混凝土宽缝重力坝设计大纲范本

FJD31030 FJD水利水电工程技术设计阶段混凝土宽缝重力坝设计大纲范本水利水电勘测设计标准化信息网1997年4月1水电站技术设计阶段混凝土宽缝重力坝设计大纲主编单位:主编单位总工程师:参编单位:主要编写人员:软件开发单位:软件编写人员:勘测设计研究院年月2目次1. 引言 (4)2. 设计依据文件和规范 (4)3. 基本资料 (5)4. 坝体布置 (7)5.坝体体形设计 (9)6.坝体构造 (16)7.坝顶建筑物与结构 (17)8.坝基处理 (20)9.水工模型试验 (22)10.结构模型试验及有限元分析 (23)11.大坝观测设计 (23)12.工程量计算 (25)13.应提供的设计成果 (25)31 引言工程位于,是以为主,兼有等综合利用的水利水电枢纽工程。

挡水建筑物为混凝土宽缝重力坝,最大坝高m,水库正常蓄水位m，总库容亿m3，电站机组台, 总装机容量MW，保证出力MW，多年平均发电量亿kW h。

本工程初步设计报告于年月审查通过，选定坝址为。

2 设计依据文件和规范2.1 有关本工程的主要文件(1) 工程初步设计报告；(2) 工程初步设计审批文件；(3) 工程技术设计任务书；(4) 工程技术设计工作大纲；(5) 专题研究（含试验）报告。

2.2 主要设计规范(1) SDJ12—78 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分）（试行）及补充规定；(2) SDJ217—87 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（平原、滨海部分）（试行）；(3) SDJ10—78 水工建筑物抗震设计规范；(4) SDJ21—78 混凝土重力坝设计规范（试行）及补充规定；(5) SDJ20—78 水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）；(6) SDJ341—89 溢洪道设计规范；(7) SDJ336—89 混凝土大坝安全监测技术规范。

2.3 主要参考文献(1) 水工设计手册（混凝土坝）华东水利学院主编水利电力出版社1987年；(2) 重力坝设计与计算潘家铮著水利电力出版社1965年。

43 基本资料3.1 工程等别与建筑物级别(1) 工程等别等；(2) 建筑物级别级。

3.2 地震烈度(1) 根据国家地震局（或有关单位）鉴定本工程地震基本烈度为度；(2) 根据SDJ10—87的规定，本工程大坝设防裂度为度。

3.3 洪水标准(1) 设计洪水重现期a；(2) 校核洪水重现期a；(3) 施工期坝体挡水洪水重现期a。

3.4 洪水流量(1) 设计洪水流量Q= m3/s;(2) 校核洪水流量Q= m3/s;(3) 施工期坝体挡水洪水流量Q= m3/s.3.5 水库上下游防洪标准(1) 水库调洪时坝前限制设计洪水位m；(2) 水库调洪时坝前限制校核洪水位m;(3) 水库调洪时设计洪水流量Q= m3/s.；(4) 水库调洪时校核洪水流量Q= m3/s.。

3.6 水库上下游正常水位与流量(1) 水库正常最高蓄水位m；(2) 水库正常最低蓄水位m；(3) 一台机组发电下游水位m；(4) 一台机组发电下泄流量m3/s.。

(5) 所有机组发电下游水位m；(6) 所有机组发电下泄流量m3/s.。

3.7 水文坝址水位与流量关系曲线。

3.8 泥沙(1) 年水库泥沙淤积高程m；5(2) 淤沙内摩擦角（ ）；(3) 淤沙浮容重t/m3。

3.9 气温与水温(1)月平均气温，见表1。

表1 月平均气温表（年至年）单位：℃(2) 绝对最高气温℃；绝对最低气温℃。

(3) 月平均水温，见表2。

表2 月平均水温表（年至年）单位：℃3.10 风速、风向和吹程(1) 多年平均最大风速m/s；(2) 风向：风向多为风；(3) 最大风压kN/m2;(4) 吹程km。

3.11 冰凌冰冻期月（月日～月日）。

冰层厚度m，冰块融化时间月。

冰块尺寸m×m, 流冰量m3。

3.12 坝址区地形资料坝址区地形图（1/500～1/2000）。

3.13 坝址工程地质资料(1) 坝区工程地质报告；(2) 坝区地质总平面图（1/500～1/1000）；(3) 坝区地质剖面图（1/200～1/1000）；(4) 坝区地质构造、断层破碎带（含缓倾角断层）、软弱带（层）、节理、裂隙的分布等。

3.14 基岩物理力学指标3.14.1 混凝土与基岩的抗剪断系数6(1) 新鲜基岩：f'= ; c'= MPa；(2) 微风化基岩：f'= ; c'= MPa;(3) 弱风化基岩：f'= ; c'= MPa;(4) 混凝土与基岩间摩擦系数f= 。

3.14.2 基岩极限抗压强度(1) 新鲜基岩MPa；(2) 微风化基岩MPa；(3) 弱风化基岩MPa。

3.14.3 基岩（含软弱带层、断层及影响带）弹性模量与波速静弹性模量MPa；动弹性模量MPa;纵波速度m/s。

3.14.4 软弱夹层和缓倾断层的抗剪强度控制坝体稳定的软弱夹层和缓倾断层的抗剪强度：f= ; c= MPa。

3.15 材料特性(1) 混凝土容重kN/m3;(2) 钢筋混凝土容重kN/m3；(3) 混凝土泊松比。

3.16 混凝土的设计强度和弹性模量混凝土的设计强度和弹性模量，见表3。

表3 混凝土设计强度和弹性模量表单位：MPa4 坝体布置4.1 坝轴线调整如有下列情况发生，可对初设阶段确定的坝轴线进行适当调整：(1) 枢纽布置方案修改7(2) 出现重大地质问题(3) 枢纽泄洪下游河道严重冲刷。

4.2 坝顶高程复核与坝顶宽度确定4.2.1 坝顶高程复核根据本阶段重新复核的规划指标，按下式复核坝顶高程：∆h=2h L＋h o＋h c(1)式中：∆h−坝顶距水库静水位的高度，m；2h L—浪高，m；h o—波浪中心线至水库静水位高度，m；h c—超高，m。

4.2.2 坝顶宽度确定4.3 泄洪建筑物布置4.3.1 泄流能力验算及试验根据已确定的表孔、深孔的孔数、孔口型式、孔口尺寸和孔口底坎高程等进行泄流能力验算，并经水工模型试验验证。

4.3.28在对选定的表孔、深孔消能方案进行消能计算的基础上，分析泄洪水流对坝基及其它建筑物的影响，并经水工模型试验验证。

4.4 引水建筑物布置根据初设审查确定的水利动能设计要求，复核发电引水建筑物布置，同时需考虑地质、地形、泥沙淤积等条件以及与泄洪建筑物的关系；工农业供水取水口除应满足地质、地形、泥沙淤积等条件外，还应满足供水期的引水高程和流量的要求。

4.5 设于坝内的施工导流建筑物布置根据初设审查确定的导流方案和地形、地质、水文等条件，复核设于坝内的导流底孔、明渠、缺口、梳齿等导流建筑物的布置。

4.6 挡水坝段及其它建筑物布置结合枢纽布置全面考虑其它坝段的布置。

5 坝体体形设计5.1 坝体设计荷载及其相合5.1.1 坝体设计荷载及其组合见表4。

表4 坝体设计荷载及其组合9105.1.2 荷载计算荷载计算一般按SDJ21—78及补充规定附录二进行。

(1) 坝体自重坝体自重应按几何尺寸及容重计算。

(2) 静水压力 (3) 扬压力扬压力按SDJ21—78及补充规定中关于宽缝重力坝扬压力图形计算。

(4) 泥沙压力 (5) 浪压力 (6) 冰压力 (7) 坝面动水压力 (8) 土压力 (9) 地震荷载5.2 坝体基本剖面优化本阶段应根据坝体应力、稳定分析并结合施工条件、冷却系统、灌浆系统等布置，对初设审查确定的坝体基本剖面进一步优化。

115.3坝体抗滑稳定分析5.3.1 计算方法按抗剪断强度公式计算：K '=（f '·∑W+C '·A ）/∑P (2)式中：K '— 抗滑稳定安全系数；∑W — 垂直于滑动方向的法向力，kN ；∑P — 沿滑动方向的滑动力，kN ；f ' — 抗剪断摩擦系数；A — 计算滑裂面的面积,m 2;C '— 抗剪断凝聚力，MPa/m 2，5.3.2 参数选取f 、f '、c '值需经野外及室内试验测定。

5.3.3 安全系数K '值不分工程级别，基本组合采用3.0特殊组合(1)采用2.5，特殊组合(2)不小于2.3。

5.3.4 坝基深层抗滑稳定分析5.4 坝体应力分析5.4.1 计算内容(1) 整体应力−计算坝体选定截面上的应力；(2) 局部应力−宽缝头部应力。

5.4.2 计算方法(1) 材料力学法−整体应力计算参照SDJ21—78附录三中宽缝重力坝部分进行，局部应力计算可切取平面按一般材料力学公式计算；(2) 有限元分析。

5.4.3 设计应力控制原则(1) 坝基垂直正应力在各种荷载组合情况下（地震荷载除外）坝基面所受最大垂直正应力应小于坝基容许压应力，最小垂直正应力应大于零。

在地震情况下的要求参见SDJ10—78。

(2) 坝体应力1) 坝体上游面最小主应力σ（不计扬压力）应满足：σ≥ 0.25γH (3)式中：γ−水的容重，kN/m3；H−坝面计算点的静水头，m。

2) 坝体最大主压应力应不大于混凝土的容许压应力；3) 在地震情况下的要求见SDJ10—78；4) 坝体内一般不允许出现拉应力，宽缝坝离上游面较远的局部区域，可容许出现拉应力。

但不得超过混凝土的容许拉应力，其它孔口周围、溢流坝堰顶等部位可考虑配筋解决局部拉应力问题。

5.5 各坝段剖面详细设计5.5.1 挡水坝段挡水坝的剖面外形及缝腔尺寸宜按确定的基本剖面设计。

125.5.2 溢流坝段5.5.2.1 堰面曲线及反弧段设计(1) 设置开敞式溢流孔时，可采用幂曲线，当设有胸墙时可采用孔口泄流的抛物线；(3) 反弧段及其下游体形结合消能设计确定。

5.5.2.25.5.2.35.5.3 深孔坝段5.5.3.1 流道设计(1) 进口有压段设计(2) 明流段设计135.5.3.2 闸门及启闭设施布置5.5.3.3 坝段外形及缝腔设计结合稳定应力分析，在已确定的基本剖面基础上，确定深孔坝段外形及缝腔。

5.5.3.4 有特殊要求的深孔坝段。

5.5.4 电站坝段5.5.4.2 闸门及启闭设施布置5.5.4.3 坝基开挖线设计145.5.4.4 坝段外形及缝腔设计根据稳定应力分析，在确定的基本剖面基础上，确定电站坝段外形及缝腔尺寸。

5.6 泄水建筑物的水力设计5.6.1 泄水能力计算5.6.2 消能防冲设计5.6.2.1 消能方式的选择根据坝高、坝基及其下游河床和两岸地形、地质条件、下游河道水深和水位变化情况，并考虑过船、过木、排水、排推移质等要求，选择适合本工程的消能力式。

5.6.2.2 消能工设计(1) 设计原则：设计的消能工应能在渲泄设计洪水及其以下各级洪水流量时，尤其是常遇洪水流量时，都具有良好的消能效果，在校核洪水流量时，也不应造成严重破坏。

(2) 挑流鼻坎高程、挑角大小，反弧半径的确定，一般凭经验确定。