西山水利樞紐重力壩設(shè)計計算書

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1、水利水電工程專業(yè)專項設(shè)計說明書水工建筑物課程設(shè)計題目：重力壩設(shè)計（西山水利樞紐）班級：水電1141姓名韓磊指導(dǎo)教師：邊軍長春工程學(xué)院水利與環(huán)境工程學(xué)院水工教研室2013年3月3日57目錄1擋水壩段11.1剖面輪廓及尺寸11.1.1壩頂高程的確定11.2壩體穩(wěn)定應(yīng)力分析41.2.1擋水壩段荷載計算41.2.2穩(wěn)定驗算181.2.3壩基面應(yīng)力計算191.2.4壩體內(nèi)部應(yīng)力的計算252溢流壩段342.1孔口尺寸和泄流能力342.1.1確定孔口尺寸和孔口數(shù)量342.1.1.2溢流壩最大高度和坡度的擬定。352.1.2泄洪能力的驗算352.2檢修門槽空蝕性能驗算372.2.1校核洪水位時堰頂壓力驗算3

2、72.2.2平板門門槽空蝕驗算372.3溢流壩曲面設(shè)計372.3.1上游前緣段計算372.3.2頂部曲線段382.3.3中間直線段382.3.4反弧段382.3.5橋面布置392.4堰面水深的校和計算402.4.1堰面水深計算402.4.2直線段水深計算412.4.3反弧段水深計算412.4.4滲氣后水深計算422.5消力池的計算422.5.1判斷消能方式422.5.2判斷是否要修消力池422.5.3消力池尺寸的計算432.5.4基本組合(2)442.6溢流壩算段的穩(wěn)定、應(yīng)力計482.6.1荷載計算482.6.2穩(wěn)定驗算522.6.3壩基面應(yīng)力計算532.6.4壩體內(nèi)部應(yīng)力的計算543、設(shè)計

3、參考資料55謝辭55571擋水壩段1.1剖面輪廓及尺寸1.1.1壩頂高程的確定由于設(shè)計洪水位低于正常洪水位，故取正常洪水位和校核洪水位作為控制情況。壩底高程取擋水壩段最低點(diǎn)▽440.00m，壩頂高程為正常蓄水位▽480.00m，校核洪水位▽481.0m，確定靜水面以上的高度Δh后，加上相應(yīng)水位，取二者之間較大的作為水庫壩頂高程。公式：教材《水工建筑物》[3—56]教材《水工建筑物》[2—4]教材《水工建筑物》[2—5]=πhl2/L教材《水工建筑物》[2—6]式中：△h——靜水面以上最低高度，m；hl——波浪爬高高度，m；hz——波浪中心線至靜水位的高度，m；L——波長，m；H——壩前水深，

4、以m計；V0——計算風(fēng)速,m/s,水庫為正常蓄水位和設(shè)計洪水位時，宜采用相應(yīng)洪水期多年平均風(fēng)速的1.5—2.0倍；校核洪水位時,宜采用相應(yīng)洪水期最大風(fēng)速的多年平均值，多年平均值為11.7m/s；D——庫面的波浪吹程,km，本庫區(qū)吹程為1KM；hc——安全超高（m），據(jù)三級建筑物查教材P7857表3-10，正常蓄水位為0.4m；校核洪水位為0.3m。1、正常蓄水位：hz=πhl2/L=π×0.7492/8.253=0.214mm因此設(shè)計蓄水位時壩頂高程▽=480.0+1.363=481.363m2、校核洪水位：hz=πhl2/L=π×0.3592/4.583=0.135m因此校核洪水位時壩頂高

5、程▽=481.0+0.794=481.794m取1、2兩種情況的最大值為481.794m，取整最后壩頂高程取為482.00m。擋水壩段的剖面設(shè)計基本剖面如下圖1—1所示57圖1—1根據(jù)基本假定，運(yùn)用材料力學(xué)公式計算壩底應(yīng)力，壩踵處應(yīng)力為0，得到如下式《水工建筑物》上冊（張光斗、王光綸著）對于重力壩沿壩基面的抗滑穩(wěn)定性，對于初選壩面的初略計算，采用較為簡單的抗剪強(qiáng)度公式，對于圖示基本剖面有：《水工建筑物》上冊（張光斗、王光綸著）同時由折減前后揚(yáng)壓力相等，有下式：αγH=γ１H2B+1/2α1γ(H1-H2)*(1-λ)B+α1γ(H1-H2)λB+1/2(1-α1)γ(H1-H2)λB符號意義

6、：B——壩底寬，(米)；H——壩高，(米)；57H1、H2——上下游水位λ——上游壩坡的水平寬度與壩底寬的比值λ=nH/B；n——上游壩面坡度比；γ——水的容重，取9.8KN/m3；γh——混凝土的容重，取24KN/m3；α——揚(yáng)壓力的折減系數(shù)，河床壩段α=0.2～0.3，岸坡壩段α=0.3～0.5；f——混凝土與基巖之間的摩擦系數(shù)，一般取0.5～0.8之間；Ks——抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，基本組合1.05，特殊組合1.00。其中，壩高為，▽440為壩底開挖線高程，查工程地質(zhì)圖得到。根據(jù)已建工程實例，廊道的最小寬度2～2.5m取2.5m。距離壩踵最小距離4m，取壩內(nèi)廊道距壩踵6.0m。聯(lián)立以上三個

7、方程，解得，B31.0m。上游坡度為1：n，即n=λB/H=0.01×31.0430.001，由于其值較小，為施工方便，將壩體上游面作成鉛直面，故視為邊坡為垂直，即上游壩坡坡率為n=0。下游坡度為1：m，即m=B/H=31.0/43≈0.73,本設(shè)計取0.70。壩頂寬度參照設(shè)計說明書解說，取實用壩面壩頂寬度12m，其圖如后所示。1.2壩體穩(wěn)定應(yīng)力分析1.2.1擋水壩段荷載計算本工程計算荷載組合情況說明參見《說