非溢流坝段剖面设计

40662.35
抗滑稳定极限状态计算
已知： f ′ = 0.85 rk
K ′ 应用公式 ： S =
′ C rk = 650 Kpa
f ′ ∑ W + C ′A
∑
P
K
s
=
f
∑W ∑ P
′ KS =
0 . 85 × 7146 . 52 + 650 × 24 . 95 × 1 = 5 . 43 〉 3 . 0 4080
则l4 = 1 1 l3 = ×18.8 = 26.85(m ) m 0.7
l2
b
B
l3
三、基础灌浆廊道
取廊道距上游面5m〉 0.1H 设 = 0.1× 29.0 = 2.9(m )
取廊道宽：.5m 2
取廊道与岩基面距离为： 〉1.5 × 2.5 = 3.75(m ) 5m
取基础灌浆廊道高： 2m 3.
则l 2 = l1 20.76 = = 3.114(m ) 1 / n 1 / 0.15
b
H
l1
1: n
1: m
l4
取B = 0.8 H = 0.8 × 31.14 = 24.95(m )
得l3 = B − l2 − b = 24.95 − 3.114 − 3 = 18.8(m )
取m = 0.7;
K
S
0 . 85 × 7146 . 52 = = 1 . 49 〉 1 . 05 4080
满足要求
坝趾抗压极限状态计算
参考资料得C15混泥土压应力强度设计值为7200Kpa
σ yd
应用公式：
∑W − 6∑ M 〈[σ ] = ∑B B
2
σ yd
7146.52 6 × 9756.13 = + = 380.47(kpa )〈7200kpa 2 24.95 24.95
坝体截面图
PV
1
W2
PV
2
W3
PH 1
W1
PV
3
PH 2
U1
U2 U3
U4
荷载计算及组合
1.自重。将坝体分成两个三角形和一个长方形沿轴线方 向取单位长度一米计算其标准值。 2.静水压力。分别计算各种工况时上下游水压力和截面 上的垂直压力标准值。 1 P = γH 计算公式：水平方向 2 垂直方向 P V = A W γ W 3.扬压力。扬压力强度在坝踵处为 γ H ，排水孔中心线上 α 为γ (H 2 + α H ) ，坝趾处为γ H 2 ，为0.25，分别计算各 种工况扬压力标准值。
防浪墙顶至设计洪水位的高差
相应洪水期多年最大风速平均值：v0 = 1.8v = 1.8 ×13.5 = 24.3(m / s )
9.8 × 1200 2 0.0076 × 24.3 × 24.3 2 24.3 hl = = 0.95(m ) 9.8
1 12 1 3
h1% = 1.43hl = 1.43 × 0.95 = 1.36(m )
0.331× 24.3
1 2.15
波长：L =
9.8 × 1200 13.52 9 .8
1 3.75
× 24.32
= 10.04(m )
0.952 π 2 × 29.0π hz = cth = 0.28(m ) 10.04 10.04
安全超高：hc = 0.5(m )
∆h设 = h1% + hz + hc = 1.36 + 0.28 + 0.5 = 2.14(m )
总计
4375→
▬↘13429.54
抗滑稳定极限状态计算
f ′ ∑ W + C ′A f
应用公式 ： K S = ′
∑
P
K
s
=
∑W பைடு நூலகம் P
′ KS =
0 . 85 × 7121 . 47 + 650 × 24 . 95 × 1 = 5 . 09 〉 2 . 5 4372
K
S
0 . 85 × 7121 . 74 = = 1 . 38 〉 1 . 00 4372
坝高：H′ = 校核洪水位 + ∆h校 = 1.12 + 30.0 = 31.12(m )〈 H′ = 31.14(m ) 设 校
取坝高H = 31.14(m )
二、计算坝宽
坝顶宽 : 0.08 × 31.14 = 24.91(m )〈b〈0.1× 31.14 = 3.114(m );
取b = 3(m ) 2 2 取l1 = H = × 31.14 = 20.76(m ) 3 3 取n = 0.15;
满足要求
坝趾抗压极限状态计算
应用公式： σ yd
∑W − 6∑ M 〈[σ ] = ∑B B
2
σ yd
7121.47 6 ×13429.5 = + = 414.87(kpa )〈7200kpa 2 24.95 24.95
满足要求
坝体上下游拉应力正常使用极限状态计算
应用公式： σ yd
∑ W + 6∑ M 〉 0 = ∑B B
练习：
题目：某峡谷地区混凝土重力坝为3级建筑物， 设计洪水位178.50m,校核洪水位179.50m,正常蓄 水位177.00m，相应下游水154.50m，坝基高程 149.5m，该区多年平均最大风速为13.5m/s，水 库最大风区长度为1.2km,地基为花岗岩，根据实 验资料，抗剪断摩擦系数和粘聚力分别为 f’rk=0.85,C’rk=0.65Mpa,坝基混凝土等级为 C15，设计该重力坝。
基本资料
设计水深：H 校核水深： H
设
= 178.5 − 149.5 = 29.0(m )
校
= 179.5 − 149.5 = 30.0(m )
多年平均最大风速： = 13.5(m ) v 最大风区长度： = 1.2 KM D
一、设计坝高
1、应用公式: △h=h1%+hZ+hc
ghl = 0.0076v 2 v0
1 − 2.15
1 3
0.311×13.5 波长：L =
9.8 ×1200 × 13.52 9.8
1 3.75
×13.52
= 5.57(m )
0.46 2 π 2 × 30.0π hz = cth = 0.12(m ) 5.57 5.57
取安全超高：hc = 0.4(m )
h校 = h1% + hz + hc = 0.66 + 0.12 + 0.4 = 1.18(m )
2
σ yd
7121.47 6 ×13429.5 = − = 115.99(kpa )〉 0 2 24.95 24.95
满足要求
正常蓄水位
荷载计算及组合
作用标准值 对截面的力臂 力矩标准值M(K•N) 计算公式 垂直力 水平力 L(m) ↓ ↑ → ← ↙+ ▬↘ 3.114×20.76×（1/2）×24×1 775.76 12.48-3.114×(2/3)=10.404 8071.00704 3×31.14×24×1 2242.08 12.48-（3.114+1.5）=7.866 17681.04288 24×18.8×26.85/2×1 6057.36 18.84×（2/3）-12.48=0.08 484.5888 10×27.5²/2×1 3781.25 （1/3）×27.5=9.17 34674.06 10×5²/2﹚×1 125 （1/3）×5=1.67 208.75 10×3.114×6.74×1 209.88 20.76+6.74/2=24.13 5064.4044 10×20.76×﹙3.114/2﹚×1 323.23 （2/3）×20.76=13.84 4473.5032 10×3.5×﹙5/2﹚×1 87.5 （2/3）×5=3.33 291.375 10×24.95×5×1 1247.5 0 0 10×0.25×22.5×5×1 281.25 12.48-5/2=9.98 2806.875 10×0.25×22.5×19.95/2×1 561.09 12.48-5-（1/3）×19.95=0.83 465.7047 10×（22.5-0.25×22.5）×﹙5/2﹚×1 421.88 12.48-5-（1/3）×5=5.81 2451.094 7184.1↓ 3656.28→ ▬↘4705.81
则坝高H′ = 设计洪水位 + ∆h设 = 2.14 + 29.0 = 31.14(m ) 设
防浪墙顶至校核洪水位高差
相应洪水期最大风速多 年平均值：v0 = v = 13.5(m / s )
0.0076 × 13.5 hl =
1 − 12
9.8 × 1200 2 × ×13.5 2 13.5 = 0.46(m ) 得 : h1% = 1.43hl = 1.43 × 0.46 = 0.66(m ) 9 .8
2 H
设计工况
荷载计算及组合
作用标准值 对截面的力臂 作用 计算公式 垂直力 水平力 L(m) ↓ ↑ → ← W1 3.114×20.76×（1/2）×24×1 8071.01 12.48-3.114×(2/3)=10.404 自 W2 3×31.14×24×1 17681 12.48-（3.114+1.5）=7.866 重 W3 24×18.8×﹙26.85/2﹚×1 484.589 18.84×（2/3）-12.48=0.08 水平 PH1 10×29²/2×1 40662.4 （1/3）×29=9.67 压力 PH2 10×（5²/2﹚×1 208.75 （1/3）×5=1.67 PV1 10×3.114×8.24×1 6383.96 20.76+8.24/2=24.88 垂直 PV2 10×20.76×3.114/2×1 4473.5 （2/3）×20.76=13.84 压力 PV3 10×3.5×﹙5/2﹚×1 291.375 （2/3）×5=3.33 浮托力 U1 10×24.95×5×1 1247.5 0 扬 U2 10×0.25×24×5×1 2994 12.48-5/2=9.98 压 渗 透 U3 10×0.25×24×﹙19.95/2﹚×1 496.755 12.48-5-（1/3）×19.95=0.83 力 压 U4 10×（24-0.25×24）×﹙5/2﹚×1 2614.5 12.48-5-（1/3）×5=5.81 总计 7146.52↓ 4080→ 力矩标准值M(K•N) ↙+ 8071.01 17681 484.589 208.75 6383.96 4473.5 -291.375 0 -2994 -496.76 -2614.5 -9756.13 ▬↘
1 − 12 0
gD v
3 2 0
1
(m )
1 3.75
1 − gD gL 2.15 = 0.331v0 2 2 v0 v0
(m )
πhl2 2 H π (m) hz = cth L L
式中:△h—防浪墙顶至正常蓄水位或校核洪水位的高差，m； h1%—超值累积频率为1%时波浪高度，m; hz—波浪中心线超出正常蓄水位或校核洪水位的高度，m; hc —安全超高，m; v0— 计算风速，m; D—风区长度，m;
运用其坝趾的压应力不能大于混凝土压应力设计值 满足要求
坝体上下游拉应力正常使用极限状态计算
应用公式： σ yd
∑ W + 6∑ M 〉 0 = ∑B B
2
σ yd
7146.52 6 × 9756.13 = − = 192.4(kpa )〉 0 2 24.95 24.95
坝踵不能出现拉力 满足要求
校核工况
垂直力 ↓ 775.76 2242.08 6057.36 ↑ →
水平力 ←
对截面的力臂 L(m) 12.48-3.114×(2/3)=10.404 12.48-（3.114+1.5）=7.866 18.84×（2/3）-12.48=0.08 （1/3）×30=10 125 (1/3)×5=1.67 20.76+9.24/2=25.38 （2/3）×20.76=13.84 （2/3）×5=3.33 0 12.48-5/2=9.98 12.48-5-（1/3）×19.95=0.83 12.48-5-（1/3）×5=5.81
荷载计算及组合
作用标准值 作用 W1 W2 W3 PH1 PH2 PV1 PV2 PV3
浮托力
计算公式 3.114×20.76×（1/2）×24×1 3×31.14×24×1 24×18.8×﹙26.85/2﹚×1 10×30²/2×1 10×5²/2×1 10×3.114×9.24×1 10×20.76×﹙3.114/2﹚×1 10×3.5×﹙5/2﹚×1 10×24.95×5×1 10×0.25×25×5×1 10×0.25×25×19.95/2×1 10×（25-0.25×25）×﹙5/2﹚×1
力矩标准值 ↙+ 8071.007 17681.04 484.5888 208.75 7302.587 4473.503 0
自 重 水平 压力 垂直 压力
4500 287.73 323.23 87.5 1247.5 1247.5 312.5 623.44 7121.47↓
扬压力
渗 透 压
U1 U2 U3 U4