重力坝设计计算书

水工建筑物课程设计

设计名称：混凝土重力坝设计

学院：土木工程学院

专业：水利水电工程专业

年级： 2012

学号：1208070176

学生姓名：杨林

指导教师：邹爽老师

2015年7月16日

目录

一、设计坝顶高程

1.确定坝基开挖高程 (1)

2.计算坝顶高程 (1)

二、绘制坝基开挖线 (2)

三、设计非溢流坝段

1.设计实用剖面 (3)

2.实用坝体剖面稳定及强度验算 (4)

四、设计溢流坝段

1.孔口形式及溢流坝前沿总长 (15)

2.溢流面体型设计 (15)

五、溢流坝段稳定验算

1.溢流坝段剖面图 (18)

2.设计洪水位状况 (19)

3.校核洪水位情况 (21)

六、设计消能工

1.选择鼻坎形式 (24)

2.确定挑角、鼻坎高程和反弧半径 (24)

3.计算挑距和下游冲刷坑深度 (24)

七、坝体细部构造拟定

1.橫缝布置 (28)

2.坝顶的布置 (28)

3.廊道系统 (28)

4.橫缝灌浆，固结灌浆，排水措施 (29)

八、附录

重力坝设计资料 (30)

一、设计坝顶高程

1.确定坝基开挖高程

由相关水文、地质等资料初步估计坝高为50米左右，可建在微风化至弱风化上部基岩上，又下坝址河面高程1858.60m ，综合槽探、硐探、钻探和地表地质勘察资料，坝址区左右岸坡残坡积层厚度达3～5m ，局部地段深达10m ，河床上第四纪冲积覆盖层厚度为8.8m 左右；结合风化线深度，初步拟定坝基最低开挖高程为1843.50m 。大坝校核洪水为500年一遇，坝体级别为4级。

2.计算坝顶高程

坝顶应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶的高程应高于波浪顶高程，其与正常蓄水位或校核洪水位的高差，选择两者中防浪墙顶高程的高者作为选定高程。 (1).相关资料

(2). 计算h l 根据官厅公式计算： 当20

gD

V =20～250 时，为累计频率5%的波高h 5%; 当

20

V gD

=250～1000 时，为累计频率10%的波高h 10%; 本设计

20

V gD

=（9.8×0.6×103）/20.72=13.723 故取h l ≈h 5%.

（3）.计算防浪墙顶高程及基本剖面坝高

二、绘制坝基开挖线

坝高超过100m时，坝可建在新鲜、微风化或弱风化下部基岩上；坝高在50～100m时，可建在微风化至弱风化上部基岩上；坝高小于50m时，可建在弱风化中部至上部基岩上。本设计坝高为50.454m，根据地质资料坝基建在弱风化层上部基岩上。开挖线见CAD附图。

三、设计非溢流坝段

1.设计实用剖面

（1）.坝顶宽度

一般取坝高的8%~10%，且不小于2m；此处坝高范围可取为：8%x50.454=4.036m、10%x50.454=5.045m。综合取坝顶宽度为5m. （2）.上下游坝坡坡率

根据工程经验，一般情况下，上游坝坡坡率为n=0~0.2，常做成铅直、或上部铅直，下部倾斜；下游坝坡坡率为m=0.6~0.8。考虑施工，枢纽布置，地质条件等因素，坝体上游面设计为上部铅直，下部倾斜，转折点取和淤沙高程等高，即为1876.25m，坡率为0.2；下游坝坡坡率取为0.8。故可得坝体底宽：

B=49x0.8+(1876.25-1843.50)x0.2=45.75m。

（3）.坝体实用剖面参数

2．实用坝体剖面稳定及强度验算

帷幕灌浆中心线取距坝踵8m，取单宽1m进行计算。砼的容重:

γ

C =2.4 t/m3,水的容重:γ

W

=1t/m3。

(1).设计洪水位情况(正常蓄水位情况与此相同)

a. 实用剖面图

b. 计算简图：

基本数据

坝顶高程1893.954 m 上游水位1892.500 m 坝基高程1843.500 m 相应下游水位1861.290 m 三角形起点高程1892.500 m 泥沙高程1876.250 m 坝顶宽b 5.000 m f'抗剪断摩擦系数0.850

下游坡率m 0.800 c'抗剪断凝聚力0.45MPa

上游坡率n 0.200 r砼 2.400 t/m3扬压力折减系数0.25 r水 1.000 t/m3上游起坡高程1876.250 m 泥沙内摩擦角30o

下游起坡高程1886.250 m r沙0.800 t/m3

c.荷载计算

取1延米计算，坝底宽B=45.75m。则:

坝体自重: W2=r坝A2=2.4x(1886.25-1843.5)x34.2x0.5=1754.46t W3=r坝A3=2.4x5x(1893.954-1843.5)=605.448t

W4=r坝A4=2.4x(1876.25-1843.5)x6.55x0.5=576.240t

水重：W1=r水A1=1.0x17.788x17.788x0.8x0.5=126.594t

W5=r水A5=1.0x6.55x(1876.25-1843.5)x0.5=107.256t

W6=r水A6=1.0x(1892.50-1876.25)x6.55=106.438t

水压力：P1=0.5r水H12=0.5x1.0x(1892.50-1843.5)2=1200.5t P2= 0.5r水H22=-0.5x1.0x(1861.29-1843.5)2 =158.242t

泥沙压力：P S=1

2r sb h S220

tan(45)

2

ϕ

-

=0.5x0.8x(1876.25-1843.5)2xtan230o

=143.008t

扬压力：U1=(1861.29-1843.5)x1.0x45.75=813.893t U2=(45.75-8)x(1892.5-1861.29)x1.0x0.25x0.5=147.27t U3=8x(1892.5-1861.29)x0.25x1.0=62.42t

U4=8x(1892.5-1861.29)x0.5x1.0x(1-0.25)=93.63t