混凝土壩設(shè)計(jì)與施工清楚明了

混凝土壩設(shè)計(jì)與與施工專業(yè)：水利水電電建筑工程班級(jí)：姓名：：指導(dǎo)老師前言本次壩工混泥土土的設(shè)計(jì)與施施工的實(shí)訓(xùn)是是參考課程《水水工建筑物》、《水水力學(xué)》和《混混泥土壩設(shè)計(jì)計(jì)與施工》來(lái)來(lái)完成的，當(dāng)當(dāng)然少不了陳陳老師的精心心指導(dǎo)和耐心心講解和大家家的全力配合合，這次混泥土的設(shè)設(shè)計(jì)與施工的的實(shí)訓(xùn)，獲益益匪淺，大家家都很認(rèn)真，對(duì)對(duì)大壩的尺寸寸的確定、荷荷載的計(jì)算、大大壩的穩(wěn)定分分析等做了詳詳細(xì)的計(jì)算和和說(shuō)明。謝謝謝大家的積極極參與和思考考。謝謝老師師的精心指導(dǎo)導(dǎo)。編者20xx年111月目錄：一基本本資料二二擋水壩段剖剖面設(shè)計(jì)三三荷載計(jì)算四四穩(wěn)定分析五五細(xì)部構(gòu)造六溢流壩壩體體設(shè)計(jì)第一章基本本資料一、工程概況順河水量豐沛，順順河中游與豫豫運(yùn)河上游的的禮河、還鄉(xiāng)鄉(xiāng)河分水嶺均均較單薄，并并處于低山丘丘陵區(qū)，最窄窄處僅10余公里。通通過禮河、洲洲河及輸水渠渠道，可通向向唐山市；經(jīng)經(jīng)還鄉(xiāng)河、陡陡河可通秦皇皇島市。為解解決唐山市、秦秦皇島市兩地地區(qū)用水，國(guó)國(guó)家決定修建建順河水庫(kù)。順順河水庫(kù)位于于河北省唐山山、承德兩地地區(qū)交界處，壩壩址位于遷西西縣揚(yáng)岔子村村的順河干流流上，控制流流域面積33700平方公里，總總庫(kù)容為25.5億立方米。水水庫(kù)距遷西縣縣城35公里，有公公路相通。水庫(kù)樞紐由主壩壩、電站及泄泄水底孔等組組成，水庫(kù)主主要任務(wù)是調(diào)調(diào)節(jié)水量，供供天津市和唐唐山地區(qū)工農(nóng)農(nóng)業(yè)及城市人人民生活用水水，結(jié)合引水水發(fā)電，并兼兼顧防洪要求求，盡可能使使其工程提前前竣工獲得收收益，盡早建建成。根據(jù)水庫(kù)的工程程規(guī)模及在國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的的作用，樞紐紐定為一等工工程，主壩為為I級(jí)建筑物，其其他建筑物按按II級(jí)建筑物考考慮。二、水文分析（1）.年徑流流：順河水量量較充沛，順順河站多年平平均年徑流量量為24.5億立方米占占全流域的53%，年內(nèi)分配配很不均勻，主主要集中在汛汛期七、八月月份。豐水年年時(shí)占全年50~600%，枯水年占30~400%，而且年際際變化也很大大。（2）.洪水：：多發(fā)生在七七月下旬至八八月上旬，有有峰高量大漲漲落迅速的特特點(diǎn)，據(jù)調(diào)查查近一百年來(lái)來(lái)有六次大水水，其中1883年最大，由由紅痕估算洪洪峰流量約為為24400—274000m3/s,,實(shí)測(cè)的45年資料中最最大洪峰流量量發(fā)生在1962年為188000m3/s(3).泥沙：：本流域泥沙沙顆粒較粗，中中值粒徑0.03775毫米，全年年泥沙大部分分來(lái)自汛期七七、八月份，主主要產(chǎn)于一次次或幾次洪峰峰內(nèi)且年際變變化很大，由由計(jì)算得，多多年平均懸移移質(zhì)輸沙量為為1825萬(wàn)噸多年平平均含沙量7.45公斤/立方米。推推移質(zhì)缺乏觀觀測(cè)資料。可可計(jì)入前者的的10%，這樣總?cè)肴霂?kù)沙量為2010萬(wàn)噸。淤砂砂浮容量為0.9噸/立米，內(nèi)摩摩擦角為12度。淤砂高高程157.5米。三、氣象庫(kù)區(qū)年平均氣溫溫為10℃左右，一月月最低月平均均產(chǎn)氣溫為零零下6.8℃，絕對(duì)最低低氣溫達(dá)零下下21.7℃（1969年）7月份最高月月平均氣溫25℃，絕對(duì)最高高達(dá)39℃（1955年）,本流域無(wú)霜霜期較短（90—180天）冰凍期期較長(zhǎng)（120—200天），順河河站附近河道道一般12月封凍，次次年3月上旬解凍凍，封凍期約約70—100天，冰厚0.4—0.6米，岸邊可可達(dá)1米，流域內(nèi)內(nèi)冬季盛行偏偏北風(fēng)，風(fēng)速速可達(dá)七八級(jí)級(jí)，有時(shí)更大大些，春秋兩兩季風(fēng)向變化化較大夏季常常為東南風(fēng)，多多年平均最大大風(fēng)速為21.5米/秒，水庫(kù)吹吹程D=3公里。四、工程地質(zhì)庫(kù)區(qū)地質(zhì)：順河河水庫(kù)、庫(kù)區(qū)區(qū)屬于中高山山區(qū)，河谷大大都為峽谷地地形，只西城城至北臺(tái)子一一帶較為寬闊闊沿河兩岸階階地狹窄，斷斷續(xù)出現(xiàn)不對(duì)對(duì)稱，區(qū)域內(nèi)內(nèi)無(wú)嚴(yán)重的坍坍岸及滲透問問題。第四大大巖層（Arl4）為角閃斜斜長(zhǎng)片麻巖。具具粗粒至中間間細(xì)粒千狀花花崗變晶結(jié)構(gòu)構(gòu)，主要礦物物為斜長(zhǎng)石、石石英及角閃石石，本巖層體體厚層塊狀、質(zhì)質(zhì)地均一、巖巖性堅(jiān)硬、抗抗風(fēng)化力強(qiáng)、工工程地質(zhì)條件件較好，總厚厚度185米左右。巖巖石物理力學(xué)學(xué)性質(zhì)：巖石石容重2.68—2.70噸/立米，飽和和抗壓強(qiáng)度，弱弱風(fēng)化和微分分化巖石均在在650公斤/厘米2以上，有的的可達(dá)1100公斤/厘米2以上，混凝凝土與巖石的的摩擦系數(shù)微微分化及弱風(fēng)風(fēng)化化下部，可可取f=1.110、c/=7.5kkg/cm22。地震：庫(kù)區(qū)附近近歷史地震活活動(dòng)較為頻繁繁，近年來(lái)微微繁。弱震任任不斷發(fā)生，其其中1936年和1976年兩年內(nèi)發(fā)發(fā)生6度左右地震震，1977年6月國(guó)家地震震局地震地質(zhì)質(zhì)大隊(duì)對(duì)本區(qū)區(qū)域地震問題題作了鑒定，水水庫(kù)的基本烈烈度為6度，考慮到到樞紐的重要要性，和水庫(kù)庫(kù)激發(fā)地震的的可能性攔河壩設(shè)防防烈度采用7度五、樞紐建筑物物特性指標(biāo)項(xiàng)目單位指標(biāo)備注水位校核洪水位米227.2設(shè)計(jì)洪水位米225.7P=0.01%%正常蓄水位米224.7P=0.1%汛期限制水位米216.0死水位（發(fā)電）米180.0校核洪水位尾水水位米156.8設(shè)計(jì)洪水位尾水水位米152.0正常蓄水位尾水水位米138.4庫(kù)容總庫(kù)容億立米25.5計(jì)入十年淤積調(diào)洪庫(kù)容億立米7.4興利庫(kù)容億立米19.5共用庫(kù)容億立米5.6死庫(kù)容億立米4.2計(jì)入十年淤積壩型混凝土重力壩壩頂溢孔數(shù)孔19堰頂高程米210.0閘墩的中墩厚度度為3米每孔凈寬米15.0（橫縫設(shè)在閘墩墩中間）工作閘門尺寸米×米15×15弧形鋼閘門啟閉機(jī)（2×770噸）臺(tái)19固定式卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)洪水位下泄泄能力米3/秒32300校核洪水位下泄泄量42900限泄2750003泄水孔進(jìn)口底高程米160.0底孔數(shù)目孔4工作閘門尺寸（寬×高）米×米5×7弧形鋼閘門啟閉機(jī)臺(tái)4設(shè)計(jì)水位泄水能能力米3/秒4340校核水位泄水能能力米3/秒4430二、壩體混凝土土與基巖接觸觸面的抗滑穩(wěn)穩(wěn)定極限狀態(tài)態(tài)：R0?S（rGGGk，rQQk,ak）≤1/rd1R(fk/rm,ak)1作用效應(yīng)函函數(shù)S(·)=∑PPR2抗滑穩(wěn)定抗抗力函數(shù)R(·)=f//R∑WR+C/RAR式中∑PR-壩壩基面上全部部切向作用之之和f/R-壩壩基面抗剪斷斷摩擦系數(shù)C/R-壩基基面抗剪斷黏黏聚力,KPa∑WR-壩基面面上全部法向向作用之和,KN.結(jié)構(gòu)系數(shù)γd==1.2材料性能分項(xiàng)系系數(shù)摩擦系數(shù)f/R的γm=1.33凝聚力C/R的的γm=3水工建筑物結(jié)構(gòu)構(gòu)安全級(jí)別和和重要性系數(shù)數(shù)γo水工建筑物級(jí)別別水工建筑物結(jié)構(gòu)構(gòu)安全級(jí)別結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)數(shù)1Ⅰ1.12、3Ⅱ1.04、5Ⅲ0.9設(shè)計(jì)狀的取值見見表。設(shè)計(jì)狀況系數(shù)ΨΨ設(shè)計(jì)狀況設(shè)計(jì)狀況系數(shù)持久狀況１．０短暫狀況０．９５偶然狀況０．８５計(jì)算作用效應(yīng)函函數(shù)S（·）時(shí)，作用v值，是考慮慮作用（荷載載）對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值值的不利變異異。設(shè)計(jì)值等等于標(biāo)準(zhǔn)值乘乘以分項(xiàng)系數(shù)數(shù)Y

G.即設(shè)計(jì)值Qd=QKK

*γG.各作用的分分項(xiàng)系數(shù)見表表3-13..

永久作用和可變變作用分項(xiàng)系系數(shù)序號(hào)作用類別分項(xiàng)系數(shù)１自重１．０２水壓力１）靜水壓力２）動(dòng)水壓力，時(shí)時(shí)均壓力３）離心力、沖沖擊力、脈沖沖壓力１．０１．０５１．１,１．１１,１．３３揚(yáng)壓力１）滲透壓力２）浮托力３）揚(yáng)壓力（有有抽排）４）殘余揚(yáng)壓力力（有抽排）１．２（實(shí)體重重力壩）１．１（寬縫、空空腹重力壩）１．０１．１（主抽水水孔之前）１．２（主抽水水孔之后）４淤沙壓力１．２５浪壓力１．２三、設(shè)計(jì)內(nèi)容與與步驟I一

分析資料要求對(duì)任務(wù)書中中的基本資料料做簡(jiǎn)單說(shuō)明明。

非溢流重力壩段段設(shè)計(jì)

擬定非溢流重力力壩剖面尺寸寸。計(jì)算決定定壩頂高程，根根據(jù)運(yùn)用、交交通、

構(gòu)造等

要求擬定壩頂頂寬度，采用用工程類比或或由基本剖面面擬定上下游游坡度。

安全控制驗(yàn)算與與改善措施?？箍够€(wěn)定驗(yàn)算算與判別應(yīng)力力驗(yàn)算與強(qiáng)度度判

別若判別不符合合規(guī)范要求，則則提出改善措措施，這是培培養(yǎng)思維能力力的重要

措施，

根據(jù)實(shí)際情情況考慮建基基面壩內(nèi)應(yīng)力力（采用3點(diǎn)）計(jì)算。

溢流壩段剖面設(shè)設(shè)計(jì)

根據(jù)滿足安全、運(yùn)運(yùn)用、經(jīng)濟(jì)、施施工、美觀要要求的非溢流流壩剖面修改改為溢流壩剖剖面。限于時(shí)時(shí)間按°1。所擬剖面面修改。

選擇堰型。

根據(jù)堰犁詵擇定定型設(shè)計(jì)水頭頭設(shè)計(jì)計(jì)算堰堰頂曲線求出出與非溢流壩壩下游裝的切切點(diǎn)（三種情情況應(yīng)處理解解決）畫出溢溢流壩上部剖剖面。

擬定溢流壩上部部結(jié)構(gòu)，包括括選擇閘門和和啟閉機(jī)，閘閘門和啟閉機(jī)機(jī)布置，閘墩墩型式選擇與與尺寸擬定，交交道橋及工作作橋等，并畫畫在溢流壩剖剖面圖上。

選擇消能工型式式，采用水力力學(xué)法決定消消能結(jié)構(gòu)的各各部分尺寸估估算消

能效果及應(yīng)應(yīng)采用的消能能防沖措施。并并將消能防沖沖措施畫在溢溢流壩剖面圖圖上。

重力壩細(xì)部構(gòu)造造設(shè)計(jì)

壩頂布置與構(gòu)造造。

壩身廊道與排水水（僅在剖面面上表示）。

橫縫構(gòu)造（在溢溢流壩剖面、平平面上表示）。

混凝土標(biāo)號(hào)分區(qū)區(qū)（用溢流壩壩）。第二章?lián)跛畨螇味纹拭嬖O(shè)計(jì)計(jì)一、確定樞紐等等級(jí)及水利工工程建筑物的的等級(jí)由該樞紐工程概概況知該水庫(kù)庫(kù)總庫(kù)容為億億m3，并根據(jù)水水庫(kù)的工程規(guī)規(guī)模在國(guó)民經(jīng)經(jīng)濟(jì)中的作用用樞，屬于大大（1）型，主壩壩為Ⅰ級(jí)建筑物，其其他建筑物為為Ⅱ級(jí)建筑物。二、壩體設(shè)計(jì)㈠、剖面擬定定1、剖面設(shè)計(jì)計(jì)原則⑴設(shè)計(jì)斷面要滿滿足穩(wěn)定和強(qiáng)強(qiáng)度要求；⑵力求剖面較小??；⑶外形輪廓簡(jiǎn)單單；⑷工程量小，運(yùn)運(yùn)用方便，便便于施工。（二）、擬定定基本剖面重力壩的基本剖剖面是指在自自重、靜水壓壓力（水位與與壩頂齊平）和和揚(yáng)壓力三項(xiàng)項(xiàng)主要荷載作作用下，滿足足穩(wěn)定和強(qiáng)度度要求，并使使工程量最小小的三角形剖剖面，如圖，在在已知壩高H、水壓力P、抗剪強(qiáng)度度參數(shù)f、c和揚(yáng)壓力U的條件下，根根據(jù)抗滑穩(wěn)定定和強(qiáng)度要求求，可以求得得工程量最小小的三角形剖剖面尺寸。根根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，一般情況況下，上游壩壩坡坡率n=0～0.2，常做成鉛鉛直或上鉛直直下部?jī)A向上上游；下游壩壩坡坡率m=0.6～0.8；底寬約為為壩高的0.7～0.9倍。（三）、確定基基本尺寸1、確定壩頂高高程圖1壩基基剖面圖⑴超高值Δ的計(jì)計(jì)算①基本公式壩頂高程應(yīng)高于于校核洪水位位，壩頂上游游防浪墻頂高高程應(yīng)高于波波浪頂高程，防防浪墻頂至設(shè)設(shè)計(jì)洪水位或或校核洪水位位的高差QUOTE，可可由式（3-1）計(jì)算。QUOTE（3-1）QUOTE—防浪墻頂與設(shè)設(shè)計(jì)洪水位或或校核洪水位位的高差，m；QUOTE—累計(jì)頻率的波波浪高度，m；QUOTE—波浪中心線至至設(shè)計(jì)洪水位位或校核洪水水位的高差，m；QUOTE—安全加高，按按表3－1采用,對(duì)于Ⅰ級(jí)工程，設(shè)設(shè)計(jì)情況QUOTE＝0.7m，校核情況況QUOTE＝0.5m。表1壩的安全加加高QUOTE運(yùn)用情況壩的級(jí)別123設(shè)計(jì)情況（基基本情況）0.70.50.4校核情況（特特殊情況）0.50.40.3計(jì)算砼壩（一）確定工程程等級(jí)及水工工建筑物級(jí)別別樞紐為一等工程程，主壩為1級(jí)建筑物（二）擋水壩段段剖面尺寸確確定壩基高高程：127m確定壩頂高程=++設(shè)計(jì)：=0..5+0.77+0.7==1.9校核：=0..5+0.77+0.5==1.7壩頂高程設(shè)計(jì)：225.77+1.9==227.66m校核：227.22+1.7==228.99m所以取最大值值228.88m壩高=228..9-1277=101..9m壩頂寬度：取壩壩高的8%~100%即101..9×（8%~100%)=8..152~110.19取壩頂寬度度為10mm、n的確定上游壩坡nn=0~0..2取0下游壩坡mm=0.6~~0.8取0.8壩底寬度的計(jì)算算224..7-1277=97.77m78.16所以壩壩底寬度為78.166m三荷載計(jì)算（分分析）自重：w=?ccA?c=24KKN/m3如圖：A=1011.9×100+68.116×85..2×=29903.622W=24××3922..62=944142.888KN/mm靜水壓力上游下游垂直直：9.12×111.4=511.98m2220=2550m2233.84299.8=3555.22揚(yáng)壓力浪壓力：淤沙壓力淤沙浮容容重為0.9t//m3則內(nèi)摩擦角角為12°淤沙高程157.55m則hs=1557.5-1127=300.5m===22707.559KN四穩(wěn)定分析1、部位2、方法正常：滑動(dòng)力==1.1×11×（46>711.92×11+10000×1.2++2707..59×1..2-6366.8×1))=556442.65=572239.999滑滑動(dòng)力≤抗滑力，所所以滿足抗滑滑穩(wěn)定設(shè)計(jì)：滑動(dòng)力==1.1×00.85×（477344.28×11+10000×1.2++2707..59×1..2-30662.5×11）=45928..03=533000.58滑滑動(dòng)力≤抗滑力，滿滿足抗滑穩(wěn)定定校核：滑動(dòng)力==1.1×00.85×（491966.2×1++1000××1.2+22707.559×1.22-43511.4×1))=46089..8=518099.79滑滑動(dòng)力≤抗滑力，滿滿足抗滑力穩(wěn)穩(wěn)定五細(xì)部構(gòu)造壩頂構(gòu)造壩頂路面應(yīng)具有有2～3％的橫向坡坡度，并設(shè)置置混凝土排水水溝(30×330cm)以排出壩頂頂雨水，壩頂頂上游的防浪浪墻（寬0.4m，高2.1m）要承受波波浪和漂浮物物的作用，因因此墻身應(yīng)有有足夠的剛度度、強(qiáng)度和穩(wěn)穩(wěn)定性，宜采采用與壩體連連成整體的鋼鋼筋砼結(jié)構(gòu)，而而下游側(cè)則可可設(shè)防護(hù)欄，為為滿足運(yùn)用要要求和交通要要求，在壩頂頂上布置照明明設(shè)施，即在在上游側(cè)每隔隔25m設(shè)一對(duì)照明明燈，一只朝朝向壩頂路面面方向，一只只朝向水庫(kù)方方向。根據(jù)大大壩正常運(yùn)行行需要，在壩壩頂還要設(shè)置置通向壩體內(nèi)內(nèi)部各層廊道道、電站的電電梯井，便于于觀測(cè)和維修修人員快速進(jìn)進(jìn)出。二、壩體排水壩體排水為了減減小滲水對(duì)壩壩體的不利影影響，在靠近近壩體上游面面需要設(shè)置排排水管幕，排排水管應(yīng)通至至縱向排水管管道，其上部部應(yīng)通至上層層廊道或壩頂頂（溢流面以以下），以便便于檢修管距距可采用采用用3m，排水管幕幕距上游壩面面的距離，一一段要求不小小于壩前水深深的1/15～1/25，且不少于2m，（1/15～11/25）（224.77-153..5）=（2.85～4.75）m故根據(jù)規(guī)定排水水管設(shè)置在距距上游面4m處，以使?jié)B滲透坡降控制制在允許范圍圍內(nèi)。排水管管采用預(yù)制多多孔混凝土管管，內(nèi)徑可為為15cm～25cm（取20cm），隨著壩壩體混凝土的的澆筑而加高高。滲入排水水管的水可匯匯集到下層縱縱向廊道，沿沿積水溝或集集水管經(jīng)橫向向廊道的排水水溝匯入集水水井，再用水水泵或自流排排水排向下游游，排水溝斷斷面常用30cm××30cm，低坡3%，排水管施施工時(shí)必須防防止被混凝土土的雜物等堵堵塞。排水管管與廊道的連連通采用直通通式.三、廊道系統(tǒng)為了滿足施工運(yùn)運(yùn)用要求，如如灌漿，排水水，觀測(cè)，檢檢查和交通的的需要，在壩壩體內(nèi)設(shè)置各各種廊道，這這些廊道互相相連通，構(gòu)成成廊道系統(tǒng)。1、壩基灌漿廊廊道帷幕灌漿需要在在壩體澆灌到到一定高度后后進(jìn)行，以便便利用混凝土土壓重提高灌灌漿壓力，保保證灌漿質(zhì)量量。本次設(shè)計(jì)計(jì)基礎(chǔ)灌漿廊廊道斷面取3.0×22.5m，形狀采用城門水水洞型。廊道道的上游壁離離上游側(cè)面的的距離應(yīng)滿足足防滲要求，在在壩踵附近距距上游壩面0.05～0.1倍作用水頭頭、且不小于于4～5m處設(shè)置，為為滿足壓力灌灌漿，基礎(chǔ)灌灌漿廊道距基基巖面不宜小小于1.5倍廊道寬度度，取5m。灌漿廊道兼有排排水作用，并并在其上游側(cè)側(cè)設(shè)排水溝，下下游側(cè)設(shè)壩基基排水孔幕，在在靠近廊道最最低處設(shè)置集集水井，匯集集從壩基和壩壩體的滲水，然然后經(jīng)由水泵泵抽水排至下下游壩外。2、檢查及壩體體排水廊道為了檢查巡視和和排除滲水，常常在靠近壩體體上游面適當(dāng)當(dāng)高度方向每每隔15～30m設(shè)置檢查和和排水廊道，斷斷面形式多采采用城門洞形形，最小寬度度為1.2m，最小高度度為2.2m，距上游面面的距離應(yīng)不不少于0.05～0.07倍水頭，且且不小于3m,該重力壩選選取4m，上游測(cè)設(shè)設(shè)排水溝。各層廊道在左右右兩岸應(yīng)各有有一個(gè)出口，并并用鉛直的井井使各層廊道道連通。排水水廊道斷面尺尺寸統(tǒng)一擬定定為3m×2..5m，城門洞形形。六溢流壩壩體體設(shè)計(jì)堰頂高程的確定定已知Q=323300m3//s，B=19××15=2885m.當(dāng)H=時(shí)，流量示示數(shù)QUOTE=QUOTE=14.755m，查表得6-44墩頭形狀矩形0.200.400.800.860.920.98楔型或半圓形0.150.300.450.510.570.63尖圓形0.150.150.250.320.390.46閘墩系數(shù)=0..47，按圓弧形形墩