橡胶坝设计计算书

陂头设计计算书

目录

1 工程概况 (1)

1.1陂头布置 (1)

1.2水文资料 (2)

1.3地质资料 (2)

1.4等级及安全系数 (2)

1.5地震烈度 (2)

2 主要计算公式及工况 (3)

2.1主要计算公式 (3)

2.1.1 防渗计算 (3)

2.1.2 整体稳定及应力计算公式 (3)

2.1.3 消能防冲计算 (4)

2.2计算工况 (6)

2.2.1 防渗计算工况 (6)

2.2.2 整体稳定及应力计算工况 (6)

2.2.3 消能防冲计算 (7)

3 梅岗橡胶坝计算 (9)

3.1渗流稳定计算 (9)

3.2橡胶坝整体稳定及应力计算 (9)

3.3消能计算 (12)

4 双孖橡胶坝计算 (14)

4.1渗流稳定计算 (14)

4.2橡胶坝整体稳定及应力计算 (14)

4.3消能计算 (17)

1工程概况

1.1 陂头布置

本工程拦河陂头有2座，分别是位于肋下河的梅岗陂和甲子河的双孖陂，主要作用是壅水灌溉。

（1）梅岗陂

梅岗陂采用橡胶坝形式，橡胶坝底板高程为 5.60m，坝袋净高4.10m，坝袋长20.82m，设计正常挡水位9.70m。坝底板顺水流方向长度18.00m，底板厚2.00m，上、下游两端设齿槽，坝体段基面大部高程3.60m，齿槽底高程为3.00m，建筑物基础均坐落在残积土。两侧边墙墙顶高程为10.50m，为满足坝袋锚固要求，边墙迎水坡坡比为1:0.5，底板与两侧边墙采用U型C25钢筋砼结构。

（2）双孖陂

双孖陂采用橡胶坝形式，橡胶坝底板高程为8.50m，坝袋净高3.50m，坝袋长26.0m，设计正常挡水位12.00m。坝底板顺水流方向长度15.00m，底板厚2.00m，上、下游两端设齿槽，坝体段基面大部高程6.70m，齿槽底高程为6.20m，建筑物基础均坐落在全风化泥质粉砂岩。左侧边墙墙顶高程为14.00m，右侧边墙墙顶高程为12.50m，为满足坝袋锚固要求，边墙迎水坡坡比为1:0.5，底板与两侧边墙采用U型C25钢筋砼结构。

1.2 水文资料

根据水文计算成果，可知陂头的水位资料，详见陂头特征水位表1.2-1。

表1.2-1 陂头特征水位表

1.3 地质资料

根据地质报告，陂头地基主要物理指标见表1.3-1。

表1.3-1 陂头地基地质主要物理指标表

1.4 等级及安全系数

陂头为三级建筑物，根据《水闸设计规范》（SL265-2001），水闸整体抗滑稳定安全系数：基本组合Kc＝1.25，特殊组合Kc＝1.10。土基上闸室基底应力最大值与最小值之比的允许值：基本组合为2.0，特殊组合为2.5。

1.5 地震烈度

惠州市基本地震烈度为VI，按《水闸设计规范》（SL265-2001），设计时不考虑地震作用。

2 主要计算公式及工况

2.1 主要计算公式

2.1.1 防渗计算

2.1.1.1渗径长度计算

橡胶坝闸基防渗长度可按《水闸设计规范》（SL265-2001）公式计算：

H C L ∆⨯=

式中 L —防渗长度（m ）； H ∆—上下游水位差（m ）；

C —渗径系数，参照规范表4.3.2。

2.1.2 整体稳定及应力计算公式

由于该橡胶坝在垂直水流方向的结构布置及受力情况对称，根据《水闸设计规范》（SL265－2001），坝体段地基承受单向偏心荷载的作用，假定坝体基底压力呈线性分布，可按偏心受压公式来计算。

W M A G P ∑∑±=max min （7.3.4－1）

式中：max min P ―闸室基底应力的最大值或最小值（kPa ）；

∑G ―作用在闸室上的全部竖向荷载（包括闸室基础底面上的扬压力在内，kN ）；

∑M ―作用在闸室上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩（kN ·m ）；

A ―闸室基底面的面积（m2）；

W ―闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩（m 3）。

闸室抗滑稳定性验算按下式计算：

[]C C K H G f K ≥∑∑= （7.3.6-1）

式中：c K ―沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数；

f ―闸室基底面与地基之间的摩擦系数；

H ∑―作用在闸室上的全部水平向荷载（kN ）。

抗浮稳定计算公式如下：

f V K U =∑∑ （7.3.16）

式中：f K ―闸室抗浮稳定安全系数；

V ∑―作用在闸室上全部向下的铅直力之和（kN ）；

U ∑―作用在闸室基底面上的扬压力（kN ）。

不论水闸级别和地基条件，在基本荷载组合条件下，闸室抗浮稳定安全系数不应小于1.10；在特殊荷载组合条件下，闸室抗浮稳定安全系数不应小于1.05。

2.1.3 消能防冲计算

先根据《水力计算手册》（武汉水利电力学院水力学教研室编）判别是否需要建立消力池：如跃后水深"c h ＜出池河床水深's h ，则不需建立消力池；如跃后水深"c h ＞出池河床水深's h ，则需建立消力池，根

据《水闸设计规范》（SL265－2001）附录B ，消力池深度可按公式

（B.1.1-1～B.1.1-4）计算：

Z h h d s c ∆--='"0σ

（B.1.1-1）

25.02132

"))(181(2b b gh q h h c c c -+=α （B.1.1-2）

0222

203

=+-ϕαg q h T h c c

（B.1.1-3）

2"2

2'2222c s gh q g g q Z αϕα-=∆ （B.1.1-4）

式中：d ——消力池深度（m ）；

σ0——水跃淹没系数，可采用1.05～1.10，取σ0＝1.1；

φ——孔流流量系数，可采用0.95～1.0，取φ＝1.0；

"c h ——跃后水深（m ）；

h c ——收缩水深（m ）；

α——水流动能校正系数，可采用1.0～1.05，取α＝1.05；

q ——过闸单宽流量（m 2/s ），q ＝Q /B 0；

b 1——消力池首端宽度（m ）；

b 2——消力池末端宽度（m ）；

T 0——由消力池底板顶面算起的总势能（m ），这里，不计行近流速；

ΔZ ——出池落差（m ）；