水工建筑物重力坝课程设计

水工建筑物课程设计

——重力坝

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学号：**********

班级：11水利水电工程（本）04 指导老师：**

目录

一、原始资料(数据) (2)

二、坝体剖面拟定 (3)

三、稳定分析 (5)

四、应力分析 (13)

五、溢流坝面设计 (15)

六、细部构造设计 (17)

七、地基处理设计 (19)

附录1：参考资料 (21)

附录2：坝体剖面图 (21)

一、原始资料(数据)

某枢纽以发电为主，兼顾防洪灌溉。水库建成后，还可以提高下游二个水电站的出力和发电量。该工程坝型为混凝土重力坝。 1、水库特征：

1.1、水库水位： ①正常蓄水位—349米 ②设计洪水位—349.9米 ③校核洪水位—350.4米

1.2、下泄流量及相应下游水位：①千年一遇洪水的下泄流量13770s m 3，相应下游水位271.90米；②五千年一遇洪水的下泄流量15110m 3，相应下游水位27

2.63米

1.3、库容：总库容为17.9亿立方米 考虑开挖后，坝基面高程269m 2、综合利用效益：

2.1、装机容量20万千瓦，年发电量7.4亿度。

2.2、防洪：可将千年一遇洪峰流量以18200s m 3削减至13770s m 3；可将五千年一遇洪峰流量从21200s m 3削减至15110m 3；可灌溉农田30万亩；此外还可改善航运条件，库区可从事养殖。 3、自然条件：

3.1、地形：坝址位于峡谷出口段，左岸地势较低，山坡较缓；右岸地势较高，山坡较陡。

3.2、地质：坝址出露岩层为志留系圣母山绿色含砾片岩。岩性坚硬完整，新鲜岩石饱和极限抗压强度在60-80Mpa 以上，坝上游坡角为绢云母绿泥石英片岩, 饱和极限抗压强度为30-40 Mpa 。

坝基坑剪断摩擦系数f 经野外试验及分析研究确定为1.0-1.1；坝基坑抗剪断凝聚力为0.6-0.8 Mpa 。

3.3、水文地质：坝址水文地质较简单。相对不透水层埋藏深度一般在35米以内，

库区无渗漏问题。

3.4、气象资料：最高气温为42℃，最低气温为-8℃，多年平均最大风速为14s m ，水库吹程为1.4km

3.5、淤泥：百年后坝前淤沙高程为286.6米，淤积泥沙内摩擦角取︒=0ϕ，淤沙浮容重为33108m N ⨯

二、坝体剖面拟定

1、 工程等级

总库容为17.9亿立方米，确定为大（1）型水库，等级为Ⅰ级。 2、确定坝高

2.1、超高值Δh 的计算

坝顶高程应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程，防浪墙顶至设计洪水位或校核洪水位的高差Δh ，可由式（2-1）计算。

Δh = h1% + hz + hc （2-1） Δh —防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差，m ； h1% —累计频率为1%时的波浪高度，m ；

hz —波浪中心线至设计洪水位或校核洪水位的高差，m ；

hc —安全加高，由于该工程的级别为Ⅰ级，故查得设计洪水位情况hc ＝0.7m ；

校核洪水位情况hc ＝0.5m 。

下面按官厅公式计算h1% ， hz 。

V 0 为计算风速，14m/s ；D 为吹程，1.4km ；波高h l ：gD/V 02=70∈(20～250)，为累计频率5%的波高h5%，规范规定应采用累计频率为1%时的波高，对应于5%波高，应乘以1.24；

首先计算波浪高度h l 和波浪长度L 和波浪中心线超出静水面的高度hz 。 （1） 设计洪水位时：设计洪水位时Δh 计算，风速采用多年平均最大风速 V 0

=14m/s ，吹程D=1.4km 。

波浪三要素计算如下：

波高h l =0.0166 V 05/4 D 1/3=0.0166×14^(5/4)×1.4^(1/3)=0.50m 波长L=10.4(h l )0.8 =10.4×0.5^0.8=6.00m

雍高hz=πhl2/Lcth2πH/L=3.14×0.5^2/6.0×cth(2×3.14×

80.9/6.0)=0.13m

计算得出h=h 5% =0.50m ，因gD/V 02

=70，h 1%=1.24h 5%=0.62m ； hz = 0.13m ； hc = 0.7m Δh = h 1% + hz + hc=0.62+0.13+0.7=1.45m

（2） 校核洪水位时：

计算方法同上，hc=0.5m ，Δh = h 1% + hz + hc=0.62+0.13+0.5=1.25m 2.2、坝高计算

坝顶高程按下式计算，并选用其中较大值 坝顶高程=设计洪水位+Δh 设=349.9+1.45=351.35m 坝顶高程=校核洪水位+Δh 校=350.4+1.25=351.65m 取校核洪水位时的情况351.65m

为保证坝体运行安全，需设置防浪墙，取1.2m ，坝顶高程取为▽350.5m 。坝基面高程为269m,坝顶高程为350.5m,坝高为350.5-269=81.5m 。 3、 拟定坝顶宽度

因无特殊要求，根据规范的规定，坝顶宽度可采用坝高的8%～10%取值，且不小于2m 并应满足交通和运行管理的需要。按坝高的10%计算，即为6.52m ～8.15m ，考虑到上游防浪墙、下游侧护栏、排水沟槽及两边人行道等，取坝顶宽为8m ，以满足大坝维修作业通行需要。 4、 拟定剖面尺寸

拟定坝体形状为基本三角形。本次设计采用上游坝面铅直，下游倾斜的形式。该形式为实际工程中经常采用的一种形式，具有比较丰富的工程经验。下游坝坡坡率m=0.6～0.8，取m=0.8。计算得坝底宽度为B=0.8×81.5=65.2m 。坝体剖面示意图如图二-1。