重力坝毕业设计2.doc

1 -第一章第一章 设计基本资料及任务设计基本资料及任务第一节第一节 设计基本资料设计基本资料一、枢纽任务一、枢纽任务本工程同时兼有防洪、发电、灌溉、渔业等综合利用水电站装机容量为 21.75 万 kW，装 3 台机组正常蓄水位为 110.5m，死水位为 86.5m，三台机满载时的流量为 405m3/s采用坝后式厂房工程建成后，可增加保灌面积 90 万亩，减轻洪水对下游城市和平原的威胁在遇 P=0.02%和 P=0.1%频率的洪水时，经水库调节后，洪峰流量可由原来的 18200m3/s、14100 m3/s 分别削减为 6800 m3/s 和6350 m3/s；水库蓄水后形成大面积水域，为发展养殖业创造有利条件二、基本资料二、基本资料1、规划数据本重力坝坝高 86.9m，坝全长 368m，溢流坝位于大坝中段长度73 米，非溢流坝分别接溢流坝两侧各 147.5m，坝顶宽度 8m，坝底宽度 80.5m，坝底高程 28m，坝顶高程 114.9m，正常蓄水位110.5m，死水位 86.5m坝址处的河床宽约 120m，水深约 1.5～4m河谷近似梯形，两岸基本对称，岸坡取约 35o。

2、工程地质坝基岩性为花岗岩，风化较深，两岸达 10m 左右新鲜花岗岩的饱和抗压强度为 100～200MPa，风化花岗岩为 50～80Mpa坝址处无大的地质构造 2 -3、其他资料（1）风向吹力：实测最大风速为 24m/s，多年平均最大风速为20m/s，风向基本垂直坝轴线，吹程为 4km2）本坝址地震烈度为 7 度3）坝址附近卵砾石、碎石及砂料供应充足，质量符合规范要求三、表格三、表格表 1 比选数据方案堰顶高程（m）孔口净宽（m）工况下泄流量（m3/s）H上（m）H下（m）9955设计5925113.232.8 1 9955校核6550114.6036.09854设计6350112.5535.8 2 9854校核7150113.840.3- 3 -表 2 岩石物理力学性质容重（KN/m3）抗压强度（MPa）摩擦系数混凝土/岩石基岩内粘聚力MPa泊松比岩性 干涩干涩弹性模量ff /ff /cc/新鲜花岗岩石27.828.1210180220000.71.00.81.20.51.00.20风化花岗岩27.127.511094120000.60.70.70.80.10.20.25四、参考文献四、参考文献1．混凝土重力坝设计规范 水利电力部编 2．水工建筑物 任德林 河海大学出版社3．水工设计手册 泄水与过坝建筑物 水利电力出版社4．混凝土拱坝及重力坝坝体接缝设计与构造 水电部黄委会编第二节第二节 设计任务设计任务- 4 -一、枢纽布置一、枢纽布置（1）拟定坝址位置（2）确定枢纽主要组成建筑物（3）规划枢纽总体布置二、重力坝设计二、重力坝设计（1）确定工程等别及建筑物级别（2）简述混凝土重力坝设计的主要内容（3）溢流坝段剖面设计1、确定堰型，通过对两组方案（表 1）的比选，确定堰顶高程、孔口净宽、设计和校核洪水位及对应下泄流量；2、计算堰面曲线和堰面曲线原点上游椭圆曲线；3、计算挑流消能反弧曲线。

4）非溢流坝段剖面设计1、确定坝顶高程，拟定坝顶宽度、上游折坡点高程和优选坝体上下游边坡n、m；2、确定坝底宽度和布置坝体排水廊道5）简述设计重力坝时需要考虑的各种荷载和各种荷载组合情况6）在混凝土重力坝设计时，地震荷载是怎样考虑的7）非溢流坝段整体应力（σx、σy、τ）分析1、荷载计算：包括自重荷载、上下游水荷载和扬压力；2、计算工况：校核洪水位情况；3、计算部位：坝基截面及上游折坡截面8）非溢流坝段稳定分析1、计算工况：设计洪水位情况；2、计算部位：坝基截面及上游折坡截面；3、校核标准：抗滑和抗剪断安全系数三、大坝细部构造三、大坝细部构造- 5 -（1）确定坝顶宽度、构造（2）拟定坝体分缝及止水布置（3）拟定坝体坝基排水构造（4）拟定坝内廊道布置和构造（5）拟定地基处理措施四、设计内容和时间安排四、设计内容和时间安排毕业设计时间共计 6 周，建议时间安排如下：设 计 内 容建议时间安排（周）了解任务及熟悉资料重力坝设计绘图及成果整理评阅、答辩0.53.51.50.5合 计6五、设计成果要求（1）文字成果1.设计说明书一份设计说明书是课程设计的主要成果需要设计者的设计思想、方法和分析能力。

其要求是：（1）设计主要成果的说明；（2）对采用的设计参数理论依据的说明；（3）章节分明、简明、扼要文理通顺、字迹工整，既有计算成果又有分析论证和明确结论，必要时使用附图和插图（应按比例绘制） 2.计算书一份计算书是工程设计的重要工作内容，是表达设计者的设计程序、设计成果的来源，其要求是：（1）制图正确，布局合理，主次分明，比例适当，线条清晰，尺寸齐全，必要时应有简明注解；（2）采用1 号白绘图纸，用铅笔绘制 6 -设计条理清楚的学生可将设计说明书和计算书合为一体，要求：a、分章分节，对设计成果有简要的表格归纳文字分析b、对采用的参数要说明依据c、采用计算公式或参数请表明来源出处2）图纸成果工程设计图是设计成果的重要表达方式学生应严格按照“水利水电工程制图标准”进行绘制具体要求是：制图投影正确、布局合理、比例得当、线条清晰；高程、尺寸齐全，并有简要的注解说明本次毕业设计绘制设计图的张数要求如下：1、重力坝结构布置图一张，包括枢纽平面布置示意图、溢流坝段和非溢流坝段典型纵剖面图，用 1 号图纸绘制2、坝体细部构造图一张：坝顶构造、坝体廊道等，用 2 号图纸绘制 7 -- 7 -第二章第二章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物枢纽布置、挡水及泄水建筑物第一节第一节 枢纽总体布置及坝型选择枢纽总体布置及坝型选择一一、坝轴线位置选择、坝轴线位置选择根据该江枢纽位置平面简图及已知资料，所以选择坝轴线为：与河道垂直(如任务书上图)。

坝轴线总长 368m，此坝轴线相对较短，坝址处为花岗岩，经初步布置，满足各建筑物的要求具体布置位置见枢纽布置图二二、坝型的选择、坝型的选择坝址地形地质条件：河谷断面比较宽浅，两岸基本对称，河谷近似梯形坝址处为花岗岩，完整性好，风化较深，坝址处无大的地质构造建筑材料：坝址附近碎石及沙料充足，缺乏土料，只有 10m 厚表层风化坡积物根据以上情况进行综合分析如下：1、拱坝方案：河谷断面宽浅，没有适宜地形条件，故方案不可取2、土石坝方案：坝址附近没有适宜地形修建溢洪道，若开挖溢洪道，则工程量较大，并且当地土料缺乏，故该方案不可取 8 -- 8 -3、重力坝方案：混凝土重力坝和浆砌石重力坝都能充分利用当地的自然条件泄洪问题容易解决，施工倒流容易浆砌石重力坝虽然可以节约水泥用量，但不能实现机械化施工，施工速度慢，施工质量难以控制，故不可取混凝土重力坝可以采用机械化施工，施工方便，施工速度较快，缩短工期，故本工程适宜采用混凝土重力坝三三、枢纽布置、枢纽布置本工程是以发电发电为主的综合利用工程，溢流坝段应布置在主河槽处，冲沙孔应布置在电站进水口附近，另外电站布置应考虑地形、交通及电站附属建筑物布置等条件。

本枢纽的主体工程由挡水坝段、溢流坝段、泄水底孔坝段、电站坝段及其建筑物组成电站为坝后式第二节第二节 重力坝非溢流坝段的设计重力坝非溢流坝段的设计一一 非溢流坝段的剖面设计非溢流坝段的剖面设计1 1、、 坝顶高程坝顶高程（1）基本资料的确定：根据已知的风向吹力：实测最大风速 24m/s,多年平均最大风速为：20 m/s，风向基本垂直坝轴线，吹程 4km3）坝顶高程的确定根据已知条件可以得出正常蓄水位时和校核洪水位时的安全超高- 9 -- 9 -分别为：0.5m 和 0.4m，故通过前面计算得到的水位加上其各自的安全超高，即得两种情况下的坝高，取两者中最大的坝高作为最终选择的坝高具体如下：设计洪水位时：Δh=h1%+hz+hc=2.23+0.91+0.5=3.64坝顶高程=设计洪水位+Δh=112.55+3.46=116.01校核洪水位时：Δh=h1%+hz+hc=1.37+0.52+0.4=2.29坝顶高程=校核洪水位+Δh=113.8+2.29=116.09防浪墙高度取 1.2m综上所述，该混凝土重力坝坝顶高程为 114.9 m根据前面的计算所得坝顶高程取为 114.9m，则坝高为 114.9-28=86.9m2 2、、 坝顶宽度坝顶宽度取坝高的 8%～10%（即 6.95m～8.69m） ，故取 8m3 3、、 上游折坡点高程上游折坡点高程为尽量利用水重，在满足应力要求的前提下，上游坡应尽可能缓，同时考虑电站进水口闸门拦污栅和操作便利。

通常在坝高的 1/3~2/3的范围内，故取折坡点高程在 83m 高程处4 4、、 上下游边坡上下游边坡一般情况下重力坝的上游坡为：0~0.2，下游坡为：0.6~0.8故- 10 -- 10 -在本设计中取上游坡为：n=0.2，下游坡为：m=0.755 5、、 廊道的布置廊道的布置根据要求，廊道上游壁到上游坝面的距离应不小于 0.05～1.0 倍的水头，故取 3m，宽度为 2.5～3m，取 3m，高 3～3.5m，取 3.5m坝体纵向排水检查廊道一般靠近坝顶上游侧每隔 15～30m 高差设置一层，取高差为 30m基础廊道距基岩面的距离，宜不小于 1.5 倍的底宽，故取 5.5m6 6、、 剖面形态剖面形态重力坝的基本剖面为三角形为了满足要求，其坝底宽度应加以控制按应力控制条件：按应力控制条件：（任务书 P8）式中：——坝高，m；H——混凝土的容重，取 24；3/kN m——水的容重，取 10；3/kN m——渗透压力系数，取 0.25通过计算可得：B=59.11m- 11 -- 11 -按稳定控制条件：按稳定控制条件：（任务书 P9）式中：——坝高，m；H——混凝土的容重，取 24；3/kN m——水的容重，取 10；3/kN m——渗透压力系数，取 0.25；——基本组合安全系数，取 1.1；K——坝体与坝基岩石的摩擦系数，取 0.7（查表 2）f通过计算可得：B=63.5m综上所述，拟定坝底宽度为：B=80.5m故，可得重力坝非溢流坝剖面图为：- 12 -- 12 -非溢流坝剖面图第三节第三节 非溢流坝段的应力及稳定分析非溢流坝段的应力及稳定分析一、静力计算：一、静力计算：（1）自重：将坝体剖面分成两个三角形和长方形计算其标准值，跟防浪墙、廊道的影响不计入在内。

2）静水压力：按设计洪水位时的上下游水压力斜面上的垂直水压力分别计算其标准值3）扬压力：扬压力强度在坝踵处为 γH1，排水孔中心线上为γ（H1+2H） ，坝趾处为 H2，γ 取 0.34）浪压力：坝前水深大于 1/2 浪长（H1>L1）采用《水工建筑物》公式 1-1、1-3、1-4 计算，荷载作用标准值和设计值成果见下表：- 13 -- 13 -二、设计洪水位情况的荷载组合二、设计洪水位情况的荷载组合表 1 非溢流坝坝基面设计状况静力计算表竖向力(kN)水平力(kN)力臂力矩(kN·m)荷载 ↓↑→←m↙+-↘ W116682.8 8 15 .2 W27260 0.75 5445自 重W360516 32.92 .7 P135743.5 128.16 .2 P2304.22.57 781.79 Q13250.534.75 .87 Q2302536.62.5水 压 力Q3146.2538.45 5623.3 U16440 0.00 0.00 0 U21161 27.12 31486.32 U34374.7 532.25 .68扬 压 力U45103.8 829.58 .77 Pw 1155.19124.8 4 19374.26浪 压 力Pw 2124.5 0124.4 3 15491.97- 14 -- 14 -三、校核洪水位。