重力坝课程设计指导书

重力坝课程设计指导书
重力坝课程设计指导书
一、目的要求
教学计划及教学大纲的要求，课程设计目的是为学生创造一次全面运用所学重力坝的理论知识解决实际问题的初步训练机会，使学生对水利枢纽及水工建筑物（重力坝）的设计内容，方法及步骤有系统的了解，培养和逐步提高学生的综合运算，绘图及编写设计报告的基本技能，为今后从事设计、施工、管理工作打下一定的基础。

同时通过课程设计来进一步考察学生的学习质量，综合能力，自学资料能力，并发现存在的问题与不足，为进一步改进教学提供可靠依据。

本课程设计的重点是使同学掌握重力坝设计的单一安全系数法和分项系数极限系数设计方法，并在此基础上进行相应的结构计算，水力计算，进行坝体体的剖面设计、构造设计。

二、课程设计内容
根据提供的水文、水利计算成果，在分析研究所提供的资料的基础上，进行水工建筑物的设计工作，设计深度为初步设计。

主要设计内容：
1、确定水利枢纽工程和水工建筑物的等级、洪水标准。

2、大坝的枢纽布置
根据给定的坝址地形图确定重力坝坝轴线位置。

并且通过下面的计算成果、剖面和坝段等具体内容，在给出的地形图上绘制出大坝平面布置图，并且确定大坝若
干个大坝的控制点，标出控制点的坐标。

3、非溢流坝的断面尺寸拟定
A.选择浆砌石和混凝土重力坝两种坝型,分别拟定基本三角形进行比较,考虑工
程量、工程造价，地形、地质及施工进度等情况进行坝型比较，并且结合各自的溢
流方式，选择合理坝型。

B.确定坝顶高程
非溢流坝坝顶在洪水位以上的超高为△h，
△h=2h1+ h0+ h c
其中波高：2h1=0.0166V5/4×D1/3
波长： 2L1=10.4(2h1)0.8
波浪中心线在净水位以上的高度：〃h0=2π(h1)2/2 L1
坝顶高程按设计洪水位和校核洪水位两种情况计算，选定较大值。

计算时相应的波长、波高计算可以参考课本或其他资料。

C. 确定坝顶宽度
D. 确定坝底宽度
根据稳定条件分析，坝基面的抗剪强度较高时，坝底宽度由应力条件控制，反之，
坝基面抗剪强度较低时，坝底宽度由稳定条件控制。

一般坝底宽度可取坝高的0.7～0.9倍。

也可以直接初拟下游边坡系数来确定坝底宽度。

E.拟定并绘制实用剖面。

可以参考应力和稳定校核的结果，确定最终经济合理的实用断面型式。

4、溢流坝剖面的设计
a.确定溢流面曲线
分别绘制WES曲线、克-奥堰堰面曲线详图，分析比较各自的利弊，选用经济合理溢流面曲线。

可参考资料[2]的附录A；
列出溢流坝堰面曲线坐标表格，并绘制溢流坝面曲线图。

b.校核最大泄流量
拟定溢流孔数，闸墩厚度，计算相应的侧收缩系数、流量系数，校核闸门全开时的最大泄流量。

c.闸门类型选择
结合对溢流坝段坝顶的具体要求,闸墩所需的厚度及长度进行工程量计算,以工程量的大小作为选型依据,选择闸门的类型,并粗略确定启闭力的大小.
d.溢流重力坝剖面布置
将拟定的重力坝溢流剖面与非溢流坝段的实用剖面相比较，经过布置要求、工程量的比较计算，修改并最终确定溢流坝段的实用剖面；
e. 溢流坝的消能防冲设计
溢流坝的消能防冲计算包括：挑流消能要素反弧半径、挑射角，挑流鼻坎高程的确定；
水力计算：确定挑距和冲刷坑深度，判断大坝安全性。

5、溢流坝段的结构布置
溢流坝段的结构布置主要是坝顶布置以及边墩和导墙的尺寸拟定。

判断溢流是否高速水流，可按照能量方程计算几个断面的水深，以此确定导墙高度的主要依据。

6、重力坝的可靠度计算（分项系数极限系数设计方法）
7、重力坝的应力和稳定校核计算（单一安全系数设计方法）
8、大坝的构造
A.拟定基础廊道尺寸及位置
拟定基础廊道的尺寸，廊道沿坝体纵横向的布置，并坝体平面布置图及下游立视图中标出。

B.分缝和止水
将坝体分成若干坝段，编号，定出各坝段的桩号；确定坝体纵缝及分布情况，在剖面图上标出；
说明各缝的止水材料及埋设。

绘制止水详图。

C.排水
坝体和坝基排水方式的设计，并在剖面图上详细注明相应材料及尺寸。

D.泄洪孔的设计（略）
9、坝基处理
（二）设计要求
A.计算书一份（说明部分简写在计算书前面）
要求详细列出所有计算过程，计算过程尽量列表计算，附计算草图；列出计算成果，并说明成果是否合理，如不合理叙述可做何改动
的步骤。

分好章节，附有目录，不一定要打印稿；内容说理清楚，语句通顺，字迹工整；
B.设计图纸三张
要求用CAD制图，图纸上写有图纸说明，堰面曲线要求画出局部详图，列出具体坐标。

图中尺寸要求详细标注。

其中：
图一内容：溢流坝剖面图和非溢流坝剖面图，堰面曲线及坐标列表、止水详图。

要求在剖面图上标出详细坝体构造布置情况、坝基处理情况。

图二内容：坝体平面布置图。

要求定出坝轴线的方位角、定出控制点，计算坐标；标出坝段桩号及分缝止水及排水廊道的布置。

图三内容：大坝下游面立视图。

具体要求同图二。

C.成果说明一份。

要求简要说明计算成果及合理性，或设计的不足和还可以进一步改进的地方。

D.列出参考书目
列出资料或采用计算公式的出处，写明参考书的书名，页码，标于计算书的末尾。

注：附录1：坝址地形图
参考书： [1] 水工建筑物荷载设计规范DL5077-1997
[2] 混凝土重力坝设计规范DL5108-1999
[3] 浆砌石重力坝设计规范
[4] 小型水电站上册天大水利系主编
[5] 水工建筑物教科书
[6] 重力坝设计图集。