非溢流重力坝设计
7页1、第三章 非溢流重力坝设计3.1 基本剖面设计3.1.1 剖面设计原则重力坝的设计断面应由基本荷载组合控制,并以特殊荷载组合复合。设计断面要满足强 度和强度要求。非溢流坝剖面设计的基本原则是:满足稳定和强度要求,保证大坝安全; 工程量最小;优选体形,运用方便;便于施工,避免出现不利的应力状态。3.1.2 基本剖面拟定重力坝的基本剖面是指坝的基本剖面是指在自重、静水压力(水位与坝顶齐平)和扬压 力三项主要荷载作用下,满足稳定和强度要求,并使工程量最小的三角形剖面,如图3.1。 在已知坝高H、水压力P、抗剪强度参数f、c和扬压力U的条件下,根据抗滑稳定和强度 要求,可以求的工程量最小的三角形剖面尺寸。3.1.3 实用剖面的拟定一、坝顶高程的拟定坝顶高程应高于校核洪水位,坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程。坝顶高程由静水位+相应情况下的风浪涌高和安全超高定出。即 =静+ h式中:h = h h h。式 lzc中: hl为波浪高度; hz为波浪中心线超出静水位的高度; hc 为安全超高。lzc1、超高值h的计算(1)基本公式坝顶应高于校核洪水位,坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程, h 可由
2、式计算, 应选择三者中防浪墙较高者作为选定高程。h h h h(2.1)1% z c式中h防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差m;气 累计频率为1%的波浪高度m ;h 波浪中心线至设计洪水位或校和洪水位的高差m;Zhc 安全超高 ;c h 的取值,根据下表 3.1c表 3.1安全级别IIIIII运用情况(1级)(2级)(3级)设计洪水位0.70.50.4校核洪水位0.50.40.3故本设计坝的级别为2级,所以设计安全超高为0.5m,校核安全超高为0.4m。对于hp/和h的计算采用官厅公式计算:l%zh 0.0166V 5/4D1/3, L 10.4(h )0.8 l0c式中:h 22 Hicth L LV o计算风速,m/s,在计算人和人时,设计洪水位和校核洪水位采用不同的计算风1/z速值。计算风速在水库正常蓄水位和设计洪水位时,宜采用多年平均最大风速的 1.52.0 倍,校核洪水位时宜采用相应多年平均最大风速。D 吹程, km ;L 波长, m ;H 坝前水深, m ;(2)正常蓄水位 h 时计算风速采用C江地区多年平均风速的1.5一2.0倍,即:风速V。14 228/,吹程 D
3、5km。各波浪计算要素计算如下:波高 h 0.0166V 5/4D 1/3 0.0166 285/4 51/3 1.828m l0由于 gD /V 2 20 250 之间,则为累计频率 5/的波高,根据换算累计频率为01/的波高为 h 1.24 h 1.24 1.828 2.267m 。1/5/波长 L=10.4 (h)0.8l10.4 1 .8280.816.851mh 22 Hh (cth)3.14 1.82821 0.623mzLL16.851则 h h h h 2.267 0.5 0.623 3.39m1% z c3)设计洪水位时 h 计算风速采用C江地区多年平均风速的1.5一2.0倍,即:风速V。14 1.521m /s,吹程D 5km。各波浪计算要素计算如下:波高 h 0.0166V 5/4D 1/3 0.0166 215/4 51/3 1.276m l0由于gD /V 220 250之间,则为累计频率5%的波高,根据换算累计频率为01%的波高为h1.24 h 1.24 1.276 1.582m。1%5%波长 L=10.4 (h)o.810.4 1.276o.812.639
4、mlh 22 H 3.14 1.2762h l (cth )0.404mz LL12.639则 h h h h 1.582 0.5 0.404 2.49m 1% z c(4)校核洪水位时h计算风速采用C江地区多年平均最大风速,即: 风速V。14m ,吹程D 5km。各波浪计算要素计算如下:波高 h 0.0166V 5/4 D 1/3 0.0166 145/4 51/3 0.769m l0由于gD /V 2250 1000之间,则为累计频率10%的波高,根据换算累计频率0为 1%的波高为 h 1.41 h 1.41 0.7691.09m o1%5%波长 L =10.4 (h )0.8l10.40.7690.88.426mhh 22 H(cth)3.14 0.76920.22mzLL8.426则h h h h1.090.4 0.221.71m1% z c2、坝顶高程计算 根据以上设计及校核水位时的 h 计算结果,得出俩种状况下的坝顶高程 (1)设计洪水位时的坝顶高程:坝顶=设计蓄水位+ h=236+2.486=238.49m (3)校核洪水位时的坝顶高程:坝顶=校核蓄水位+ h=236.5
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