拱坝计算书汇总

计算书目录：

1、设计参数及控制指标

2、拱坝体形

3、应力计算

4、拱肩稳定计算

5、消能计算

6、坝体细部及放空、取水孔设计

1、设计参数及控制指标

1.1设计参数

坝体材料：200#砼，容重2.4t/m3,弹模1.7E6(坝体弹模考虑徐变的影响，取为瞬时弹性模量的0.6--0.7)，泊松比0.167，线胀系数1×10-5/℃，导温系数

3m2/月。

坝基：灰岩，容重3t/m3,弹模2E6，泊松比0.27，线胀系数1.4×10-5/℃，导温系数3m2/月。淤沙浮容重按1t/m3,内摩擦角14°。

水文及地基f、c等有关各专业的基础资料请见附件1。

温度荷载按规范(SD145-85)附录公式由程序动计算，封拱灌浆温度取8-12℃。

1.2控制指标

大坝拱肩稳定及应力控制指标均严格按照《混凝土拱坝设计规范》（SD145-85）执行，见表1-1、1-2。

表1-1 抗滑稳定安全系数表

2、拱坝体形

拱坝体形为双曲拱坝，拱圈平面曲线采用圆弧。因两岸地形不完全对称而采用两岸不同半径的双曲拱坝。

2.1坝顶高程的拟定

设计洪水位(p=2%)：848.35m

正常蓄水位：848m

2.1.2 坝顶高程根据各种运行情况的水库静水位加上相应超高后的最大值确定。顶超高值Δh按下式计算(请见SD145-85《混凝土拱坝设计规范》第八章拱坝构造）

Δh=2h l + h0 + h c

式中：Δh………坝顶距水库静水位高度(m)

2h l………浪高(m)

h0………波浪中心线至水库静水位的高度(m)

h c………安全超高(m)：正常运用情况取0.4m，非常运用情况取0.3m。

2.1.3 波浪要素按“官厅——鹤地”公式计算：

2h l = 0.0166 V f5/4 D f1/3

2L1 = 10.4(2h l ) 0.8

h0 = 4πh l2 /(2L1)

式中：2L1 ………波长（m）；

D f ………吹程，由坝前沿水面至对岸的最大直线距离(km) ,取1Km。

V f ………计算风速(m/s)，正常和设计情况取15m/s，校核情况取

9.6m/s。

2.1.4 坝顶高程计算成果见下表：

河床底部高程为782.3m，按地质提供的基本资料，挖深按20.5m计，则坝高为87.4m，属于高坝，在坝顶高程849.7m开挖后的河谷水平宽度为193.63m，则河谷宽高比L/H = 193.63 / 87.4 = 2.215，属“V”型河谷。

2.2、拱坝体型设计

Tc=0.4+0.01(L+3H)

式中 Tc —— 坝顶厚度（m ） H —— 最大坝高（m ）= 87.4 L —— 顶拱弦长（m ）= 193.63

经计算得 Tc = 0.4+0.01(193.63+3×87.4) = 4.9583m ，考虑交通等要求，取Tc =5m 。 2.2.2 拱圈厚度 （1）坝底厚Tb

①参见《砌石坝设计》P138经验公式

Tb = (0.132(L/H)0.269+(2H/1000))×H

式中 Tb —— 坝底厚度（m ） H —— 最大坝高（m ）= 87.4 L —— 顶拱弦长（m ）= 193.63

经计算得 Tb = (0.132(193.63 / 87.4)0.269+(2×87.4 /1000))×87.4 = 29.57m 。 ②由美国肯务局的经验公式

式中 Tb —— 坝底厚度（m ） H —— 最大坝高（m ）= 87.4 L 1—— 顶拱弦长（m ）= 193.63

L 2—— 顶底以上0.15H 处弦长（m ）= 42.2 经计算得 Tb = 8.77m 。

综合考虑后，取坝底厚度为Tb = 22m 。

水平拱圈厚度按 T = Tc + ( Tb – Tc ) Y / H 计算，即为

T = 5 + ( 22 – 5 ) Y / 85.9 = 5 + 0.1979 Y

2.2.3 上游面曲线初拟

参考其他工程经验及规范要求进行设计： 设 β1 = Hd / H

β2 = Aud / H K = Aub/ Tb

一般情况下有： β1 = 0.3 ~ 0.4

β2 = 0.135 ~ 0.175

K = 0.3 ~ 0.8

122

/213

)122/(0012.0H H L HL Tb

Hd = 0.38 H = 0.37 × 85.9 = 31.783 m Aud = 0.175 H =0.16 × 85.9 = 15.0325 m Aub = 0.7 × 20 = 14m m = Aud - Aub

最终的成果取值为：(请见右图)

Hd = 31.8 m Aud = 14.944m Aub = 13.5 m

m = 14.944 –13.5 = 1.444m

将地形图上可利用的基岩线确定后，再确定每一层拱圈对应的水平弦长，

定出半径后（用半中心角控制，如顶拱的半中心角在80°～110°之间，底拱的半中心角在40°～80°之间，半径的连线为一光滑的曲线）经过应力控制的优化后得到拱坝体型。计算采用的程序为ADASO 。

设计过程中严格按照有关规范的要求来进行大坝体形的设计调整，最后确定大坝体形如下(请见下页)：

3、应力计算

3.1 计算方法及荷载组合

拱坝应力按多拱多梁混合法计算，利用北京水科院ADASO程序在PentiumⅡ微机上计算。计算初拟采用7层拱圈，其高程分别为：849.7、843.0、827.2、811.4、795.6、779.8、763.8m(拟合层为砼垫层762.3m)。

荷载组合情况分基本组合及特殊组合两类。

基本组合为：

⑴正常蓄水位+相应尾水位+设计正常温降+自重+扬压力+泥沙压力+浪压力。

特殊组合为：

⑵校核洪水位+相应尾水位+设计正常温升+自重+扬压力+泥沙压力+浪压力。

地区地震烈度小于Ⅵ度，故不作动力计算。

3.2温度参数说明

多年年平均气温14.6℃

多年平均最低月(1月)气温3.8℃

多年平均最高月(7月)气温24.7℃

日照影响按2℃计

温降变幅=年平均气温-最低月平均气温=14.6-3.8=10.8℃

考虑日照影响后，设计正常温降=10.8+2=12.8℃，计算时间取1.5

温升变幅=最高月平均气温-年平均气温=24.7-14.6=10.1℃

考虑日照影响后，设计正常温升=10.1+2=12.1℃，计算时间取7.5

库底水温因无实测资料，按规范(SD145-85)附录规定，T kd可近似按最低3个月平均气温计，T kd=(3.8+5.0+5.9)/3=4.9℃

水表面年平均水温=年平均气温+日照影响=14.6+2=16.6℃

表面水温年变幅=气温年变幅的一半=(24.7-3.8)/2=10.45℃

温度计算的初相位取值为6.5（月）。

3.3计算成果

经计算，拱坝最大拉应力为1.42MPa，发生在▽795.6m高程右拱端的上游面，计算工况为校核洪水位+温升；最大压应力为4.03MPa，发生在▽795.6m高程右拱端的下游面，计算工况为校核洪水位+温升，均小于大纲中规定的允许应力。应力分布规律符合一般规律，较合理，计算原始数据和结果文件见附。