消力池稳定计算.pptx

建筑物级别： 消能防冲设计标准：
消能防冲设计标准水库水位：
消能防冲标准相应下泄流量：
消能防冲标准相应下游水位： 设计洪水位(P=3.33%)： 设计洪水标准相应下泄流量： 设计洪水标准相应下游水位：
水力学基本参数
4
级 水库正常蓄水位：
5%
- 校核洪水位(P=0.5%)：
1393.48 m
校核洪水标准相应下泄流 量：
学海无 涯
***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 XXXX 年 11 月
审定：
学海无 涯
审查：
校核：
编写：
学 海 无涯
目录
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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。
式中：P1—底板自重，KN； P2—底板顶面上的时均压力，KN； P3—当采用锚固措施时，地基的有效重量，KN； Q1—底板顶面上的脉动压力，KN； Q2—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/m3。 (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-XXXX 中的要
后段
43
12
5.993
前段
43
6
4.477
消能防冲 中段
43
12
4.477
后段
43
12
4.477
Lm/h2
9.001 9.001 9.001 7.175 7.175 7.175 9.605 9.605 9.605
b/h2
2.093 2.093 2.093 1.669 1.669 1.669 2.234 2.234 2.234
校核洪水标准相应下游水
151
m3/s 位：
1354.42 m 堰顶高程：
1393.62 m 底部高程：
172
m3/s 底板高程：
1354.6 m
1392 m 394.19 m
271
m3/s
1355.15 m
1392 m 1345 m 1349 m
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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。
式中：Pf——脉动压力，N； pf——脉动压强，N/m2； A——作用面积，m2；
m ——面积均化系数，按《水工建筑物荷载设计规范》SL744-XXXX
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
结构部位
平底消力池底板
结构分块 尺寸
βm
Lm/h2
0.5
1
1.5
b/h2 0.5 1 1.5 0.5 1 1.5 0.5 1 1.5 - 0.55 0.46 0.4 0.44 0.37 0.32 0.37 0.31 0.27
求，
ptr wh cos
式中：ptr—— 过流面上计算点的时均压强代表值(N/m2)；
w —— 水的重度，(kg/m3)；
h—— 计算点的水深；
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θ—— 结构物底面与水平面的夹角，θ=0。 (3)脉动压力 脉动压力的计算公式按《水工建筑物荷载设计规范》SL744-XXXX 计算：
pf m pf A
水容重 (KN/m3)
护坦起始端 时均压强 (KN/m2)
9.81
1.363
护坦末端时 均压强 (KN/m2) 46.864
护坦时均压 力(KN/m2)
31106.14
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校核洪水 消能防冲
0.218 0.122
5.993
9.81
4.477
9.81
2.134 1.198
58.791 43.916
工况 设计洪水 校核洪水 消能防冲
跃前水深h1 0.139 0.218 0.122
底流消能计算成果
跃后水深h2 流速V Fr1 自由水跃长度
4.777
28.798 24.671
32.004
5.993
28.967 19.828
39.850
4.477
28.756 26.273
30.046
池长 25.603 31.880 24.037
出口流速 0.714 1.025 0.648
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-XXXX 规定，底板的抗浮稳定计算公式按 照下式计算：
Kf
P1 P2 P3 Q1 Q2
39296.90 29098.63
锚固地基有效自重P3 计算
岩石天然容重（KN/m3） 锚筋间距(m) 锚筋长度(m) 锚筋直径(mm) 有效重量（KN）
27
2
5
25
79460.77
计算工况
设计洪水 校核洪水 消能防冲
流速 v(m/s)
28.7983 28.9675 2.273
注：查表得，前段Kp=0.03，中段Kp=0.05，后段Kp=0.02。
脉动压力Pf 计算
计算工况
垂直流向长 部位
顺流向长
第二共轭水
度 b(m) 度 Lm(m) 深 h2(m)
前段
43
6
4.777
设计洪水 中段
43
12
4.777
后段
43
12
4.777
前段
43
6
5.993
校核洪水 中段
43
12
5.993
P2
P3
Q1
Q2
Kf
设计
61920 31138.42 79460.78 15020.69 96177.24 1.55
校核
61920 39337.1 79460.78 15392.54 103137.4 1.52
消能防冲 61920 29128.94 79460.78 14880.72 93899.36 1.57
平底消力池底板的脉动压强系数KP
结构部位
Fr1>3.5
Fr1≤3.5
0.0<x</L<0.2
0.03
0.03
所在位置 0.2<x</L<0.6
0.05
0.07
0.6<x</L<1.0
0.02
0.04
注：表中Fr1 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，
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m；L 为消力池的长度 (4)扬压力 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，
注：Lm-结构块顺流向的长度，m；b-结构块垂直流向的长度，m；h2-第二共
轭水深，m。
v2
p f 3.0Kp
w
2
式中：Kp——脉动压强系数，按《水工建筑物荷载设计规范》SL744-XXXX
表 7.5.2 取值；
ρw——水的密度，Kg/m3； 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)；
脉动压 βm 力（KN） 0.3 2888.59 0.27 8665.78 0.27 3466.31 0.32 3117.48 0.27 8767.90 0.27 3507.16 0.29 2784.13 0.27 8640.42 0.27 3456.17
扬压力计算
下游水位 底板底部高 扬压力总水
计算工况 (m)
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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。
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-XXXX 《水工建筑物荷载设计规范》SL744-XXXX 《溢洪道设计规范》SL253-XXXX 《***水库工程上坝址重力坝方案水力学计算稿》
4 计算过程
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。
脉动压强pf 计算
水密度 （kg/m3）
脉动压强前 段(N/m2)
（0~0.2L）
1000
37320
1000
37760
1000
37211
脉动压强中段 (N/m2)
（0.2~0.6L） 62201 62934 6XXXX
脉动压强后段 (N/m2)
（0.6~1.0L） 24880 25173 24807
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
混凝土底板重度计算
护坦宽度(m) 护坦厚度(m) 混凝土容重KN/m3 护坦长度(m) 护坦重量 KN
43
2
24
30
61920
计算工况 设计洪水
起始水深(m) 0.139
跃后水 深(m)
4.777
时均压力P2 计算
偏安全。
(5)锚固地基有效自重 按《溢洪道设计规范》SL253-XXXX 中附录 B.2.4 计算：
P3 RTA
T S L 30d 3
式中：P3——锚固地基的有效重量，kN； γ’R——岩石浮重度，KN/m3； A ——n 根锚筋护坦的计算面积，m2； 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。
程(m)
头(m)
α
扬压力强度 (KN/m2)
扬压力(KN)
设计洪水 1354.6
347
7.6
1
54.94
96177.24
校核洪水 1355.15
347
8.15
1
60.33
103137.44
消能防冲 1354.42
347
7.42
1
53.17
93899.36
4.4 计算成果
抗浮稳定计算成果
计算工况 P1