水工建筑物課程設(shè)計

1、<p>　　水 工 建 筑 物 課 程 設(shè) 計</p><p><b>　　溪源水庫重力壩設(shè)計</b></p><p>　　The Gravity Dam Designing of Xiyuan Reservoir</p><p>　　學(xué) 院：水利電力學(xué)院</p><p>　　專 業(yè)：水利水電工程&

2、lt;/p><p>　　學(xué) 生： </p><p>　　學(xué) 好： </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　二〇〇八年六月二十九日星期日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p&

3、gt;<b>　　1基本資料1</b></p><p><b>　　1.1概況1</b></p><p>　　1.2地形地質(zhì)概況1</p><p>　　1.3水庫及大壩設(shè)計數(shù)據(jù)1</p><p>　　1.3.1水庫特性1</p><p>　　1.3.2大壩設(shè)計數(shù)據(jù)

4、1</p><p>　　2壩體實用剖面尺寸的確定及抗滑穩(wěn)定和強度驗算2</p><p>　　2.1初擬重力壩的基本剖面2</p><p>　　2.1.1重力壩壩高2</p><p>　　2.1.2重力壩壩面坡度2</p><p>　　2.1.3重力壩壩底寬3</p><p>　　2.2

5、壩頂高程的確定3</p><p><b>　　2.3壩頂寬度4</b></p><p>　　2.4剖面尺寸及形狀4</p><p>　　2.5抗滑穩(wěn)定驗算和強度校核5</p><p>　　2.5.1設(shè)計洪水位荷載計算5</p><p>　　2.5.2抗滑穩(wěn)定驗算6</p>

6、<p>　　2.5.3壩基面強度驗算7</p><p><b>　　3細部構(gòu)造7</b></p><p><b>　　3.1壩頂構(gòu)造7</b></p><p><b>　　3.2壩體結(jié)構(gòu)8</b></p><p><b>　　3.2.1橫縫8&l

7、t;/b></p><p><b>　　3.2.2縱縫8</b></p><p><b>　　3.3廊道設(shè)計8</b></p><p>　　3.3.1壩基灌漿廊道8</p><p>　　3.3.2壩體排水廊道8</p><p>　　3.4壩體防滲與排水8<

8、;/p><p>　　3.4.1壩體防滲8</p><p>　　3.4.2壩體排水9</p><p>　　3.5壩體混凝土的強度等級9</p><p><b>　　4地基處理10</b></p><p>　　4.1壩基的防滲處理10</p><p>　　4.2壩基排水處

9、理10</p><p><b>　　5設(shè)計成果圖10</b></p><p><b>　　參考文獻10</b></p><p><b>　　1基本資料</b></p><p><b>　　1.1概況</b></p><p>　

10、　溪源水庫位于A省境內(nèi)B江上游峽谷內(nèi)，下游灌區(qū)雖有小型水利設(shè)施，但現(xiàn)有保灌面積3843畝，現(xiàn)有13217畝缺水，加上可開墾面積2792畝，共有受旱面積15009畝，屬重旱區(qū)。溪源水庫建成后，將徹底解決該地區(qū)作物灌溉問題。</p><p>　　水庫樞紐組成包括：重力壩；左右灌溉輸水隧洞；壩后式水電站。</p><p><b>　　1.2地形地質(zhì)概況</b></p&

11、gt;<p>　　壩址地形詳見地形圖。河床覆蓋為砂、卵石及大孤石，庫巖多屬基巖，巖性為砂巖和礫巖以及千枚巖，基巖強度堅硬，地質(zhì)條件較好，無滑坡和大量滲水的可能。僅地質(zhì)構(gòu)造上裂隙節(jié)理比較發(fā)育，透水性較大。</p><p>　　1.3水庫及大壩設(shè)計數(shù)據(jù)</p><p><b>　　1.3.1水庫特性</b></p><p>　　設(shè)計洪

12、水位（P=2%）:155m,與正常水位相同</p><p>　　校核洪水位（P=0.2%）：158m</p><p>　　設(shè)計洪水下瀉流量：350</p><p>　　校核洪水下瀉流量：400</p><p>　　河床底部高程：100m</p><p>　　死水位高程：118.5m</p><p&g

13、t;　　最終泥沙淤積高程：115.5m</p><p>　　1.3.2大壩設(shè)計數(shù)據(jù)</p><p><b>　　混凝土容重：24</b></p><p><b>　　泥沙飽和容重：16</b></p><p><b>　　泥沙內(nèi)摩擦角：</b></p><p

14、>　　下游巖基允許最大沖刷單寬流量：</p><p>　　壩基面摩擦系數(shù)：f=0.65</p><p><b>　　滲透壓力系數(shù)：</b></p><p>　　風速：多年平均最大風速13m/s</p><p><b>　　吹程：D=2公里</b></p><p>　　2

15、壩體實用剖面尺寸的確定及抗滑穩(wěn)定和強度驗算</p><p>　　2.1初擬重力壩的基本剖面</p><p>　　2.1.1重力壩壩高</p><p>　　壩高=設(shè)計洪水位-河床底部高程=155m-100m=55m</p><p>　　2.1.2重力壩壩面坡度</p><p>　　上游壩坡采用折線面，坡度為1：0.2；下

16、游壩坡采用基本三角形破面形式，坡度為1：0.7。如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1重力壩坡面尺寸坡面圖</p><p>　　2.1.3重力壩壩底寬</p><p>　　由上下游起坡點高程、坡度、邊坡系數(shù)等條件通過幾何關(guān)系可得壩底寬度為49.5m，在（0.7～0.9）壩高=38.5m～49.5m范圍內(nèi)，壩低寬度滿足要求。</p><p&

17、gt;　　2.2壩頂高程的確定</p><p>　　波浪要素按官廳水庫公式計算：</p><p>　　L—波長，m； </p><p>　　D—風區(qū)長度，km；</p><p>　　H—壩前水深，m； </p><p>　　hl—波浪高度，m；<

18、/p><p>　　hz—波浪中心線高于靜水面的高度，m；</p><p>　　Vo—計算風速，設(shè)計洪水位時宜用相應(yīng)洪水期多年平均最大風速的1.5～2.0倍,此處取1.5即風速為19.5m/s；校核洪水位時宜用相應(yīng)洪水期多年平均最大風速為13m/s。</p><p>　　壩頂或防浪墻高程＝設(shè)計洪水位</p><p>　　壩頂或防浪墻高程＝設(shè)計洪水位

19、。</p><p><b>　　。</b></p><p>　　—壩頂高于靜水位的超高值</p><p>　　—壩頂安全超高（查非溢流壩壩頂安全超高表）。</p><p>　　壩體按三級建筑物考慮取安全超高分別為：設(shè)計情況0.4m,校核情況0.3m。壩頂高程如表2-1所示。</p><p>　　表

20、2-1 壩頂高程計算成果表</p><p>　　經(jīng)過比較可以得出壩頂或防浪墻頂高程為158.96m，考慮水庫綜合利用情況取160m，并取防浪墻高1.2m,則壩頂高程為160-1.2=158.8m。則帶有防浪墻的壩高為157.8-100=58.8m。</p><p><b>　　2.3壩頂寬度</b></p><p>　　按壩高的8%計算，8%

21、×58.8=4.78m。考慮交通要求，壩頂寬度取5m。</p><p>　　2.4剖面尺寸及形狀</p><p>　　初步擬定非溢流壩剖面簡圖如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 重力壩剖面尺寸</p><p>　　2.5抗滑穩(wěn)定驗算和強度校核</p><p>　　2.5.1設(shè)計洪水位荷載計算<

22、;/p><p>　　計算結(jié)果見表2-2。</p><p>　　表2-2 設(shè)計洪水位荷載計算結(jié)果</p><p>　　2.5.2抗滑穩(wěn)定驗算</p><p>　　上游校核洪水位為158m，相應(yīng)下游洪水位為102m。根據(jù)《重力壩設(shè)計規(guī)范》要求抗滑安全系數(shù)Ks≧1.0。</p><p><b>　　抗滑穩(wěn)定系數(shù)按公式&

23、lt;/b></p><p><b>　　（2-1）</b></p><p><b>　　計算；</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　∑W—總鉛直力； ∑P—總水平力； ∑M—對壩截面形心的總力矩。</p><p

24、>　　校核洪水位時抗滑穩(wěn)定驗算：</p><p><b>　　由（2-1）式得</b></p><p>　?。?.65×25819.17/15638.67=1.07＞1.0 </p><p><b>　　滿足穩(wěn)定要求。</b></p><p>　　2.5.3壩基面強度驗算<

25、;/p><p>　　上游邊緣正應(yīng)力按公式</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　計算；</b></p><p>　　下游邊緣正應(yīng)力按公式</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p&

26、gt;<b>　　計算。 </b></p><p><b>　　B—壩底寬度；</b></p><p>　　由（2-2）式得上游邊緣正應(yīng)力</p><p>　?。?5819.17/45.83-6×121691.25/45.832=215.74Kpa＞0</p><p>　　由（2-3）式

27、得下游邊緣正應(yīng)力，</p><p><b>　　不計揚壓力時：</b></p><p>　?。?2366.76/45.83+6×86505.37/45.832==953.35Kpa＜4.3Mpa；</p><p><b>　　計入揚壓力時：</b></p><p>　?。?5819.17/

28、45.83+6×121691.25/45.832==910.99Kpa＜4.3Mpa</p><p>　　綜上可知，剖面尺寸滿足抗滑穩(wěn)定和強度要求。</p><p><b>　　3細部構(gòu)造</b></p><p><b>　　3.1壩頂構(gòu)造</b></p><p>　　壩頂上游設(shè)置防浪墻，

29、與壩體連成整體，其結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。防浪墻在壩體橫縫處留有伸縮縫，縫內(nèi)設(shè)止水。墻高為1.2m，厚度為30cm，以滿足運用安全的要求。壩頂采用混凝土路面，向兩側(cè)傾斜，坡度為2%，兩邊設(shè)有排水管，匯集路面的雨水，并排入水庫中。壩頂公路兩側(cè)設(shè)有寬1m的人行道，并高出壩頂路面20cm，壩頂總寬度為5m，下游側(cè)設(shè)置欄桿及路燈。</p><p><b>　　3.2壩體結(jié)構(gòu)</b></p>

30、<p><b>　　3.2.1橫縫</b></p><p>　　垂直于壩軸線布置，縫距為20m，縫寬2cm，內(nèi)有止水。</p><p>　　壩體設(shè)有兩道止水片和一道防滲瀝青井。止水片采用1.0mm厚的紫銅片，第一道止水片距上游壩面1.0m。兩道止水片間距為1m，中間設(shè)有直徑為20cm的瀝青井，止水片的下部深入基巖30cm，并與混凝土緊密嵌固，上部伸到壩頂

31、。</p><p><b>　　3.2.2縱縫</b></p><p>　　縱縫為臨時性，縫內(nèi)設(shè)有鍵槽，待混凝土充分冷卻后，水庫蓄水前進行灌漿。</p><p><b>　　3.3廊道設(shè)計</b></p><p>　　3.3.1壩基灌漿廊道</p><p>　　位置：廊道底部

32、距壩基面5m，廊道底部形狀：城門洞形，底寬3m，高3.5m。高程為145m，上游側(cè)（中心點）距上游壩面4m;部上游側(cè)設(shè)排水溝，并在最低處設(shè)集水井。平行高，坡度不大于40o。</p><p>　　3.3.2壩體排水廊道</p><p>　　自基礎(chǔ)廊道沿壩高每隔20m設(shè)置一層廊道，共設(shè)3層。底部高程分別為165m，185m，205m，形狀為城門洞形，其上游側(cè)（中心點）距上游壩面4m，底寬2m，

33、高3m，左右岸各有一個出口。</p><p>　　3.4壩體防滲與排水</p><p><b>　　3.4.1壩體防滲</b></p><p>　　在壩的上游面、溢流面及下游面的最高水位以下部分，采用一層厚2m具有防滲性能的混凝土作為壩體的防滲設(shè)施。</p><p><b>　　3.4.2壩體排水</b&

34、gt;</p><p>　　據(jù)壩的上游面3m沿壩軸線方向設(shè)一排豎向排水管幕。 管內(nèi)徑為20cm，間距為3m， 上端通至壩頂，下端通至廊道，垂直布置。排水管采用無砂混凝土管</p><p>　　3.5壩體混凝土的強度等級</p><p>　　壩體混凝土應(yīng)滿足強度、抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕、抗沖刷、低熱、抗裂、硬化時體積變小等性能的要求。為了合理使用材料，壩體混凝土可按不同部

35、位、不同的工作條件采用不同強度等級，通?？煞譃橄铝袇^(qū)域：</p><p>　?、駞^(qū)：上下游最高水位以上壩體外部表層混凝土；</p><p>　　Ⅱ區(qū)：上下游水位變化范圍內(nèi)壩體外部表層混凝土；</p><p>　　Ⅲ區(qū)：上下游最低水位以下壩體外部表層混凝土；</p><p>　?、魠^(qū)：壩體基礎(chǔ)混凝土；</p><p>　

36、?、鯀^(qū)：壩體內(nèi)部混凝土；</p><p>　?、鰠^(qū)：抗沖刷部位混凝土。</p><p>　　混凝土分區(qū)的尺寸：一般外部（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)）混凝土各區(qū)厚度最小2～3m，上游面的厚度比下游面大，基礎(chǔ)混凝土（Ⅳ區(qū)）厚度為0.1B（B為壩體底寬），并不小于3m，不同強度等級混凝土之間要有良好的接觸帶。壩體分區(qū)圖如圖3-1所示：</p><p><b>　　4地基處理&

37、lt;/b></p><p>　　4.1壩基的防滲處理</p><p>　　在基礎(chǔ)灌漿廊道內(nèi)鉆設(shè)防滲帷幕和排水孔幕，其中心線距壩基處壩面分別為12m和15m。防滲帷幕采用膨脹水泥漿做灌漿材料，其位置布置在靠近上游壩面的壩基及兩岸。帷幕的深度取15m，河床部位深，兩岸逐漸變淺，灌漿孔直徑取80mm，方向豎直，孔距取2m，設(shè)置一排。</p><p><b&g

38、t;　　4.2壩基排水處理</b></p><p>　　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10o，孔距取3m，孔徑為130mm，孔深為10～15m，沿壩軸線方向設(shè)置一排。</p><p><b>　　5設(shè)計成果圖</b></p><p>　　重力壩全長370m，最大壩高57.8m。壩頂寬度6m。工程修建期

39、間該重力壩在放空水庫、沖沙、施工導(dǎo)流等環(huán)節(jié)發(fā)揮了重大作用，為整個工程的順利進行提供了有利條件。它的建成將有效減免附近1.5萬畝農(nóng)田和南平市的洪災(zāi)。</p><p>　　本次設(shè)計成果圖有擋水壩剖面圖、壩體立視圖、壩頂細部構(gòu)造圖、壩體廊道結(jié)構(gòu)圖。詳圖請參見附錄。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]　天津大學(xué)祁慶

40、和主編．水工建筑物[M]．北京．水力電力出版社．1986年</p><p>　　[2]　水利電力部．水工建筑無抗震設(shè)計規(guī)范SDJ10—78. 北京．水利電力出版社．1979年</p><p>　　[3]　華東水利學(xué)院主編．水工設(shè)計手冊．北京．水利電力出版社．1983年</p><p>　　[4]　潘家錚主編．重力壩設(shè)計和計算．北京．中國工業(yè)出版社．1965年<