消力池稳定计算

***水库工程

上坝址重力坝方案消力池稳定计算稿

(可研阶段)

************有限公司

2019年11月

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目录

1计算目的 (1)

2计算要求 (1)

3计算依据 (1)

4计算过程 (1)

4.1 基本参数 (1)

4.2 计算公式 (2)

4.3 计算过程 (4)

4.4 计算成果 (5)

4.5 结论 (5)

1计算目的

根据水工结构布置和水力学计算成果，计算可行性研究阶段上坝址重力坝方案消力池底板的抗浮条件，确定抗浮处理措施和工程量。

2计算要求

满足可行性研究阶段要求。

3计算依据

《混凝土重力坝设计规范》SL319-2018

《水工建筑物荷载设计规范》SL744-2016

《溢洪道设计规范》SL253-2018

《***水库工程上坝址重力坝方案水力学计算稿》

4计算过程

4.1基本参数

消力池底板总长30m，宽43m，底板厚2m，底板高程1349m。消力池结合下游开挖布置，对基础进行固结灌浆处理，固结灌浆孔的间、排距均为2m，呈方形布置，坝基面孔深入基岩8m。为增强护坦与基础连接布置基础插筋锚固，插筋为Φ25@2m×2m，入基岩深5.0m。

底流消能跃前水深按取泄槽末端的水深，根据泄槽水面线结果取末端水深。

4.2 计算公式

消力池底板抗浮稳定复核计算按照不设排水孔考虑，计算工况： (1)宣泄消能防冲的洪水流量。 (2)宣泄设计洪水流量。 (3)宣泄校核洪水流量。

根据《溢洪道设计规范》SL 253-2018规定，底板的抗浮稳定计算公式按照下式计算：

123

12

f P P P K Q Q ++=

+

式中：P 1—底板自重，KN ；

P 2—底板顶面上的时均压力，KN ；

P 3—当采用锚固措施时，地基的有效重量，KN ； Q 1—底板顶面上的脉动压力，KN ； Q 2—底板底面上的扬压力； (1)护坦自重

护坦长度30m ，宽度43m ，厚度2m ，混凝土容重24KN/m 3。 (2)时均压力

时均压力的计算公式按《水工建筑物荷载设计规范》SL744-2016中的要求，

cos tr w p h γθ=

式中：p tr —— 过流面上计算点的时均压强代表值(N/m 2)；

w γ—— 水的重度，(kg/m 3)； h —— 计算点的水深；

θ—— 结构物底面与水平面的夹角，θ=0。

脉动压力的计算公式按《水工建筑物荷载设计规范》SL744-2016计算：

f m f p p A β=±

式中：P f ——脉动压力，N ；

p f ——脉动压强，N/m 2； A ——作用面积，m 2；

m β——面积均化系数，按《水工建筑物荷载设计规范》SL744-2016

表7.5.1取值；

其中正、负号应按不利设计条件选定。

面积均化系数m β

注：L m -结构块顺流向的长度，m ；b-结构块垂直流向的长度，m ；h 2-第二共轭水深，m 。

2

3.02

w f p

v p K ρ=

式中：K p ——脉动压强系数，按《水工建筑物荷载设计规范》SL744-2016表7.5.2取值；

ρw ——水的密度，Kg/m 3；

v ——相应工况下水流计算断面的平均流速，m/s(对消力池水流，可

取收缩断面的平均流速)；

注：表中Fr 1为收缩断面的弗劳德数，x 为计算断面离消力池起点的距离，m ；L 为消力池的长度

扬压力计算时按照虽设有排水设施，但均考虑为不可靠的状态下进行计算，偏安全。

(5)锚固地基有效自重

按《溢洪道设计规范》SL253-2018中附录B.2.4计算：

3R

TA P γ'= 303

L

T S d =-

- 式中：P 3——锚固地基的有效重量，kN ；

γ’R ——岩石浮重度，KN/m 3； A ——n 根锚筋护坦的计算面积，m 2； T ——锚固地基的有效深度，m ； d ——锚筋直径，m ； L ——锚筋间距，m ；

S ——锚筋锚入地基的深度，m 。

图4.4-1 锚固力计算简图

锚筋锚入地基的深度S=5.0m ，锚筋的间距L=2m 。

4.3 计算过程

注：查表得，前段Kp=0.03，中段Kp=0.05，后段Kp=0.02。

4.4计算成果

4.5结论

各工况下抗浮稳定安全系数均大于1.2，该消力池设计满足规范要求。