碾压混凝土重力坝设计大纲范本

1FJD31150FJD水利水电工程技术设计阶段碾压混凝土重力坝设计大纲范本(中小型)水利水电勘测设计标准化信息网1999年32工程技术设计阶段碾压混凝土重力坝设计大纲主编单位:主编单位总工程师:参编单位:主要编写人员:软件开发单位:软件编写人员:勘测设计研究院年月3目次1.引言.........................................................42.设计依据文件和规范...........................................43.基本资料.....................................................44枢纽及坝体布置...............................................75.坝体断面设计.................................................86.坝基处理设计................................................127.坝体构造....................................................158.坝体观测设计................................................179.专题研究....................................................1710.工程量计算..................................................1811.设计成果....................................................1841引言工程位于省市（县）境内；是河（江）支流河（江）上第级本工程是以为主，等综合利用的水利水电枢纽工程。挡水建筑物为碾压混凝土重力坝，最大坝高m，水库正常蓄水位m，总库容亿m3，其中防洪库容亿m3。灌溉面积万亩，供水流量m3／s。电站安装台机组，总容量ＭＷ，保证出力ＭＷ，多年平均发电量本工程初步设计于年月审查通过，选定坝址，采用坝轴线。2设计依据文件和规范2.1（1）（2）关于工程初步设计报告的批复，文号。（3）关于工程初步设计报告的审查意见。（4）其他文件2.2(1)GB50201－94防洪标准；(2)SDJ12－78水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区，丘陵区部分）（试行）及补充规定；(3)SDJ21－78混凝土重力坝设计规范（试行）及补充规定；(4)DL／T5005－92碾压混凝土坝设计导则；(5)SDJ10-78水工建筑物抗震设计规范(试行)；(6)SL53-94水工碾压混凝土施工规范；(7)SL48-94水工碾压混凝土试验规范；(8)SDJ336－89混凝土大坝安全监测技术规范。3基本资料3.1(1)本工程的拦河坝坝高m，水库总库容亿m3。工程建成后具有使下游km的城市防洪能力达到年一遇的设防标准，保证农田面积万亩，设计灌溉面积万亩，水电站总装机容量ＭＷ等效益。根据SDJ12－78及补充规定，本工程属等工程。5（2根据SDJ12－78的规定，确定碾压混凝土重力坝为级建筑物。3.2（1工程区地震基本烈度为（2大坝设防烈度为3.3洪水（1重现期为a相应流量Ｑ＝ｍ3／s。（2）校核洪水重现期为a；相应流量Ｑ＝ｍ3／s（3重现期为a相应流量Ｑ＝ｍ3／s3.4（1）校核洪水位（2）设计洪水位（3）正常蓄水位（4）防洪高水位（5）防洪限制水位ｍ；（6）死水位3.5（1）设计洪水时最大泄量ｍ3／s；相应下游水位（2）校核洪水时最大泄量ｍ3／s相应下游水位（3）调节流量ｍ3／s相应下游水位（4）最小流量ｍ3／s相应下游水位ｍ。3.66（1）年水库泥沙淤积高程（2）泥沙的内摩擦角＝（3）泥沙的浮容重γn＝t／m33.7（1表1气温单位：℃月份123456789101112年平均多年月平均气温多年最低月平均气温℃；多年最高月平均气温℃。（2极端最高气温℃；极端最低气温℃。3.8水温表2水温单位：℃月份123456789101112年平均月平均水温3.9（1）风向：（2）风速：多年平均最大风速Ｖ＝m／s多年实测最大风速Ｖ＝m／s多年平均风速Ｖ＝m／s3.10坝区地形图（1／500～1／1000)3.11（1（2）坝区地质平、剖面图(1／500～1／1000)（3（4）坝区基岩与常规混凝土（或改性混凝土）之间的抗剪(断)新鲜基岩：f′=，C′=kPa；微风化基岩：f′=，C′=kPa；弱风化基岩：f′=，C′=kPa；强风化中下部基岩：f′=，C′=kPa；混凝土与基岩间抗剪摩擦系数f=。7（5）碾压混凝土层间薄弱面的抗剪断参数f′=，C′=kPa。(6)水文地质资料。(7)料场资料。3.12材料（1）水泥采用生产的水泥。（2）粉煤灰采用，掺量％。（3）粗骨料：粗骨料采用，岩性为，最大骨料粒径应小于80ｍｍ。（4）细骨料：细骨料采用，细度模数为。3.134枢纽及坝体布置4.1经初步设计审定，工程坝型选用碾压混凝土重力坝，坝轴线位置选在。根据初步设计报告审查意见，并研究了有关专家咨询意见，同时结合新提供的工程地质资料等，需要在初步设计基础上进一步优化，以确定本设计阶段较优的坝枢纽及坝体布置方案。4.24.3坝轴线复核在设计所选择的坝轴线位置基础上，经进一步优化，研究决定坝轴线位置选定在。提示：对于坝高70m以下的碾压混凝土重力坝的基础，可建在微风化至强风化中下部基岩上。提示：为便于应力计算及优选建基面，地质资料应提出有关基岩的强度、弹模等具体数据。提示：国内水工碾压混凝土多数使用425＃～525＃普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，另掺混合材料。提示：(1)粉煤灰品质必须遵循GBJ146－90的规定。掺量一般在50%～70％之间，由试验确定。(2)亦可采用火山灰等其它掺合料，但必须遵循有关规程、规范并通过试验确定。提示：用于碾压混凝土的粗细骨料可以是天然的河砂、砾石，也可以是机制的人工砂、碎石。在价格相近的条件下，宜优先采用石粉含量较高的人工骨料。粗骨料必须洁净、质地坚硬，具有合适的粒形和良好的级配，如含有活性物质须通过试验决定；细骨料应清洁，不含过多有机杂质和有害物，细度模数以2.2～3.0较为适宜。提示：碾压混凝土设计配合比主要是为了控制水泥及粉煤灰用量，以满足设计的温度控制及有关热、力学指标要求。提示：对组成坝枢纽的相关建筑物作简要描述。84.4泄洪建筑物布置4.5引(输)水建筑物布置4.6施工导流建筑物布置5坝体断面设计5.1(1)碾压混凝土重力坝的断面设计在体型上应力求简单，便于施工，上游坝面宜采用铅直面。(2)在断面设计中，应根据工程等级、结构布置、施工工艺和运行要求等因素注意做好防渗和排水设计。(3)断面设计应注意对碾压混凝土层间薄弱面的复核。5.2非溢流坝段设计提示：(1)在满足枢纽布置总的要求的前提下，坝轴线位置要为简化枢纽总布置，减少坝体工程量及各建筑物间相互干扰，特别注意要为碾压混凝土机械化、快速施工创造条件。(2)尽量使坝基选在基岩较完整、岩层单一的部位，避开不利的工程地质条件，减少基础开挖处理工程量。(3)如非整体坝，宜尽量避开坝基高边坡开挖，以减免坝轴向的侧向稳定问题。提示：(1)在碾压混凝土坝上布置泄洪建筑物时，为便于施工，应尽可能采用表面式溢流孔，避免采用大断面的中孔和深孔。小型坝宜优先选用无闸门控制的溢流泄洪方式。(2)坝体溢流段的长度、孔数、孔口型式，尺寸和堰顶高程，应根据SDJ21－78和SDJ341－89，并结合碾压混凝土坝的特点，经综合比较确定。(3)泄洪建筑物应尽量通过模型试验比较验证。提示：(1)坝枢纽布置应尽量将碾压混凝土坝与引（输）水建筑物分开，优先采用隧洞引（输）水。(2)当采用坝后式厂房时，引（输）水管道应优先采用坝后背管式，穿坝内的管道应水平并宜尽量布置在常态混凝土区域内。(3)坝内引（输）水管道的进水口建筑物应布置在坝体上游部分，以尽量减少对碾压混凝土施工的干扰。提示：(1)为适应碾压混凝土的施工特点，应优先采用隧洞导流方式，其次是明渠和利用碾压混凝土坝的缺口等导流方式。(2)当坝址上游流域面积不大，导流流量较小时，可采用底孔导流。当在碾压混凝土坝段内设置施工导流底孔时，应考虑后期封堵的施工条件，并应布置在常态混凝土之中。95.35.3.15.3.25.45.4.1(1)坝体自重及其上永久设备自重；(2)正常蓄水位或设计洪水位时的静水压力；(3)相应于正常蓄水位或设计洪水位时的扬压力（包括渗透压力和浮托力，下同）；(4)泥沙压力：淤沙高程m，淤沙浮容重ｔ／m3，淤沙内摩擦角(5)(6)(7)土压力：填土高程m；土容重t／m3；内摩擦角°；(8)(9)提示：碾压混凝土重力坝的非溢流坝段断面，一般可按上游面铅直，下游坝坡1∶0.65～1∶0.8初拟，然后通过稳定分析、应力分析及总体布置作适当调整。当采用整体重力坝时，通过专题论证，下游坝坡可适当陡些。提示：（1）溢流坝段宜为开敞式，溢流面曲线按下式(幂曲线)计算：Ｘn=kHsn-1y当上游坝坡为铅直时，可取k=2.0，ｎ＝1.85。式中Ｈs为定型设计水头，取Ｈs＝（75～90％）ＨZmax（ＨZmax为堰顶最大作用水头，ｍ）。具体取值需保证常遇洪水位闸门全开时不得出现负压；正常蓄水位或常遇洪水位闸门局部开启时可允许有不大的负压值，其值应在设计中经论证确定；校核洪水位闸门全开时出现的负压不得超过0.03MPa～0.06MPa。最大负压值ＰB（MPa)按下式计算：PB=0.02HS(1-HS/HZmax)（2提示：（1）溢流坝段的下游必须采用适当的消能和保护设施，使过坝水流能按设计要求平顺进入下游河道，并尽量减少对下游电站厂房枢纽等的不良影响。（2）选用的消能方式应与碾压混凝土坝的特点相适应。（3）当采用挑流消能时，其水舌归河槽后，余能不致破坏下游永久建筑物并减少雾化区对下游建筑物和设备的正常运行的影响。当采用面流或消力戽消能时，下游宜设置一段导墙，隔断回流，使流态稳定。（4）溢流坝消能方式和上、下游流态设计应尽量结合整体水工模型试验进行优化。（5）窄缝、宽尾墩、跌坎等消能形式，均可根据具体条件用于碾压混凝土坝。提示：坝体容重应根据料源、施工条件等由试验确定（取几何尺寸的平均容重）。提示：扬压力计算按ＳＤＪ21－78第四章有关规定确定。105.4.2(10)(11)(12)(13)(14)地震荷载：地震设防烈度(15)5.4.3荷载组合按表3表3荷载组合荷载组合主要考虑情况荷载附注自重静水压力扬压力泥沙压力浪压力冰压力地震荷载动水压力土压力基本组合(1)正常蓄水位情况(1)(2)(3)(4)(5)---(7)土压力根据坝体外是否填有土石而定(下同)(2)设计洪水位情况(1)(2)(3)(4)(5)--(8)(7)(3)冰冻情况(1)(2)(3)(4)-(6)--(7)静水压力及扬压力按相应冬季库水位计算特殊组合(1)校核洪水位情况(1)(10)(11)(4)(12)--(13)(7)(2)地震情况(1)(2)(3)(4)(5)-(14)-(7)静水压力、扬压力和浪压力按正常蓄水位计算，有论证时可另作规定5.55.5.1（1）抗剪强度公式(1)式中：K——按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数，按表4表4抗滑稳定安全系数K荷载组合坝的级别123基本组合1.101.051.05特殊组合(1)1.051.001.00(2)1.001.001.00ｆ——坝体混凝土与坝基接触面的抗剪摩擦系数；∑Ｗ——作用于坝体上全部荷载对滑动平面的法向分值（包括扬压力），ｔ；∑Ｐ——作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值（包括扬压力），ｔ。提示：荷载组合可根据工程的实际情况，依据规范要求确定。提示：坝体抗滑稳定计算内容包括：沿坝基面和基础深层以及坝体层间的抗滑稳定。当坝体不设置横缝时，计算整体稳定。PWfK11