水工建筑物課程設(shè)計(jì)-- ——重力壩

1、<p><b>　　水工建筑物課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　——重力壩</b></p><p><b>　　姓名： </b></p><p><b>　　學(xué)號(hào)： </b></p><p><b>　　一、原始資料<

2、/b></p><p>　　某樞紐以發(fā)電為主，兼顧防洪灌溉。水庫(kù)建成后，還可以提高下游二個(gè)水電站的出力和發(fā)電量。該工程壩型為混凝土重力壩。</p><p><b>　　（一）水庫(kù)特征： </b></p><p>　　1、水庫(kù)水位： ①正常蓄水位—349米 ②設(shè)計(jì)洪水位—349.9米 ③校核洪水位—350.4米</p>

3、<p>　　2、下泄流量及相應(yīng)下游水位：①千年一遇洪水的下泄流量13770，相應(yīng)下游水位271.90米；②五千年一遇洪水的下泄流量15110，相應(yīng)下游水位272.63米。</p><p>　　3、庫(kù)容：總庫(kù)容為17.9億立方米， 考慮開(kāi)挖后，壩基面高程269m</p><p>　?。ǘ⒕C合利用效益：裝機(jī)容量20萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量7.4億度。</p><p&

4、gt;　　防洪：可將千年一遇洪峰流量以18200削減至13770；可將五千年一遇洪峰流量從21200削減至15110；可灌溉農(nóng)田30萬(wàn)畝；此外還可改善航運(yùn)條件，庫(kù)區(qū)可從事養(yǎng)殖。</p><p><b>　?。ㄈ┳匀粭l件</b></p><p>　　1、地形：壩址位于峽谷出口段，左岸地勢(shì)較低，山坡較緩；右岸地勢(shì)高，山坡陡。</p><p>　　

5、2、地質(zhì)：壩址出露巖層為志留系圣母山綠色含礫片巖。巖性堅(jiān)硬完整，新鮮巖石飽和極限抗壓強(qiáng)度在60-80Mpa以上，壩上游坡角為絹云母綠泥石英片巖, 飽和極限抗壓強(qiáng)度為30-40 Mpa。壩基坑剪斷摩擦系數(shù)經(jīng)野外試驗(yàn)及分析研究確定為1.0-1.1；壩基坑抗剪斷凝聚力為0.6-0.8 Mpa。</p><p>　　3、水文地質(zhì)：壩址水文地質(zhì)較簡(jiǎn)單。相對(duì)不透水層埋藏深度一般在35米以內(nèi)，庫(kù)區(qū)無(wú)滲漏問(wèn)題。</p>

6、;<p>　　4、氣象資料：最高氣溫為℃，最低氣溫為-8℃，多年平均最大風(fēng)速為14，水庫(kù)吹程為1.4km</p><p>　　5、淤泥：百年后壩前淤沙高程為286.6米，淤積泥沙內(nèi)摩擦角取，淤沙浮容重為。</p><p><b>　　二、壩體剖面擬定</b></p><p><b>　　1工程等級(jí)</b>&l

7、t;/p><p>　　水利水電工程等級(jí)指標(biāo)</p><p><b>　　表2-1</b></p><p>　　總庫(kù)容為17.9億立方米，確定為大（1）型水庫(kù)，等級(jí)為Ⅰ級(jí)。</p><p><b>　　2 確定壩高</b></p><p>　　2.1超高值Δh 的計(jì)算</p&

8、gt;<p>　　壩頂高程應(yīng)高于校核洪水位，壩頂上游防浪墻頂高程應(yīng)高于波浪頂高程，防浪墻頂至設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位的高差Δh，可由式（2-1）計(jì)算。</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　—防浪墻頂與設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位的高差，m；</p><p>　　—累計(jì)頻率為1%時(shí)的波浪高度，m；</p

9、><p>　　—波浪中心線至設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位的高差，m；</p><p>　　—安全加高，由于該工程的級(jí)別為Ⅰ級(jí)，故查得設(shè)計(jì)洪水位情況hc＝0.7m；校核洪水位情況hc＝0.5m。</p><p>　　下面按官?gòu)d公式計(jì)算，。</p><p>　　h1%=1.24h5%</p><p>　　V0為計(jì)算風(fēng)速14m/s；D

10、為吹程1.4km；波高h(yuǎn)l：gD/V02=70∈(20～250)</p><p>　　為累計(jì)頻5%的波高，規(guī)范規(guī)定應(yīng)采用累計(jì)頻率為1%時(shí)的波高，對(duì)應(yīng)于5%波高，應(yīng)乘以1.24；</p><p>　　首先計(jì)算波浪高度hl和波浪長(zhǎng)度L 和波浪中心線超出靜水面的高度。</p><p>　?。?） 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)：設(shè)計(jì)洪水位時(shí)計(jì)算，風(fēng)速宜用取多年平均最大風(fēng)速的1.5-2.0倍

11、,V0 =14m/s取V=1.5V0 =21m/s，吹程D=1.4km。</p><p>　　波浪三要素計(jì)算如下：</p><p><b>　　波高=0.83m</b></p><p>　　波長(zhǎng)=10.4×0.830.8=8.96m</p><p>　　雍高=（3.14×0.832/6.0）×

12、;cth(2×3.14×80.9/6.0)= 0.24m 計(jì)算得出h5%= =0.83m，因gD/V02=70，h1%=1.24h5%=1.03m；hz=0.24m；hc=0.7m；=1.03+.24+0.7=1.97m</p><p>　?。?） 校核洪水位時(shí)：風(fēng)速宜用取多年平均最大風(fēng)速V0 =14m/s</p><p>　　計(jì)算方法同上，hc=0.

13、5m，=0.62+0.13+0.5=1.25m</p><p><b>　　2.2壩高計(jì)算</b></p><p>　　壩頂高程按下式計(jì)算，并選用其中較大值</p><p>　　壩頂高程=設(shè)計(jì)洪水位+Δh設(shè)=349.9+1.97=351.87m</p><p>　　壩頂高程=校核洪水位+Δh校=350.4+1.25=35

14、1.65m</p><p>　　取校核洪水位時(shí)的情況351.87m</p><p>　　為保證壩體運(yùn)行安全，需設(shè)置防浪墻，1.34m，壩頂高程取為▽350.53m。壩基面高程為269m,壩頂高程為350.6m,壩高為350.53-269=81.53m。</p><p><b>　　3 擬定壩頂寬度</b></p><p>

15、;　　因無(wú)特殊要求，根據(jù)規(guī)范的規(guī)定，壩頂寬度可采用壩高的8%～10%取值，且不小于2m 并應(yīng)滿足交通和運(yùn)行管理的需要。按壩高的10%計(jì)算，即為6.52m～8.15m，考慮到上游防浪墻，下游側(cè)護(hù)欄、排水溝槽及兩邊人行道等，取壩頂寬為8m，以滿足大壩維修作業(yè)通行需要。</p><p><b>　　4 擬定剖面尺寸</b></p><p>　　擬定壩體形狀為基本三角形。本次

16、設(shè)計(jì)采用上游壩面鉛直，下游傾斜的形式。該形式為實(shí)際工程中經(jīng)常采用的一種形式，具有比較豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。下游壩坡坡率m=0.6～0.8，取m=0.8。計(jì)算得壩底寬度為B=0.8×81.5=65.2m。</p><p><b>　　三、穩(wěn)定分析</b></p><p><b>　　1荷載及其組合</b></p><p>

17、;　　主要荷載有：自重、靜水壓力、重力壩浪壓力、泥沙壓力、揚(yáng)壓力等，常取1ｍ壩長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　荷載組合可分為基本組合與特殊組合兩類?；窘M合屬于設(shè)計(jì)情況或正常情況，由同時(shí)出現(xiàn)的基本荷載組成。特殊組合屬校核情況或非常情況，由同時(shí)出現(xiàn)的基本荷載和一種或幾種特殊荷載組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從這兩類組合中選擇幾種最不利的、起控制作用的組合情況進(jìn)行計(jì)算，使之滿足規(guī)范中規(guī)定的要求。</p><p&

18、gt;<b>　　本次荷載組合分二種</b></p><p>　　（1）、基本組合為設(shè)計(jì)洪水位情況，其荷載組合：自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力；</p><p>　?。?）、特珠組合為校核洪水位情況，其荷載組合：自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力。</p><p>　　2設(shè)計(jì)洪水情況荷載計(jì)算：</p><p&

19、gt;<b>　　2.1自重W</b></p><p>　　壩體自重的計(jì)算公式： （kN） （3-1）</p><p>　　式中 V——壩體體積，m3；由于取1m壩長(zhǎng)，可以用斷面面積代替，通常把它分成如圖3-1所示的若干個(gè)簡(jiǎn)單的幾何圖形分別計(jì)算重力；</p><p>　　——壩體混凝土的重

20、度（本設(shè)計(jì)中混凝土的重度為24kN/ m3）</p><p><b>　　圖 3-1</b></p><p>　　分解后的兩部分自重：</p><p>　　W1=24×8×81.53=15653.76kN</p><p>　　W2=24×71.53×57.2×1/2=49

21、098.19kN</p><p>　　W= W1+ W2=15653.76+49098.19=64751.95kN</p><p>　　取壩底部中點(diǎn)為力矩作用中心點(diǎn)O，則</p><p>　　W1作用點(diǎn)至O點(diǎn)的力臂=32.6-4=28.6m</p><p>　　W2作用點(diǎn)至O點(diǎn)的力臂==32.6-(8+57.2/3)=5.53m;</p

22、><p>　　豎向力對(duì)O點(diǎn)的彎矩（順時(shí)針為“－”，逆時(shí)針為“+”）：</p><p>　　MOW1 = 15653.76×28.6=447697.54KN·m</p><p>　　MOW2 =49098.19×5.53=271512.99KN·m</p><p>　　∑MOW =447697.54+2715

23、12.99=719210.53 KN·m</p><p><b>　　2.2靜水壓力P</b></p><p>　　靜水壓力是作用在上下游壩面的主要荷載，計(jì)算時(shí)常分解為水平水壓力PH和垂直水壓力PV兩種,本設(shè)計(jì)上游壩面只有水平水壓力，下游有水平和垂直兩種壓力。如圖3-2所示。</p><p><b>　　圖 3-2</

24、b></p><p><b>　　根據(jù)水力學(xué)公式</b></p><p>　　水平水壓力PH 計(jì)算公式為：</p><p><b>　　.（3-2）</b></p><p>　　式中： Ｈ — 計(jì)算點(diǎn)處的作用水頭，m；</p><p>　　—水的重度，常取9.81 kN

25、／m3；</p><p>　　垂直水壓力PV 按水重計(jì)算。</p><p>　　=349.90-269=80.9m</p><p>　　=271.90-269=2.9m</p><p>　　上游水壓力：==32102.29kN （→）</p><p>　　下游水平水壓力：==41.25KN（→）</p>

26、<p>　　下游垂直水壓力：==33.00KN(↓)</p><p>　　上游水壓力力臂=80.9/3=26.97m</p><p>　　下游水平水壓力力臂=2.9/3=0.97m</p><p>　　下游垂直水壓力力臂=32.6-（2.9/3）×0.8=31.83m</p><p>　　靜水壓力對(duì)O點(diǎn)的彎矩（順時(shí)針為“－

27、”，逆時(shí)針為“+”）：</p><p>　　=-32102.29×26.97=-865798.76KN·m</p><p>　　=41.25×0.97=40.01KN·m</p><p>　　=-33.00×31.83=1050.39 KN·m</p><p>　　水平水壓力對(duì)O點(diǎn)的

28、彎矩：</p><p>　　=-865798.76+40.01=-865758.75KN·m</p><p>　　2.3 揚(yáng)壓力U (設(shè)帷幕灌漿，設(shè)排水孔)</p><p>　　根據(jù)規(guī)范，排水處揚(yáng)壓力折減系數(shù)：α=0.25,如圖3-3 所示，將揚(yáng)壓力分成四部分，U1，U2，U3，U4。</p><p><b>　　圖 3-

29、3</b></p><p>　　=9.81×2.90×65.2=1854.87 kN</p><p>　　=1/2×0.25×78×9.81×57.2=5471.04kN</p><p>　　=78×8×0.25×9.81=1530.36kN</p>

30、<p>　　=1/2×58.5×9.81×8=2295.54kN</p><p>　　U==+++=11151.81kN</p><p>　　作用點(diǎn)至O點(diǎn)的力臂=0</p><p>　　作用點(diǎn)至O點(diǎn)的力臂=32.6-(57.2/3+8)=5.53m</p><p>　　作用點(diǎn)至O點(diǎn)的力臂=32.6-8/

31、2=28.6m</p><p>　　作用點(diǎn)至O點(diǎn)的力臂=32.6-8/3=29.93 m</p><p>　　豎向揚(yáng)壓力力對(duì)O點(diǎn)的彎矩（順時(shí)針為“－”，逆時(shí)針為“+”）：</p><p><b>　　=0 KN·m</b></p><p>　　=-5471.04×5.53=-30254.85KN

32、83;m</p><p>　　=-1530.36×28.6=-43768.30KN·m</p><p>　　=-2295.54×29.93=-68705.51 KN·m</p><p>　　∑MOU =0-30254.85-43768.30-68705.51=-142728.66KN·m</p><

33、;p><b>　　2.4、 泥沙壓力</b></p><p>　　一般計(jì)算年限取50～100 年，本設(shè)計(jì)取100年，水平泥沙壓力為：</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　式中：——泥沙的浮容重，8kN/m3；</p><p>　　——壩前淤沙厚度，286.6-2

34、69=17.6m；</p><p>　　——淤沙的內(nèi)摩擦角，( 0°)。</p><p><b>　　故泥沙壓力為</b></p><p>　　=1/2×8×17.6×17.6×tan245°=1239.04kN</p><p>　　對(duì)O點(diǎn)的力臂L=17.6/3

35、 = 5.87m</p><p>　　對(duì)O點(diǎn)取矩： MOPS=-1239.04×5.87=-7273.16KN·m</p><p><b>　　2.5、 浪壓力</b></p><p>　?。?）波浪要素計(jì)算及波態(tài)判別</p><p>　　根據(jù)規(guī)范SL319-2005，波浪要素按官?gòu)d水庫(kù)公式計(jì)算（適用

36、于V0<20m/s 及D<20km）：</p><p><b>　　(3-4)</b></p><p><b>　　(3-5)</b></p><p>　　h ——當(dāng)gD/V02=20～250 時(shí)，為累積頻率5%的波高h(yuǎn)5%；</p><p>　　當(dāng)gD/V02=250～1000 時(shí)，為

37、累積頻率10%的波高h(yuǎn)10%</p><p>　　由剖面計(jì)算結(jié)果知，取累積頻率5%的波高h(yuǎn)5%</p><p>　　Lm ——平均波長(zhǎng)（m）；</p><p>　　波浪中心線至水庫(kù)靜水位的高度hz 按下式計(jì)算：</p><p><b>　　(3-6) </b></p><p>　　其中，平均波

38、長(zhǎng)Lm按下式計(jì)算：</p><p><b>　　(3-7)</b></p><p>　　=0.33×（14）-1/2.15(9.81×1400/142)1/3.75×142/9.81=0.21m</p><p>　　因H>Lm /2，屬于深水波。</p><p><b>　　

39、（2）波浪壓力計(jì)算</b></p><p>　　各種情況均按深水波計(jì)算浪壓力，如圖3-4所示。</p><p>　　圖 3-4 深水波浪壓力分布</p><p><b>　　浪壓力計(jì)算公式為</b></p><p><b>　　(3-8)</b></p><p&g

40、t;　　h1%=1.24h5%=0.62m ； =0.13m ；</p><p>　　=9.81×0.21÷4×（0.62+0.13）=0.386kN</p><p>　　對(duì)壩底中點(diǎn)O取矩為（順時(shí)針為“－”，逆時(shí)針為“+”）：</p><p>　　MOPl =－0.386×(80.9+0.13)=－31.278 KN·

41、;m</p><p><b>　　2.6 其它荷載</b></p><p>　　冰壓力、土壓力應(yīng)根據(jù)具體情況來(lái)定。溫度荷載一般可以采取措施來(lái)消除，穩(wěn)定和應(yīng)力分析時(shí)可以不計(jì)入。風(fēng)荷載、雪荷載、人群荷載等在重力壩荷載中所占比例很小，可以忽略不計(jì)。壩體廊道及壩頂設(shè)備重也忽略不計(jì)。</p><p>　　2.7、將計(jì)算的各荷載進(jìn)行匯總整理。結(jié)論請(qǐng)見(jiàn)下表3

42、-1</p><p>　　表3-1 設(shè)計(jì)水位情況各項(xiàng)作用力 單位：KN、KN·m</p><p>　　3同理可得校核洪水荷載</p><p>　　表3-2 校核水位情況各項(xiàng)作用力 單位：KN、KN·m</p><p><b>　　4穩(wěn)定分析</b></p><p&

43、gt;　　重力壩的抗滑穩(wěn)定分析按單一安全系數(shù)法和分項(xiàng)系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)算?？够€(wěn)定分析的目的是核算壩體沿壩基面或沿地基深層軟弱結(jié)構(gòu)面抗滑穩(wěn)定的安全度?？够€(wěn)定計(jì)算時(shí)取單寬作為計(jì)算單元。</p><p>　　按單一安全系數(shù)法驗(yàn)算,計(jì)算公式如下：</p><p><b>　　(3-9)</b></p><p><b>　　式中：

44、</b></p><p>　　Ks′—— 按抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；</p><p>　　f′—— 壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷摩擦系數(shù)，f′=1.10</p><p>　　c′—— 壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷凝聚力，KPa，c′=0.8Mpa=800KPa；</p><p>　　A —— 壩基接觸面截面積，單寬，

45、A=65.2m2。</p><p>　　ΣW—— 作用于壩體上全部荷載（包括揚(yáng)壓力）對(duì)滑動(dòng)平面的法向分值，kN；</p><p>　　ΣP—— 作用于壩體上全部荷載對(duì)滑動(dòng)平面的切向分值，kN；</p><p>　　按抗剪斷強(qiáng)度公式（3-18）計(jì)算的壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Ks′值應(yīng)不小于3.0</p><p>　　（1）設(shè)計(jì)洪水位穩(wěn)定分析<

46、;/p><p>　　=[1.1×(64751.53+33.00-11151.81)+800×65.2×1]/33300.47</p><p><b>　　=3.34</b></p><p><b>　　所以，＞（K）=3</b></p><p><b>　　滿足規(guī)

47、范要求。</b></p><p>　?。?）校核洪水位穩(wěn)定分析</p><p>　　=[1.1×(64751.53+51.71-11211.47)+800×65.2×1]/33675.13</p><p><b>　　=3.30</b></p><p>　　所以，＞（K）=2.5

48、</p><p><b>　　滿足規(guī)范要求。</b></p><p><b>　　四、應(yīng)力分析</b></p><p>　　應(yīng)力分析的目的是為了檢驗(yàn)大壩在施工期和運(yùn)用期是否滿足強(qiáng)度要求，同時(shí)也是研究解決設(shè)計(jì)和施工期中的某些問(wèn)題，如混凝土標(biāo)號(hào)區(qū)分和某些部位的配筋等提供依據(jù)。</p><p>　　在一般

49、情況下，壩體的最大、最小正應(yīng)力和主應(yīng)力都出現(xiàn)在上下游壩面，所以重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，應(yīng)核算上下游壩面的應(yīng)力是否滿足強(qiáng)度要求。</p><p>　　應(yīng)力分析的過(guò)程是：首先進(jìn)行荷載計(jì)算和荷載組合，然后選擇適宜的方法進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，最后檢驗(yàn)壩體各部位的應(yīng)力是否滿足強(qiáng)度要求。依據(jù)規(guī)范，本次應(yīng)力分析用材料力學(xué)法進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　材料力學(xué)法三個(gè)基本假定：</p><p&g

50、t;　?、賶误w混凝土為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的彈性材料。</p><p>　　②視壩段為固接于地基上的懸臂梁，不考慮地基變形對(duì)壩體應(yīng)力的影響，并認(rèn)為各壩段獨(dú)立工作，橫縫不傳力。</p><p>　　③假定壩體水平截面上的正應(yīng)力按直線分布，不考慮廊道等對(duì)壩體應(yīng)力的影響。</p><p>　　1設(shè)計(jì)洪水位應(yīng)力計(jì)算</p><p><b>

51、　　1.1正應(yīng)力計(jì)算</b></p><p>　　上、下游邊緣應(yīng)力yu和yd</p><p><b>　　計(jì)算公式</b></p><p><b>　　(4-1)</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　ΣW—

52、—作用于計(jì)算截面以上全部荷載的鉛直分力的總和，kN；</p><p>　　ΣM——作用于計(jì)算截面以上全部荷載對(duì)壩基截面垂直水流流向形心軸的力矩總和，kN·m；</p><p>　　B——計(jì)算截面的長(zhǎng)度，m。</p><p>　　ΣW=64725.6+33.0-10165.89=54592.71 kN</p><p>　　ΣM=718

53、931.928-1050.39-865758.76-134646.03-31.278-7273.16=-289827.69kN·m</p><p>　　yu =54592.71/65.2＋6×（-289827.69）/65.22</p><p>　　=837.31-409.07=428.24kPa</p><p>　　yd =837.31+409

54、.07=1246.38kPa</p><p>　　yu和yd均大于0,壩踵、壩址處均沒(méi)有出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足工程規(guī)范要求，并且都小于壩踵和壩址的飽和極限抗壓強(qiáng)度。</p><p>　　上游水面壓強(qiáng)：=9.81×80.9=793.63kPa</p><p><b>　　1.2 主應(yīng)力計(jì)算</b></p><p>　　

55、=(1+n^2)yu -=428.24kPa</p><p>　　=(1+0.8×0.8)×1246.38=2044.06kPa</p><p>　　壩體混凝土材料C20拉壓強(qiáng)度為20Mpa。</p><p>　　計(jì)算結(jié)果表明，重力壩在設(shè)計(jì)洪水水位情況下應(yīng)力滿足規(guī)范要求。</p><p>　　2校核洪水位應(yīng)力計(jì)算</

56、p><p><b>　　2.1正應(yīng)力</b></p><p>　　ΣW=64725.6+51.71-10720.63=54056.68kN</p><p>　　ΣM=718931.928-1635.69-881655.75-135170.57-31.471-7273.16=-306834.713kN·m</p><p&

57、gt;　　yu =54056.68/65.2＋6×（-306834.713）/65.22</p><p>　　=829.09-433.07=396.02kPa</p><p>　　yd =829.09+433.07=1262.16kPa</p><p>　　yu和yd均大于0,壩踵、壩址處均沒(méi)有出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足工程規(guī)范要求，并且都小于壩踵和壩址的飽和極限抗

58、壓強(qiáng)度。</p><p>　　上游水面壓強(qiáng)：=9.81×81.4=798.534kPa</p><p>　　2.2 、主應(yīng)力計(jì)算</p><p>　　=(1+n^2) yu -=396.02kPa</p><p>　　=(1+0.8×0.8)×1262.16=2069.94kPa</p><p

59、>　　壩體混凝土材料C20拉壓強(qiáng)度為20Mpa。</p><p>　　計(jì)算結(jié)果表明，重力壩在校核洪水水位情況下應(yīng)力滿足規(guī)范要求。</p><p><b>　　五 溢流壩面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　溢流壩曲線由頂部曲線段，中間直線段和下部反弧段三部分組成，溢流面曲線采用WES曲線。</p><p><b

60、>　　1基本資料</b></p><p><b>　　Hmax=1.4m</b></p><p><b>　　2溢流曲線設(shè)計(jì)</b></p><p>　　溢流曲線具體尺寸要求如表，其中Hd為堰面曲線定型設(shè)計(jì)水頭，要求按最大作用水頭Hmax的75%～95%計(jì)算，本設(shè)計(jì)采用80%倍的Hmax，所以Hd=1.1

61、2m。</p><p>　　2.1曲線上游圓弧段參數(shù)計(jì)算如表</p><p><b>　　2.2頂部曲線段</b></p><p>　　頂部曲線段計(jì)算公式為：</p><p>　　x1.85=2.00.85y (5-1)</p><p><b>　　曲線如圖5-1</b>

62、</p><p><b>　　圖 5-1</b></p><p><b>　　2.3、中間直線段</b></p><p>　　dy/dx=1/(2.00.85)1.85 x0.85 =1/0.8</p><p>　　x=1.596m,y=1.078m</p><p><

63、b>　　2.4、下游反弧段</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用挑流消能，反弧段半徑R=（4～10）,式中為校核水位閘門(mén)全開(kāi)時(shí)挑流鼻坎反弧段最低點(diǎn)處的水深。挑流鼻坎高程取274.00m。</p><p>　　反弧段最低點(diǎn)流速v=0.93=0.93=36.01m/s</p><p>　　水深=q/v=90/36=2.5m</p>&l

64、t;p>　　反弧段半徑R=（4～10），本設(shè)計(jì)反弧段流速為36.01m/s>16m/s,但流速也不是特別大，同時(shí)考慮反弧段要與中間直線段相切，所以取R=15m。</p><p><b>　　六 細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1 壩頂構(gòu)造</b></p><p>　　壩頂路面應(yīng)具有2～3％的橫

65、向坡度，并設(shè)置砼排水溝(30×30cm)以排出壩頂雨水，壩頂上游的防浪墻（寬0.5m，高1.2m）要承受波浪和漂浮物的作用，因此墻身應(yīng)有足夠的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性，宜采用與壩體連成整體的鋼筋砼結(jié)構(gòu)，而下游側(cè)則可設(shè)防護(hù)欄，為滿足運(yùn)用要求和交通要求，在壩頂上布置照明設(shè)施，即在上游側(cè)每隔25m 設(shè)一對(duì)照明燈，一只朝向壩頂路面方向，一只朝向水庫(kù)方向。根據(jù)大壩正常運(yùn)行需要，在壩頂還要設(shè)置通向壩體內(nèi)部各層廊道、電站的電梯井，便于觀測(cè)維修人員

66、快速進(jìn)出。</p><p><b>　　2 分縫止水</b></p><p><b>　　2.1 壩體分縫</b></p><p>　　1、橫縫：減小溫度應(yīng)力，適應(yīng)地基不均勻變形和滿足施工要求；</p><p>　　2、縱縫：適應(yīng)砼的澆筑能力和減小施工期的溫度應(yīng)力，在平行壩軸線方向設(shè)置。</p

67、><p>　　一般情況橫縫為永久縫，也有臨時(shí)縫，垂直壩軸線，用于將壩體分成為若干獨(dú)立的壩段；縱縫為臨時(shí)縫，可分為鉛直縱縫、斜縫和錯(cuò)縫三種，縱縫縫面應(yīng)設(shè)水平向鍵槽，鍵槽呈斜三角形，槽面大致沿主應(yīng)力方向，在縫面上布置灌漿系統(tǒng)進(jìn)行接縫灌漿，為了灌漿時(shí)不使?jié){液從縫內(nèi)流出，必須在縫的四周設(shè)止?jié){片。</p><p>　　3、水平施工縫：是上、下層澆筑塊之間的接合面。澆筑塊厚度一般為1.5～4.0m；在靠近

68、基巖面附近用0.75～1.0m 的薄層澆筑，以利于散熱，減少溫升，防止開(kāi)裂。</p><p><b>　　2.2 止水設(shè)計(jì)</b></p><p>　　橫縫內(nèi)需設(shè)止水，止水材料有金屬片、橡膠、塑料及瀝青等，對(duì)于高壩應(yīng)采用兩道止水片，中間設(shè)瀝青井，金屬片止水一般采用1.0～1.6mm 后的紫銅片，第一道止水治上游面的距離應(yīng)有利于改善壩體頭部應(yīng)力，一般為0.5～2.0m（

69、本設(shè)計(jì)采用1.0m），每側(cè)埋入砼的長(zhǎng)度約為20～25cm（本設(shè)計(jì)采用25cm），在止水片的安裝時(shí)要注意保證施工質(zhì)量，瀝青井為方形或圓形（本設(shè)計(jì)采用方形），其一側(cè)可用預(yù)制砼塊，預(yù)制塊長(zhǎng)1.0～1.5m，厚5～10cm（本設(shè)計(jì)采用1m×10cm），瀝青井尺寸大致為15cm～15cm 至25cm～25cm（本設(shè)計(jì)采用20cm×20cm），井內(nèi)灌注的填料由二號(hào)或三號(hào)是由瀝青，水泥和石棉粒組成，井內(nèi)設(shè)加熱設(shè)備（通常采用電加熱的

70、方法），將鋼筋埋入井中，并以絕緣體固定，從底部一直通到壩頂，在井底設(shè)置瀝青排出管，以便排除老化的瀝青，重填新料，管徑可為15～20cm。止水片及瀝青井需伸入巖基一定深度，約30～50cm，井內(nèi)填滿瀝青砂，止水片必須延伸到最高水位以上，瀝青井需延伸到壩頂。</p><p><b>　　3壩體排水</b></p><p>　　壩體排水為了減小滲水對(duì)壩體的不利影響，在靠近壩

71、體上游面需要設(shè)置排水管幕，排水管應(yīng)通至縱向排水管道，其上部應(yīng)通至上層廊道或壩頂（溢流面以下），以便于檢修管距可采用采用3m，排水管幕距上游壩面的距離，一段要求不小于壩前水深的1/10～1/12，且不少于2m，（1/10～1/12）（104.14～107.1）=（8.68～10.71）m，根據(jù)規(guī)定排水管設(shè)置在距上游面9m 處，以使?jié)B透坡降控制在允許范圍內(nèi)。排水管采用預(yù)制多孔混凝土管，內(nèi)徑可為15cm～25cm（取20cm），隨著壩體混凝土

72、的澆筑而加高。滲入排水管的水可匯集到下層縱向廊道，沿積水溝或集水管經(jīng)橫向廊道的排水溝匯入集水井，再用水泵或自流排水排向下游，排水溝斷面常用30cm×30cm，低坡3%，排水管施工時(shí)必須防止被混凝土的雜物等堵塞。排水管與廊道的連通采用直通式。</p><p><b>　　4 廊道系統(tǒng)</b></p><p>　　為了滿足施工運(yùn)用要求，如灌漿，排水，觀測(cè)，檢查和

73、交通的需要，在壩體內(nèi)設(shè)置各種廊道，這些廊道互相連通，構(gòu)成廊道系統(tǒng)。</p><p><b>　　4.1壩基灌漿廊道</b></p><p>　　帷幕灌漿需要在壩體澆灌到一定高度后進(jìn)行，以便利用混凝土壓重提高灌漿壓力，保證灌漿質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)基礎(chǔ)灌漿廊道斷面取3.0×4.5m，形狀采用城門(mén)水洞型。廊道的上游壁離上游側(cè)面的距離應(yīng)滿足防滲要求，在壩踵附近距上游壩面0

74、.05～0.1 倍作用水頭、且不小于4～5m 處設(shè)置，本次設(shè)計(jì)取10m，為滿足壓力灌漿，基礎(chǔ)灌漿廊道距基巖面不宜小于1.5 倍廊道寬度，取5m。灌漿廊道兼有排水作用，并在其上游側(cè)設(shè)排水溝，下游側(cè)設(shè)壩基排水孔幕，在靠近廊道最低處設(shè)置集水井，匯集從壩基和壩體的滲水，然后經(jīng)由水泵抽水排至下游壩外。</p><p>　　4.2 檢查及壩體排水廊道</p><p>　　為了檢查巡視和排除滲水，常在靠

75、近壩體上游面適當(dāng)高度方向每隔15～30m設(shè)置檢查和排水廊道，斷面形式多采用城門(mén)洞形，最小寬度為1.2m，最小高度為2.2m，距上游面的距離應(yīng)不少于0.05～0.07 倍水頭，且不小于3m,該重力壩選取7m，上游測(cè)設(shè)排水溝。各層廊道在左右兩岸應(yīng)各有一個(gè)出口，并用鉛直的井使各層廊道連通。排水廊道斷面尺寸統(tǒng)一擬定為2m×2.5m，城門(mén)洞形。</p><p><b>　　七 地基處理設(shè)計(jì)</b&

76、gt;</p><p>　　天然地基，由于經(jīng)受長(zhǎng)期的地質(zhì)作用，一般都有風(fēng)化、節(jié)理、裂隙等缺陷，有時(shí)還有斷層、破碎帶和軟弱夾層，所有這些都需要采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?，地基處理的主要任?wù)是：（1）防滲；（2）提高基巖的強(qiáng)度和整體性。</p><p><b>　　1 清基開(kāi)挖</b></p><p><b>　　1.1開(kāi)挖原則</b>

77、;</p><p>　　地基開(kāi)挖與清理的目的是使壩體坐落在穩(wěn)定、堅(jiān)固的地基上。開(kāi)挖深度應(yīng)根據(jù)壩基應(yīng)力、巖石強(qiáng)度及完整性，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基的要求和地基加固處理的效果、工期和費(fèi)用等研究確定，原則上應(yīng)考慮技術(shù)加固處理后，在滿足壩的強(qiáng)度和穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，減少開(kāi)挖。壩高超過(guò)100m 時(shí)，可建在新鮮、微風(fēng)化或弱風(fēng)化下部的基巖上。</p><p><b>　　1.2 開(kāi)挖設(shè)計(jì)</b>

78、;</p><p>　　靠近壩基面的緩傾角軟弱夾層應(yīng)盡可能清除。順河流流向的基巖面盡可能略向上傾斜，以增強(qiáng)壩體的抗滑穩(wěn)定性，基巖面應(yīng)避免有高低懸殊的突變，以避免造成壩體內(nèi)應(yīng)力集中。在壩踵和壩址處可開(kāi)挖齒坎以利穩(wěn)定。采用爆破開(kāi)挖時(shí)應(yīng)避免放大炮，以避免造成新的裂隙或是原有裂隙張開(kāi)?；鶐r開(kāi)挖到最后0.5～1.0m，應(yīng)采用受風(fēng)鉆鉆孔，小藥量爆破；遇有宜風(fēng)化的頁(yè)巖、粘土巖等，應(yīng)留0.2～0.3m 的保護(hù)巖層，待到澆筑混凝土

79、前再挖除。對(duì)岸坡壩段，在平行壩軸線方向宜開(kāi)挖成臺(tái)階狀，但須避免尖角。</p><p><b>　　1.3 壩基清理</b></p><p>　　基巖開(kāi)挖后，在澆灌混凝土前，需要進(jìn)行徹底的清理和沖洗，包括：清除松動(dòng)的巖塊，打掉突出的尖角。基坑中原有的勘探鉆孔、井、洞等均應(yīng)回填封堵。</p><p><b>　　2 壩基加固</b&

80、gt;</p><p>　　固結(jié)灌漿孔一般布置在應(yīng)力較大的壩踵和壩趾附近，以及節(jié)理裂隙發(fā)育和破碎帶范圍內(nèi)。</p><p>　　采用淺孔低壓灌注法灌入水泥漿，以提高基巖的彈性模量、抗?jié)B性和強(qiáng)度等。在壩踵、壩址附近灌注孔相對(duì)較密，呈梅花形布置，其他部位疏一些。孔距排距由灌漿試驗(yàn)確定，一般從10～20m 開(kāi)始，采用內(nèi)插逐步加密的方法，最終約為3～4m，本設(shè)計(jì)取4m?？咨?～8m，必要時(shí)還可適當(dāng)

81、加深，帷幕上游區(qū)的孔深一般為8～15m。鉆孔方向垂直于基巖面。當(dāng)存在裂隙時(shí)，為了提高灌漿效果，鉆孔方向盡可能正交于主要裂隙面，但傾角不能太大。</p><p><b>　　3 防滲排水</b></p><p><b>　　3.1 帷幕灌漿</b></p><p><b>　　①帷幕灌漿目的</b>&l

82、t;/p><p>　　帷幕灌漿的目的是：降低壩底滲透壓力，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械或化學(xué)管涌，減少壩基滲流量。灌漿材料最常用的是水泥漿，有時(shí)也采用化學(xué)灌漿，化學(xué)灌漿的優(yōu)點(diǎn)是：可灌性好，抗?jié)B性強(qiáng)，但較昂貴，且污染地下水質(zhì)，使用時(shí)需慎重，本次設(shè)計(jì)從經(jīng)濟(jì)合理以及環(huán)保角度考慮，選用水泥漿作為灌漿材料。</p><p><b>　?、卺∧还酀{范圍</b></p><p

83、>　　防滲帷幕布置于靠近上游面壩軸線附近，自河床向兩岸延伸，鉆孔和灌漿常在壩體內(nèi)特設(shè)的廊道內(nèi)進(jìn)行，靠近岸坡處也可在壩頂、岸坡或平洞內(nèi)進(jìn)行。平洞還可以起排水作用，有利于岸坡的穩(wěn)定。鉆孔方向一般為鉛直，必要時(shí)也可有一定斜度，以便穿過(guò)主節(jié)理裂隙，但角度不宜太大，一般在100 以下，以便施工。防滲帷幕的深度根據(jù)作用水頭和基巖的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)情況確定。當(dāng)?shù)刭|(zhì)內(nèi)的不透水層厚度不大時(shí)，帷幕可穿過(guò)透水層深入相對(duì)隔水層3～5m。當(dāng)相對(duì)隔水層埋藏

84、較深，則帷幕深度可根據(jù)防滲要求確定，通常采用壩高的0.3～0.7倍。</p><p>　　帷幕深入兩岸的部分，原則上也應(yīng)達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)，并與河床部位的帷幕保持連續(xù)，形成連續(xù)的不透水的防滲墻。當(dāng)相對(duì)隔水層距地面不遠(yuǎn)時(shí)，帷幕應(yīng)深入岸坡與該層相銜接。當(dāng)相對(duì)隔水層埋藏較深時(shí)，可深到原地下水位線與最高枯水位的交點(diǎn)處，以降低水庫(kù)蓄水后庫(kù)岸的地下水</p><p><b>　　3.2 壩基排水&

85、lt;/b></p><p>　　為進(jìn)一步降低壩底面的揚(yáng)壓力，應(yīng)在防滲帷幕后設(shè)置排水孔幕。</p><p>　　根據(jù)規(guī)定要求，壩基的排水孔幕在防滲帷幕的下游，向下游傾斜，與灌漿帷幕的夾角為15°，孔距取3m，孔徑為200mm?？咨顬?0m，沿壩軸線方向設(shè)置一排。</p><p>　　附錄1、主要參考資料</p><p>　　1