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

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

3

水库死库容 0.30 亿 m 3

，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Δ h 的计算

Δ h = h1% + hz + hc

Δ h—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 V 0 <20m/s 及 D < 20km ）

式中： D ——吹程， km ，按回水长度计。

L m ——波长， m h z ——壅高， m

gh 2 v

1

0.0076v 012

gD 2 v

gL m

2 v 0

1

0.331v

2.15 gD 2 v

3

1

3.75

面按官厅公式计算 h1% ， hz 。 h z

hl

2 L cth 2H

L

V0 ——计算风速

h ——当 gD

2 20: 250 时，为累积频率 5%的波高 h5%;当 gD

2 250: 1000 时， v 0 v 0

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

设计洪水位时， 采用重现期为 50 年的最大风速， 本次设计 v 0 21m/ s ；校核洪水位时，

a. 设计洪水位时Δ h 计算： 波浪三要素计算如下：

h=1.03m

L m =10.65m

采用多年平均风速，本次设计

v

14m/ s 。

波高： 9.812 h

0.0076

2

21

1

2112

9.81 2600

21

2

波长： 9.82112

L m 0.331 1

212.15

9.81 2600 3.75

21

2

壅高：h z

h2

L m

3.1

4

1.03

2

10.6

5

0.31m

gD 2 v0 9.81 2600

21

2

57.84

，

故按累计频率为500 计算

h m H m 1.030 ，由表 B.6.3-1

53.9

查表换算

故h10 1.24 h50 1.24 1.03 1.28m

h c 0.4m

h h1% h z h c

1.28 0.31 0.4

1.99m

b. 校核洪水位时

Δ

h 计算：

波高：9.81 h 2

14 0.007

6

1

1412

9.81

3000

h=0.65m

波长：9.81142L m0.33

1

1 142.15

L m =7.37m

壅高：h h

2

h z L

m

3.14

7

.

.

6

3

5

7

2

14

2

9.81

3000

14

2

0.18m

1

3.7

5

gD 2

v0 9.81 3000

14

2

150.15，故按频率为500 计算

h m

H m

0.65

53.9

0,由由表 B.6.3-1 查表换

算

故h100 1.24 h500 1.24 0.65 0.81m h c 0.3m

h h1% h z h c