滚水坝设计

1.1滚水坝设计

1.1.1滚水坝布置

根据地方政府和当地群众意见结合小城镇建设规划，建设一些人文景观，供人们休闲观赏，在建成后的河道上的K0+145m、K0+177m、K0+310m、K0+561m、K0+829m、K1+388m、K1+575m处分别建设一座拦水坝。

1.1.2滚水坝设计

在上述断面处建设滚水坝，断面为直角梯形，尺寸为顶宽1.0m，底宽为1.8m，高1.00m，砌筑材料为C15钢筋混凝土，主筋为φ18直立嵌入基础，分两排布置，间距0.20m，嵌入基础深度为0.5m，分布筋为φ12，间距0.20m。其过水流量参考吴持恭《水力学》第三版设计，设计选用上游直立混凝土滚水坝：

流量公式（公式1）

式中m为流速系数（包含行近流速时）

（公式2）则m=0.403+0.053×2/0.7+007/2=0.5

堰上水头为2.0m时，带入公式1得出Q=80.61m3/s；

大于设计流量78.2m3/s。满足过水要求。

1.1.3滚水坝稳定计算

本工程滚水坝主要依靠自重等作用在坝体与基础胶结面上产生的摩擦力与粘聚力来维持稳定现就本工程进行抗滑稳定验算：滚水坝受力情况如下图所示：

一，抗滑稳定计算

取单宽坝段进行验算，扬压力不考虑渗流压力，设堰顶水头为H=2m：设计堰宽2m，V1大坝混凝土体积；V2垂直方向水体积，则：

∑Gmin=（ρ混凝土V1+ρ水V2）×g=（2.4t/m3×2.8m3+1t/m3×4m3）×9.8N/kg=105.16KN；

∑Pmax上游=0.5ρ水×g×(H-P1) =1t/m3×9.8N/kg×2.3m=2 .54KN；

∑Pmax下游=ρ水×g×H下=1t/m3×9.8N/kg×0.15m=1.47KN;

Umax=ρ水×g×H底=1.0t/m3×9.8N/kg×2m=19.6KN。

抗滑稳定计算Kc=f∑G/∑H （公式3）

式中：Kc抗滑稳定安全系数；

∑G作用在上游墙体上全部垂直于水平面的荷载（KN）；

∑H作用在上游墙体上全部平行于水平面的荷载（KN）；

f墙与地基之间的摩察系数；工程处为壤土，参照《水工挡土墙设计规范》SL379-2007第108页选择0.35。

带入公式3得出Kc=1.42；

按照《水工挡土墙设计规范》SL379-2007第5页选择挡水建筑物为3级；第7页规范要求土质地基基本组合情况下抗滑系数Kc=1.25，满足抗滑要求。

二、抗倾稳定计算

抗倾安全系数K0=∑My/∑Mh

式中：∑My抗倾覆力矩（KN/m）

∑Mh倾覆力矩（KN/m）

最大洪峰时，上下游水位近视为相等，

∑My=0.55×∑Gmin(混凝土自重)×0.7m=0.55×0.7×2.4×2.8=2.587 KN/m;

∑Mh=1 t/m3×0.7m×1m×1m×4.16m/s×0.35m=1.02 KN/m；

K0=∑My/∑Mh=2.587/1.02=2.5，

按照《水工挡土墙设计规范》SL379-2007第7页选择挡水建筑物为3级土质地基基本组合情况下抗倾系数K0=1.5，满足抗倾要求。

通过计算得滚水坝尺寸：堰坎厚度δ=2m，堰前水头P1=0.7m，基础深1.0m。坝提采用C20混凝土浇筑，基础为C15混凝土，基础宽为2.4m。