浆砌石重力坝电算11

《浆砌石重力坝电算》课程设计学生姓名：赖智鸿学号：050902209专业班级：水利水电(2)班指导教师：许文达二○○一二年六月二十五日目录1.课程设计目的………………………………………………………22.课程设计题目描述和要求…………………………………………33.课程设计报告内容…………………………………………………33.1坝体剖面设计……………………………………………………43.2稳定计算分析……………………………………………………113.3坝体应力分析……………………………………………………173.4坝体细部构造设计………………………………………………304.结论…………………………………………………………………31参考书目………………………………………………………………321．课程设计目的课程设计安排在“水工建筑物”课程内容学习完成之后进行，课程设计作为综合性实践环节，是对平时作业的一个补充，课程设计包括重力坝设计的主要理论与计算问题，通过课程设计可以达到综合训练的目的。课程设计的目的，是使学生融会贯通《水工建筑物》课程所学专业理论知识，完成重力坝非溢流坝段较完整的设计计算过程，以加深对所学理论的理解与应用。培养综合运用已学的基础理论知识和专业知识来解决基本工程设计问题的初步技能，全面分析考虑问题的思想方法、工作方法。培养设计计算、绘图、编写设计文件、使用规范手册和应用计算机的能力，提高查阅和应用参考文献和资料的能力。2．课程设计题目描述和要求2.1工程概况某水库位于某河道的上游，库区所在位置属高山峡谷地区。根据当地的经济发展要求需修建水库，该工程以发电、灌溉、防洪为主。拟建的水库总库容1.33亿立方米，电站装机容量9600kw。2.2地质条件1、开挖标准：本工程坝体在河床部分的基岩设计高程定在136.5m。2、力学指标：坝体与坝基面接触面的抗剪断摩擦系数f＇=1.15，粘结力系数c`=650kPa。3、基岩抗压强度：15002/cmkN。2.3特征水位经水库规划计算，坝址上、下游特征水位如下：P=0.05%校核洪水位为184m，相应下游水位为154m；P=0.2%设计洪水位为181m，相应下游水位为152m；正常挡水位为179m；相应下游水位为151m；设计情况下，溢流坝的瞎写流量为2200m3/s校核情况下，溢流坝的瞎写流量为3300m3/s淤沙高程为158m。2.4其他资料1、筑坝材料：采用浆砌石筑坝，浆砌石容重5.23c3/mkN。2、坝基扬压力、坝基防渗处理：根据水库地基情况，设置帷幕灌浆和排水孔幕，帷幕灌浆中心线距上游坝踵6.7m，排水孔中心线据帷幕中心线2m。为简化计算起见，扬压力折减系数取0.25。3、风速与吹程：坝址洪水期多年平均最大风速15m/s，洪水期50年重现期最大风速17m/s，坝前吹程3公里。4、水库淤沙：淤沙浮容重为8.53/mkN，淤沙内摩擦角125、坝址地震基本烈度：根据“中国地震烈度区划图”坝址位于7度区，设防烈度按7度考虑。6、坝顶有一般交通要求。3．课程设计报告内容3.1坝体剖面设计3.1.1工程等别确定根据工程资料，拟建的水库总库容20亿立方米，相应的工程等别为Ⅰ级，电站装机容量10800kw，相应的工程等级为Ⅳ级，对综合利用的水利水电工程，当按各综合利用项目的分等指标确定的等级不同时，其工程等别应按其中最高等别确定，因此，本工程工程等别为Ⅰ级，主要建筑物级别为1级，次要建筑物3级。3.1.2初步拟定坝体断面1、基本剖面尺寸的确定根据已知坝址出的上下游特征洪水位和坝底高程如下表：单位（m）坝底高程上游水位高程下游水位高程上游水深下游水深校核洪水位136.518415447.517.5设计洪水位136.518115244.515.5正常挡水位136.517915142.514.5表（一）1）、初步确定底部宽度按满足强度条件确定坝底的最小宽度T当库满时：wwcTHU221（1）2222223212（2）上游边缘铅直正应力2221THH（3）下游边缘铅直正应力221THHwwcyd（4）当库空时，令式(1)、式(2)中w=0，得：上游边缘铅直正应力1Hcyu（5）下游边缘铅直正应力Hcyd（6）强度控制条件是坝基面不允许出现拉应力。当库空时，由式(5)可以看出：只要在0～1之间，即上游坡度取正坡，坝基面不出现拉应力。当库满时要使上游不出现拉应力，可令式(4)中yu0，求得坝底宽度为：21wcHT，由该式可知，当H为一定值时，值越小，则底宽也越小。考虑库空时，下游坝面不出现拉应力，可取=0，求得上游坝面为铅直面的三角形基本剖面的最小底宽（取H为校核水位的高程对应的高度）：wcHT。（7）已知3323.5/,9.81/,0.25cwkNmkNm采用校核洪水位时所对应的水深，则H=47.5m带入计算式中，初步计算出来T=32.4所以m=1:0.6822）、按满足稳定条件确定坝底最小宽度根据已知的条件，取单位宽度计算，计算简图，如下;图（一）重力坝的基本剖面图示2210.5*9.81*47.511066.9210.5*0.25*465.98*32.41887.222WWPHKNUHTKN（8）根据已知的条件可以知道Acf,,,,如下表所示f'c'A1.1565032.4表（二）所以计算安全稳定系数/KPAcUWfK///)(（9）带入以上的数据，解出/3.592.5K,初步计算，所得坝底宽度满足要求。3.1.3坝顶高程的确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，防浪墙顶至设计洪水位或校核洪水位的高差Δh，可由式（10）计算。czhhhh%1（10）h—防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差，m；%1h—累计频率为1%时的波浪高度，m；zh—波浪中心线至设计洪水位或校核洪水位的高差，m；ch—安全加高，按表（三）采用,对于Ⅰ级工程，设计情况ch＝0.7m，校核情况ch＝0.5m。坝的安全加高hc(m)运用情况坝的级别123设计情况（基本情况）0.70.50.4校核情况（特殊情况）0.50.40.3表（三）按官厅公式求解波浪要素：3/12/1012/1020)(0076.0vgDvvgh（11）75.3/12025.2/1020)(331.0vgDvvgLm（12）LHcthLhhlz22（13）0V为计算风速，sm，正常蓄水位，设计洪水位时，采用洪水期50年重现期最大风速sm/17；校核洪水位时，采用洪水期多年平均最大风速sm/15；D—吹程，m；L—波长，m；lh—累计频率为l波高，m；zh—波浪中心线高于静水面的高度，m；H—坝前水深，m；若2020vgD—250，则h%5h；若1000~25020vgD，则%10hh(1)设计洪水位：D=3000m,年最大风速smV/17,则719.2917300081.9220vgD20按719.2920vgD取，所以，h为累积频率5%的波高%5h。由公式(11)得，h=3/12012/10)(0076.0vgDvgv/20=m826.081.9/17)17300081.9(170076.023/1212/1则00186.05.44/826.0%5mHh由规范可得：洪水频率P=%5时，%5h/mh=1.95所以mhm424.095.1/826.0检验得0.42444.5=0.00950.01,偏安全。又由%1h/mh=2.42，则%1h=2.420.424=1.026m；由规范查得：7.0chm由式(12),(13)得：mLm498.981.917)17300081.9(17331.0275.3/1225.2/1mmlzLHcthLhh22=3.14m22.01498.9826.02故h=%1h+czhh=1.026+0.22+0.7=1.95m则相应的坝顶高程H=181+1.95=182.95m，(2)校核洪水位：D=3000m,多年平均年最大风速smV/15,则8.13015300081.9220vgD所以，h为累积频率5%的波高%5h。由公式(11)得，h=3/12012/10)(0076.0vgDvgv20=m706.081.915)15300081.9(150076.023/1212/1则0015.05.47706.0%5mHh由规范可得：洪水频率P=%5时，%5h/mh=1.95所以mh362.095.1706.0m检验得0.36247.5=0.00760.01,偏安全。又由%1h/mh=2.42，则%1h=2.420.362=0.876m；由规范查得：5.0chm由式(12),(13)得：357.881.915)15300081.9(15331.0275.3/1225.2/1mLmmmlzLHcthLhh22=3.141357.8706.020.187m故h=%1h+czhh=0.876+0.187+0.5=1.563m则坝顶高程H=184+1.563=185.563m。hh设计洪水位设防浪墙高程=max校核洪水位校防浪墙高程计算表基本情况水位高程m0VD5%hmL1%hzhch1%zchhhh防浪墙高程m设计洪水位1811730000.8269.4981.0260.220.701.95182.95校核洪水位1841530000.7068.350.880.1880.51.563185.563表（四）经过比较可知防浪墙高程为185.563m，因此坝顶高程为防浪墙高程减去防浪墙高度1.2m，则坝顶高程为184.363m，高于校核洪水位，满足要求，所以坝高为184.363-136.5=47.86m，所以坝高取48m。3.1.4坝顶宽度的确定坝顶宽度应根据设备布置、运行、检修、施工和交通等需要确定并应满足抗震，特大洪水时维护等要求。因无特殊要求，根据规范的规定，坝顶宽度可采用一般坝顶宽度为坝高的%10~%8，且不小于3m，坝高为48m。所以可以坝顶宽度的范围为3.84—4.8m，虑到上游防浪墙、下游侧护栏、排水沟槽及两边人行道等，根据SL314-2004碾压混凝土坝设计规范》要求坝顶宽,所以坝顶宽度取4.5m3.1.5拟定坝体的基本剖面根据工程经验上游坡率n=0,坝顶宽度取4.5m,下游坡率m=0.682.根据规范：纵向廊道的上游壁距上游坝面的距离宜为0.05～0.10倍坝面作用水头，且不得小于3m。坝基灌浆廊道底面距基岩面的距离不得小于1.5倍廊道宽度，廊道断面形状宜采用圆顶直墙形，宽度宜为2.5～3.0m，高度宜为3～4m.所以廊道的上游壁距上游坝面取4m,廊道底面距基岩面距离取6m,采用圆顶直墙形，宽度取3m，高度取4m，廊道处设排水管，与下游成85°，排水管直径为15cm.3.1.6拟定坝体的基本剖面为了满足坝踵处不出现拉应力，可利用一部分水重帮助坝体维持稳定；上游坝面坡度应与溢流坝段、放水孔坝段相协调，为照顾泄、放水需要，所以上游面采用部分折坡坝面，上游坝坡坡率取1:0.2，折点高程定在170，底宽为39m，如图三图（二）实用剖面示意图3.2确定荷载的组合经分析研究，确定每种工况下要考虑的荷载如下图表荷载组合主要考虑情况荷载作用力附注自重水压力扬压力淤沙压力浪压力冰压力地震力动水压力其他基本组合(1)正常蓄水位情况√√√√√√(2)设计洪水位√√√√√√√特殊组合(1)校核洪水位√√√√√√√(2)地震情况√√√√√√√表（五）3.3荷载计算手算