浆砌石重力坝课程设计报告书

《水工建筑物》系列课程设计

--------重力坝电算课程设计

指示书

一、设计任务：浆砌石重力坝典型剖面设计

二、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。主要设计内容为：

1、确定水利枢纽工程和水工建筑物的等级、洪水标准

2、通过稳定、强度分析，拟定坝体经济断面尺寸；

3、通过坝基水平截面处坝体内部应力分析，定出坝体混凝土分区方案；

4、坝体细部构造设计：廊道布置、坝体止水、坝体排水及基础防渗和排水等。

三、设计作法

分析基本资料，根据课堂所学内容，参照规范[1～3]各相应部分进行设计，对设计参数进行选取、方案进行拟定等。

设计中所需基本资料，除已给定之外，还有自行研究确定的。

四、基本资料

(一)、设计标准：某水库位于某河道的上游，库区所在位置属高山峡谷地区。根据当地的经济发展要求需修建水库，该工程以发电、灌溉、防洪为主。拟建的水库总库容1.33亿立方米，电站装机容量9600kw。工程等级、建筑物级别以及各项控制标准、指标按现行的国家规范规范[4]自行确定。

(二)、坝基地质条件

1、开挖标准：本工程坝体在河床部分的基岩设计高程原定在827.20m。

2、力学指标：坝体与坝基面接触面的抗剪断摩擦系数f＇=1.05，粘结力系数c＇＝

900kPa。

3、基岩抗压强度：15002

kg

/cm

(三)、特征水位

经水库规划计算，坝址上、下游特征水位如下：

P=0.1%校核洪水位为909.92m，相应下游水位为861.15m；

P=1% 设计洪水位为907.32m，相应下游水位为859.80m；

正常挡水位为905.70m；相应下游水位为855.70m；

淤沙高程为842.20m；

(四)、荷载及荷载组合

荷载组合根据实际情况并参照规范[1～3]要求。具体计算时选取了1种有代表性或估计

其为控制性的组合进行设计计算。

有关荷载资料如下：

1、筑坝材料：浆砌石容重5.233/m kN 。

2、坝基扬压力、坝基防渗处理：根据水库地基情况，设置帷幕灌浆和排水孔幕，扬压力折减系数取0.3，折减位置距上游坝轴线8m 。

3、风速与吹程：坝址洪水期多年平均最大风速18.1m/s ，洪水期50年重现期最大风速25m/s ，坝前吹程1公里。

4、水库淤沙：淤沙浮容重为8.03/m kN ，淤沙内摩擦角 12=ϕ。

5、坝址地震基本烈度：根据“中国地震烈度区划图”坝址位于7度区，设防烈度按7度考虑。

6、坝顶有一般交通要求。 五、设计步骤

(一)、工程等级确定

由于拟建的水库总库容1.33亿立方米，电站装机容量9600kw 。按现行的国家规范规范[4]如下表

由以上工程等级规范可得出，工程等级为Ⅱ级。

(二)、初步拟定坝体断面

1、基本剖面尺寸的确定：假定基本剖面为三角形，上游水位与坝顶齐平，扬压力、静水压力均为三角形分布，确定满足强度和稳定条件下的最小坝底宽度T 。

①按满足强度条件确定坝底的最小宽度T

当库满时： )(2

21w w c TH

U W W W αγβγγ-+=

-+=∑ )2232(122

222w T H w

w w c c H

T M αγγβγβγβγγ---+-=∑

上游边缘铅直正应力()()⎥⎦⎤

⎢⎣⎡---+-=2221T H H w w w c yu

γαγββγβγσ (1)

下游边缘铅直正应力()⎥⎦⎤

⎢⎣

⎡+--=221T H H w w c yd

γββγβγσ (2)

当库空时，令式(1)、式(2)中w γ=0，得：

)(2

21w c TH

U W W W αγγ-=

-+=∑ )2(122

22w T H w

c H

T M αγγγ--=∑

上游边缘铅直正应力()βγσ-=1H c yu (3) 下游边缘铅直正应力βγσH c yd = (4) 强度控制条件是坝基面不允许出现拉应力。当库空时，由式(3)可以看出：只要β在0～1之间，即上游坡度取正坡，坝基面不出现拉应力。当库满时要使上游不出现拉应力，可令式(2)中=yu σ0，求得坝底宽度为：()()αβββγγ--+-=

21w

c

H

T ，由该式可知，当H 为

一定值时，β值越小，则底宽也越小。考虑库空时，下游坝面不出现拉应力，可取β=0，求得上游坝面为铅直面的三角形基本剖面的最小底宽

m 35.553.081

.95

.2312.80=-=

-=

αγγw

c

H

T 。

②演算宽度T=55.35m 时是否满足稳定要求 由式()∑-+=-+=w w c TH

U W W W αγβγγ2

21 ()KN W 47.4558181.93.05.23212

.8035.55=⨯-⨯=

∑ KN H r P w 3148612.8081.95.02122=⨯⨯==∑ ()

16.13148647.455818.0=⨯=-=∑∑P

U W f K

()1..331486

55

90047.4558105.1''=⨯+⨯=

+-=

∑∑P

A

c U W f K

K 值大于3，满足要求。所以取T=63m

2、坝顶高程、坝顶宽度的确定：根据已给的设计洪水位及校核洪水位，考虑风浪及安全加高等确定浪墙顶高程及坝顶高程。又由于坝顶需要行走门式起重机，门机轨距7.0

米。计算设计洪水位和校核洪水位情况下的h 1%(m)和hz 则由公式 可求出安全超高。 计算过程如下表：

c z h h h h ++=∆%1