非溢流重力坝设计

第三章 非溢流重力坝设计

3.1基本剖面设计

3.1.1剖面设计原则

重力坝的设计断面应由基本荷载组合控制，并以特殊荷载组合复合。设计断面要满足强度和强度要求。非溢流坝剖面设计的基本原则是：①满足稳定和强度要求，保证大坝安全；②工程量最小；③优选体形，运用方便；④便于施工，避免出现不利的应力状态。

3.1.2基本剖面拟定

图3.1

重力坝的基本剖面是指坝的基本剖面是指在自重、静水压力（水位与坝顶齐平）和扬压力三项主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，并使工程量最小的三角形剖面，如图3.1。在已知坝高H 、水压力P 、抗剪强度参数f 、c 和扬压力U 的条件下，根据抗滑稳定和强度要求，可以求的工程量最小的三角形剖面尺寸。

3.1.3实用剖面的拟定

一、坝顶高程的拟定

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。坝顶高程由静水位+相应情况下的风浪涌高和安全超高定出。即∇＝静+h ∆式中：h ∆＝l z c h h h ++。式中：l h ----为波浪高度；z h ----为波浪中心线超出静水位的高度；c h ----为安全超高。

1、超高值h ∆的计算

（1）基本公式

坝顶应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程，h ∆可由式计算，应选择三者中防浪墙较高者作为选定高程。

c z h h h h ++=∆%1 （2.1）

式中h ∆—防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差m ；

%1h —累计频率为1%的波浪高度m ；

z h —波浪中心线至设计洪水位或校和洪水位的高差m ；

c h ——安全超高 ；

c h 的取值，根据下表3.1

表3.1

故本设计坝的级别为2级，所以设计安全超高为0.5m ，校核安全超高为0.4m 。 对于h l%和h z 的计算采用官厅公式计算：

3/14/50

0166.0D V h l =，0.810.4()c L h = 2

2l z h H h cth L L

ππ= 式中： 0V ----计算风速，m/s, 在计算%1h 和z h 时，设计洪水位和校核洪水位采用不同的计算风速值。计算风速在水库正常蓄水位和设计洪水位时，宜采用多年平均最大风速的 1.5~2.0倍，校核洪水位时宜采用相应多年平均最大风速。

D ----吹程，km ;

L ----波长，m ；

H ----坝前水深，m ；

（2）正常蓄水位h ∆时计算

风速采用C 江地区多年平均风速的1.5～2.0倍，即：

风速s

m 282140=⨯=V ，吹程km 5=D 。 各波浪计算要素计算如下:

波高m D V h l 828.15280166.00166.03/14/53/14/50

=⨯⨯== 由于250~20/20=V gD 之间,则为累计频率5%的波高，根据换算累计频率为

1%的波高为m h h 267.2828.124.124.1%5%1=⨯=⨯=。

波长L =m h l 851.16828.14.10)(4.108.08.0=⨯=⨯

m L H cth L h h l z 623.01851.16828.114.3)2(2

2=⨯⨯=⨯=ππ