重力坝计算说明书.doc

目 录 / 第一章调洪演算1第二章非溢流坝设计计算82.1 坝高的计算82.2坝挡水坝段的稳定及应力分析8第三章溢流坝设计计算153.1堰面曲线153.2 中部直线段设计163.3下游消能设计163.4 水力校核183.5 WES堰面水面线计算20第四章放空坝段设计计算234.1 放空计算234.2 下游消能防冲计算244.3 水力校核254.4 水面线计算27第五章电站坝段设计计算295.1 基本尺寸拟订29第六章施工导流计算326.1河床束窄度326.2一期围堰计算326.2二期围堰高程的确定33附录一经济剖面选择输入及输出数据36附录二坝体的稳定应力计算输入输出数据41附录三调洪演算源程序及输入数据52第二章 非溢流坝设计计算2.1 坝高的计算坝顶高出静水面 Δh=2h1+h0+hc2h1——波浪高度 校核时,V=16m/s 2h1=0.0166×V5/4×D1/3=0.0166×165/4×0.51/3=0.42m设计时,V=24m/s 2h1=0.0166×V5/4×D1/3=0.0166×245/4×0.51/3=0.70m h0——波浪中心线高出静水位高度 校核时,2L1=10.4×<2h1>0.8=10.4×0.420.8=5.21m设计时,2L1=10.4×<2h1>0.8=10.4×0.700.8=7.81mhc——安全超高,等知：校核时,hc=0.3m；设计时,hc=0.4m。

由以上可得坝顶超高为：校核时 Δh=2h1+h0+hc=0.42+0.11+0.3=0.83m设计时Δh=2h1+h0+hc=0.70+0.20+0. 4=1.30m 则 确定坝顶高程为：校核时 Z坝顶=324.7+0.83=325.53m设计时 Z坝顶=324.5+1.30=325.80m 取其者即325.80m,作为坝顶高程〔如图2-1所示〕2.2 非溢流坝剖面尺寸确定建基面开挖到弱风化层上部,最低建基面高程为=305.50m,坝体高度m坝顶宽度：非溢流坝顶宽度为3m,溢流坝顶交通桥宽度为2.5m坝坡的确定:根据工程经验,上游采用垂直面,下游坝坡按坝底宽约为坝高的0.7～0.9倍,挡水坝段采用1:0.75,溢流坝段亦采用1:0.75下游折坡点高程321.80m,距坝顶4m2.3坝挡水坝段的稳定及应力分析2.3.1手算部分〔单位：吨•米〕〔1〕基本原理及计算公式①抗滑稳定分析主要就是核算坝体沿坝基面或地基深层软弱结构面抗滑稳定的安全度主要计算方法有两种：抗剪断强度公式〔Ksh〕抗剪强度公式〔Ksl〕此工程属于大〔一〕型工程,因此采用抗剪断强度公式抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数为：K′=б式中 f′——抗剪断摩擦系数；c′——抗剪断凝聚力；KN/m2A——滑动面面积；m2U——作用于滑动面上的扬压力；∑H——作用于滑动面上坝体的力在水平方向的投影的代数和；∑V——作用于滑动面上坝体的力在垂直方向的投影的代数和。

②设计的坝体断面需要满足规定的应力条件：在基本荷载组合下,重力坝坝基面的最大垂直正应力应小于坝基允许压应力,最小垂直正应力应大于零；对于坝体应力,在基本荷载组合下,下游面最大主压应力不大于混凝土的允许压应力值,上游面的最小主压应力应大于零图2-2 坝体荷载示意图〔2〕计算工况在这里分两种工况进行计算：设计洪水位+扬压力；设计洪水为+扬压力〔3〕基本资料坝基高程：Zj=305.5 坝顶高程：Zd=325.8 坝顶宽度：B=3下游折坡点：Zdz=321.8 坡度：m=0.75淤沙高程：Zs=307.5水的容重：γ0=10 混凝土容重：γc=24 泥沙浮容重：γs=4渗透折减系数：α=0.25设计时,浪高：hl=0.70 浪长：ll=7.81 波浪中心高：zl=0.20上游水位：zu=324.5 下游水位：zd=305.8校核时,浪高：hl=0.42 浪长：ll=5.21 波浪中心高：zl=0.11上游水位：zu=324.7 下游水位zd=306.0抗剪断摩擦系数：f′=0.68抗剪断凝聚力：c′=330坝基长度： L=6〔4〕基本荷载及其力臂计算为了方便计算,将个别力按如图所示的虚线切割。

计算过程列于表2-1表2-1 坝体基本荷载计算表自重计算公式荷载值

力臂设计校核设计校核W1= •B•γc1461.606.1125W2=• 2•m•γc2391.210.5375ΣW=W1+W23852.81扬压力U1=•Lp[+α• +]•γ0299.688304.625-13.904-13.896U2=[α+2]•γ0322.434346.8843.3413.382U=U1+U2622.122651.509上游水P1=2•γ018051862.45-14.433-14.71泥沙P4=2•γs8-5.167下游水P3=2•γ00.451.253.5273.71P2=2•mc0.3380.938-17.027-15.488浪压力17.5736.903-43.36-44.13总和水平力ΣH=P1+P4-P3+Pl1830.1231876.103铅直力ΣV=ΣW+P23853.1483853.748注：力臂和力矩同号〔逆时针为正〕〔5〕稳定分析抗滑稳定安全系数为设计时：>3.0校核时：>2.5均符合稳定要求。

〔6〕应力分析①垂直正应力σyu和σyd式中：ΣW——作用在计算截面以上全部荷载的垂直分力总和 设计时：ΣW=ΣV-U=1372.59; 校核时：ΣW=ΣV-U=1357.76;ΣM——作用在计算截面以上全部荷载的对截面形心的力矩总和 设计时：ΣW=ΣP•L=-7445.75; 校核时：ΣW=ΣP•L=-7912.79;T——坝体计算截面沿上下游方向的长度,T=l=36.169带入求得： 设计时：σyu=3.80σyd=72.10 校核时：σyu=1.25 σyd=73.83均未出现负值〔拉应力〕,符合应力要求②剪应力τu,τd设计时：τu=n=<43.3-3.80-43.3>×0.3=1.14τd =<σyd+ pud–p′>m=<72.10+10.58-10.58>×0.7=50.47校核时：τu=n=<44.13-1.25-44.13>×0.3=0.375τd =<σyd+ pud–p′>m=<73.83+11.13-11.13>×0.7=51.681③水平正应力σxu,σxd设计时:σxu=〔p-puu〕-n2=<43.3-43.3>-<43.3-3.80-43.3>×0.32=0.342σxd=〔p′-pud〕+<σyd+pud- p′>m2=<10.58-10.58>-<72.10+10.58-10.58>×0.72=35.329校核时：σxu=〔p-puu〕-n2=<44.13-44.13>-<44.13-1.25-44.13>×0.32=0.1125σxd=〔p′-pud〕+<σyd+pud- p′>m2=<11.13-11.13>-<73.83+11.13-11.13>×0.72=36.177④第一主应力σp1u,σp1d设计时:σp1u=σyu<1+n2>-n2=3.8<1+0.32>-<43.3-43.3>0.32=4.412σp1d=σyd<1+m2>-m2=73.83<1+0.72>-<10.58-10.58>0.72=110.0 校核时:σp1u=σyu<1+n2>-n2=1.25<1+0.32>-<44.13-44.13>0.32=1.3625σp1d=σyd<1+m2>-m2=72.10<1+0.72>-<11.13-11.13>0.72=107.429⑤第二主应力 设计时:σp2u=p-puu=43.3-43.3=0σp2d=p′-puu=10.58-10.58=0校核时:σp2u=p-puu=44.13-44.13=0σp2d=p′-puu=11.13-11.13=0〔5〕成果分析由以上可以看出坝体边缘应力状态良好,未出现拉应力的情况。

2.2.2 电算部分〔其中单位均为吨•米〕〔1〕计算工况：正常洪水位+扬压力；设计洪水位+扬压力；校核洪水位+扬压力〔2〕输入及输出数据参见附录二〔3〕计算结果整理及分析将计算结果整理如表2-2所示表2-2 应力计算〔电算〕成果整理表①计算工况:正常水位+扬压力高程σxσyτxyσ1σ2minmaxminmaxminmaxminmaxminmax172.67015.838.432.31022.628.448.1400.31165011.3821.2923.23016.2621.2934.6207.51158016.2321.9633.13023.1949.3721.96011.90151021.170.222.48032.1221.6968.36016.13143029.1715.5359.52-3.6441.6616.6288.68014.371366.5432.969.9767.27-1.1347.0910.31100.23010.84②计算工况:设计水位+扬压力高程σxσyτxyσ1σ2minmaxminmaxminmaxminmaxminmax172.67018.741.4338.24026.771.4356.9800.76165014.4814.2529.54020.6814.2544.0200.95158019.5014.6639.80027.8614.6659.30011.431510.225.8714.2052.79036.9514.278.66014.531433.8931.668.8064.61-1.6245.239.2996.27010.991365.9635。