南平水库混凝土重力坝设计

网络教育学院本科生毕业论文（设计）题目：南平水库混凝土重力坝设计学习中心：奥鹏学习中心层次：专科起点本科专业：水利水电工程南平水库混凝土重力坝设计I内容摘要所谓的重力坝就是依靠自身的重量产生的抗滑力，并且维持坝体稳定性的坝以抵抗水库的推力，达到稳定的要求，其基本的剖面呈三角形，上游面一般是垂直或稍倾向上游的三角形断面。本论文设计主要论述了福建南平水库混凝土重力坝的设计与分析，论文总共分为六部分，第一部分是对重力坝的相关概况，包含了水文分析、工程地质、建筑材料等内容；第二部分主要是坝址、坝型的选择；第三部分到第四部分为挡水建筑物设计以及坝体细部构造；最后一部分的内容为重力坝地基处理，包含了坝基的开挖与清理、坝基的帷幕灌浆、坝基排水、坝基的固结灌浆等内容。关键词：混凝土重力坝；稳定应力；溢流坝南平水库混凝土重力坝设计II目录内容摘要............................................................I引言.............................................................11设计资料.........................................................21.1南平水库重力坝基本资料......................................21.1.1流域概况..............................................21.1.2地形地质..............................................21.1.3建筑材料..............................................21.1.4水文条件..............................................21.1.5气象条件..............................................31.2南平水库重力坝工程综合说明..................................32坝型及坝址选择...................................................62.1坝型选择....................................................62.2坝址选择....................................................63挡水建筑物设计...................................................83.1非溢流坝剖面设计............................................83.2荷载及组合计算.............................................103.3抗滑稳定分析...............................................103.4应力分析...................................................144坝体细部构造.....................................................164.1坝顶构造...................................................164.2廊道系统...................................................164.3坝体分缝...................................................174.4坝体止水...................................................184.5坝体排水...................................................185地基处理........................................................205.1坝基的开挖与清理...........................................205.2坝基的帷幕灌浆.............................................205.3坝基排水...................................................20南平水库混凝土重力坝设计III5.4坝基的固结灌浆.............................................20结论...............................................................22参考文献...........................................................23南平水库混凝土重力坝设计1引言重力坝是世界上最早出现的一种坝型之一。公元前2900年埃及美尼斯王朝在首都孟斐斯城附近的尼罗河上，建造了一座高15m、长240m的挡水坝。中国于公元前3世纪，在连通长江与珠江流域的灵渠工程上，修建了一座高5m的砌石溢流坝，迄今已运行2000多年，是世界上现存的，使用历史最久的一座重力坝[1]。混凝土重力坝是指用混凝土浇筑的，主要依靠坝体自重来抵抗上游水压力及其它外荷载并保持稳定的坝。其基本剖面是直角三角形，整体是由若干坝段组成。重力坝在水压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求；同时依靠坝体自重产生的压力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度要求[2]。世界各国修建于宽阔河谷处的高坝，多采用混凝土重力坝；坝轴线一般为直线，断面型式较简单，便于机械化快速施工，混凝土方量较多，施工中需要严格的温度控制措施；坝顶可以溢流泄洪，坝体中可以布置泄流孔洞。我国的丹江口电站、丰满工程的大坝，目前世界上最大的水电站―巴西伊泰普工程的大坝，均采用了混凝土重力坝。混凝土重力坝在水压力及其他外荷载作用下，主要依靠坝体自重来维持稳定的坝。重力坝的断面基本呈三角形，筑坝材料为混凝土或浆砌石。据统计，在各国修建的大坝中，重力坝在各种坝型中往往占有较大的比重。在中国的坝工建设中，混凝土重力坝也占有较大的比重，在20座高100m以上的高坝中，混凝土重力坝就有10座[3]。本次设计内容为福建南平水库水利枢纽，坝型选择为混凝土重力坝，整座重力坝主要有非溢流挡水坝段、溢流表孔坝段、溢流底孔坝段和电站厂房坝段。其中非溢流挡水坝段每坝段宽15米，分布于大坝两端；厂房坝段每段宽16米，布置在靠近右岸的主河床上，装机3台机组；底孔坝段每段宽22米，布置在厂房坝段左侧的主河床上；溢流坝段每段宽18米，布置在西河主河床上。挡水坝段最大断面的底面高程为128米，坝顶高程为228米，防浪墙高1.2米，最大坝高为101.2m，属高坝类型。坝顶宽12米，最优断面的上游坝坡坡率为1:0.2，上游折坡点高程为181米，下游坝坡坡率为1:0.7，下游折坡点高程688.98英尺。通过对混凝土重力坝设计过程中的设计资料；坝型、坝址；挡水建筑物；坝体细部结构以及地基处理等方面的归纳。并对其中的坝体尺寸、抗滑、应力等进行数据计算。总结出了一般重力坝的设计步骤。南平水库混凝土重力坝设计21设计资料1.1南平水库重力坝基本资料1.1.1流域概况南平水库水利枢纽位于西河上游，全河流域面积3200km2，流向自北向南，干流的平均比降为2%3%。流域内多石山，小部分为丘陵，水土流失不严重。本枢纽工程是以发电为主兼顾灌溉和供水的综合利用工程，水库的总库容为31200m万，发电引水高程为347.5m，最大引水流量为374/ms，发电装机容量4万kW。灌溉下游左岸耕地2.5万2hmkm2，灌溉最大引水流量340/ms，引水高程352.5m。1.1.2地形地质坝址处的岩体可大致分为新鲜岩石、微风化及覆盖层。河槽高程为332.0m，河槽处为半风化的花岗岩，风化层厚度为2m，基岩具有足够的抗压强度，岩体较完整，无特殊不利地质构造。两岸风化较深呈带状，覆盖层较少，厚度一般23m，风化层厚12m，坝址两岸均为花岗岩，岩石坚硬，裂隙不发育。坝基的力学参数：抗剪断系数（混凝土与基岩之间）为''0.9,700fckPa。基岩的允许抗压强度3000kPa。地震的基本烈度为6度。河流泥沙计算年限采用50年，坝前淤沙高程为345m，泥沙的浮重度为39.5kN/m，内摩擦角为12。坝体混凝土重度采用324kN/m。1.1.3建筑材料砂料、卵石在坝址上、下游均有，坝址下游5km以内砂储量丰富，可供建筑使用。1.1.4水文条件坝址以上控制集雨面积2123.0km，多年平均流量3.1m3/s，平均年径流量9776.2m3。水文水利规划成果如下：南平水库混凝土重力坝设计3上游设计洪水位为385.4m，相应的下游水位334.3m，库容为1140m3，溢流坝相应的泄量为1250m3/s；上游校核洪水位为386.7m，相应的下游水位为335.2m，库容为1200万m3，溢流坝相应的泄量为1680m3/s；上游正常高水位为383.5m，相应的下游水位为331.7m，库容为895万m3；死水位为350m，相应的库容为40万m3。淤沙高程为345m，相应的库容为35万m3。1.1.5气象条件本地区洪水期多年平均最大风速14m/s，水库的风区长度为2.6km。1.2南平水库重力坝工程综合说明根据工程的效益、库容确定本工程属于Ⅲ等工程，其主要建筑物为3级。次要建筑物为4级，临时性建筑物为5级。本工程是以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，该重力坝由18个坝段组成，每个坝段的长度大约为15m，从右岸至左岸依次为：1号-6号坝段为挡水坝段，7号、8号坝段为溢流坝段，9号、10号坝段为底孔坝段，11号-18号坝段为左岸挡水坝段，该坝的坝基面最低高程为327.0m，坝顶高程为386.7m，最大坝高为59.7m，坝体总长为277.5m。如图1-1：枢纽工程布置。南平水库混凝土重力坝设计4图1.1枢纽工程布置枢纽的主要技术指标见表。南平水库混凝土重力坝设计5表1-1枢纽技术指标表主要技术指标序号项目单位数量序号项目单位数量1流域面积Km2320010校核洪水位时最大泄量m3/s16802装机容量万KW411坝顶长度m277.53灌溉面积万hm22.512最大坝高m59.74校核洪水位m386.713坝顶高程m386.75设计洪水位m385.414溢流堰顶高程m376.46正常高水位m383.515电站进水口中心线高程m348.57死水位m35016坝段总数个188淤沙高程m34517总库容万m312009设计洪水位时最大泄量m3/s1250南平水库混凝土重力坝设计62坝型及坝址选择2.1坝型选择从南平水库周边的地形条件来看，南平水库位于西河上游，河岸两边高山林立，但由于两岸山高过于悬殊，因此拱坝并不适合，且拱坝的特点就是依靠两岸的拱段反作用力维持自身的稳定，它对周边的天然地形要求比较高，故排除拱坝；再者是土石坝，虽说山体周围石场丰富，土石坝也均可在不同的地形、地貌以及各种气候条件进修建，但从以上数据进行分析，最大泄洪量流量较大，并不适合土石坝；最后我们来看重力坝，重力坝为混凝土或为石材修筑，靠自身的重力维持坝体稳定，没有两岸高度的要求，可抵御较大的泄洪量，从南平水库的