壩段組成成，每個(gè)壩段段的長(zhǎng)度大約約為15m，從右岸至至左岸依次為為：1號(hào)-6號(hào)壩段為擋擋水壩段，7號(hào)、8號(hào)壩段為溢溢流壩段，9號(hào)、10號(hào)壩段為底底孔壩段，11號(hào)-18號(hào)壩段為左左岸擋水壩段段，該壩的壩壩基面最低高高程為327.00m，壩頂高程程為386.77m，最大壩高高為59.7m，壩體總長(zhǎng)長(zhǎng)為277.55m。如圖1-1：樞紐工程程布置。圖1.1樞樞紐工程布置置樞紐的主要技術(shù)術(shù)指標(biāo)見表。表1-1樞紐紐技術(shù)指標(biāo)表表主要技術(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)最最大泄量m3/s16802裝機(jī)容量萬KW411壩頂長(zhǎng)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)水口中心心線高程m348.57死水位m35016壩段總數(shù)個(gè)188淤沙高程m34517總庫容萬m312009設(shè)計(jì)洪水位時(shí)最最大泄量m3/s12502壩型及壩壩址選擇2.1壩型型選擇從南平水庫周邊邊的地形條件件來看，南平平水庫位于西西河上游，河河岸兩邊高山山林立，但由由于兩岸山高高過于懸殊，因因此拱壩并不不適合，且拱拱壩的特點(diǎn)就就是依靠?jī)砂栋兜墓岸畏醋髯饔昧S持自自身的穩(wěn)定，它它對(duì)周邊的天天然地形要求求比較高，故故排除拱壩；；再者是土石石壩，雖說山山體周圍石場(chǎng)場(chǎng)豐富，土石石壩也均可在在不同的地形形、地貌以及及各種氣候條條件進(jìn)修建，但但從以上數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行分析，最最大泄洪量流流量較大，并并不適合土石石壩；最后我我們來看重力力壩，重力壩壩為混凝土或或?yàn)槭男拗?，靠自身的的重力維持壩壩體穩(wěn)定，沒沒有兩岸高度度的要求，可可抵御較大的的泄洪量，從從南平水庫的的地形以及修修筑指標(biāo)數(shù)據(jù)據(jù)來看修筑混混凝土重力壩壩型比較合適適[4]。另外從地質(zhì)條件件上來看，拱拱壩它要求河河岸兩邊不宜宜過大，地質(zhì)質(zhì)巖層需要良良好且?guī)r性不不宜差別過大大，從西河來來看，西河雖雖兩岸狹窄，但但兩岸巖層質(zhì)質(zhì)地不一，若若要施工，工工程量巨大不不符合經(jīng)濟(jì)效效益；若是修修筑土石壩，從從周邊石材來來看，周邊土土石、砂礫的的材料豐富可可就地取材，土土石壩適合，但但從剛才的洪洪水泄量來講講，此處不適適合修筑土石石壩；因此從從地質(zhì)條件上上來看，西河河兩岸地質(zhì)巖巖性一般、兩兩岸狹窄的特特點(diǎn)適合修筑筑混凝土重力力壩。再者從筑壩材料料及經(jīng)濟(jì)效益益上來看，由由于壩體周圍圍均為山體，故故可開山鑿石石，就地取材材可減少許多多的材料成本本以及運(yùn)輸成成本，可以說說土石壩對(duì)于于大部分的水水利樞紐來說說都是有著比比較大的優(yōu)勢(shì)勢(shì)的，但由于于南平水壩地地處南平水泥泥廠15公里內(nèi)，由由于兩地相近近可以大大減減少材料的運(yùn)運(yùn)輸成本，雖雖說不及土石石壩的經(jīng)濟(jì)效效益，但也可可減少混凝土土重力壩的修修筑成本。從施工條件上了了，修筑壩體體下游有著開開闊的地帶場(chǎng)場(chǎng)地布置方便便，西河沿河河有著公路，交交通便利，距距離城區(qū)不遠(yuǎn)遠(yuǎn)，可就近調(diào)調(diào)配施工人員員，運(yùn)輸材料料的距離較短短施工條件方方便，混凝土土重力壩不存存在問題。綜臺(tái)效益上來看看，選擇混凝凝土重力壩可可滿足南平市市發(fā)電、防洪洪、灌溉等各各種經(jīng)濟(jì)效益益。因此綜合合考慮，壩型型選擇混凝土土重力壩。2.2壩址址選擇根據(jù)壩區(qū)水文氣氣象以及地質(zhì)質(zhì)條件，南平平水庫樞紐可可行性研究階階段，在選擇擇壩型、壩址址時(shí)，初選了了上、下兩個(gè)個(gè)壩址，下壩壩址距上壩址址6km。地形形條件與地質(zhì)質(zhì)條件上。上上、下壩址地地形稍有差異異，上壩址處處河床狹窄，其其寬度僅為1160m死河河灘，壩址附附近河床坡度度甚陡，水流流湍急，有小小瀑布，右岸岸地勢(shì)較高，左左岸地勢(shì)較低低，有起伏之之山頭。上壩壩址處為震旦旦紀(jì)砂巖。左左岸風(fēng)化較嚴(yán)嚴(yán)重，深達(dá)33~4mm，且夾有頁頁巖。壩址處處水流急，故故無砂卵石等等淤積物，且且無侵蝕地下下水。而下壩壩址處兩邊岸岸坡比較平緩緩，但由于南南平水庫樞紐紐的正常高水水位為383.55m，而上壩址址的兩岸有山山頭超過400m，壩體可以以依靠與山而而建，減少工工程量。下壩壩址處的開挖挖量較大，且且下壩址位于于河道彎道段段，流態(tài)對(duì)樞樞紐泄流不利利，不適合做做壩址。故選選擇上壩址[[5]。3擋水建筑筑物設(shè)計(jì)3.1非溢溢流壩剖面設(shè)設(shè)計(jì)非溢流壩剖面設(shè)設(shè)計(jì)的基本原原則是：①滿足穩(wěn)定和和強(qiáng)度要求，保保證大壩安全全；②工程量小，造造價(jià)低；③結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)運(yùn)用方便；④利于施工，方方便維修。遵遵循以上原則則擬定出的剖剖面，需要經(jīng)經(jīng)過穩(wěn)定及強(qiáng)強(qiáng)度驗(yàn)算，分分析是否滿足足安全和經(jīng)濟(jì)濟(jì)的要求，然然后修改已擬擬定的剖面，重重復(fù)以上過程程直至得到一一個(gè)經(jīng)濟(jì)的剖剖面。這是一一個(gè)反復(fù)修改改的過程。1、壩頂高程的的擬定壩頂高程分別按按設(shè)計(jì)和校核核兩種情況，用用以下公式進(jìn)進(jìn)行計(jì)算：波浪要素按官?gòu)d廳公式計(jì)算。公公式如下：庫水位以上的超超高：式中—波浪高度，mm；—波浪中心線超超出靜水位的的高度，m；—安全超高，mm，可以在下下表中查找；；表3-1非非溢流壩壩頂頂安全超高值值（單位：m）水工建筑物安全全級(jí)別（水工工建筑物級(jí)別別）Ⅰ（1）Ⅱ（2、3）Ⅲ（4、6）設(shè)計(jì)情況校核情情況0.70.50.50.40.40.3—計(jì)算風(fēng)速，水水庫為正常蓄蓄水位和設(shè)計(jì)計(jì)洪水位時(shí)，宜宜用相應(yīng)洪水水期多年平均均最大風(fēng)速的的倍；校核洪洪水位時(shí)，宜宜用相應(yīng)洪水水期多年平均均最大風(fēng)速，；D—風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度，m；L—波長(zhǎng)，m。H—壩前水深，m。官?gòu)d公式適用于于。壩頂或防浪墻頂頂高程=靜水位+相應(yīng)的庫水水位以上的超超高。比較以上兩種情情況下的壩頂頂高程并取較較大值，減去去防浪墻高度度（左右），則則可以得到帶帶有防浪墻的的壩頂高程。對(duì)對(duì)于1、2級(jí)壩，壩頂頂高程不得低低于校核洪水水位。壩頂高程計(jì)算成成果見下表。表3-2壩壩頂高程計(jì)算算成果表計(jì)算情況風(fēng)速v（m/ss）波高（m）波長(zhǎng)（m）水面高度（m）安全加高（m）靜水位以上的超超高（m）壩頂高程（m）設(shè)計(jì)情況校核情情況28141.470.66214.207..100.480.1172、壩頂寬度的的擬定為了適應(yīng)運(yùn)用和和施工的需要要，壩頂必須須有一定的寬寬度。一般地地，壩頂寬度度取最大壩高高的，且不小小于。若有交交通要求或有有移動(dòng)式啟閉閉設(shè)施時(shí)，應(yīng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需需要確定。3、壩坡的擬定定考慮壩體利用部部分水重增加加其抗滑穩(wěn)定定，根據(jù)工程程實(shí)踐，上游游邊坡系數(shù)，下下游邊坡系數(shù)數(shù)。4、上、下游起起坡點(diǎn)位置的的確定上游起坡點(diǎn)位置置應(yīng)結(jié)合應(yīng)力力控制標(biāo)準(zhǔn)和和發(fā)電引水管管、泄水孔等等建筑物的進(jìn)進(jìn)口高程來確確定，一般起起坡點(diǎn)在壩高高的附近。下下游起坡點(diǎn)的的位置應(yīng)根據(jù)據(jù)壩的實(shí)用剖剖面型式、壩壩頂寬度，結(jié)結(jié)合壩的基本本剖面計(jì)算得得到（最常用用的是其基本本剖面的頂點(diǎn)點(diǎn)位于校核洪洪水位處）。由由于起坡點(diǎn)處處的斷面發(fā)生生突變，故應(yīng)應(yīng)對(duì)該截面進(jìn)進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)穩(wěn)定校核。根據(jù)以上幾個(gè)方方面，初擬非非溢流重力壩壩實(shí)圖3.1非非溢流壩剖面面設(shè)計(jì)3.2荷載載及組合計(jì)算算重力壩壩承受的荷載載主要有：自自重，靜水壓壓力，動(dòng)水壓壓力，揚(yáng)壓力力，泥沙壓力力，浪壓力及及其地震荷載載。圖3.2重重力壩荷載計(jì)計(jì)算示意圖1、自重取γc=24..0kN//m3根據(jù)自重公式：：W=Vγc得：W1=1//2×8.228×41..38×244＝4111..5168KKN↓W2=99×82.775×24＝178744KN↓W3=（822.75－12.79）×（66.5－17.28）×24×11/2＝413211.17444KN↓2、水壓力水深為H時(shí)，單單位寬度上的的水平靜水壓壓力P為P＝1/2γH2斜面、折面、曲曲面承受的總總靜水壓力，除除水平靜水壓壓力外，還應(yīng)應(yīng)計(jì)入其垂直直分力。垂直直水壓力按水水重計(jì)算。γγ水＝9.81kkn/m3。PH1＝1/2×99.81×（351.775－269）2＝335877.294KKN→PH2＝1/22×9.811×（271.9－269）2＝41.255KN←PV1＝（3449.9－310.338）×8.288×9.811＝3210KKN↓PV2＝1/22×41.338×8.228×9.881＝1680..58KN↓PV3＝1/22×（271.9－269）×8.288×9.811＝117.778KN↓3、揚(yáng)壓力揚(yáng)壓力包括滲透透壓力和浮托托力兩部分。滲滲透壓力是由由上下游水位位差H產(chǎn)生的滲流流在壩內(nèi)或壩壩基面上形成成的水壓力；；浮托力是由由下游水面淹淹沒計(jì)算截面面而產(chǎn)生向上上的水壓力。揚(yáng)揚(yáng)壓力分布圖圖如計(jì)算簡(jiǎn)圖圖所示。揚(yáng)壓壓力折減系數(shù)數(shù)α＝0.25。U1＝B×γHH2＝66.5××9.81××（271.9－269）＝1892KKN↑U2＝12×ααH＝12×0..25×9..81×（349.9－271.9）＝2296KKN↑U3＝（B－112）×αγH×1/2＝（66.5－12）×0.255×9.811×78×11/2＝5213KKN↑U4＝12×（γH1―γH2―αγH）×1/2＝12×（9.81××80.9－9.81××2.9－0.25××9.81××78）×1/2＝3443KKN↑4、泥沙壓力百年后壩前淤沙沙高程為2886.6m，淤沙浮容重重為8knn/m3，內(nèi)摩擦角為為0°。豎直方方向的泥沙壓壓力PSKV按作用用面上的淤沙沙重量（按淤淤沙的浮重度度）計(jì)算，水水平壓力按PSKH＝1/2γsbhs2tg2（45°－φs/2）計(jì)算。PSKH＝1//2γsbhs2tg2（45°－φs/2）＝1/2×88×（286.6－269）2×tg2（45°－0°／2）＝1239..04KN→PSKV＝Vγγ=1/2×（286.6－269）2×0.2××8＝247.88KN↓5、浪壓力當(dāng)＞L／2時(shí)，可可假定浪頂以以及水深等于于L／2處的浪壓力力為零，靜水水位處的浪壓壓力最大，并并呈三角形分分布。L＝9m，hl＋hz＝0.8344826＋0.2433115Pi=[r×((h1+hzz)×L]]/4=233.79KNN→PL1＝（hll＋hz＋L/2）×L/2××1/2×99.81＝123.112KN→PL2＝L/22×L/2××9.81＝198.665KN←合力計(jì)算以及力力矩計(jì)算如下下表3-3所示：表3-3非非溢流壩荷載載計(jì)算成果匯匯總荷載作用垂直力（KN）水平力（KN）對(duì)截面形心力臂臂(m)力矩（KN*MM）↓↑→←＋－自重W14111.5116827.74114053..476W21787420.48366059..52W341321.117440.4317768.11水壓力PH133587.229427.56925665..82PH241.250.9740水壓力PV1321029.11593458.115PV21680.58830.4951240.888(續(xù)表3-3))水壓力PV3147.4331.524647泥沙壓力PSKH1239.0445.877273.166PSKV247.830.497555.422浪壓力PL128.1576.952166.144PL222.0776.751693.877小計(jì)68633.22↓33680.55→-2928788.9揚(yáng)壓力U12368U22289U35197U43433總計(jì)55346.22↓→-2928788.9校核工況下的荷荷載計(jì)算因?yàn)閮蓛煞N工況下的的壩體自重和和泥沙壓力相相同，故僅計(jì)計(jì)算水壓力、浪浪壓力以及揚(yáng)揚(yáng)壓力。各種種壓力計(jì)算原原理、計(jì)算公公式和計(jì)算參參數(shù)同。1、水壓力PH1＝1/22×9.811×（350.4－269）2＝325000KN→PH2＝1/22×9.811×（272.663－296）2＝64.633KN←PV1＝（3550.4－269－41.38）×8.288×9.811＝3250..7KN↓PV2＝1/22×41.338×8.228×9.881＝1680..58KN↓PV3＝1/22×（272.663－269）×8.288×9.811＝147.443KN↓2、浪壓力L＝6m，hl＋hz＝0.5022895＋0.1322333Pi=[r×((h1+hzz)×L]]/4=＝12.1558KN→PL1＝（hll＋hz＋L/2）×L/2××1/2×99.81＝28.155KN→PL2=L//2×L/22×9.811＝22.077KN←3、揚(yáng)壓力U1＝B×γHH2＝66.5××9.81××（272.663－269）＝2368KKN↑U2＝12×ααγH＝12×0..25×9..81×（350.4－272.663）＝2289KKN↑U3＝（B－112）×αγH1/2＝（66.5－12）×0.255×9.811×77.777×1/22＝5197KKN↑U4＝12×（γH1―γH2―αγH）×1/2＝12×（9.81××81.4－9.81××3.63－0.25××9.81××77.777）×1/2＝3433KKN↑合力計(jì)算以及力力矩計(jì)算如下下頁表所示。庫空情況下的荷荷載計(jì)算庫空情況下的荷荷載只有壩體體自重，力以以及力矩值匯匯總?cè)缦拢骸芖＝41111.51688＋17874＋413211.17444＝633066.7KN↓∑M=1140053.4776＋3660559.52－177688.1＝＋4623444.8966KN*MM表3-4非非溢流壩荷載載計(jì)算成果匯匯總荷載作用垂直力（KN）水平力（KN）對(duì)截面形心力臂臂(m)力矩（KN*MM）↓↑→←＋－自重W14111.5116827.74114053..476W21787420.48366059..52W341321.117440.4317768.11水壓力PH13250027.58896350PH264.631.2178.2水壓力PV13250.729.11594644.113PV21680.58830.4951240.888PV3147.4331.524647泥沙壓力PSKH1239.0445.877273.166PSKV247.830.497555.422浪壓力PL128.1576.952166.144PL222.0776.751693.877小計(jì)68633..2↓33680.55→-2928788.9揚(yáng)壓力U12368U22289U35197U43433總計(jì)55346.22↓→-2928788.93.3抗滑滑穩(wěn)定分析重力壩沿壩面失失穩(wěn)的機(jī)理是是：首先在壩壩踵處基巖和和膠結(jié)面出現(xiàn)現(xiàn)微裂松弛區(qū)區(qū)，隨后在壩壩趾處基巖和和膠結(jié)面出現(xiàn)現(xiàn)局部區(qū)域的的剪切屈服，進(jìn)進(jìn)而屈服范圍圍逐漸增大并并向上游延伸伸，最后，形形成滑動(dòng)通道道，導(dǎo)致壩的的整體失穩(wěn)。表3-5抗抗滑穩(wěn)定安全全系數(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)壩段段（單寬）作作為計(jì)算單元元，公式采用用抗剪強(qiáng)度公公式，將壩體體與基巖看成成是一個(gè)接觸觸面，而不是是膠結(jié)面。當(dāng)當(dāng)接觸面呈水水平時(shí)，其抗抗滑穩(wěn)定安全全系數(shù)Ks為Ks＝f（∑WW－U）／∑P，f取1.0。⑴設(shè)計(jì)工況下下的抗滑穩(wěn)定定分析Ks＝f（∑WW－U）／∑P＝1.0×555718..85／347099.55＝1.6055根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，1.605＞1.10，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。⑵校核工況下下的抗滑穩(wěn)定定分析Ks＝f（∑WW－U）／∑P＝1.0×555346..2／336800.5＝1.6433根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，1.643＞1.05，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)力力分析應(yīng)力分析的目的的是檢驗(yàn)所擬擬壩體斷面尺尺寸是否經(jīng)濟(jì)濟(jì)合理，并為為確定壩內(nèi)材材料分區(qū)、某某些部位配筋筋提供依據(jù)。應(yīng)力分析采用材材料力學(xué)法，其其基本假定為為：①壩體混凝土土為均質(zhì)、連連續(xù)、各向同同性的彈性材材料。②視壩段為固固接于地基上上的懸臂梁，不不考慮地基變變形對(duì)壩體應(yīng)應(yīng)力的影響，并并認(rèn)為各壩段段獨(dú)立工作，橫橫縫不傳力。③假定壩體水水平截面上的的正應(yīng)力按直直線分布，不不考慮廊道等等對(duì)壩體應(yīng)力力的影響。在一般情況下，壩壩體的最大和和最小應(yīng)力都都出現(xiàn)在壩面面，所以應(yīng)該該校核壩體邊邊緣應(yīng)力是否否滿足強(qiáng)度要要求。用材料力學(xué)分析析壩體應(yīng)力時(shí)時(shí)，重力壩設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定定的強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)。1、壩基面的σσy應(yīng)符合下列列要求（1）運(yùn)用期：：在各種荷載載組合下（地地震荷載除外外），壩基面面的最大鉛直直正應(yīng)力應(yīng)小小于壩基容許許應(yīng)力（計(jì)算算時(shí)應(yīng)計(jì)入揚(yáng)揚(yáng)壓力）。最最小鉛直正應(yīng)應(yīng)力應(yīng)大于零零（計(jì)算時(shí)應(yīng)應(yīng)計(jì)入揚(yáng)壓力力）。（2）施工期：：下游壩面允允許有不大于于0.1MPPa的拉應(yīng)力力。2、壩體應(yīng)力要要求（1）運(yùn)用期。壩壩體上游面的的最小主應(yīng)力力要考慮兩種種控制標(biāo)準(zhǔn)：：①在作用力中中計(jì)入揚(yáng)壓力力時(shí)，要求σσ≥0，即σ為壓應(yīng)力；②當(dāng)作用力中中不計(jì)入揚(yáng)壓壓力時(shí)，要求求σ≥0.25γh。壩體下游面的最最大主壓應(yīng)力力，不得大于于混凝土的容容許壓應(yīng)力。（2）施工期。壩壩體主壓應(yīng)力力不得大于混混凝土的容許許壓應(yīng)力，在在壩的下游面面可以有不大大于0.2MPPa的主拉應(yīng)力力。本設(shè)計(jì)分設(shè)計(jì)情情況和校核情情況兩種情況況分別分析水水平截面上的的正應(yīng)力。因因?yàn)榧俣ò粗敝本€分布，所所以按偏心受受壓公式計(jì)算算上、下游的的邊緣應(yīng)力。設(shè)計(jì)工況下：σyu=Wi//T+6*MMi/T2=68562..85/666.5+6**(-3166363.224)/(666.5*666.5)==601.776KPaσyu=Wi//T－6*Mi//T2=68562..85/666.5－6*(-33163633.24)//(66.55*66.55)=14660.24KKPa校核工況下σyu=Wi//T+6*MMi/T2=68633..2/66..5+6*((-2928878.9))/(66..5*66..5)=6334.62KPaσyu=Wi//T－6*Mi//T2=68633..2/66..5－6*(-22928788.9)/((66.5**66.5))=14299.92KPPa各項(xiàng)均滿足要求求。4壩體細(xì)部構(gòu)構(gòu)造4.1壩頂頂構(gòu)造對(duì)于非溢流壩，壩壩頂上游側(cè)應(yīng)應(yīng)設(shè)置防浪墻墻，宜采用與與壩體連成整整體的鋼筋混混凝土結(jié)構(gòu)，墻墻身應(yīng)有足夠夠的厚度以抵抵擋波浪及漂漂浮物沖擊，墻墻高為1.0～1.2m，在壩體的的橫縫處應(yīng)留留伸縮縫，并并設(shè)置止水。下下游側(cè)應(yīng)設(shè)置置欄桿、燈柱柱，以保護(hù)行行人和行車安安全。壩頂路路面應(yīng)有適當(dāng)當(dāng)?shù)臋M向坡度度，并設(shè)置相相應(yīng)的排水設(shè)設(shè)施，以便排排除路面雨水水。路面排水水應(yīng)與壩體內(nèi)內(nèi)排水連通或或直接排入把把體內(nèi)[6]]。當(dāng)設(shè)置人人行道時(shí)，宜宜高出壩頂路路面20～30cm。對(duì)于溢流流重力壩，溢溢流壩的上部部構(gòu)造，應(yīng)根根據(jù)運(yùn)行要求求布置。有交交通要求時(shí)，應(yīng)應(yīng)按公路等級(jí)級(jí)設(shè)置交通橋橋;無交通要求求時(shí)，需設(shè)置置人行道。對(duì)對(duì)于大中型工工程溢流壩，壩壩頂常設(shè)置閘閘門、閘敦、工工作橋、啟閉閉機(jī)等。本工程有雙線線交通要求，故故取路面寬9m，兩旁設(shè)人人行道各1人m，人行道上上設(shè)欄桿，路路面呈弧形，以以將路面積水水排向兩側(cè)，以以排水管排向向上游水庫。圖4.1非非溢流壩壩頂頂結(jié)構(gòu)布置圖圖4.2廊道道系統(tǒng)重力壩內(nèi)有縱向向(沿壩軸線)和橫向(垂至于壩軸軸線)廊道，縱向向廊道按高程程分層設(shè)置，一一般沿壩高每每隔15～30m設(shè)置一層，其其斷面形狀為為城門洞形。當(dāng)當(dāng)有多層廊道道時(shí)，應(yīng)在兩兩岸將各層互互相連通。若若廊道較長(zhǎng)，沿沿壩長(zhǎng)每隔200～300m，應(yīng)在上下下層廊道之間間設(shè)置交通通通道。對(duì)高壩壩應(yīng)設(shè)置1～2座電梯及便便梯，對(duì)中壩壩和中型工程程的高壩，視視需要設(shè)置電電梯或便梯。本工程壩內(nèi)廊道道包括基礎(chǔ)灌灌漿廊道和壩壩體排水檢查查廊道，其設(shè)設(shè)計(jì)按規(guī)范要要求確定。因因壩體存在空空腔，故重力壩的廊廊道與各壩段段空腔相通，在在空腔內(nèi)設(shè)置置1.5m寬的懸臂檢檢查平臺(tái)，形形成環(huán)行通道道?？鐧M縫的的橫向廊道可可用三角形尖尖頂和平底斷斷面[7]。圖4.2壩壩內(nèi)廊道系統(tǒng)統(tǒng)圖4.3壩體體分縫為了防止壩體因因溫度變化和和地基不均勻勻沉陷而產(chǎn)生生裂縫，滿足足施工(混凝土的澆澆筑能力和施施工期的溫控控)的需要，壩壩體需要分縫縫。常見的縫縫有：橫縫、縱縱縫、水平施施工縫。①橫縫。垂至于于壩軸線，將將壩體分成若若干各壩段。間間距(一般是相等等的)為12～20m，縫寬1～2cm。橫縫一般般為永久性縫縫，縫面為水水平面，縫內(nèi)內(nèi)設(shè)置止水。②縱縫。一般為為豎縫形式，縫縫面應(yīng)設(shè)置鍵鍵槽，并埋設(shè)設(shè)灌漿系統(tǒng)，并并在蓄水前進(jìn)進(jìn)行灌漿?？v縱縫與壩面應(yīng)應(yīng)垂直相交，避避免澆筑塊有有尖角。間距距為15～30m，深孔壩段段、寒冷地區(qū)區(qū)，宜選用較較小的間距。③水平施工縫。壩壩體上下層澆澆筑塊之間的的結(jié)合面稱水水平施工縫。一一般澆筑塊厚厚1.5～4m，靠近基巖巖面層厚度為為1.5～2m，同一壩相相鄰澆筑塊水水平施工縫的的高程應(yīng)錯(cuò)開開。4.4壩體體止水止水與壩的級(jí)別別和高度有關(guān)關(guān)。高壩：止止水采用兩道道止水片，止止水片間設(shè)瀝瀝青井，兩道道止水片均為為紫銅片，厚厚度為1.0～1.6mm。中低壩的的止水可適當(dāng)當(dāng)簡(jiǎn)化，中壩壩第一道止水水片為紫銅片片，第二道止止水片可采用用塑料或橡膠膠止水片.橫縫止水必必須與壩基巖巖石妥善連接接，止水片一一般埋入基巖巖內(nèi)的深度為為30～50cm，瀝青井也也埋入基巖內(nèi)內(nèi).對(duì)于本樞紐，為為滿足混凝土土的澆筑能力力和溫度控制制的需要，沿沿壩軸線方向向每隔20m設(shè)一橫縫，廠廠房壩段考慮慮機(jī)組間距取取18m，上下游方方向因壩段寬寬度較大，設(shè)設(shè)兩道垂直縱縱縫，遇鋼管管處，縱縫與與鋼管軸線垂垂直。圖4.4壩壩體澆筑示意意圖4.5壩體體排水為了減小壩體的的滲透壓力，在在靠近壩的上上游防滲層后后面，沿壩軸軸線方向，布布置一排豎向向排水管。其其中心線距離離上游壩面(1/10～1/12)倍壩前水深深，一般為2～5m。排水管間間距2～3m，采用無砂砂混凝土預(yù)制制管，管徑不不小于110mm，一般取150～250mm。排水管的的上部延伸至至最高水位以以上，下部直直通廊道，豎豎直布置，不不宜有彎頭[[8]。壩基排水目的：：通過排除滲滲水降低壩基基底面的滲透透壓力。壩基排水范圍：：基礎(chǔ)排水一一般設(shè)一排主主排水孔。對(duì)對(duì)于地址條件件良好的基礎(chǔ)礎(chǔ)應(yīng)充分利用用排水作用，除除設(shè)主排水孔孔外，高壩可可設(shè)置輔助排排水孔2～3排，中壩可可設(shè)置輔助排排水孔1～2排。排水孔的位置及及方向：防滲滲帷幕下游設(shè)設(shè)置主排水孔孔，輔助排水水孔可設(shè)置在在基礎(chǔ)縱向排排水廊道內(nèi)。在在壩基面上，主主排水孔與帷帷幕灌漿孔的的距離不宜小小于2m。主排水方方向一般向下下游傾斜，與與帷幕的夾角角為QUOTE～QUOTE。對(duì)于本工程，為為減小壩體內(nèi)內(nèi)的滲透壓力力，在距上游游面5m設(shè)一排壩體體排水管，與與上游面平行行布置，排水水管與各層廊廊道內(nèi)的排水水溝相連，滲滲水經(jīng)排水管管流至排水溝溝，再由排水水溝流至集水水井排走。排排水管間距3m，多孔混凝凝土管內(nèi)徑為為15cm。由于的存存在，不設(shè)置置壩基排水廊廊道[9]。5地基處理理天然地基常存在在著不同程度度的缺陷，必必須經(jīng)過處理理才可作為壩壩基礎(chǔ)。常用用的處理方法法有：開挖與與清理、加固固處理、壩基基帷幕灌漿、基基礎(chǔ)排水等方方法。5.1壩基基的開挖與清清理高壩需修建在新新鮮巖面上，故故將覆蓋層全全部開挖，左左岸覆蓋層厚厚度較薄，130m高程以下幾幾乎無覆蓋層層，130m高層以上逐逐漸加厚。壩壩基開挖量主主要集中在右右岸，45m高程以上覆覆蓋層厚約10m左右，故全全部挖除。為為提高壩體的的測(cè)向穩(wěn)定性性，沿岸坡開開挖成臺(tái)階狀狀[10]。5.2壩基基的帷幕灌漿漿帷幕灌漿的目的的：降低壩底底的滲透壓力力，減少繞壩壩滲透，防止止壩基內(nèi)產(chǎn)生生滲透破