水工建筑物课设设计计算

XXXXX

课程设计说明书

设计名称水工建筑物课程设计

设计题目混凝土重力坝课程设计

设计时间201X.0X.XX～20XX.0X.XX

系别水利工程系

专业水利水电工程专业

班级201X级水电(1)班

姓名XXXXXXXXXXXX

指导教师XXX

201X年XX月 XX日

目录

1.基本资料·1

2.坝体剖面拟定·2

3.重力坝剖面设计·4

4坝体稳定分析·8

4.1 非溢流坝段稳定分析·8

4.2 溢流坝段稳定分析·13

5 坝体边缘应力分析·18

5.1非溢流坝边缘应力分析·18

5.2溢流坝边缘应力分析·19

6 坝顶细部构造·21

7.参考文献·23

8.混凝土重力坝设计图纸·24

设计计算说明书

1.基本资料

1.1工程概况

顺河水量丰沛，顺河中游与豫运河上游的礼河、还乡河分水岭均较单薄，并处于低山丘陵区，最窄处仅10余公里。通过礼河、洲河及输水渠道，可通向唐山市；经还乡河、陡河可通秦皇岛市。为解决唐山市、秦皇岛市两地区用水，国家决定修建顺河水库。顺河水库位于河北省唐山、承德两地区交界处，坝址位于迁西县扬岔子村的顺河干流上，控制流域面积33700平方公里，总库容为25.5亿立方米。水库距迁西县城35公里，有公路相通。河槽高程150m。

水库枢纽由主坝、电站及泄水底孔等组成，水库主要任务是调节水量，供天津市和唐山地区工农业及城市人民生活用水，结合引水发电，并兼顾防洪要求，尽可能使其工程提前竣工获得收益，尽早建成。

根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用，枢纽定为一等工程，主坝为I级建筑物，其它建筑物按II级建筑物考虑。

1.2水文分析

1.年径流：顺河水量较充沛，顺河站多年平均年径流量为24.5亿立方米占全流域的53%，年内分配很不均匀，主要集中在汛期七、八月份。

2.洪水：多发生在七月下旬至八月上旬，有峰高量大涨落迅速的特点，据调查近一百年来有六次大水，其中1883年最大，由红痕估算洪峰流量约为24400—27400m³/s，实测的45年资料中最大洪峰流量发生在1962年为18800m³/s。

3.泥沙：淤砂浮容重为0.9吨/立米，内摩擦角为12度。淤砂高程157.5米。

4.建筑材料：砌石容重：2.3t/m3；混凝土容重：2.4t/m3。

1.3气象

库区年平均气温为10℃左右，一月份最低月平均产气温为零下6.8℃，绝对最低气温达零下21.7℃(1969年)7月份最高月平均气温25℃，绝对最高达39℃(1955年)，本流域无霜期较短(90—180天)冰冻期较长(120—200天)，顺河站附近河道一般12月封冻，次年3月上旬解冻，封冻期约70—100天，冰厚0.4—0.6米，岸边可达1米，流域内冬季盛行偏北风，风速可达七、八级，有时更大些，春秋两季风向变化较大夏季常为东南风，多年平均最大风速为21.5米/秒，水库吹程D=3公里。

1.4工程地质

库区地质：顺河水库、库区属于中高山区，河谷大都为峡谷地形，只西城峪至北台子

一带较为宽阔沿河两岸阶地狭窄，断续出现且不对称，区域内无严重的坍岸及渗漏问题。本层岩体呈厚层块状、质地均一、岩性坚硬、抗风化力强、工程地质条件较好，总厚度185米左右。岩石物理力学性质：岩石容重为2.68—2.70吨/立米，饱和抗压强度，弱风化和微分化岩石均在650公斤/厘米2以上，有的可达1100公斤/厘米2，混凝土与岩石的磨擦系数微分化及弱风化下部，可取ˊf=1.10、c ˊ=7.5kg/cm 2。

地震：库区的基本烈度为6度。

2.坝体剖面拟定

水库净水位的超高按公式l z c h h h h ∆=++计算，计算分设计洪水、校核洪水和正常蓄水位三种情况进行。

由于风的作用，在水库内形成波浪，它不但给闸坝等挡水建筑物直接施加浪压力，而且波峰所及高程也是决定坝高的重要依据。浪压力也与波浪要素有关，波浪要素包括波浪的长度、高度及波浪中心线高出静水位的高度。 2.1波浪要素计算 2.1.1累积频率波高计算

一般采用以一定实测或试验资料为基准的半理论半经验方法。根据SL319 — 2005《混凝土重力坝设计规范》丘陵、平原地区水库，宜按鹤地水库公式计算：

0v --计算风速，s m /，在正常洪水位和设计洪水位时，采用相应季节50年重现期

的最大风速的多年平均值，近似取s m v /5.210=

D --风区长度（有效吹程），m D 3000= 2%h ——累积频率为2%的波高，m

m

L ——平均波长，m

1/2

2200

0.0386[]m gL gD v v = （1）

计算得，设计洪水位时m L m 513.14=；校核洪水位时m L m 513.14=。 由公式

0.45

2

0.70

22

0.700

20

0.0018(

)0.13[0.7()]{}0.13[0.7()]

m m m gD gh gH v th th gH v v th v = （2）

计算出平均波高m h m 548.0=，并与平均水深m H （取正常蓄水位）相比得m

m

H h 约为0，

查SL319 — 2005《混凝土重力坝设计规范》表B.6.3-1不同累积频率的波高与平均波高的比值得到:

设计洪水位时m h 325.142.2548.0%1=⨯= 校核洪水位时m h 325.142.2548.0%1=⨯= 2.1.2 波浪壅高的计算：

已知km D 3=，设计洪水时采用多年平均最大风速s m v /5.210=，校核情况采用多年平均最大风速21.5/v m s =，根据SL319 — 2005《混凝土重力坝设计规范》官厅水库公式：

21%

2z h H

h cth

L

L

ππ=

（3）

计算得到设计洪水时波浪雍高m h z 38.0=，校核洪水时波浪雍高m h z 38.0=。