重力壩畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p>　　第一部分 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p><b>　　1 概述</b></p><p><b>　　1.1工程地理位置</b></p><p>　　大華橋水電站位于云南省怒江州蘭坪縣兔峨鄉(xiāng)境內(nèi)瀾滄江上游河段上，距蘭坪縣城77km，是瀾滄江干流水電基地上游河段規(guī)劃的八座梯級(jí)電站中的第六級(jí)，電站距黃登水電站約

2、40km；下鄰距苗尾水電站約60km。</p><p><b>　　1.2流域概況</b></p><p>　　瀾滄江是湄公河上游在中國(guó)境內(nèi)河段的名稱(chēng)，藏語(yǔ)拉楚，意思為“獐子河”。它也是中國(guó)西南地區(qū)的大河之一，是世界第六長(zhǎng)河，亞洲第三長(zhǎng)河，東南亞第一長(zhǎng)河。</p><p>　　瀾滄江源出青海省唐古拉山，源頭海拔5200米，主干流總長(zhǎng)度2139

3、千米，瀾滄江流經(jīng)青海、西藏和云南三省，在云南省西雙版納傣族自治州勐臘縣出境成為老撾和緬甸的界河，后始稱(chēng)湄公河。湄公河流經(jīng)老撾、緬甸、泰國(guó)、柬埔寨和越南，于越南胡志明市流入中國(guó)南海。</p><p><b>　　1.3水文氣象資料</b></p><p><b>　?。?）洪峰流量</b></p><p>　　根據(jù)水文分析，

4、各頻率下的洪水流量列入下表所示。</p><p>　　表1.3-1 下壩址各頻率洪水成果表</p><p>　?。?）洪峰單位過(guò)程線</p><p>　　依據(jù)觀測(cè)資料，88個(gè)小時(shí)的單位洪峰流量如表1.3-2所示，其過(guò)程線如圖1.3-1所示。</p><p>　　表1.3-2 壩址單位洪水過(guò)程表</p><p>　

5、　圖1.3-1 單位洪水過(guò)程線</p><p>　　（3）水庫(kù)水位~庫(kù)容關(guān)系</p><p>　　表1.3-3 水位~庫(kù)容曲線</p><p>　　圖1.3-2 水位~庫(kù)容曲線</p><p>　?。?）壩址水位流量關(guān)系</p><p>　　表1.3-4 壩址水位流量關(guān)系表</p><p>

6、;<b>　?。?）其它資料</b></p><p>　　1）壩址區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度</p><p>　　2）風(fēng)速及風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度：重現(xiàn)期為50年的年最大風(fēng)速為30.5m/s，多年平均最大風(fēng)速為16.3 m/s計(jì)算，風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度為400m；</p><p>　　3）淤沙情況：壩前淤沙高程為1406.9m，泥沙浮重度為9.0kN/m3，內(nèi)摩擦角為15&#

7、176;；</p><p>　　1.4壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造資料</p><p>　　壩址處壩基巖體以中等堅(jiān)硬的板巖和堅(jiān)硬的石英砂巖互層為主，二者比例基本為1：1，層面閉合，結(jié)合緊密，微風(fēng)化巖體完整性較好（RQD為50%~70%），從巖體強(qiáng)度、抗變形能力上石英砂巖較好，而板巖較差。河床壩基巖體質(zhì)量以Ⅲ1類(lèi)為主，兩岸石英砂巖多為Ⅲ1~Ⅳ1、板巖多為Ⅲ2~Ⅳ1類(lèi)，承載力總體能滿足要求。壩基斷裂構(gòu)造不發(fā)

8、育，兩岸巖層層序?qū)?yīng)關(guān)系正常，主要結(jié)構(gòu)面為單一的橫河向、陡角度略?xún)A向下游的層面，且多為膠結(jié)較好的硬性結(jié)構(gòu)面，對(duì)壩基穩(wěn)定影響較小。</p><p>　　表1.4-1 壩址區(qū)巖體力學(xué)參數(shù)表</p><p>　　巖石與混凝土間抗剪斷強(qiáng)度參數(shù)=0.85~0.95，粘聚力=0.80~0.95MPa；抗剪強(qiáng)度參數(shù)=0.65.</p><p><b>　　1.5筑壩材

9、料</b></p><p>　?。?）當(dāng)?shù)夭牧?。勘測(cè)結(jié)果如下。</p><p>　　1）砂：河沙A：在壩址下游3~5km處，顆粒較粗，其主要顆粒直徑在0.5~1.0之間，，不均勻系數(shù)。砂均在正常河水附近，含泥量約為3.5%，沿河有公路可通。河砂B：在壩址下游20km處，粒徑較小，，不均勻系數(shù)。</p><p>　　2）石料：巖石物理性質(zhì)：比重為2.65t

10、/m3,干抗壓極限強(qiáng)度為140MPa，飽和抗壓極限強(qiáng)度為105MPa，經(jīng)過(guò)25次凍融后抗壓極限強(qiáng)度為105MPa。</p><p>　　3）土料：有黏土、沙壤土及土皮土風(fēng)化料，其分布、儲(chǔ)量及性質(zhì)見(jiàn)表1.5-1、1,5-2。</p><p>　　表1.5-1 建筑材料性質(zhì)表</p><p>　　表1.5-2 當(dāng)?shù)夭牧戏植技皟?chǔ)量表</p><p&

11、gt;　　4）卵石：在本河流下游支流河口處有卵石80×104m3，粒徑在1~20cm，質(zhì)地良好，可作為混凝土骨料。</p><p><b>　　（2）外來(lái)材料</b></p><p>　　1）水泥：壩址處下游有一大水泥廠，可供給本工程以足量的水泥；</p><p>　　2）鋼筋：可從蘭坪縣城運(yùn)取；</p><p&g

12、t;　　3）木材：距工地40km的地區(qū)可大量供應(yīng)。</p><p><b>　?。?）交通情況</b></p><p>　　壩址處交通便利，公路、鐵路均與外界相通，可滿足本工程的設(shè)備與材料的運(yùn)輸要求。</p><p>　　1.6工程樞紐任務(wù)與效益</p><p>　　根據(jù)瀾滄江流域工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展需要及縣河干流自然地理及社

13、會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，并結(jié)合現(xiàn)狀開(kāi)發(fā)情況及現(xiàn)場(chǎng)查勘規(guī)劃設(shè)想，確定大華橋水電站的開(kāi)發(fā)任務(wù)是：以發(fā)電為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉、防洪、城鎮(zhèn)工業(yè)、居民生活供水、人畜飲水、短途航運(yùn)等綜合利用效益。</p><p><b>　　2 樞紐選擇和布置</b></p><p>　　2.1樞紐建筑物組成、工程等級(jí)及建筑物級(jí)別劃分</p><p>　　2.1.1樞紐建筑物組成<

14、;/p><p>　　根據(jù)瀾滄江流域的開(kāi)發(fā)任務(wù)，大華橋水電站的效益主要是發(fā)電效益，其次是兼顧農(nóng)業(yè)灌溉、防洪、城鎮(zhèn)工業(yè)、居民生活供水、人畜飲水、短途航運(yùn)等綜合利用效益。故該工程的永久建筑物包括擋水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、電站廠房、開(kāi)關(guān)站等。為便于施工，還需要導(dǎo)流建筑物、施工圍堰等臨時(shí)建筑物。</p><p>　　2.1.2工程等級(jí)及建筑物級(jí)別確定</p><p>　

15、　本工程正常蓄水位H=1477m，相應(yīng)庫(kù)容V=2.93億m³,根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(見(jiàn)表2.1-1)確定本工程的規(guī)模為大（2）型，工程等級(jí)為二等，再根據(jù)《永久性水工建筑物的級(jí)別》（表2.1-2)得相應(yīng)永久建筑物級(jí)別為2級(jí)，次要建筑物為3級(jí)。最后根據(jù)《山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn) [ 重現(xiàn)期（年）]》（表2.1-3）得該工程設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期500 年，校核洪水重現(xiàn)期2000 年。</p>

16、;<p>　　表 2.1-1 水利水電工程分等指標(biāo) </p><p>　　注： 1 、水庫(kù)總庫(kù)容指水庫(kù)最高水位以下的靜庫(kù)容； </p><p>　　2 、治澇面積和灌溉面積均指設(shè)計(jì)面積。</p><p>　　表2.1-2 永久性水工建筑物的級(jí)別</p><p>　　表2.1-3 山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn) [

17、重現(xiàn)期（年）]</p><p>　　2.2壩址、壩型的選定</p><p>　　2.2.1壩址、壩型選擇的原則</p><p>　　壩址、壩型選擇是水利樞紐設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，二者相互聯(lián)系，不同的壩址可以選用不同的壩型，同一個(gè)壩址也應(yīng)考慮幾種不同的樞紐布置方案并進(jìn)行比較。在選擇壩址、壩型時(shí)，應(yīng)研究樞紐附近的地形地質(zhì)條件、水流條件和建筑材料、施工條件、樞紐布置等：<

18、/p><p>　　(1)地質(zhì)條件。地質(zhì)是壩址、壩型選擇的主要依據(jù)之一。拱壩、重力壩需建在巖基上；土石壩則巖基、土基均可修建。</p><p>　　壩址選擇應(yīng)該注意一下幾個(gè)方面的問(wèn)題：</p><p>　　①對(duì)斷層破碎帶，軟弱夾層要查明其產(chǎn)狀、寬度（厚度）、充填物和膠結(jié)情況，對(duì)垂直水流方向的陡傾角斷層應(yīng)盡量避開(kāi)，對(duì)具有規(guī)模較大的垂直水流方向的斷層或是存在活斷層的河岸，均不

19、應(yīng)選擇壩址。</p><p>　?、谠陧樝蚝庸龋ㄖ笌r層走向與河流方向一致）中，總有一岸只與巖層傾向一致的順向坡，當(dāng)巖層傾角小于地形坡角，巖層又有軟弱結(jié)構(gòu)面時(shí)，在地形上存在臨空面，這種岸坡極易發(fā)生滑坡，應(yīng)當(dāng)注意。</p><p>　　③對(duì)于巖溶地區(qū)，要掌握巖溶發(fā)育規(guī)律，特別要注意潛伏溶洞、暗河、溶溝和溶槽，必須查明巖溶對(duì)水庫(kù)蓄水和對(duì)建筑物的影響。</p><p>　　

20、④對(duì)土石壩，應(yīng)盡量避開(kāi)細(xì)砂、軟粘土、淤泥、分散性土、濕陷性黃土和膨脹土等土基。</p><p>　　(2)地形條件。河谷狹窄，地質(zhì)條件良好，適宜修建拱壩；河谷寬闊，地質(zhì)條件較好，可選用重力壩或支墩壩；河谷寬闊、河床覆蓋層深厚或是地質(zhì)條件較差，且土石、沙礫等當(dāng)?shù)夭牧蟽?chǔ)量豐富，適宜修建土石壩。在高山峽谷區(qū)布置水利樞紐，應(yīng)盡量減少高邊坡開(kāi)挖。壩址選在峽谷地段，壩軸線短，壩體工程量小，但不利于泄水建筑物等的布置，因此需綜

21、合考慮。</p><p>　　(3)筑壩材料。壩址附近應(yīng)有足夠的符合要求的天然建筑材料。</p><p>　　(4)施工條件。便于施工導(dǎo)流，壩址附近特別是其下游應(yīng)有開(kāi)闊地形，便于布置施工場(chǎng)地；距離交通干線近，便于交通運(yùn)輸；可與永久電網(wǎng)連接，解決施工用電問(wèn)題。</p><p>　　(5)綜臺(tái)效益。選擇壩址應(yīng)綜合考慮防洪、灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、旅游、環(huán)境等各部門(mén)的經(jīng)濟(jì)效益。

22、</p><p>　　壩址選擇與地形、地質(zhì)條件、壩型、樞紐布置和施工導(dǎo)流等因素有關(guān)，在滿足樞紐布置和施工導(dǎo)流要求的前提下，壩軸線應(yīng)盡可能短，以節(jié)省工程量。從地質(zhì)條件看，壩址應(yīng)選在地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，無(wú)大的地質(zhì)構(gòu)造的地方。</p><p>　　2.2.2壩址的選定</p><p>　　根據(jù)以上原則的比選，最終確定大華橋水電站位置，此處河谷狹窄，且呈“U”型。</p&g

23、t;<p>　　2.2.3壩型的選定</p><p>　　可供選擇的壩型有土石壩、拱壩、面板堆石壩、碾壓混凝土重力壩等。具體比較選擇如下：</p><p><b>　?。?）土石壩</b></p><p>　　在有條件的情況下，為了節(jié)省材料，選擇壩型的時(shí)候應(yīng)首先考慮就地取材筑壩，土石壩材料可以就地取用，并且對(duì)地基要求不是很高，能較

24、好地適應(yīng)地基變形，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工技術(shù)簡(jiǎn)便，工序少，可以組織機(jī)械化快速施工。但是壩址附近缺乏符合筑壩條件的土料，難以滿足筑壩對(duì)土石壩的需要量；其次，土石壩壩頂不能溢流，該河谷較窄，兩岸陡峻，少有階地，施工導(dǎo)流不如混凝土壩方便，壩體的斷面大，故不適合修建土石壩。</p><p><b>　?。?）拱壩</b></p><p>　　拱壩的工作原理：一是依靠拱的作用，將力傳給

25、拱座；二是依靠懸臂梁的將力傳給基巖。其主要特點(diǎn)：受力條件好，河谷形狀深窄較好；壩體積小，主要依靠拱作用維持穩(wěn)定，自重作用影響不大；超載能力強(qiáng)，安全度高；抗震性能好；施工技術(shù)要求高，地基處理要求嚴(yán)格。</p><p>　　根據(jù)拱壩的特點(diǎn)，要求建造在狹窄的河谷上；對(duì)地質(zhì)條件較理想的是巖石盡量致密，質(zhì)地均勻，有足夠的強(qiáng)度﹑不透水性和耐久性；兩岸拱座基巖堅(jiān)固而完整，邊坡穩(wěn)定，沒(méi)有大的斷裂構(gòu)造和軟弱夾層。</p>

26、;<p>　　根據(jù)鄰近場(chǎng)地資料，弱風(fēng)化鈣質(zhì)板巖飽和狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度10.0～15.0MPa，為軟巖。微風(fēng)化風(fēng)化鈣質(zhì)板巖飽和狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度25.0～30.0MPa，為較軟巖。片巖強(qiáng)度具有明顯的各向異性，單軸抗壓試驗(yàn)其受力方向與片理的夾角約50°，易沿片理、破壞，當(dāng)云母含量多時(shí)，其強(qiáng)度降低明顯。故岸邊巖石強(qiáng)度不符合要求，不適合修建拱壩。</p><p><b>　?。?）面板堆石壩&l

27、t;/b></p><p>　　經(jīng)初步估算，在壩址附近沒(méi)有足夠的砂石料，不能滿足建壩的材料要求；若采用面板堆石壩，對(duì)于所需的材料要從較遠(yuǎn)的地方開(kāi)采﹑運(yùn)輸，增加了投資成本；其次，面板堆石壩對(duì)地基沉陷較敏感，面板變形﹑開(kāi)裂問(wèn)題較難解決，壩體周邊縫的處理也是難題之一；另外，施工過(guò)程中要采取隧洞導(dǎo)流，并要在岸邊單獨(dú)修建溢洪道，工程開(kāi)挖量大，增加投資，故不適合修建面板堆石壩。</p><p>

28、　?。?）碾壓混凝土重力壩</p><p>　　碾壓混凝土重力壩與常態(tài)混凝土重力壩相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：工序程序簡(jiǎn)單，可快速施工，縮短工期，提前發(fā)揮工程效益；膠凝材料用量少，特別是水泥的用量少，由于水泥用量減少，結(jié)合薄層大倉(cāng)面澆筑，壩體內(nèi)部混凝土的水化熱溫升可大大降低，從而簡(jiǎn)化了溫控措施；不設(shè)縱縫，節(jié)省了模板和灌漿等費(fèi)用，可使用大型施工機(jī)械設(shè)備，提高混凝土運(yùn)輸和澆筑的工效。但是也有缺點(diǎn)，如壩體混凝土需要分區(qū)，各分區(qū)

29、混凝土的級(jí)配等。</p><p>　　結(jié)合設(shè)計(jì)內(nèi)容，綜合考慮各方面因素，故確定選擇碾壓混凝土重力壩設(shè)計(jì)方案。</p><p><b>　　2.3樞紐布置</b></p><p>　　2.3.1樞紐布置的原則</p><p>　　重力壩的壩軸線一般采用直線。但是有時(shí)由于地形﹑地質(zhì)或其它條件限制，采用折線或者曲線。</

30、p><p>　　壩體布置應(yīng)結(jié)合水利樞紐通盤(pán)考慮。在一般情況下，泄洪建筑物和廠房應(yīng)盡量布置在主河床位置。過(guò)船和過(guò)木建筑物不宜與廠房布置在同一側(cè)。灌溉﹑供水建筑物一般位于岸坡，過(guò)魚(yú)設(shè)施宜靠近廠房等經(jīng)常過(guò)水建筑物。還應(yīng)妥善解決排沙及沖淤等問(wèn)題。位于流量較大而河面較窄的河道上的高壩式水利工程，可考慮研究壩內(nèi)式電站﹑廠房頂溢流式電站﹑廠房前挑流式電站或者地下式電站等布置型式。位于寬廣河道上的中﹑低壩，可利用電站廠房擋水代替一部

31、分壩體。</p><p>　　上壩道路的布置應(yīng)有利于特大洪水時(shí)進(jìn)行搶護(hù)的交通需要。</p><p>　　大型樞紐工程的壩體布置，應(yīng)經(jīng)水工模型試驗(yàn)，驗(yàn)證運(yùn)行期及施工期的流態(tài)和沖淤狀況是否滿足各項(xiàng)建筑物的運(yùn)用需要。模型范圍應(yīng)包括下游河床及兩岸可能沖淤部位。中型工程應(yīng)盡量進(jìn)行一定的水工模型試驗(yàn)。</p><p>　　樞紐布置主要考慮以下原則：</p><

32、;p>　?。?）過(guò)壩水流應(yīng)盡量順直歸槽；</p><p>　?。?）盡量減少開(kāi)挖和地基處理工程量；</p><p>　?。?）有效利用峽谷空間使布局協(xié)調(diào)緊湊；</p><p>　　（4）重視樞紐建筑物的綜合利用；</p><p>　?。?）簡(jiǎn)化施工導(dǎo)流程序。</p><p>　　2.3.2樞紐布置方案的選定<

33、;/p><p>　　該工程樞紐建筑物主要包括：非溢流壩段、溢流壩段、引水系統(tǒng)、電站廠房等。</p><p>　?。?）非溢流壩的布置。非溢流壩一般布置在河岸部分并與岸坡相連，非溢流壩與溢流壩或其他建筑物相連處，常用邊墻、導(dǎo)墻隔開(kāi)。連接處盡量使迎水面在同一平面上，以免部分建筑物受側(cè)向水壓力作用改變壩體的應(yīng)力。在寬闊河道上以及岸坡覆蓋層、風(fēng)化層極深時(shí)，非溢流壩段也可采用土石壩。</p>

34、<p>　?。?）溢流壩的布置。溢流壩的位置應(yīng)使下泄洪水、排冰時(shí)能與下游平順連接，不致沖淘壩基和其他建筑物的基礎(chǔ)，其流態(tài)和沖淤不致影響其他建筑物的使用，一般布置在河谷的最深處對(duì)應(yīng)位置。</p><p>　　根據(jù)各布置原則，最終選用的樞紐布置方案為：混合式開(kāi)發(fā)，壩址位于河谷“U”形處，引水線路布置于河道右岸。</p><p><b>　　2.4調(diào)洪演算</b&g

35、t;</p><p>　　2.4.1水庫(kù)運(yùn)行方式</p><p>　　本工程壩型為混凝土重力壩，為充分利用混凝土壩壩身泄水的特點(diǎn)，泄水方式選用表孔溢流式。當(dāng)水庫(kù)來(lái)水量小于防洪限制水位下的下泄流量時(shí)，用閘門(mén)控制下泄流量，即來(lái)多少水泄多少水，保持防洪限制水位不變；當(dāng)水庫(kù)來(lái)水量大于防洪限制水位下的下泄流量并小于下游承受的最大洪水量，打開(kāi)閘門(mén)敞泄，水庫(kù)水位將逐漸升高，庫(kù)容也相應(yīng)增大；當(dāng)下泄流量增大

36、到下游所能承受的最大泄量時(shí)，考慮到下游防洪標(biāo)準(zhǔn)，用閘門(mén)控制下泄量在下游承受的最大洪水量，即大壩的安全泄量，把多余的洪水?dāng)r蓄在水庫(kù)內(nèi)。此時(shí)水位將在本次洪水中達(dá)到最高，庫(kù)容將達(dá)到最大。</p><p>　　2.4.2調(diào)洪演算的目的</p><p>　　水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算的直接目的，在于求出水庫(kù)逐時(shí)段的蓄水﹑泄水變化過(guò)程，從而獲得調(diào)節(jié)該次洪水后的水庫(kù)最高洪水位和最大下泄流量，以及對(duì)應(yīng)的水庫(kù)庫(kù)容，以用于

37、進(jìn)一步防洪計(jì)算分析。</p><p>　　2.4.3調(diào)洪演算的基本原理及計(jì)算方法</p><p>　　水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算的基本原理，是逐時(shí)段地聯(lián)立求解水庫(kù)的水量平衡和泄蓄方程，即圣維南方程組：</p><p>　　調(diào)洪演算的具體方法有多種，目前常用的有：列表試算法，半圖解法和簡(jiǎn)單三角形法。這三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)：</p><p>　　列表試算法的結(jié)果

38、較為準(zhǔn)確，并適用于計(jì)算時(shí)段改變，泄流規(guī)律變化的情況，且便于使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，是水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算的基本方法。但是采用手算時(shí)列表試算法計(jì)算工作量較大。</p><p>　　半圖解法常用的有單輔助線法和雙輔助線法，采用手算時(shí)比較簡(jiǎn)單，同時(shí)也可以用計(jì)算機(jī)繪制輔助曲線，但半圖解法不適用于計(jì)算時(shí)段不同或者泄流規(guī)律變化的情況。</p><p>　　簡(jiǎn)單三角形的使用條件是：溢洪道上面沒(méi)有閘門(mén)的控制，汛前水位

39、與堰前水位齊平，入庫(kù)洪水和出庫(kù)洪水均可以簡(jiǎn)化為三角形。特別是有閘門(mén)的溢洪道及泄洪洞，其泄流過(guò)程與直線變化不大時(shí)，不易采用此方法。</p><p>　　在本工程中，采用半圖解法進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算。</p><p>　　2.4.4調(diào)洪演算的基本資料</p><p>　　1.工程等級(jí)及防洪標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　在2.1.2中，已經(jīng)確定大華橋電站為

40、大（2）型工程，主要建筑物級(jí)別為2級(jí)，次要建筑物級(jí)別為3級(jí)。防洪標(biāo)準(zhǔn)為：設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為2000年一遇；對(duì)應(yīng)洪水重現(xiàn)期頻率分別為：設(shè)計(jì)洪水0.2%，校核洪水0.05%。</p><p>　　2.大華橋水庫(kù)水位庫(kù)容關(guān)系表及曲線，見(jiàn)表2.4.4-1，圖2.4.4-1。</p><p>　　表2.4.4-1 水庫(kù)水位庫(kù)容關(guān)系表</p><p>　

41、　圖2.4.4-1 水庫(kù)水位庫(kù)容關(guān)系曲線圖</p><p>　　3.大華橋水庫(kù)壩址水位流量關(guān)系表及曲線，見(jiàn)表2.4.4-2。 </p><p>　　表2.4.4-2 水庫(kù)壩址水位流量關(guān)系表</p><p>　　4.大華橋電站典型洪水過(guò)程線表，見(jiàn)表2.4.4-3。</p><p>　　表2.4.4-3 典型洪水過(guò)程線</p>&l

42、t;p>　　2.4.5調(diào)洪演算過(guò)程</p><p>　　該工程的泄水建筑物采用WES式實(shí)用溢流堰，其泄洪能力可用公式：</p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　—上游面坡度影響修正系數(shù)，在這里上游面豎直，取1.0；</p><p>　　—側(cè)收縮系數(shù)，與邊墩及閘墩頭部的型式﹑堰孔的數(shù)目﹑堰孔的

43、尺寸以及全水頭有關(guān)，可按下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，式中為堰孔的數(shù)目；為堰頂全水頭；為邊墩形狀系數(shù)；為閘墩形狀系數(shù)；在此設(shè)計(jì)中可取0.92。</p><p>　　—淹沒(méi)系數(shù)，為自由出流，取1.0；</p><p>　　—流量系數(shù)，曲線形實(shí)用堰的流量系數(shù)初步設(shè)計(jì)時(shí)采用0.5；</p><p>　　—為堰孔數(shù)，為一個(gè)堰孔的凈寬；</p><p>　　—為

44、重力加速度，通常取9.81m/s2；</p><p>　　—計(jì)上行進(jìn)流速水頭的堰上總水頭（m）,近似取=上游水位-堰頂高程。</p><p>　　泄洪全部采用表孔溢流，假定不同的溢流堰凈寬B和堰頂高程Z進(jìn)行方案的比較確定符合要求以及最優(yōu)的方案。最優(yōu)方案為堰頂高程1462m，防洪限制水位1474m，5孔，每孔凈寬16m，計(jì)算過(guò)程詳見(jiàn)計(jì)算書(shū)，具體計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2.4.5-1。</p>

45、<p>　　表2.4.5-1各種工況下水位﹑流量資料</p><p><b>　　3 非溢流壩段設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1剖面設(shè)計(jì)原則</b></p><p>　　重力壩是在水壓力和揚(yáng)壓力等荷載的作用下，主要依靠壩體自重產(chǎn)生的抗滑力來(lái)滿足穩(wěn)定要求；同時(shí)依靠壩體自重產(chǎn)生的壓應(yīng)力來(lái)抵消由于水

46、壓力所引起的拉應(yīng)力，以滿足強(qiáng)度要求。</p><p>　　非溢流壩剖面設(shè)計(jì)的基本原則是：①滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，保證大壩安全；②工程量小，造價(jià)低；③結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)用方便；④利于施工，方便維修。</p><p>　　遵循以上原則擬訂出的剖面，需要經(jīng)過(guò)穩(wěn)定及強(qiáng)度驗(yàn)算，分析是否滿足安全和經(jīng)濟(jì)的要求，壩體剖面可以參照以前的工程實(shí)例，結(jié)合本工程的實(shí)際情況，先行擬定，然后根據(jù)穩(wěn)定和應(yīng)力分析進(jìn)行必要的修正。

47、重復(fù)以上過(guò)程直至得到一個(gè)經(jīng)濟(jì)的剖面。</p><p><b>　　3.2剖面的擬定</b></p><p>　　3.2.1確定壩頂高程</p><p>　　根據(jù)調(diào)洪演算結(jié)果，可得水庫(kù)的設(shè)計(jì)洪水位為1478.35m，校核洪水位為1480.26m。壩頂高程應(yīng)高于校核洪水位，壩頂上游防浪墻的高程，應(yīng)高于波浪頂高程。防浪墻頂至正常蓄水位、設(shè)計(jì)洪水位或校

48、核洪水位的高差，可按下式計(jì)算：</p><p>　　式中：—累計(jì)頻率為1%時(shí)的波浪高度，m；</p><p>　　—波浪中心線高于靜水位的高度，m；</p><p>　　—安全加高，m；按表3.2-1選用，對(duì)于該工程，基本情況 ＝0.5m，特殊情況＝0.4m。</p><p>　　表3.2.1-1 安全加高</p><p&

49、gt;　　根據(jù)SL319-2005《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》該水庫(kù)屬于峽谷水庫(kù)，故可按下面的官?gòu)d公式計(jì)算：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　為計(jì)算風(fēng)速，單位m/s，是指水面以上10m處10min的風(fēng)速平均值，水庫(kù)為正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，宜采用相應(yīng)季節(jié)50年重現(xiàn)期的最大風(fēng)速；校核洪水位時(shí)，宜采用相應(yīng)洪水期最大風(fēng)速的多年平均值；為風(fēng)作用于

50、水域的長(zhǎng)度，km，稱(chēng)為吹程，按回水長(zhǎng)度計(jì)算。計(jì)算風(fēng)速在水庫(kù)正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，宜采用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速的1.5～2.0倍，校核洪水位時(shí)宜采用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速。</p><p>　　根據(jù)給定資料：歷年最大風(fēng)速30.5m/s，風(fēng)作用于水域的長(zhǎng)度約0.4km。不同工況下計(jì)算風(fēng)速取值見(jiàn)表3.2.1-2：</p><p>　　表3.2.1-2 不同工況下計(jì)算風(fēng)速取值</

51、p><p>　　計(jì)算時(shí)，對(duì)于波高，當(dāng)=20～250 時(shí)，為累計(jì)頻率5%的波高；當(dāng)=250～1000 時(shí)，為累計(jì)頻率10%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；對(duì)應(yīng)于10%波高，應(yīng)乘以1.41。</p><p>　　壩頂上游防浪墻頂高程按下式計(jì)算：</p><p>　　防浪墻高程=正常蓄水位+</p><p>

52、;　　防浪墻高程=設(shè)計(jì)洪水位+</p><p>　　防浪墻高程=校核洪水位+</p><p>　　式中：、、分別為防浪墻頂距正常蓄水位、設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位的高度。由于正常蓄水位、設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位在計(jì)算壩頂超出靜水位時(shí)，所采用的風(fēng)速計(jì)算值及安全超高值不一樣，所以在決定壩頂高程時(shí)，應(yīng)按正常工況、設(shè)計(jì)工況和校核工況分別求出壩頂高程，但壩頂高程應(yīng)高于校核水位。</p>&l

53、t;p>　　計(jì)算過(guò)程詳見(jiàn)計(jì)算書(shū)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.2.1-3：</p><p>　　表3.2.1-3 計(jì)算結(jié)果</p><p>　　為保證大壩的安全運(yùn)行，應(yīng)該選用其中的較大值，故選取防浪墻頂高程＝1481.241m，在壩頂上游面設(shè)置有與壩體連成整體的防浪墻，取防浪墻高為1.2m，壩頂高程=防浪墻頂高程-1.2=1481.241-1.2=1480.041m<1480.26m，取壩頂

54、高程為1481.00m。</p><p>　　3.2.2確定壩基高程</p><p>　　修建在巖基上的重力壩，其壩址由于經(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)挠嗅槍?duì)性的措施，以滿足建壩要求。壩基處理時(shí)，要綜合考慮地基及其上部結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系，有時(shí)甚至需要調(diào)整上部結(jié)構(gòu)形式，使其與地基工作相協(xié)調(diào)。地基處理的主要任務(wù)是：防

55、滲和提高基巖的強(qiáng)度和整體性。</p><p>　　河床高程約為1400m，地基開(kāi)挖時(shí)河床上的沖積砂夾石層、沖積粘土夾碎石層必須清除，壩址處河床覆蓋層厚6～10m。</p><p>　　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?；A(chǔ)中存在的局部工程地質(zhì)缺陷，例如表層夾泥裂縫、強(qiáng)風(fēng)化區(qū)、斷層破碎帶、節(jié)理密集帶及巖溶充填物等均應(yīng)結(jié)合基礎(chǔ)開(kāi)挖予以挖除。初步定出開(kāi)挖深度25

56、m，確定的建基面最低開(kāi)挖高程為▽1375.00m。</p><p>　　因此，最大壩高為106m。</p><p>　　3.2.3擬定壩頂寬度</p><p>　　根據(jù)交通和運(yùn)行管理的需要，壩頂應(yīng)有足夠的寬度。一般取壩高的8%～10%，且不小于2m。當(dāng)在壩頂布置移動(dòng)式啟閉機(jī)時(shí)，壩頂寬度要滿足安裝門(mén)機(jī)軌道的要求。按壩高的10%計(jì)算，即為10.6米，考慮到上游防浪墻、下

57、游側(cè)護(hù)欄、排水溝槽及兩邊人行道等，取壩頂寬為17.5m，以滿足大壩維修作業(yè)通行需要。</p><p>　　3.2.4擬定剖面尺寸</p><p>　　根據(jù)規(guī)范SL319-2005規(guī)定，非溢流壩段的基本斷面呈三角形，其頂點(diǎn)宜在壩頂附近?；緮嗝嫔喜吭O(shè)壩頂結(jié)構(gòu)。壩體的上游面可為鉛直面、斜面或折面。</p><p>　　根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，上游壩坡坡率n=0～0.2

58、，常做出鉛直或上部鉛直下部?jī)A向上游；下游壩坡坡率m=0.6～0.8；底寬約為壩高的0.7～0.9倍。初步擬定時(shí)，該大壩壩高中點(diǎn)處向上游傾斜，上游坡率取n=0.2，下游坡率取m=0.75。</p><p>　　3.2.5壩底寬度擬定</p><p>　　壩底寬度約為壩高的0.7～0.9 倍，本工程的壩高為106m，通過(guò)已經(jīng)確定的上下游壩坡坡率，最終確定壩底寬度B=90.1m。</p&g

59、t;<p>　　3.2.6基礎(chǔ)灌漿廊道尺寸擬定</p><p>　　壩內(nèi)必須設(shè)基礎(chǔ)灌漿廊道，兼作灌漿、排水和檢查之用。</p><p>　　帷幕灌漿需要在壩體澆筑到一定高度后進(jìn)行，以便利用混凝土壓重提高灌漿壓力，保證灌漿質(zhì)量。為此需要在壩踵附近距上游壩面0.05～0.1倍作用水頭﹑且不小于4～5m處設(shè)置灌漿廊道。廊道斷面多為城門(mén)洞形，寬度和高度應(yīng)能滿足灌漿作業(yè)的要求，一般寬為

60、2.5～3m，高為3～4m，地面距基巖面不宜小于1.5倍廊道寬度。灌漿廊道兼有排水作用，需要在其上游側(cè)設(shè)排水溝，下游側(cè)設(shè)壩基排水孔幕及揚(yáng)壓力觀測(cè)孔，并在靠近廊道的最低處設(shè)置集水井，匯集從壩基和壩體的滲水，然后，經(jīng)橫向排水管自流或水泵抽水排至下游壩外。</p><p>　　灌漿廊道隨著壩基面由河床向兩岸逐漸升高，坡度不宜陡于400～450，以便鉆孔、灌漿及其設(shè)備的搬運(yùn)。</p><p>　　

61、本次設(shè)計(jì)基礎(chǔ)灌漿廊道斷面取3.0×3.5m，形狀采用城門(mén)洞型；廊道上游壁離上游面的距離應(yīng)滿足防滲要求，本次設(shè)計(jì)取10m；為滿足壓力灌漿，基礎(chǔ)灌漿廊道距基巖面取4.5m。</p><p>　　初步擬定壩體形狀剖面如圖3.2.6-1所示。</p><p>　　圖3.2.6-1非溢流壩段剖面尺寸圖</p><p>　　3.3荷載組合及其計(jì)算</p>

62、<p>　　重力壩的主要荷載主要有：自重、靜水壓力、揚(yáng)壓力、動(dòng)水壓力﹑波浪壓力、泥沙壓力、冰壓力﹑土壓力﹑溫度作用﹑風(fēng)壓力﹑地震作用等，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(lèi)?；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(lèi)組合中選擇幾種最不利的、起控制作用的

63、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>　　本次設(shè)計(jì)考慮的基本荷載組合為正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位；特殊組合為校核洪水位，它們分別考慮的荷載如表3.3-1 所示：</p><p>　　表3.3-1 荷載組合表</p><p>　　下面就各種情況計(jì)算相應(yīng)荷載，計(jì)算示意圖見(jiàn)圖3.3-1:</p><p>　　圖3.3-1 重力壩

64、基本荷載示意圖</p><p>　　荷載計(jì)算過(guò)程詳見(jiàn)計(jì)算書(shū)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.3-2,3.3-3，3.3-4。</p><p>　　表3.3-2 正常工況下全部荷載計(jì)算結(jié)果</p><p>　　表3.3-3 設(shè)計(jì)工況下全部荷載計(jì)算結(jié)果</p><p>　　表3.3-4 校核工況下全部荷載計(jì)算結(jié)果</p><p><

65、b>　　3.4抗滑穩(wěn)定分析</b></p><p>　　3.4.1抗滑穩(wěn)定分析的目的</p><p>　　核算壩體沿壩基面或壩基內(nèi)部緩傾角軟弱結(jié)構(gòu)面抗滑穩(wěn)定的安全度。</p><p>　　3.4.2滑動(dòng)面的選擇</p><p>　　滑動(dòng)面選擇的基本原則：研究壩基地質(zhì)條件和壩體剖面形式，選擇受力較大,抗剪強(qiáng)度低,最容易產(chǎn)生滑動(dòng)

66、的截面作為計(jì)算截面。</p><p>　　一般有以下幾種情況：①壩基面；②壩基內(nèi)軟弱層面；③基巖緩傾角結(jié)構(gòu)面；④不利的地形；⑤碾壓混凝土層面等。</p><p>　　該工程基坑抗滑穩(wěn)定控制面為混凝土與基巖接觸面,故對(duì)非溢流壩段只需對(duì)壩基面進(jìn)行抗滑穩(wěn)定分析，壩體抗滑穩(wěn)定性分析示意圖如下圖3.4.2-1：</p><p>　　圖3.4.2-1 抗滑穩(wěn)定分析示意圖<

67、/p><p>　　3.4.3壩基面抗滑穩(wěn)定分析和計(jì)算</p><p>　　1.抗剪強(qiáng)度公式分析</p><p>　　將壩體與基巖間看成是一個(gè)接觸面，而不是膠結(jié)面。按抗剪強(qiáng)度公式計(jì)算的壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)值應(yīng)不小于表3.4-1規(guī)定：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　為接

68、觸面以上的總鉛直力； 為接觸面以上的總水平力；</p><p>　　為作用在接觸面上的揚(yáng)壓力；為接觸面間的摩擦系數(shù)，本工程取0.60。</p><p>　　表3.4.3-1壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Ks</p><p><b>　　2.抗剪斷公式分析</b></p><p>　　按抗剪斷強(qiáng)度的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，將壩體與基巖間

69、看成是一個(gè)膠結(jié)面。按抗剪斷強(qiáng)度公式計(jì)算的壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)值應(yīng)不小于表3.4-2規(guī)定：</p><p>　　式中：—按抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；</p><p>　　—壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷摩擦系數(shù)，取0.7；</p><p>　　—壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷凝聚力，MPa，取0.3MPa；</p><p>　　—壩基

70、接觸面截面積，m2；</p><p>　　—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>　　—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>　　表3.4.3-2 壩基抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Ks’</p><p>　　3.兩種分析的計(jì)算結(jié)果</p><p>　　抗滑穩(wěn)定性

71、計(jì)算過(guò)程詳見(jiàn)計(jì)算書(shū)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.4.3-3：</p><p>　　表3.4.3-3 抗滑穩(wěn)定分析計(jì)算結(jié)果</p><p>　　表3.4.3-3可知，該重力壩在正常蓄水位﹑設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位情況下均滿足承載能力極限狀態(tài)下的抗滑穩(wěn)定要求。</p><p><b>　　3.5應(yīng)力分析</b></p><p>　　3.5

72、.1 分析目的與過(guò)程</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)行期是否滿足強(qiáng)度要求，同時(shí)也是為研究、解決設(shè)計(jì)和施工中的某些問(wèn)題，如為壩體混凝土標(biāo)號(hào)分區(qū)和某些部位的配筋等提供依據(jù)。</p><p>　　應(yīng)力分析過(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)壩體各部分的應(yīng)力是否滿足強(qiáng)度要求。</p><p>　　3.5.

73、2 應(yīng)力計(jì)算方法</p><p>　　材料力學(xué)方法。材料力學(xué)方法應(yīng)用最廣﹑最簡(jiǎn)便，也是重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定采用的計(jì)算方法，已經(jīng)過(guò)模型試驗(yàn)和工程實(shí)踐的驗(yàn)證，有一套成熟的應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)。材料力學(xué)方法的主要假定是：壩體水平截面上的垂直正應(yīng)力呈直線分布。</p><p>　　3.5.3 材料力學(xué)法的基本假設(shè)</p><p>　?。?）壩體混凝土為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的彈性材料

74、；</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>　?。?）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><b>　　3.5.4荷載組合</b></p><p>　?。?）正常蓄水情況：自

75、重+正常蓄水位對(duì)應(yīng)的靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力；</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)洪水情況：自重+設(shè)計(jì)洪水位對(duì)應(yīng)的靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力；</p><p>　?。?）校核洪水情況：自重+校核洪水位對(duì)應(yīng)的靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力。</p><p><b>　　3.5.5應(yīng)力計(jì)算</b></p><p

76、>　　圖3.5.5-1 邊緣應(yīng)力計(jì)算圖</p><p>　　在一般情況下，壩體的最大和最小應(yīng)力都出現(xiàn)在壩面，所以，在重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定，首先應(yīng)校核壩體邊緣應(yīng)力是否滿足強(qiáng)度要求,計(jì)算公式如下：</p><p>　　1.不計(jì)揚(yáng)壓力的邊緣應(yīng)力計(jì)算</p><p>　　（1）水平截面上的正應(yīng)力。因?yàn)榧俣ò粗本€分布，所以可按偏心受壓公式計(jì)算上、下游的邊緣應(yīng)力和。<

77、;/p><p>　　式中：—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>　　—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>　　—計(jì)算截面的長(zhǎng)度，m。</p><p><b>　?。?）剪應(yīng)力，。</b></p><p>

78、;　　式中：—上游面水壓力強(qiáng)度（有泥沙壓力時(shí)應(yīng)該計(jì)算在內(nèi)）；</p><p>　　—下游面水壓力強(qiáng)度（有泥沙壓力時(shí)應(yīng)該計(jì)算在內(nèi)）；</p><p><b>　　—上游壩坡坡率；</b></p><p><b>　　—下游壩坡坡率。</b></p><p>　　（3）水平正應(yīng)力,。</p>

79、<p>　?。?）第一主應(yīng)力,。</p><p>　　（5）第二主應(yīng)力,。</p><p>　　不計(jì)揚(yáng)壓力的邊緣應(yīng)力計(jì)算的具體計(jì)算過(guò)程詳見(jiàn)計(jì)算書(shū)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.5.5-1。</p><p>　　表3.5.5-1 不計(jì)揚(yáng)壓力的邊緣應(yīng)力計(jì)算結(jié)果表</p><p>　　由表3.5.5-1可以看出不計(jì)揚(yáng)壓力時(shí)壩體邊緣應(yīng)力狀態(tài)良好，未出

80、現(xiàn)拉應(yīng)力的情況。</p><p>　　2.計(jì)揚(yáng)壓力的邊緣應(yīng)力計(jì)算</p><p>　?。?）水平截面上的正應(yīng)力。按偏心受壓公式計(jì)算上、下游的邊緣應(yīng)力和。</p><p>　　式中：—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>　　—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；&

81、lt;/p><p>　　—計(jì)算截面的長(zhǎng)度，m。</p><p><b>　　（2）剪應(yīng)力，。</b></p><p>　　式中：—上游面水壓力強(qiáng)度（有泥沙壓力時(shí)應(yīng)該計(jì)算在內(nèi)）；</p><p>　　—下游面水壓力強(qiáng)度（有泥沙壓力時(shí)應(yīng)該計(jì)算在內(nèi)）；</p><p>　　—上游邊緣的揚(yáng)壓力強(qiáng)度；</

82、p><p>　　—下游邊緣的揚(yáng)壓力強(qiáng)度；</p><p><b>　　—上游壩坡坡率；</b></p><p><b>　　—下游壩坡坡率。</b></p><p>　　（3）水平正應(yīng)力,。</p><p>　　（4）第一主應(yīng)力,。</p><p>　?。?/p>

83、5）第二主應(yīng)力,。</p><p>　　計(jì)揚(yáng)壓力的邊緣應(yīng)力計(jì)算的具體計(jì)算過(guò)程詳見(jiàn)計(jì)算書(shū)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.5.5-2。</p><p>　　表3.5.5-2 計(jì)揚(yáng)壓力邊緣應(yīng)力計(jì)算結(jié)果表</p><p>　　由表3.5.5-2可以看出計(jì)揚(yáng)壓力時(shí)壩體邊緣應(yīng)力狀態(tài)良好，未出現(xiàn)拉應(yīng)力的情況。</p><p><b>　　4 溢流壩段設(shè)計(jì)<

84、;/b></p><p>　　4.1泄水建筑物的位置選擇</p><p>　　泄水建筑物的位置應(yīng)該結(jié)合樞紐布置全面考慮，避免與其它水工建筑物相互干擾，其下泄流量不致淘刷壩基與其他建筑物的地基及岸坡。</p><p>　　對(duì)于寬闊河道，泄水建筑物應(yīng)布置在河道主河槽，以利于順暢泄流、水流消能、下泄水流歸槽與下游水流妥善銜接以及減少土石方開(kāi)挖。對(duì)于狹窄河道，泄水建筑

85、物常與水電站廠房在布置上發(fā)生矛盾，解決矛盾的方法常是加大泄水建筑物的泄流單寬流量以縮短泄流前沿長(zhǎng)度或采用泄水建筑物與電站廠房重疊布置。加大過(guò)壩單寬流量縮短泄流前沿長(zhǎng)度的方法，有可能簡(jiǎn)化樞紐布置、降低工程造價(jià)，但要慎重考慮下游泄流能力和抗沖的承載能力。</p><p>　　根據(jù)本工程的地質(zhì)特點(diǎn)和樞紐布置全面考慮，將泄水建筑物布置在河道主河槽，以利于暢順泄流、水流消能、下泄水流歸槽與下游水流妥善銜接以及減少土石方開(kāi)挖

86、。</p><p>　　4.2溢流堰堰頂高程和孔口尺寸的擬定</p><p>　　溢流壩為滿足泄洪要求，可以選擇不同的溢流堰頂高程。但同樣的泄流量，堰頂高程愈低，溢流前沿就愈短，可減少泄水建筑物的造價(jià)，但過(guò)堰的單寬流量加大，會(huì)增加消能困難和下游河床的抗沖負(fù)擔(dān)，為此需要從經(jīng)濟(jì)、安全方面做周密的分析。</p><p>　　泄水孔進(jìn)口高程選擇主要按泄水孔所擔(dān)負(fù)的功能和水庫(kù)

87、調(diào)度運(yùn)用要求來(lái)確定。如擔(dān)負(fù)放空水庫(kù)和導(dǎo)流的泄水孔的進(jìn)口高程應(yīng)接近河床高程；為避免泥沙淤堵水電站進(jìn)水口，排沙洞進(jìn)水口應(yīng)置于電站進(jìn)水口下方等。進(jìn)水口高程低，工作水頭大，對(duì)閘門(mén)及其啟閉設(shè)備要求就高，也就是說(shuō)泄水孔的進(jìn)水口設(shè)計(jì)要考慮國(guó)內(nèi)閘門(mén)與啟閉機(jī)的制造水平。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中，溢流堰堰頂高程為1462m。5個(gè)表孔布置于河床中間壩段，孔口單凈寬16m，取中墩3.0m,邊墩2.0m，則溢流壩段總長(zhǎng)96m。堰頂

88、上游部位設(shè)平板檢修閘門(mén)，尺寸為16×15m（寬×高），堰頂設(shè)弧形工作閘門(mén)，尺寸為16×15m（寬×高）。</p><p>　　4.3溢流壩體形設(shè)計(jì)</p><p>　　溢流面由頂部的曲線段、中間的直線段和底部的反弧段三部分組成。溢流壩的基本剖面為截頂三角形，一般其上游面為鉛直或折線面。設(shè)計(jì)要求：（1）有較高的流量系數(shù)，泄流能力大；（2）水流平順，不產(chǎn)

89、生不利的負(fù)壓和空蝕破壞；（3）體型簡(jiǎn)單，造價(jià)低，便于施工等。</p><p>　　4.3.1頂部曲線段設(shè)計(jì)</p><p>　　溢流壩頂部曲線是控制流量的關(guān)鍵部位，其形狀多與銳緣堰泄流水舌下緣曲線相吻合，否則會(huì)導(dǎo)致泄流量減小或堰面產(chǎn)生負(fù)壓。頂部曲線的型式很多，常用的有克-奧曲線和WES曲線。由于WES曲線的流量系數(shù)較大且剖面較瘦，工程量較省，壩面曲線用方程控制，施工方便，所以選用WES曲線

90、為堰頂面曲線。</p><p>　　WES型溢流堰頂部曲線以堰頂為界分為上游段和下游段兩部分，上游段采用三圓弧曲線；當(dāng)上游面垂直時(shí)，下游段曲線采用下面的方程計(jì)算：</p><p>　　式中：為定型設(shè)計(jì)水頭，一般為校核洪水位時(shí)堰上水頭的75%～95%，坐標(biāo)原點(diǎn)為堰頂。根據(jù)計(jì)算，取定型設(shè)計(jì)水頭(1480.26-1462)*90%=16.434m。</p><p>　　上

91、游面采用三圓弧連接，其半徑分別為：</p><p>　　8.217m -2.876m</p><p>　　3.287m -4.536m</p><p>　　0.657m -4.634m</p><p>　　下游面采用冪曲線，根據(jù)上面的方程可以得到簡(jiǎn)化方程：</p><p>　　擬定出WES曲線函數(shù)

92、表達(dá)式，在上面取一些點(diǎn)，進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算，即可得出WES曲線上點(diǎn)的坐標(biāo)，從而可得到WES曲線，見(jiàn)表4.3.1-1和圖4.3.1-1。</p><p>　　表4.3.1-1 WES曲線坐標(biāo)表</p><p>　　圖4.3.1-1 溢流面WES曲線圖</p><p>　　4.3.2中間直線段設(shè)計(jì)</p><p>　　頂部的曲線段確定后，中部的直線段分

93、別與頂部曲線、底部的反弧段相切，坡度與非溢流壩段的下游坡相同，即：</p><p>　　直線與冪曲線相切時(shí)，切點(diǎn)C記為為（XC,YC）,即可得切點(diǎn)坐標(biāo)C(25.267m，18.210m)。</p><p>　　4.3.3反弧段設(shè)計(jì)</p><p>　　溢流壩面反弧段是使溢流面下泄水流平順轉(zhuǎn)向的工程設(shè)施，通常采用圓弧曲線，反弧半徑應(yīng)結(jié)合下游消能設(shè)施來(lái)確定。根據(jù)SL 3

94、19-2005《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：對(duì)于挑流消能，R=（4～10）h，h為校核洪水閘門(mén)全開(kāi)時(shí)反弧段最低點(diǎn)處的水深。反弧處流速愈大，要求反弧半徑愈大。當(dāng)流速小于16m/s時(shí)，取下限；流速大時(shí)，宜采用較大值。當(dāng)采用底流消能，反弧段與護(hù)坦相連時(shí)，宜采用上限值。實(shí)際工程中，反弧半徑R的取值范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)R=（4～10）h的限度。</p><p>　　求校核洪水閘門(mén)全開(kāi)時(shí)反弧段最低點(diǎn)處的水深h</p>

95、<p><b>　　單寬流量：</b></p><p>　　式中：—上游面坡度影響修正系數(shù)，在這里上游面豎直，取1.0；</p><p>　　—側(cè)收縮系數(shù)，與邊墩及閘墩頭部的型式﹑堰孔的數(shù)目﹑堰孔的尺寸以及全水頭有關(guān)，可按下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，式中為堰孔的數(shù)目； 為堰頂全水頭；為邊墩形狀系數(shù)；為閘墩形狀系數(shù)；在此設(shè)計(jì)中可取0.92。</p>&l

96、t;p>　　—淹沒(méi)系數(shù)，為自由出流，取1.0；</p><p>　　—流量系數(shù)，曲線形實(shí)用堰的流量系數(shù)初步設(shè)計(jì)時(shí)采用0.48；</p><p>　　—為重力加速度，通常取9.81m/s2；</p><p>　　—計(jì)上行進(jìn)流速水頭的堰上總水頭（m）,近似取=上游水位-堰頂高程。</p><p>　　大壩流速系數(shù)，用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：</

97、p><p><b>　　Z-上下游水位差</b></p><p>　　計(jì)算收縮斷面水深，可按伯努利方程計(jì)算：</p><p>　　行進(jìn)流速很小可忽略不計(jì)，即為校核洪水位對(duì)應(yīng)的壩前水深。則該式可化為：</p><p>　　通過(guò)試算，可以求出3.82m，即為校核洪水閘門(mén)全開(kāi)時(shí)反弧段最低點(diǎn)處的水深h，故可進(jìn)一步求出R, R=（4～

98、10）h=（15.28～38.20）m，取稍大于上限值，得R=40m。</p><p>　　溢流壩體形設(shè)計(jì)具體計(jì)算過(guò)程及結(jié)果詳見(jiàn)計(jì)算書(shū)。</p><p>　　4.4溢流壩水面線計(jì)算及邊墻高度確定</p><p>　　為了設(shè)計(jì)閘墩高度，邊墻高度，及選定弧型閘門(mén)門(mén)軸高程，需知道水面線。水面線以上的安全超高可采用0.5-1.5m，對(duì)于非直線段，宜適當(dāng)增加。水面線計(jì)算示意圖

99、見(jiàn)圖4.4-1。</p><p>　　圖4.4-1 溢流壩水面線計(jì)算示意圖</p><p>　　4.4.1不摻氣水面線的計(jì)算</p><p>　　1.不摻氣水面線頭部的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)6—泄水與過(guò)壩建筑物》，先算堰上水深 (校核洪水位-堰頂高程)，則可計(jì)算出 (為堰面曲線定型設(shè)計(jì)水頭，按堰頂最大作用水頭的75%～9

100、5%計(jì)算，求WES曲線時(shí)已算出)，再由《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)6—泄水與過(guò)壩建筑物》中閘孔中心線水面線坐標(biāo)表，采用插值法，來(lái)求得對(duì)應(yīng)的 和 閘孔中心線水面線坐標(biāo)表見(jiàn)表4.4-1。</p><p>　　表4.4-1 閘孔中心線水面線坐標(biāo)表</p><p>　　在表4.4-1中進(jìn)行線性插值得水面線，見(jiàn)表4.4-2。</p><p>　　表4.4-2 水面線坐標(biāo)表</p&g

101、t;<p>　　2.整個(gè)壩面(包括直線段)上的不摻氣水面線的計(jì)算</p><p>　?。?）求曲線長(zhǎng)度： 對(duì)于WES堰，堰上游段的曲線長(zhǎng)度，堰下游段曲線長(zhǎng)度可由《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》第七卷查表得到。</p><p>　　（2）求直線段長(zhǎng)度： 從切點(diǎn)到直線上任意點(diǎn)的距離為：</p><p>　　其中：為切點(diǎn)坐標(biāo)，為直線段壩面與水平方向的夾角。</p>

102、;<p>　　（3）從堰頂曲線起點(diǎn)到計(jì)算點(diǎn)的壩面距離為：</p><p>　?。?）計(jì)算邊界層厚度：按Bauner公式計(jì)算</p><p>　　式中：為壩面粗糙高度，對(duì)于混凝土壩面，建議取0.427～0.691，一般取0.5。</p><p>　?。?）計(jì)算單寬流量： </p><p>　　式中：為堰上水頭；為流量系數(shù)，一般可取

103、0.475 或0.5或參考規(guī)范取值</p><p>　?。?）采用試算法推求勢(shì)流水深</p><p>　　（7）正交于壩面的水深為： </p><p>　　得最大的h=6.0723m。</p><p>　　4.4.2摻氣水面線計(jì)算</p><p>　　整個(gè)壩面(包括直線段)上的摻氣水深計(jì)算</p><

104、;p>　　如水流摻氣，則邊墻高度須相應(yīng)加大，為此，必須確定自然摻氣后的水面線。</p><p>　?。?）首先計(jì)算自然摻氣開(kāi)始發(fā)生點(diǎn)(即臨界點(diǎn))的位置</p><p>　　(m) 或 (m)</p><p>　　式中：為單位寬度流量()</p><p>　?。?）采用不摻氣水深按下式計(jì)算摻氣水深</p><p

105、>　　式中: —不計(jì)入波動(dòng)及摻氣的水深(m)</p><p>　　—計(jì)入波動(dòng)及摻氣的水深(m)</p><p>　　—為不計(jì)入波動(dòng)及摻氣的計(jì)算斷面上平均流速(m/s)</p><p>　　—為修正系數(shù)，一般為1.0-1.4，這里計(jì)算時(shí)采用1.2。</p><p>　　得最大的7.9038m。</p><p>　　

106、由計(jì)算所得出的和，再加上0.5-1.5m安全加高，取最大值即為溢流壩段與非溢流壩段之間的邊墻高度，故邊墻高度可取8.5m。</p><p>　　溢流壩水面線及邊墻高度具體計(jì)算過(guò)程及結(jié)果詳見(jiàn)計(jì)算書(shū)。</p><p><b>　　4.5消能防沖設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由溢流壩下泄的水流有巨大的能量，必須妥善進(jìn)行處理，否則勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致下游河床

107、被嚴(yán)重沖刷，甚至造成岸坡坍塌和大壩失事。所以，消能措施的合理選擇和設(shè)計(jì)，對(duì)樞紐布置﹑大壩安全及工程量都有重要意義。</p><p>　　消能工的設(shè)計(jì)原則是：（1）盡量使下泄水流的大部分動(dòng)能消耗在水流內(nèi)部的紊動(dòng)中，以及水流和空氣的摩擦上；（2）不產(chǎn)生危及壩體安全的河床或岸坡的局部沖刷；（3）下泄水流平穩(wěn)，不影響樞紐中其他建筑物的正常運(yùn)行；（4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠；（5）工程量小。</p><p&

108、gt;　　常用的消能工型式有：挑流消能、底流消能、面流消能、消力戽消能等，其中挑流消能方式應(yīng)用最廣。</p><p>　　挑流消能適用于堅(jiān)硬巖石上的高、中壩，低壩需經(jīng)論證才能選用。當(dāng)壩基有延伸至下游的緩傾角軟弱結(jié)構(gòu)面，可能被沖坑切斷而形成臨空面，危及壩基穩(wěn)定，或岸坡可能被沖塌時(shí)，不宜采用挑流消能，或須做專(zhuān)門(mén)的防護(hù)措施。</p><p>　　底流消能適用于中、低壩或基巖較軟弱的河道；高壩采用

109、底流消能需經(jīng)論證，但不宜用于排漂和排冰。</p><p>　　面流消能適用于水頭較小的中、低壩，河道順直，水位穩(wěn)定，尾水較深，河床和兩岸在一定范圍內(nèi)有較高抗沖能力，可排漂和排冰。</p><p>　　消力戽消能適用于尾水較深且下游河床和兩岸有一定抗沖能力的河道。</p><p>　　聯(lián)合消能適用于高、中壩，泄洪量大，河床相對(duì)狹窄，下游地質(zhì)條件較差或單一消能型式經(jīng)濟(jì)合

110、理性差的情況。聯(lián)合消能應(yīng)經(jīng)水工模型試驗(yàn)驗(yàn)證。</p><p>　　根據(jù)本工程地質(zhì)條件，選取挑流消能。</p><p>　　4.5.1挑流效能特點(diǎn)</p><p>　　泄水建筑物泄放的高速水流為挑坎所引導(dǎo)，將水流先拋射到空中，水流在空中參入大量空氣形成逐漸擴(kuò)散的水舌，然后在距壩址較遠(yuǎn)處落入下游水墊中；水舌在水墊中繼續(xù)擴(kuò)散，并在主流前后中形成兩個(gè)大旋流，同時(shí)消散大部分動(dòng)

111、能；當(dāng)擴(kuò)散水舌的沖刷能力大于河床抗沖能力時(shí)，河床變形，形成沖刷坑，直到水流的沖刷能力小于河床抗沖刷能力時(shí)，沖刷坑才保持穩(wěn)定形態(tài)。</p><p><b>　　4.5.2水力計(jì)算</b></p><p><b>　　1．水舌挑距</b></p><p>　?。?）挑坎坎頂至水舌外沿與下游水面交點(diǎn)的水平挑距L1。</p

112、><p>　　其中 </p><p>　　式中 V——挑坎出口斷面的流速，m/s;</p><p>　　h1——挑坎坎頂鉛直方向水深，m；</p><p>　　h——坎頂法向平均水深，m；</p><p>　　h2——挑坎坎頂與下游水位的高差，m；</p><p>　　g——重

113、力加速度，取9.81m/s2；</p><p>　　H0——上游水位至挑坎坎頂?shù)母卟睿ê羞M(jìn)流速水頭），m；</p><p>　　計(jì)算得L1=97m。</p><p>　　（2）水舌外沿入水點(diǎn)至沖坑最深點(diǎn)的水平距離。</p><p>　　式中 t——從下游水面起算的沖刷坑水墊深度，m；</p><p>　　B——

114、水舌外沿入水處與下游水面的夾角；</p><p>　　計(jì)算得L2=142.6608m</p><p><b>　　2.沖刷深度</b></p><p>　　式中 t——從下游水面起算的沖刷坑水墊深度，m；</p><p>　　Q——坎頂單寬流量，m3/(s.m)；</p><p>　　Z—

115、—上下游水位差，m；</p><p>　　T——沖坑深度，河床面與坑底的高度，m；</p><p>　　ht——下游水深，m；</p><p>　　K——沖刷系數(shù)，主要與河床地質(zhì)條件有關(guān)，本工程取1.1。</p><p>　　計(jì)算得t=37.0127m,由于t>ht,沖坑深度為0.</p><p><b&g

116、t;　　5 細(xì)部構(gòu)造</b></p><p><b>　　5.1壩頂構(gòu)造</b></p><p>　　防浪墻宜采用與壩體連成整體的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，墻身有足夠的厚度以抵抗波浪及漂浮物的沖擊，在壩體橫縫處應(yīng)留伸縮縫，并設(shè)止水，墻身高度1.2m。壩頂下游側(cè)應(yīng)設(shè)置欄桿。溢流壩頂應(yīng)結(jié)合閘門(mén)、啟閉設(shè)備布置、操作檢修、交通和觀測(cè)等要求設(shè)置壩頂工作橋、交通橋。壩頂上的橋梁