混凝土坝设计与施工

混凝土坝设计与施工专业：水利水电建筑工程指导老师：陈一华班级：水工1303班姓名：王某某学号：1310143组别：第一组2015年11月-1-前言本设计说明书是根据《水工建筑物》、《水力学》、《混凝土坝设计与施工实训指导书》，在教师陈一华的指导下完成的。本设计说明书在编写过程中得到了指导老师陈一华的热情帮助，报告中还参考并引用了有关教材和技术文献资料，除部分列出，其余的还未一一注明。由于编者水平有限，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。编者2015年11月-2-目录一、基本资料.................................................................................................................31.1工程概况..........................................................................................................................31.2水文分析..........................................................................................................................31.3气象..................................................................................................................................41.4工程地质..........................................................................................................................41.5枢纽建筑物特性指标......................................................................................................5二、坝体基本剖面设计...................................................................................................62.1确定枢纽等级及水利工程建筑物的等级......................................................................62.2坝体设计..........................................................................................................................6三、荷载计算.................................................................................................................93.1自重..................................................................................................................................93.2静水压力..........................................................................................................................93.3扬压力............................................................................................................................113.4淤沙压力........................................................................................................................11四、稳定分析...............................................................................................................12五、溢流坝剖面设计....................................................................................................145.1泄水方式的选择............................................................................................................145.2溢流坝剖面拟定............................................................................................................145.3消能防冲设计................................................................................................................19六、闸墩设计...............................................................................................................23-3-一、基本资料1.1工程概况顺河水量丰沛，顺河中游与豫运河上游的礼河、还乡河分水岭均较单薄，并处于低山丘陵区，最窄处仅10余公里。通过礼河、洲河及输水渠道，可通向唐山市；经还乡河、陡河可通秦皇岛市。为解决唐山市、秦皇岛市两地区用水，国家决定修建顺河水库。顺河水库位于河北省唐山、承德两地区交界处，坝址位于迁西县扬岔子村的顺河干流上，控制流域面积33700平方公里，总库容为25.5亿立方米。水库距迁西县城35公里，有公路相通。水库枢纽由主坝、电站及泄水底孔等组成，水库主要任务是调节水量，供天津市和唐山地区工农业及城市人民生活用水，结合引水发电，并兼顾防洪要求，尽可能使其工程提前竣工获得收益，尽早建成。根据水库的工程规模及在国民经济中的作用，枢纽定为一等工程，主坝为I级建筑物，其他建筑物按II级建筑物考虑。1.2水文分析1、年径流：顺河水量较充沛，顺河站多年平均年径流量为24.5亿立方米占全流域的53%，年内分配很不均匀，主要集中在汛期七、八月份。丰水年时占全年50~60%，枯水年占30~40%，而且年际变化也很大。2、洪水：多发生在七月下旬至八月上旬，有峰高量大涨落迅速的特点，据调查近一百年来有六次大水，其中1883年最大，由红痕估算洪峰流量约为24400—27400m3/s,实测的45年资料中最大洪峰流量发生在1962年为18800m3/s3、泥沙：本流域泥沙颗粒较粗，中值粒径0.0375毫米，全年泥沙大部分来自汛期七、八月份，主要产于一次或几次洪峰内且年际变化很大，由计算得，多年平均悬移质输沙量为1825万吨多年平均含沙量7.45公斤/立方米。推移质缺乏观测资料。可计入前者的10%，这样总入库沙量为2010万吨。淤砂浮容量为0.9吨/立米，内摩擦角为12度。淤砂高程157.5米。-4-1.3气象库区年平均气温为10℃左右，一月最低月平均产气温为零下6.8℃，绝对最低气温达零下21.7℃（1969年）7月份最高月平均气温25℃，绝对最高达39℃（1955年）,本流域无霜期较短（90—180天）冰冻期较长（120—200天），顺河站附近河道一般12月封冻，次年3月上旬解冻，封冻期约70—100天，冰厚0.4—0.6米，岸边可达1米，流域内冬季盛行偏北风，风速可达七八级，有时更大些，春秋两季风向变化较大夏季常为东南风，多年平均最大风速为21.5米/秒，水库吹程D=3公里。1.4工程地质库区地质：顺河水库、库区属于中高山区，河谷大都为峡谷地形，只西城至北台子一带较为宽阔沿河两岸阶地狭窄，断续出现不对称，区域内无严重的坍岸及渗透问题。第四大岩层（Arl4）为角闪斜长片麻岩。具粗粒至中间细粒千状花岗变晶结构，主要矿物为斜长石、石英及角闪石，本岩层体厚层块状、质地均一、岩性坚硬、抗风化力强、工程地质条件较好，总厚度185米左右。岩石物理力学性质：岩石容重2.68—2.70吨/立米，饱和抗压强度，弱风化和微分化岩石均在650公斤/厘米2以上，有的可达1100公斤/厘米2以上，混凝土与岩石的摩擦系数微分化及弱风化化下部，可取f=1.10、c=7.5kg/cm²。地震：库区附近历史地震活动较为频繁，近年来微繁。弱震任不断发生，其中1936年和1976年两年内发生6度左右地震，1977年6月国家地震局地震地质大队对本区域地震问题作了鉴定，水库的基本烈度为6度，考虑到枢纽的重要性，和水库激发地震的可能性拦河坝设防烈度采用7度-5-1.5枢纽建筑物特性指标项目单位指标备注坝基高程米136.0水位校核洪水位米227.2设计洪水位米225.7P=0.01%正常蓄水位米224.7P=0.1%汛期限制水位米216.0死水位（发电）米180.0校核洪水位尾水位米156.8设计洪水尾水位米152.0正常尾水位米138.4库容总库容亿立米25.5计入十年淤积调洪库容亿立米7.4兴利库容亿立米19.5共用库容亿立米5.6死库容亿立米4.2计入十年淤积坝型混凝土重力坝坝顶溢孔数孔19堰顶高程米210.0闸墩的中墩厚度为3米每孔净宽米15.0（横缝设在闸墩中间）工作闸门尺寸米米1515弧形钢闸门启闭机（2）台19固定式卷扬机设计洪水下泄能力秒/m332800校核水位下泄量42900限泄275003-6-二、坝体基本剖面设计2.1确定枢纽等级及水利工程建筑物的等级由该枢纽工程概况知该水库总库容为亿m³，并根据水库的工程规模在国民经济中的作用枢，属于大（1）型，主坝为Ⅰ级建筑物，其他建筑物为Ⅱ级建筑物。2.2坝体设计2.2.1剖面拟定剖面设计原则⑴设计断面要满足稳定和强度要求；⑵力求剖面较小；⑶外形轮廓简单；⑷工程量小，运用方便，便于施工。2.2.2拟定基本剖面重力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，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，可以求得工程量最小的三角形剖面尺寸。根据工程经验，一般情况下，上游坝坡坡率n=0～0.2，常做成铅直或上铅直下部倾向上游；下游坝坡坡率m=0.6～0.8；底宽约为坝高的0.8～0.9倍。2.2.3确定基本尺寸（1）确定坝顶高程重力坝的基本剖面图-7-1、超高值Δ的计算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，防浪墙顶至设计洪水位或校核洪水位的高差，可由以下式计算。czhhhh％1h—防浪墙顶与正常蓄水位或校核洪水位的高差，m；%1h—超值累积频率为1%时的波浪高度，m；取0