大工水工建筑物课程设计

网络教育学院《水工建筑物课程设计》题目：非溢流段混凝土重力坝设计

学习中心：安徽**奥鹏学习中心

专业：水利水电工程

年级： 2012年春季

学号：

学生：

指导教师：

《水工建筑物》课程设计基本资料

1.1 气候特征

根据当地气象局50年统计资料，多年平均最大风速14 m/s，重现期为50年的年最大风速23m/s，吹程：设计洪水位2.6 km，校核洪水位3.0 km 。

最大冻土深度为1.25m。

河流结冰期平均为150天左右，最大冰厚1.05m。

1.2 工程地质与水文地质

1.2.1坝址地形地质条件

（1）左岸：覆盖层2～3m，全风化带厚3～5m，强风化加弱风化带厚3m，微风化厚4m。

（2）河床：岩面较平整。冲积沙砾层厚约0～1.5m，弱风化层厚1m左右，微风化层厚3～6m。坝址处河床岩面高程约在38m左右，整个河床皆为微、弱风化的花岗岩组成，致密坚硬，强度高，抗冲能力强。

（3）右岸：覆盖层3～5m，全风化带厚5~7m，强风化带厚1～3m，弱风化带厚1～3m，微风化厚1～4m。

1.2.2天然建筑材料

粘土料、砂石料和石料在坝址上下游2～3km均可开采，储量足，质量好。粘土料各项指标均满足土坝防渗体土料质量技术要求。砂石料满足砼重力坝要求。

1.2.3水库水位及规模

①死水位：初步确定死库容0.30亿m3，死水位51m。

②正常蓄水位：80.0m。

注：本次课程设计的荷载作用只需考虑坝体自重、静水压力、浪压力以及扬压力。

表一

本设计仅分析基本组合(2)及特殊组合(1)两种情况：

基本组合(2)为设计洪水位情况，其荷载组合为：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。

特殊组合(1)为校核洪水位情况，其荷载组合为：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。

2.1 坝高计算

按照所给基本资料进行坝高计算，详细写明计算过程和最终结果。

2.2 挡水坝段剖面设计

按照所给基本资料进行挡水坝段剖面设计，详细写明计算过程和最终结果。

2.3 挡水坝段荷载计算

按照所给基本资料进行挡水坝段荷载计算，详细写明计算过程和最终结果。

2.4 挡水坝段建基面抗滑稳定计算

按照所给基本资料进行挡水坝段建基面抗滑稳定计算，详细写明计算过程和最终结果。

2.5 挡水坝段建基面边缘应力计算和强度校核

按照所给基本资料进行挡水坝段建基面边缘应力计算和强度校核，详细写明计算过程和最终结果。

2.1 确定工程等级

水库死库容0.30亿3m ，属于中型，永久性水工建筑物中的主要建筑物为3级，次要建筑物和临时建筑物为4级。

2.2 确定坝顶高程

(1)超高值Δh 的计算

Δh = h1% + hz + hc

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，按表2－1 采用

表2-1 坝的安全加高hc

内陆峡谷水库，宜按官厅水库公式计算（适用于0V ＜20m/s 及 D ＜20km ） 下面按官厅公式计算h1% ， hz 。

113

120

22000.0076gh

gD v v v -⎛⎫= ⎪⎝⎭ 11 3.75

2.150

220

00.331m

gL gD v v v -⎛⎫= ⎪⎝⎭

2

2l z h H

h cth

L

L

ππ=

式中：D ——吹程，km ，按回水长度计。

m L ——波长，m z h ——壅高，m

V0 ——计算风速 h ——当

20

20250gD

v = 时，为累积频率5%的波高h5%;当

20

2501000gD

v = 时， 为累积频率10%的波高h10%。

规范规定应采用累计频率为1%时的波高，对应于5%波高，应由累积频率为P （%）的波高hp 与平均波高的关系可按表2-2 进行换算

表2-2 累积频率为P （%）的波高与平均波高的比值

超高值Δh 的计算的基本数据

设计洪水位时，采用重现期为50 年的最大风速，本次设计021/v m s =；校核洪水位时，采用多年平均风速，本次设计014/v m s =。 a.设计洪水位时Δh 计算：

波浪三要素计算如下： 波高：

2

113

12

2

9.819.8126000.00762121

h -⎛⎫

⨯⨯=⨯ ⎪⎝⎭

h=1.03m 波长：

1

1

3.75

2.15

2

2

9.819.8126000.3312121m

L -⎛⎫⨯⨯=⨯ ⎪⎝⎭

m L =10.65m

壅高：2

2

1.033.140.31m 10.65

z m h h L π==⨯≈

2209.81260057.8421

gD v ⨯=≈，故按累计频率为005计算 1.03053.9

m m h H =≈，由表B.6.3-1查表换算 故000

151.24 1.24 1.03 1.28h h m =⨯=⨯≈

0.4c h m =

1%z c h h h h ∆=++

1.280.310.4

1.99m

=++=

b.校核洪水位时Δh 计算： 波高：

2

113

12

2

9.819.8130000.0076141414

h -⎛⎫

⨯⨯=⨯ ⎪⎝⎭

h=0.65m 波长：

1

1

3.75

2.15

2

2

9.819.8130000.3311414

14m

L -⎛⎫⨯⨯=⨯ ⎪⎝⎭

m L =7.37m

壅高：22

0.653.140.187.37

z m h h m L π==⨯≈

2209.813000

150.1514

gD v ⨯=≈，故按频率为005计算 0.65

053.9

m m h H =≈,由由表B.6.3-1查表换算 故000

151.24 1.240.650.81h h m =⨯=⨯≈

0.3c h m =

1%z c h h h h ∆=++