【非溢流壩計算與設計（論文）11000字】

非溢流壩計算與設計目錄TOC\o"1-2"\h\u3558一、基本資料 152891.1工程概況 1161781.2壩址概況 1185731.3當?shù)夭牧戏植记闆r 53231.4交通運輸情況及施工條件 5188751.5水利水能計算資料 51463二、調(diào)洪演算 625702.1調(diào)洪演算的目的 6109912.2調(diào)洪演算的基本原理和方法 6313812.3調(diào)洪演算的過程與結(jié)果 6211三、剖面設計 6107443.1剖面設計的的任務 6267783.2剖面設計的原則： 6300653.3工程等級 7204533.4壩頂高程和壩高 7276623.5壩頂寬度 7188693.6壩底寬度 7154403.7剖面尺寸設計 77164四、非溢流壩段穩(wěn)定分析 820314.1重力壩的主要荷載 8201934.2設計洪水位情況穩(wěn)定分析 957884.3校核洪水位情況穩(wěn)定分析 929418五、非溢流壩段應力分析 10266125.1設計洪水位情況壩基面邊緣應力分析 10157835.2設計洪水位情況壩基面內(nèi)部應力分析 11261235.3設計洪水位情況上游折坡面邊緣應力分析 12226825.4設計洪水位情況上游折坡面內(nèi)部應力分析 13177085.5校核洪水位情況壩基面邊緣應力分析 14236575.6校核洪水位情況壩基面內(nèi)部應力分析 14170945.7校核洪水位情況折上游折坡面邊緣應力分析 156755.8校核洪水位情況折上游折坡面內(nèi)部應力分析 1517569六、溢流壩段設計 16109046.1泄水方式 1689076.2孔口設計 16292126.3溢流面體形設計 18311976.4消能防沖設計 1926920七、細部構(gòu)造設計 1942397.1壩頂構(gòu)造 19244997.2壩體分縫 19293577.3止水設計 2018577.4壩體排水 21135447.5廊道系統(tǒng) 2111769八、地基處理 21123258.1壩基的開挖與清理 21182328.2壩基的固結(jié)灌漿 21143798.3帷幕灌漿 22220168.4壩基排水 22說明書基本資料1.1工程概況凌江是我國大河流之一，其干流全長700公里，流域面積17400平方公里，上游95%為是山地，河床狹窄，水流湍急；中游大部分為丘陵地帶，河床較寬；下游兩岸為沖積平原，人口最密，農(nóng)產(chǎn)豐富，為重要的農(nóng)業(yè)區(qū)域，且有一個中等工業(yè)城市，但下游河床淤高，主要靠堤防水，擋水，每當汛期，常受洪水威脅。凌江流域內(nèi)的物產(chǎn)以農(nóng)業(yè)為主，有稻谷、小麥、棉花、玉米、甘薯等，礦產(chǎn)較少，燃料很缺乏。天香河是凌江的重要支流，流經(jīng)凌江的上下游地帶，全長250公里，平均坡降為0.0009，流域的面積為7200平方公里，河道兩岸為山地丘陵，河道狹窄，水流湍急，能量蘊藏甚大，但洪水漲落迅速，對凌江中下游的防洪相當不利。天香河開發(fā)計劃是配合凌江而制定的，為減輕天香河洪水對凌江中下游農(nóng)田的威脅，且開發(fā)天香河能夠供應凌江中下游工農(nóng)業(yè)日益增長的動力需要，擬在天香河和凌江匯流處興建水利樞紐，本樞紐的防洪任務為：要求設計洪水時，下泄流量不大于2000立米/秒，校核洪水時不大于2500立米/秒。樞紐的裝機容量為72000千瓦，為適應今后國家建設事業(yè)的要求，樞紐建成后，應能維持80噸船只的通行。1.2壩址概況1.2.1壩址地形在本壩址地區(qū)，河床狹窄，僅一百多米寬，但隨著高程之增高兩岸便趨于平坦，兩岸高度在200米以上，海拔高程在400米以上，在壩址處右岸較左岸為陡，右岸平均坡度為0.5左右，右岸為0.4左右，在壩址位于河彎的下游，在壩址上游十余公里有開闊地帶，為形成水庫的良好條件。1.2.2壩址地質(zhì)該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單，主要巖層為黑色硅質(zhì)頁巖和燧石，上有3～9米左右的覆蓋層，系河沙卵石，近風化泥土層及崩石，其巖層性質(zhì)為：黑色硅質(zhì)頁巖：屬沉積巖，為硅質(zhì)膠結(jié)物之頁巖，根據(jù)勘測結(jié)果，該巖層性堅硬致密，僅巖石上層10～18米深度存在有裂隙和節(jié)理，不很嚴重，但需加以處理。經(jīng)過壓水實驗，巖石之間單位吸水量為0.1公升/分鐘。燧石：其巖層不寬，分布于左岸，巖性較黑色硅質(zhì)巖為弱，巖層走向：左岸為南30°西，傾角為50°～70°，傾向正向上游：在壩址處，據(jù)目前資料未發(fā)現(xiàn)斷層。硅質(zhì)頁巖的力學性質(zhì)：（1）天然含水時的平均容重 2500公斤/立方米（2）極限抗壓強度： 1000～1200公斤/立方厘米（3）牢固系數(shù) f=10～121.2.3水文氣象本樞紐位于我國中部，氣候溫和，雨量豐富，雨量多集中于6～9月，此四個月為豐水期，多暴雨，流域及河流坡度較陡，故洪水來勢兇猛，枯水期在10～5月，1～4月為最枯季節(jié)，本河流自1954年開始建立水文站，本樞紐距該站不遠。1.2.3.1多年月平均流量表2-1多年月平均流量月份123456789101112流量605080100180420650600440240150951.2.3.2推算得的各種類型時洪峰值表2-2各種類型的洪峰值頻率0.010.020.11.02.0510洪水期洪峰(m3/s)5090560047503630330028002500枯水期洪峰(m3/s)2702502081.2.3.3降雨量資料表2-3各月降雨資料月份123456各月平均降雨量5.28.818.534.032.680.3各月平均降雨日數(shù)2.43.73.96.38.18.1月份789101112各月平均降雨量118.0140.0123.260.128.28.0各月平均降雨日數(shù)6.33.310.18.87.82.21.2.3.4氣溫記錄及冰凍情況，單位℃表2-4氣溫記錄及冰凍情況月份123456多年月平均氣溫4.26.511.517.022.125.9最高氣溫13.520.028.530.435.239最低氣溫-7.0-4.7-2.31.58.013.0月份789101112多年月平均氣溫28.627.722.716.810.44.7最高氣溫38.537.2.6.028.021.115.3最低氣溫17.516.010.02.5-2.1-4.8年平均氣溫為16.5℃。河道常年不結(jié)冰，在很冷的情況下，地面有冰凍情況現(xiàn)象，但歷時短。1.2.3.5河道泥沙情況根據(jù)壩址附近水文站的統(tǒng)計，本河流年平均輸沙量1.8×106米3，在河流的上游山區(qū)有部分山區(qū)有部分森林，其他地方亦在進行造林工作和其他水土保持工作。水土保持生效年限可采用30年，泥沙飽和容重取1.4噸/立方米，泥沙內(nèi)摩擦角為0°。淤沙高程152.00m。1.2.3.6水庫吹程、風速吹程為3.0公里，多年平均最大風速為15米/秒1.2.3.7典型洪峰過程線；水庫水位——庫容曲線。1.2.3.8壩址流量——水位關系如下表表2-5流量-水位關系流量(m3/s)20050010002000水位(m)141.45143.13144.8146.94流量(m3/s)3000400050005500水位(m)148.68150.41152.1152.961.3當?shù)夭牧戏植记闆r在壩址上下游兩岸有大量的河沙和較多的卵石，據(jù)初步調(diào)查河沙的儲量為820000立方米，滲透系數(shù)K=4×10-2厘米/秒，卵石儲量有580000立方米，大部分在上游。在壩址下游三公里左右沒有部分土壤；儲量不多，約在52000立方米，k=1×10-3厘米/秒。在本河流上游地區(qū)，有部分山區(qū)森林，可做建壩所需木材之用。1.4交通運輸情況及施工條件1.交通運輸（1）水路：目前50噸木船可直通壩址（2）陸路：目前已有公路通過本山區(qū)，距離壩址150公里處有鐵路，且與公路銜接。外地材料之運輸，主要靠鐵路、公路，部分可用木船，運輸較方便。2.施工動力與施工機械應用：施工動力大部分可由壩址下游處的縣城供給，不足之數(shù)由離壩址70公里的縣城供給，施工機械之供應是方便的。3.勞動力：壩址所在專區(qū)，有足夠的農(nóng)業(yè)勞動力；在滿足的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求下，可以抽調(diào)一部分參加樞紐之修建工作。1.5水利水能計算資料正常高水位 178.00米汛前水位 175.80米死水位 166.28米水庫最高洪水不得超過 181.28米設計洪水安全泄量 2000米3/秒校核洪水安全泄量 2500米3/秒電站總裝機容量 72000千瓦電站最大引用流量 240立方米/秒巖石與混凝土之間摩擦系數(shù) 0.65抗剪強度系數(shù) f′=0.8；c′=0.5Mpa調(diào)洪演算2.1調(diào)洪演算的目的在設計的開始，我們需要根據(jù)基本資料中給出的相關信息包括水位-庫容曲線和典型狀況下的洪水過程線，擬定設計中孔口的一系列尺寸，有孔口的寬度和數(shù)目以及堰頂?shù)母叱?，根?jù)已知以及擬定的數(shù)據(jù)來進行調(diào)洪計算，演算出設計樞紐的設計洪水位與校核洪水位，為壩頂高程的計算提供數(shù)據(jù)。2.2調(diào)洪演算的基本原理和方法調(diào)洪演算的基本原理是在獲得相關的起始數(shù)據(jù)之后，對水庫的的下泄洪水過程線、庫容的變化、水位的變化進行一系列推算。而本設計采用的計算方法是其經(jīng)典的方法——列表試算法。計算的步驟為：①根據(jù)資料中給的水庫水位-容積關系曲線V=f（Z）和相關的泄洪建筑物方案，用q=f（V）=AHB求出下泄流量同庫容的關系曲線②選取適當?shù)挠嬎銜r間段，以秒為計算的單位。③先決定下開始計算的時刻和此時的V1和q1值，然后對其進行列表計算，在計算的過程中，要依次對每一個計算時段的V2④依據(jù)計算的結(jié)果將其繪制成曲線，以供方便查閱。2.3調(diào)洪演算的過程與結(jié)果調(diào)洪演算的過程呈現(xiàn)在計算書中。經(jīng)過列表試算，本文所得的設計洪水位為179.18m，校核洪水位為179.87m。剖面設計3.1剖面設計的的任務我們需要進行選擇，爭取設計一個既滿足穩(wěn)定與強度要求，又使其體積達到最小并且施工相對簡單、運行比較方便的剖面。3.2剖面設計的原則：①首先需要滿足基本的穩(wěn)定和強度的要求，以此保證大壩不會失穩(wěn)導致危險；②極力爭取斷面達到較小，節(jié)省工程工作量；③運用比較方便；④斷面的輪廓外形簡單，便于進行施工。3.3工程等級根據(jù)計算書2.1.1水庫為大（1）型水庫，工程等級為1級。3.4壩頂高程和壩高壩頂?shù)母叱虘摯笥谛：饲闆r的洪水位，而壩頂上游的防浪墻墻頂高程應該大于波浪頂?shù)母叱?。根?jù)計算書2.1.2計算，壩頂高程為181.28m，壩高為37.78m。3.5壩頂寬度一般情況下，壩頂?shù)膶挾热胃叩?%-10%，并且應不小于2m，經(jīng)計算書2.1.3計算取3.5m。3.6壩底寬度壩底寬度約為壩高的0.7-0.9倍，經(jīng)計算書2.1.3計算，取34m。3.7剖面尺寸設計根據(jù)真實的工程實踐經(jīng)驗，在一般的情況下，上游壩面折坡點下的坡率n的取值范圍為n=0～0.2，本文的坡率n取0.2。并且通過可靠的理論分析、實驗證明以及相關工程經(jīng)驗，混凝土重力壩的上游折坡點一般定在壩的中段，即其1/3~2/3壩高處，本文設計的壩高H為37.78m，那么相應的取值范圍計算為1/3~2/3H=12.59~25.19m，本設計取值15m，折坡點高程就為157.5m。下游折坡點為校核洪水位點與壩地連線。據(jù)以上數(shù)據(jù)，下游壩坡坡率m=0.6～0.8，取m=0.83。為了使重力壩壩體的各項施工和功能如灌漿、檢查、交通等能滿足其相應要求，需要在壩體的內(nèi)部設置相關用途的各種廊道。而廊道的剖面大部分會設計成近似城門洞的形狀，因為此斷面的高度和寬度與其他類型比較更符合灌漿作業(yè)的要求，一般廊道寬設計為2.5~3m，本設計的廊道寬度取值3m，一般廊道的高度設計為3~4m，本設計廊道高度取值3m。并且廊道的布置應距上游壩面0.05~0.1倍作用水頭遠，且不小于4~5m，本設計取6m。廊道的底部距離基巖面不宜小于1.5倍的廊道寬度，即4.5m，本設計取值5m。壩體剖面示意圖為下圖：非溢流壩段穩(wěn)定分析4.1重力壩的主要荷載重力壩的荷載主要有五種：自重、靜水壓力、浪壓力、泥沙壓力、揚壓力。計算時根據(jù)經(jīng)驗，我們常取b=1ｍ的壩長進行計算。荷載組合一般分為兩種：基本荷載組合（設計情況）：自重+靜水壓力+揚壓力+泥沙壓力+浪壓力；（2）特殊荷載組合（校核情況）：自重+靜水壓力+揚壓力+泥沙壓力+浪壓力。4.2設計洪水位情況穩(wěn)定分析（1）設計洪水位情況荷載計算①自重：壩體自重的大小由壩體體積V與材料的容重γ相乘求得。②靜水壓力：靜水壓力是主要作用在重力壩上下游壩面的荷載，計算的時候我們經(jīng)常會將它分解為水平方向的水壓力P和垂直方向的水壓力W兩種，本設計的上游壩面有水平和垂直兩種壓力作用。因為下游的水壓力對穩(wěn)定有利，所以將其當作安全儲備，無需計算。③揚壓力：根據(jù)規(guī)范，可設排水處揚壓力的折減系數(shù)α=0.3成四部分進行相關的壓力計算。④波浪壓力：由于水庫表面有風的作用，在水庫內(nèi)經(jīng)常形成波浪，它會將浪壓力直接施加給閘壩等擋水建筑物，并且波浪的波峰所接觸到的高程也成為了決定壩高的重要因素。浪壓力的大小與波浪要素有著密不可分的關系，而波浪要素包含了波浪本身的長度和高度以及波浪中心線高出靜水水位的高度。⑤泥沙壓力：已經(jīng)知道淤沙的浮容重γsb各荷載計算過程呈現(xiàn)在計算書2.2.1中。（2）設計洪水位情況穩(wěn)定分析我們進行重力壩抗滑穩(wěn)定分析的目的是為了驗算其壩體沿著壩基坐落的平面抗滑穩(wěn)定的安全程度，以判斷它是否會失穩(wěn)。重力壩的抗滑穩(wěn)定分析的方法有：單一安全系數(shù)法、分項系數(shù)極限狀態(tài)設計。本設計將按照單一安全系數(shù)法驗算，根據(jù)Ks′的值來判斷穩(wěn)定是否合格。按抗剪斷強度公式計算，設計情況的Ks′值不應小于3.0根據(jù)計算書2.2.2計算Ks′等于3.92，值大于3.0，抗滑穩(wěn)定合格。4.3校核洪水位情況穩(wěn)定分析校核洪水位情況荷載計算各荷載計算過程呈現(xiàn)在計算書2.3.1中。（2）校核洪水位情況穩(wěn)定分析按抗剪斷強度公式計算，校核情況的Ks′值不應小于2.5根據(jù)計算書2.3.2計算Ks′等于3.78，值大于2.5，抗滑穩(wěn)定合格。非溢流壩段應力分析按照以往的經(jīng)驗，我們在進行重力壩的穩(wěn)定分析后要對其進行應力分析。而應力分析的目的是為了驗算大壩在施工和運用期時是否滿足其需要的強度要求，同時也帶著順便解決一些問題的目的，如砼的標號分區(qū)。

而重力壩的應力狀態(tài)與許多因素有關系，如壩體的規(guī)格和尺寸、靜力荷載的大小、地基的性質(zhì)是否良好、工程的施工技術(shù)、溫度的相應變化以及地震的影響等。而由于技術(shù)和各方面條件有限，所以在目前進行的各種壩的應力分析中，我們還不能全面地考慮到上訴所有因素，所以無論我們采取哪種因素的組合，結(jié)果都會有一定的相似度。

首先我們要確定需要的荷載并進行計算，并確定各個情況需要的荷載并進行相互組合，在我們進行壩體的應力計算后，也需要檢驗壩體各部位的應力強度，以判斷其是否符合要求。5.1設計洪水位情況壩基面邊緣應力分析（1）水平截面上的正應力正應力計算上、下游邊緣應力σyu和σ計算截面取壩底上下游方向的寬度，取壩底中點O為力矩作用的中心點。各荷載產(chǎn)生的彎矩計算過程見計算書2.4.1，匯總后見下表。經(jīng)計算書2.4.1計算，σ剪應力在算得σyu和σyd后，就可依據(jù)邊緣微分體的平衡條件求解出上、下游邊緣剪應力τu和τd。根據(jù)上、ττ式中：pu經(jīng)計算書2.4.1計算，τu水平正應力上文求得τu和τd后，可以再按平衡條件得出上、下游邊緣的水平正壓力σxu和σxd。根據(jù)上經(jīng)計算書2.4.1計算，σ主應力由上、下游壩面的微分體，根據(jù)平衡條件可以解出σ1u、σ1u、σ2u經(jīng)計算書2.4.1計算，σ1uσ2u5.2設計洪水位情況壩基面內(nèi)部應力分析在壩體內(nèi)部取單位厚度的微元體，微分體的平衡方程為：??式中γc為材料的容重，取壩基面進行應力分析，取上游端點為坐標基點O，x軸向右，y軸向下。壩內(nèi)水平截面上的正應力σ根據(jù)σy在水平截面上大致呈現(xiàn)直線分布趨勢的假定，可以得出距下游面x處的σy式中系數(shù)a、b可由邊界條件和偏心受壓公式確定。經(jīng)計算書2.4.2計算，σy壩內(nèi)剪應力τ將σy表達式代入?τ經(jīng)計算書2.4.2計算，τ=17.60+壩內(nèi)水平正應力σ將τ表達式代入?σ從式中可看出沿水平方向，截面水平的正應力σx呈現(xiàn)三次的曲線分布而我們根據(jù)實際的情況，σx的分布大致呈類似直線的分布，因此本設計假定其呈直線分布，即σ經(jīng)計算書2.4.2計算，σx壩內(nèi)水平主應力σ1和取壩基中點處為計算點。經(jīng)計算書2.4.2計算，σσ5.3設計洪水位情況上游折坡面邊緣應力分析水平截面上的正應力各荷載產(chǎn)生的彎矩計算過程見計算書2.4.3，匯總后見下表。經(jīng)計算書2.4.3計算，σ剪應力經(jīng)計算書2.4.3計算，τ水平正應力經(jīng)計算書2.4.3計算，σ（4）主應力經(jīng)計算書2.4.3計算，σσ2u5.4設計洪水位情況上游折坡面內(nèi)部應力分析取折坡面進行應力分析，取上游端點為坐標基點O，x軸向右，y軸向下。（1）壩內(nèi)水平截面上的正應力σ經(jīng)計算書2.4.4計算，σy（2）壩內(nèi)剪應力τ經(jīng)計算書2.4.4計算，τ=（3）壩內(nèi)水平正應力σ經(jīng)計算書2.4.4計算，σx（4）壩內(nèi)水平主應力σ1和經(jīng)計算書2.4.4計算，σσ15.5校核洪水位情況壩基面邊緣應力分析水平截面上的正應力各荷載產(chǎn)生的彎矩計算過程見計算書2.5.1，匯總后見下表。經(jīng)計算書2.5.1計算，σyu剪應力經(jīng)計算書2.5.1計算，τ水平正應力經(jīng)計算書2.5.1計算，σ（4）主應力經(jīng)計算書2.5.1計算，σσ2u5.6校核洪水位情況壩基面內(nèi)部應力分析取壩基面進行應力分析，取上游端點為坐標基點O，x軸向右，y軸向下。（1）壩內(nèi)水平截面上的正應力σ經(jīng)計算書2.5.2計算，σy（2）壩內(nèi)剪應力τ經(jīng)計算書2.5.2計算，τ=（3）壩內(nèi)水平正應力σ經(jīng)計算書2.5.2計算，σx（4）壩內(nèi)水平主應力σ1和經(jīng)計算書2.5.2計算，σσ15.7校核洪水位情況折上游折坡面邊緣應力分析（1）水平截面上的正應力各荷載產(chǎn)生的彎矩計算過程見計算書2.5.3，匯總后見下表。經(jīng)計算書2.5.3計算，σyu（2）剪應力經(jīng)計算書2.5.3計算，τ（3）水平正應力經(jīng)計算書2.5.3計算，σ（4）主應力經(jīng)計算書2.5.3計算，σσ2u5.8校核洪水位情況折上游折坡面內(nèi)部應力分析取折坡面進行應力分析，取上游端點為坐標基點O，x軸向右，y軸向下。（1）壩內(nèi)水平截面上的正應力σ經(jīng)計算書2.5.4計算，σy（2）壩內(nèi)剪應力τ經(jīng)計算書2.5.4計算，τ=（3）壩內(nèi)水平正應力σ經(jīng)計算書2.5.4計算，σx（4）壩內(nèi)水平主應力σ1和經(jīng)計算書2.5.4計算，σσ1溢流壩段設計6.1泄水方式在計算完非溢流壩段的相關數(shù)據(jù)后，我們需要進行溢流壩段的設計，溢流壩段的設計要求要同時有擋水和泄水的兩種功能，這意味著我們在設計時不僅僅要讓它的穩(wěn)定度和強度達到擋水的相關指標，還要滿足泄水功能的相關要求。據(jù)以上，設計的溢流壩段需要有足夠的孔口尺寸以及合適型式的堰形才能滿足泄水的相關要求。并且在設計的時候要盡量使水流達到平順流出，才不會產(chǎn)生空蝕從而對壩體造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。重力壩主要的泄水方式有兩種，分別為開敞式和孔口式。而其中，開敞式的溢流堰體不但調(diào)節(jié)性能良好，而且對于設計方面和施工方面皆有其便利。并且，這種堰型在我國擁有廣泛的應用，工程實踐經(jīng)驗比較豐富。經(jīng)考慮，本設計將采用表面溢流式泄水方法，因為它的泄水能力比較好，宣泄同樣的流量時，工程造價遠小于深水泄水孔。6.2孔口設計溢流壩的孔口設計與許多因素有關，如洪水設計的標準、下游的防洪要求、水庫水位的回水水位有無限制、是否采用洪水預報、泄水的方式以及樞紐所在地區(qū)的地形地質(zhì)相關條件等。因此，在設計時，首先要選擇泄流方式，然后再制定一些與泄流有關的布置方案（除了表面的溢流孔口外，還可以配合壩身泄水孔或者泄洪隧洞），據(jù)此初步確定孔口大小，按照規(guī)定的洪水設計標準來進行調(diào)洪演算，再計算各方案的防洪庫容、設計和校核洪水位以及相應的下泄流量，估算淹沒損失和工程造價，最后進行綜合性比較，選出最適合的優(yōu)質(zhì)方案。本文設計的重力壩洪峰流量比較大，校核洪水最大下泄流量為2086m3/s，設計洪水下泄流量為1721m3/s。孔口型式的確定孔口的型式根據(jù)工程經(jīng)驗主要有開敞溢流式和大孔口溢流式。本設計選用開敞溢流式。這種型式的溢流孔除了可以宣泄洪水外，還還可以用來清除冰凌等漂浮物。并且有必要設置一道閘門，閘門頂部需略高于正常蓄水位，堰頂高程應相對較低，可以調(diào)節(jié)水庫水位和下泄流量，可以減少上游的淹沒損失和非溢流壩的工作量，并且當大壩遭遇意外的洪水時，有較大的超泄能力。孔口尺寸的確定①單寬流量的確定：之前通過調(diào)洪演算，可以由此得出樞紐的總下泄流量QQ式中：Q0計算結(jié)果在計算書3.1中，單寬流量q取60（②溢流段凈寬取28米，孔數(shù)n=4，每孔凈寬b=7m，閘墩厚度d=2m。經(jīng)計算書3.1求得堰頂水頭，設計情況的堰頂高程為170.09m。③閘門高度確定經(jīng)計算書3.1求得門高為8.1m。（3）閘門和啟閉機本設計選用平面工作閘門，它的結(jié)構(gòu)相對來說簡單，并且閘墩的受力條件較好，各大孔口可以使用同一個活動式啟門機。本設計選用活動式的啟閉機，它可以用作啟吊工作閘門，也可以用為檢修閘門。（4）閘墩和工作橋閘墩的形狀上游端使用半圓形，下游端采用方形。工作閘的門槽深應取0.5～2.0m，寬應取1～4m，門槽處的厚度不可以小于1～1.5m。6.3溢流面體形設計溢流面是由頂部曲線段和中間直線段以及反弧段三部分組成。設計的要求有：①具有較高的流量系數(shù)、泄流能力；②水流應通暢，無負壓和空蝕破壞；③具有體形簡單、造價低、施工方便等優(yōu)點。（1）頂部曲線段溢流壩的壩頂曲線是控制水流的關鍵部位，它的形狀大多同銳緣堰泄流水舌下緣曲線重合，否則可能會導致泄流量減小或者堰面產(chǎn)生不利負壓。頂部曲線有很多類型，常用的有克奧曲線以及WES曲線。我們國家早期大多使用克-奧曲線。后來，由于WES壩面曲線的流量系數(shù)較大而且其剖面比較薄，工程量比較少，壩面曲線可以用方程控制，比克奧曲線需要給定坐標值的方法設計和施工都要方便，因此近些年來，WES曲線在我國已基本都采用。WES型曲線分為上游段和下游段兩部分，以堰頂為界。經(jīng)計算書3.2求得：上游段曲線方程：y下游段曲線方程：x反弧段溢流壩面的反弧段是為了讓沿溢流面下泄水流進行平順轉(zhuǎn)向的工程設施，其型式一般采用圓弧曲線，反弧半徑應該結(jié)合下游的消能設施來進行確定。根據(jù)DL5108—1999《混凝土重力壩設計規(guī)范》規(guī)定：對于挑流消能，R=(4~10)h，h為校核洪水情況時閘門全開的反弧段最低點處的水深。反弧處的流速越大，需要的反弧半徑越大，當流速小于16m/s時，就取下限；當流速大時，應采用較大值。若采用底流消能，反弧段與護坦相互連接時采用其上限值。反弧半徑R的取值是一個亟待解決的問題。而實際工程的反弧半徑R的取值大小遠遠超過了R=(4~10)h的限制范圍。經(jīng)計算書3.1求得反弧半徑為35m。（3）中間直線段

溢流壩的中間直線段與壩頂曲線和下部反弧段相切，坡度與非溢流壩段的下游坡相同。6.4消能防沖設計根據(jù)工程經(jīng)驗，我們選擇消能工的依據(jù)也有很多種，包括地形和地質(zhì)、樞紐布置的位置以及型式、水頭的大小、流量大小、下游水的深度以及它的變幅等因素，再對其進行技術(shù)和經(jīng)濟方面的比較，如若碰上重要的工程應當再做以其為依據(jù)的模型試驗。因為溢流壩在泄水的時候，下泄的水流會產(chǎn)生巨大的能量，所以必須要對下泄水流進行合適的處理，否則肯定會逐漸嚴重地沖刷下游的河，甚至可能會造成岸坡的坍塌和大壩失事事故。因此，我們在設計大壩時一定要合理地選擇消能型式和設計消能措施，這對樞紐的選擇和布置、大壩的安全以及工程量都有十分重要的意義。本設計綜合各類消能型式的特點，決定選用挑流消能。挑流消能是利用設置在泄水建筑物出口的鼻坎將水流挑射出去，與鼻坎摩擦消耗一部分能量，將其拋向空中，與空氣摩擦進行一部分消能，然后在遠處的河床匯入下游水流，與下流水流又產(chǎn)生一部分摩擦進行消能。該型式消能可以控制下落流量，對水位的變化適應性比較強，并且結(jié)構(gòu)相對簡單，施工維修都較方便，工程量也不大。根據(jù)計算書3.4計算，挑流效能的各大參數(shù)如下：鼻坎挑射角度取20°，水舌挑距為28.91m，沖刷坑深度為19.23m。細部構(gòu)造設計7.1壩頂構(gòu)造一般來說，壩頂?shù)穆访鎽摼哂幸欢ǖ膬A向上游的橫向坡度，并有連通上游的排水管。為了防止壩頂積水，需要設置混凝土排水溝以排出壩頂?shù)挠晁?。為了抗擊波浪和漂浮物的作用位于壩頂上游的防浪墻也需要一定的強度和剛度來維持穩(wěn)定。下游一側(cè)需要設置防護欄。壩頂也需要布置照明設備以供夜晚查巡使用。7.2壩體分縫1.橫縫：通常情況下橫縫是永久縫，但也有部分是臨時縫，它們垂直于壩軸線,可以把壩體分成為多個相互獨立的壩段。設置目的是為了減小溫度應力對壩體的影響，以適應地基的不均勻沉降變形并且滿足施工相關要求。2.縱縫：設置目的是為了適應混凝土的澆筑能力并且減小施工期的溫度應力，一般設置為沿著平行于壩軸線的方向?？v縫是臨時縫，按照形態(tài)可分為鉛直縱縫、斜縫和錯縫三種?？v縫的縫面應該設置水平向鍵槽，鍵槽應呈現(xiàn)斜三角形形態(tài)，槽面的方向大致沿主應力方向，還要在縫面上布置灌漿的系統(tǒng)以進行接縫灌漿，為了使灌漿時漿液不從縫中流出，還必須在縱縫的四周設置止?jié){片。3.水平施工縫：是上層和下層澆筑塊之間的接合面。澆筑塊的厚度一般為1.5～4.0m；在靠近基巖面附近的位置使用0.75～1.0m的薄層澆筑，有利于散發(fā)熱量，減少溫度的升高，防止它開裂。7.3止水設計壩體的橫縫內(nèi)部需要設置止水材料，材料種類包括金屬板、橡膠板、塑料板和瀝青板等等，特別是對于高壩，應該設置兩個止水片，從第一個止水帶到上游表面的距離應有利于改善壩體頭的應力，一般厚為0.5～2.0m，本設計采用1.0m；每側(cè)埋入混凝土的長度約為20～25cm，本設計采用25cm；在止水片的安裝時，應該盡量保證施工的質(zhì)量，瀝青井一般為方形或者圓形，本設計采用方形；它的一側(cè)可以利用預制混凝土塊，塊長1.0～1.5m，厚5～10cm，而本設計采用1m×10cm的預制混凝土塊規(guī)格；瀝青井尺寸大致為15cm～15cm至25cm～25cm，本設計采用20cm×20cm的瀝青井規(guī)格；鋼筋管徑可以為15～20cm，本設計采用20cm。7.4壩體排水為了減小滲水對壩體的不利影響，我們需要安排大壩排水?？拷鼔误w上游面的部位需設置排水管幕。排水管應引至縱向排水管，其上部分布應引至溢流面以下的上部走廊或壩頂部分，以便于維護。管距采用3m，排水管幕距離上游壩面的長度，一般來說要求不能小于壩前水深的1/10～1/12，并且不少于2m，因此，根據(jù)規(guī)定，本設計排水管設置在距離上游面9m遠處，以此將滲透坡降控制在允許的范圍內(nèi)。排水管使用預制的多孔