拱坝基本参数应力分析毕业论文

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目录

第一章拱坝基本参数计算 (2)

1.1坝顶高程的确定 (2)

1.1.1坝顶超高计算 (2)

1.1.2坝顶高程计算 (3)

1.2坝型方案及结构布置 (3)

第二章应力分析 (6)

2.1 荷载计算 (6)

2.1.1自重 (6)

2.1.3泥沙压力 (9)

2.1.4扬压力 (10)

2.1.5温度荷载 (11)

2.2 地基位移计算 (12)

2.3拱冠应力分析（拱冠梁法） (15)

γγ的确定 (38)

2.2.3拱冠径向变位系数,

i i

2.2.4拱冠梁变位的计算 (41)

2.2.5拱冠梁应力计算 (44)

2.2.6拱圈应力计算 (52)

第三章坝肩稳定分析 (56)

3.1 稳定分析 (56)

3.1.1计算式 (56)

3.1.2分析过程 (57)

第四章溢流设计及消能防冲设计 (60)

4.1溢流面计算 (60)

4.2下游消能防冲复核 (60)

第一章拱坝基本参数计算

1.1坝顶高程的确定

1.1.1坝顶超高计算

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）规定：龙源口水库设计洪水标准采用50年一遇，校核洪水标准采用500年一遇，按照《浆砌石坝设计规》SL25—91，《砼拱坝设计规》SL282—2003中规定计算大坝需要的坝顶超高。坝顶超高按下式计算：

△h=Zh i+h0+h C

式中：Zh i—波浪高（m）

h0—波浪中心线至水库静水位的高度（m）

h C—安全超高（m）（正常运行情况h C=0.4m，非常运行情况h C =0.3m）

g(Zhi)/V△2=0.0076V0-1/12(gD/V02)1/3

gLm/ V02=0.331 V0-7/15(gD/V02)4/15

h0=[π（Zhi）2/Lm]Cth（2πH1/Lm）

式中：L m—波长（m）

D—吹程（D=3000m）

V0—多年平均最大风速，V0=17.5m/s，正常运用条件下采用 V0′=1.5 V0 H1—水域平均水深（m）

坝顶超高计算成果列如表1-4。

表1-4 坝顶超高计算成果表

1.1.2坝顶高程计算

坝顶高程计算结果列表于1-5。

表1-5 坝顶高程计算成果表

取大值322.88m，本工程取323.00m。

1.2坝型方案及结构布置

本工程按砌石拱坝进行设计，初拟坝底厚为10m 。该坝址受地形、地质条件的限制，右岩山体下有一冲沟从坎肩后面通过，左岸山体稍欠单薄，拱端的位置由于受这些因素的制约，仅能在有限的围进行选择，拱坝的具体位置布置如图所示。

拱圈参数的拟定：

1、中心角2φA ：砌石拱坝顶拱中心角可选用80°～110°，下层可采用40°～80°。

2、拱圈半径：初步拟定可按下式计算，拱圈半径R=L/(2sin φA)，式中L 为弦长。

3、拱冠梁的形式和尺寸

坝顶高程处开挖后的河床宽度L 经多次布置，L 最终选定为138.47m 。 根据经验公式，可求得坝顶底厚度。

)3(01.04.0H L T C ++=

10002)(0832..0632.0H

H L H T B += 式中：

c T 为坝顶厚度; b T 为坝底厚度;

L 为开挖后坝顶高程河岸宽度;

H 为坝高。

经计算Tc=3.5m Tb=15m

已知Tc,Tb 后，可查《砌石坝设计》拱冠梁经验断面表格得出拱冠梁

1-6 断面尺寸如下表

拱圈几何尺寸拟定见下表1-7：

表1-7 大坝几何尺寸表

第二章 应力分析

2.1 荷载计算

拱坝受的荷载包括：自重、静水压力、动水压力、扬压力、泥沙压力、冰压力、浪压力、温度作用以及地震作用等，基本上与重力坝相同。但由于拱坝本身的特点，有些荷载的计算及其对坝体应力的影响与重力坝不尽相同。

2.1.1自重

由于永久性设备的自重相对于坝体自重可以忽略不计，所以自重计算只包括坝体自重计算。

由于拱坝各坝块的水平截面都呈扇形，如图2-1所示，截面A 1与A 2间的坝块自重G 可按辛普森公式计算，即：

G=

1m 21Z A 4A A 6

（）

m

（2.1） 式中，γm —砌体容重，21.70kN/m 3； ΔZ —计算坝块高度，m ；

A 1、A 2、A m —上、下两端和中间截面的面积，㎡；

1

图2-1 坝体自重计算图

为了计算方便，教材还介绍下式计算：

G=1

21

Z A A 2

（）

γm （2.2） 取单位长度的坝块，

2121.710.8(3.5

6.01)/2

11114.38k 113.71G N T 3221.710.8(6.018.59)/21710.83k 174.57G N T 4321.710.8(10.66

8.59)/2

2255.72k 230.18G N T 5421.710.8(10.6612.61)/22726.78k 278.24G N

T

65

21.710.8(12.6115)/2

3235.34k 330.14G N T

2.1.2静水压力

静水压力是坝体承受的最主要荷载，由拱梁系统共同承担，可通过拱梁分载法来确定拱系和梁系的荷载分配。但在拱梁分载法计算中，一般近似假定由梁承担，通过梁的变位考虑其对拱的影响。