混凝土重力壩設(shè)計書

混凝土重力壩設(shè)計書1.1水庫的基本資料-------------------第2章樞紐布置----------------------1.1壩軸線選擇-------------------1.2壩型確定---------------------1.3樞紐布置-------------------------第3章壩體剖面設(shè)計-----------------1.1壩頂高程設(shè)計-----------------1.2擋水壩結(jié)構(gòu)設(shè)計------------------第4章溢流壩剖面設(shè)計---------------------1.1溢流壩剖面設(shè)計----------------1.2溢流壩結(jié)構(gòu)設(shè)計----------------第5章細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計----------------------根據(jù)工程在三個壩段選擇，兩條壩段，兩種壩型。I83壩線采用混河道一般12月份縫凍，冰厚為0.4-0.6m，岸邊可達1m。多年平均最大風(fēng)速為砂在年內(nèi)分配比徑流更集中，汛期輸砂量約占年輸砂量的95%，而汛期輸砂量又輸砂量為386×104t。從泥砂的組成情況看，泥砂的顆粒較粗，中值粒徑為該水庫區(qū)屬中高山區(qū)，構(gòu)造剝蝕地形。QL第二條向北東方向延伸，在距T水庫庫區(qū)6-7km處塵滅，屬第四紀(jì)以來活動性處匯而不交，按斷層交匯部分易發(fā)生地震，原則這近期壩址地區(qū)未發(fā)生4級以上地震，臨區(qū)地震活動對其有一定影響。1983斷距400m，兩側(cè)巖石破碎嚴(yán)重，無膠結(jié)現(xiàn)象，出露于I83壩線右岸壩頭附近。薄巖、石英砂逆于大紅峪組第二段中原石英砂巖之上。破碎帶寬約6.0m，未見（4）根據(jù)對壩址兩岸構(gòu)造、地形巖性出露分析，推測河床中可能有順和斷表1-1I83壩線主要工程地質(zhì)條件地形地貌構(gòu)造剝蝕---中低山地形，不對稱“U”形峽谷右岸較陡，左岸較緩，階地不發(fā)育。壩線長480m覆蓋層河床5-7m砂石層，左岸山麓堆積31.0m地層巖性震旦系大紅峪組第一、二段為中原層石英砂與板巖互層。巖層產(chǎn)狀層面傾向上游軟弱夾層據(jù)平洞豎井資料，右岸有軟弱夾層13條，系順層夾泥，左岸順層夾泥6條，青層泥3條，建議摩擦系數(shù)為0.2~0.24。風(fēng)化情況弱風(fēng)化下限：河床10~28m深（高程：左邊75m，右邊55m）左岸弱風(fēng)化下限為115~105m高程同右岸地質(zhì)構(gòu)造右岸小斷層6~7條，左岸F122斷層一條，構(gòu)造簡單，基本裂度為6度巖層透水層壩基下部80~100m深的范圍內(nèi)W值均大于0.02L/（min.min）均需灌漿處理。巖溶I83壩線上游2Km處，馬圈子電站附近見溶洞穩(wěn)定性右壩肩上下游存在I、Ⅱ號不穩(wěn)定巖體。技術(shù)指標(biāo)石英砂巖室內(nèi)指標(biāo)：抗壓強度134~338mpa，彈性模量500~1000mpa，泊桑值0.11~0.13，各巖層層面摩擦系數(shù)的估計建議值：（1）石英砂巖層面摩擦系數(shù)為0.60~0.65，凝聚力0.38~0.50mpa（2）板巖層摩擦系數(shù)為0.4~0.45，凝聚力0.20~0.38mpa（3）層面夾泥摩擦系數(shù)為0.3~0.35，凝聚力為0.20~0.27mpa（4）切層泥摩擦系數(shù)為0.2~0.24，凝聚力為0.15~0.18mpa。表2-2水庫規(guī)劃建筑物特征指標(biāo)項目單位指標(biāo)備注水位校核供應(yīng)水m156.30P=0.02%設(shè)計洪水位m153.70P=0.1%正常儲水位m153.20死水位m發(fā)電校核尾水位m99.10設(shè)計尾水位m97.00正常尾水位m84.10壩前堆砂高程m97.60庫容總庫容108m3調(diào)洪庫容108m32.00興利庫容108m3死庫容108m30.94堆沙庫容108m3主壩壩型砼實體重力壩壩頂高程m157.24最大壩高m89.24壩頂長度m519.00壩頂溢流孔數(shù)孔堰頂高程m141.70每孔凈寬m工作閘門尺寸啟閉機（2*45t固定臺設(shè)計洪水下泄能力m3*S-118276.00校核洪水下泄能力m3*S-124527.00進水口進口底高程m90.00底孔數(shù)及尺寸4、5*6弧形工作閘門4、5*6工作門啟閉機臺4設(shè)計水位泄水能力m3*S-13584校核水位泄水能力m3*S-13663第2章樞紐布置T水庫壩址，從上游到下游分為三個壩段，即上游第一壩段位于高臺子村桃林口水文站之間，曾選有Ⅲ60、Ⅶ69、Ⅲ83及“紅層巖”四條壩線，壩基巖三個壩段壩基巖層的地址年代雖都屬于震旦系，但巖性不同，而且共同點第二壩段中Ⅲ60、Ⅲ69兩條壩線基巖為灰?guī)r，但與右岸巖層的產(chǎn)壯相比，兩者相比，Ⅲ60好于Ⅲ69。但因兩壩線左岸都存在大暖泉，滲漏情況及單薄分水嶺——蕎麥嶺在蓄水以后的穩(wěn)定情況難以把握，故此兩壩線不與考性質(zhì)松軟，表面潤滑，摩擦系數(shù)較低，且?guī)r層表2-1壩段地形、地質(zhì)等條件比較河谷較窄，適用于修建砼壩，溢流壩底孔等泄水建筑物，可放在主河床，右岸還可采用引水活電不宜修建當(dāng)?shù)夭牧消湈X處天然的單薄分水河谷較窄，適用于修建砼壩活當(dāng)?shù)夭牧蠅?，右岸山低，必須修建兩座副壩，工程項目較地質(zhì)條件壩基石英砂與板巖互層，右岸北西向大裂隙較多，壩基軟弱夾層為泥膜，切層的夾泥厚3~5cm，且傾向下游左岸F122斷不均一，左壩頭可能漏軟基有斷層，F(xiàn)104通過壩基為石英砂巖夾砂質(zhì)頁巖，巖性堅硬，壩基有斷層通過右壩頭。壩址上游不通處是幾個斷層交匯處，下游離建昌營~秦皇島大斷裂較近，對壩體壩址位于峽谷之間,對外交通不便，施工場壩址位于低山丘地帶，交通方便施工距離建筑材料場地最遠(yuǎn)T水庫位于北緯40度地區(qū)，壩址在峽谷的風(fēng)口處，氣溫較低，氣候寒冷。壩址河谷寬約250m，河床覆蓋層厚4-7m，河谷不對稱。右岸巖石裸露、坡部分，在右岸開鑿一引水渠、隧洞。主壩址下游電站布置在隧洞出口，洞長約第3章壩床剖面設(shè)計型（查教材《水工建筑物》P14表1—1主要建筑物按一類設(shè)計，次要建筑物按三級設(shè)計，臨時建筑物按四級設(shè)計（查教材《水工建筑物》P16表1—3）。建筑物名稱級別安全級別結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)設(shè)計狀態(tài)系數(shù)Φ材料性能系數(shù)vm結(jié)構(gòu)系數(shù)vα持久狀況偶然狀況摩擦系數(shù)fR粘接力CQ臨界穩(wěn)定狀態(tài)砼抗壓極限狀態(tài)擋水壩1Ι0.53.0備注不考慮短暫狀況砼/基巖接觸面基本偶數(shù)、組合系數(shù)相同摩擦系數(shù)設(shè)計值fQ/=fk/fm=0.85/1.3=0.654，壩基面抗剪斷摩擦系數(shù)設(shè)計值作用類別靜水壓力滲透壓力浮托力淤沙壓力液壓力分項系數(shù)（1）初擬基本剖面：由于重力壩承受的主要荷載的作用在上游面，靜水壓力是三角形分布，所以重力壩承受的基本剖面根據(jù)壩體按應(yīng)力和穩(wěn)定控制條件確定的基本剖面和參考已完建筑工程校核/156.30正常H=86.30n=0正常H=86.30n=0壩頂高程=校核洪水位+Δk核因在計算壩頂超出靜水位Δh時，所采用的風(fēng)速計算值及安全超高值不一h2----------------波浪中心線至靜V----設(shè)計風(fēng)速，設(shè)計情況采用30年一遇或采用相應(yīng)多年平均最大風(fēng)速的3-1壩頂高程計算表適用情況坡前靜水位設(shè)計風(fēng)速吹程mGh/γ20.0076V-1/12持久狀況153.2047.430002.3570.0055偶然狀況156.3023.7300052.33.7400.005810.33V-1/2.15120.0132.9721.98580.0550.109225.03970.02172.87250.75932.1811125.01h2壩頂高程m3.68530.75.493158.6931.541320.0390.52.080158.380（2）偶然狀況：Gd/V2<20—250之間，所以累計頻率2=1.2擋水壩結(jié)構(gòu)計算2）靜水壓力：按設(shè)計洪水位時的上下游水壓力斜面上的垂直水壓力分別計計算浪壓力標(biāo)準(zhǔn)值，隨壓力P1對壩底中點的力矩計算采用《水工建筑物》3-2荷載計算表組合情況↓→↓248↓2423↓24→←9↓↓↑0↑8↑2929→←23-3作用設(shè)計值計算表←+→-←+→ ↓↑→←↓↑→←1231。式的右邊=（1/1.2）*0.654*76990.1、壩址抗壓程度極限狀態(tài)，屬于承載能力極限狀態(tài)，核算時其1右邊=（1/1.8）*0.654*7699.08Q/AR-∑MQJQ/JQ1-M22）Q=0.654AQ——壩基面的面積㎡LR——壩基面對形心軸的慣性距m4第3章溢流壩剖面設(shè)計及其計算還需滿足泄洪特征，水利樞紐布置，水庫運用方式及門全開時，下泄流量與堰上水頭H0的3/2次方成正比。隨著庫水位的升高，下（1）單寬流量的確定，單寬流量決定孔口的重要指標(biāo)，單寬流量的選定，全，根據(jù)國內(nèi)工程實踐得知：軟弱基巖常取q=20～50m3/（s*m較好基巖取段由下式確定：L=Q/I式中，L——溢流段凈寬，溢流壩的下泄流量Q取校核下（2）孔口尺寸。①溢流前端總寬度L，對于堰頂設(shè)閘門的溢流段分成若干②溢流壩的堰頂高程：由調(diào)洪演算求出設(shè)計洪水位153.7m，相應(yīng)下泄流量Q為18276m3/s。當(dāng)采用開敞式溢流時可利用公式（2—67）式1/2]3k順，閘門開啟時，水流條件較好，閘門尺寸長為閘孔，寬15我國現(xiàn)行重力壩規(guī)范（DL5108～1999）推薦，當(dāng)采用開敞式溢流孔時，采用冪曲線（WES）方程如下選自《水工建筑物》式）x2=Kx05y0（1）繪出溢流面曲線：取坐標(biāo)原點為堰頂最高點，根據(jù)上述坐標(biāo)值，在圖雙冪曲線方程xk=KHn-1аy求一次導(dǎo)數(shù)，使基本剖面在與溢流面配合中，壩基巖體較差，基本剖面較大，溢流面曲線在基本剖面內(nèi)，將上游壩面做成折線形，使壩底、反弧半徑的大小與反弧段的大小與反弧段的流速、水深及消能方式有關(guān)，本設(shè)計消能方式采用挑流消能，挑流消能是利挑流鼻坎的挑射角Q：根據(jù)試驗，一般采用Q=15°~20°,挑坎高程應(yīng)高反弧段圓弧下圓心：先畫一條與壩的下游面相距為Q的平行線，再畫一條（1）挑坎高程：求下游挑坎高度k——由’222/2g+kw83.7+0+0=23.92+kc+0+（90/鼻坎最低高程應(yīng)不低于下游最高尾水位，以利自由挑射水舌下緣的摻氣消1cos21sin21/2}L——壩下游垂直水面到挑流水舌處進入下游水后與河床交點，水平1——壩頂水面流速，m/s，按鼻坎處平均流速v的H倍計，即γk=kg0.5H0.25JJh2H 0——水中的重度，KH/M3。2溢流壩下游反弧段的動水壓力，根據(jù)流體動量方程求得，單位壩長在4-1荷載計算表（基本組合）W1=1/2*8*40*24243840作圖2434833作圖2422446作圖2423040下游水平壓力3645上游垂直壓力↓4160浮托力↑22572滲透壓力↑U2=1/2*76.1*62.7*0.25*105964.34滲透壓力↑2714.25水平泥沙壓力→Pn=1/2*9*17.6*17.6*tan2（45°-12/2°)9914.06垂直泥沙壓力↓Qn=1/2*9*17.6*17.691393.92上游動水壓力→P=1/2*10*（86.32-14.32）36216下游動水壓力PN→Pn=γ0qV/g（COSɡ2-COSɡ1）575.62下游動水歷年力PY↑PY=γ.GV/G（Sinɡ2-Sinɡ1）698.22小計34060.68合計4-2作用設(shè)計值計算表稱↓↑→←↓↑→←8415984159下游水平壓力36453645上游垂直水壓力41604160浮托力2257222572滲透壓力8687.610414.水平泥沙壓力9141096.8垂直泥沙壓力1672.8上游動水壓力3621.639837.6下游動水壓力PX575.6633.2下游動水壓力PY698.2768小計89991.833754.341567.63645合計56237.537922.6右邊=1/1.2*0.65*237.5+200