【正文】 日 ~ 2021年 6月 18 日） 河海 院 水利水電 專業(yè) 03 班 學(xué)生姓名 謝龍 學(xué) 號 06150311 指導(dǎo)教師 張建梅 教研室主任 許光祥 院 領(lǐng) 導(dǎo) 周華君 第 一 章 非溢流壩設(shè)計 壩基面高程的確定 由《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》可知，壩高 100~50 米時，重力壩可建在微風(fēng)化至弱風(fēng)化中部基巖上，本工程壩高為 50~100m，由于本壩址巖層分布主要為石英砂巖，故可確定壩基面高程為 m。由水位 — 庫容曲線查的該庫容為 108m3，故可知該工程等級為Ⅳ級。 壩頂高程計算 基本組合情況下： 正常蓄水位時： 壩頂高程分別按設(shè)計和校 核兩種情況，用以下公式進(jìn)行計算： 波浪要素按官廳公式計算。公式如下： 1 / 31 /1 21022021 .0 0 7 6gh gDvvv???? ???? 1 / 3 .7 51 / 2 .1 5022000 .3 3 1g L g Dvvv? ??? ???? 21 2z h Hh cthLL? ?? 庫水位以上的超高 h? ： 1 czh h h h? ? ? ? 式中 1h 波浪高度， m zh 波浪中心線超出靜水位的高度， m ch 安全超高， m ov 計算風(fēng)速。水庫為正常蓄水位和設(shè)計洪水位時，宜用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速的 ~ 倍；校核洪水位時，宜用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速， m/s 5 D風(fēng)區(qū)長度； m L波長； M H壩前水深 設(shè)計洪水位時： 根據(jù)水庫總庫容在 10 ~ 5 10??之間可知，大壩工程安全級別為 ??? 級 計算風(fēng)速 ov 取相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速的 倍，即 ov =根據(jù)公式 1 / 31 /1 21022021 .0 0 7 6gh gDvvv???? ????，可知波浪高度 1h = 根據(jù)公式 1 / 3 .7 51 / 2 .1 5022021 .3 3 1g L g Dvvv???? ????，可知波長 L= 根據(jù)公式 21 2z h Hh cthLL? ??，可知波浪中心線超靜水位高度 zh = 可知庫水位超高 1 czh h h h? ? ? ? = 可知壩頂高程 =+= 校核洪水位時： 計算風(fēng)速 ov 取相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速，即 ov =根據(jù)公式 1 / 31 /1 21022021 .0 0 7 6gh gDvvv???? ????，可知波浪高度 1h = 根據(jù)公式 1 / 3 .7 51 / 2 .1 5022021 .3 3 1g L g Dvvv???? ????，可知波長 L= 根據(jù)公式 21 2z h Hh cthLL? ??，可知波浪中心線超靜水位高度 zh = 可知庫水位超高 1 czh h h h? ? ? ? = 可知壩 頂高程 =+= 特殊組合情況下： Vo= m/s 故按 莆田試驗(yàn)站 公式 計算： ? ?? ?0. 450. 7 2022 0. 7200 00. 00 18 /gh 0. 13 0. 7v 0. 13 0. 7 /mm mgD VgHth thV th gH V?????? ????? ???? ?????? ?????? = 103 故 hm= m m 200ghgT 1 3 .9vvm??? ???? = 故 Tm= s 綜合（ 1）、（ 2），可知最大壩頂高程取 壩寬計算 為了適應(yīng)運(yùn)用和施工的需要，壩頂必須有一定的寬度。一般地，壩頂寬度取 最大壩高的 8%~10%。，且不小于 3m 所以壩頂寬度 =6m，并可算出壩底寬為 壩面坡度 上游壩坡采用折線面，一般起坡點(diǎn)在壩高的 2/3 附近，建壩基面高程為 832m，折坡點(diǎn)高程為 ， 坡度為 1： ；下游坡度為 1： 。因?yàn)榛救切蔚捻旤c(diǎn)與正常蓄水位齊平，故重力壩剖面的下游坡向上延伸應(yīng)與正常蓄水位相交，具體尺寸見下圖 7 圖 重力壩剖面圖 壩基的防滲與排水設(shè)施擬定 由于防滲的需要，壩基須設(shè)置防滲帷幕和排水孔幕。據(jù)基礎(chǔ)廊道的布置要求，初步擬定防滲帷幕及 排水孔廊道中心線在壩基面處距離壩踵 。 建基面高程 83 2 m設(shè)計洪水位 891 .09 m校核洪水位 892 .33 m壩頂高程 894 .1 m設(shè)計為水位 8 53 .7 0 m校核尾水位 8 55 .6 2 m河床高程 848 .2 m第二章 非溢流壩段荷載計算 計算情況的選擇 作用在壩基面的荷載有：自重、靜水壓力、揚(yáng)壓力、淤沙壓力、浪壓力、土壓力，常取 1m 壩長進(jìn)行計算。 荷載計算 自重 自重 W 在正常蓄水位、設(shè)計洪水位、校核洪水位完全一樣計算步驟如下； 壩體自重 ()WKN 的計算公式： cW Vr? 式中： 331cV m mr??壩 體 體 積 ， ， 由 于 取 壩 長 ， 可 以 用 斷 面 面 積 替 代 ， 通 常 把 它 分成 如 圖 所 示 的 若 干 個 簡 單 的 幾 何 圖 形 分 別 計 算 ；壩 體 混 凝 土 的 重 度 ， 取 24KN/m 。 可知： W1=? 6? 30? ? = KN W2=6? ? ? = KN W3=? ? ? ? = W=W1+W2+W3= 壩體自重 W = 靜水壓力及其推力 ① 靜水壓力 P 與作用水頭 H 有關(guān)，所以在正常蓄水位、設(shè)計洪水位、校核洪水位時靜水壓力 P 各不相同，應(yīng)分別計算； 9 ② 靜水壓力是作用在上下游壩面的主要荷載，計算時常分解為水平壓力 HP 和垂直壓力 VP 兩種。 HP 的計算公式為： 212HwP r H? 式中： H —— 計算點(diǎn)的作用水頭 ， m ； wr —— 水的重度，常取 /KN m ； （ 1）基本組合： 正常蓄水位情況： F1=? ? 582= W1=? (58+28) ? 6? = 設(shè)計洪水位情況： F1=? ? = F2=－ ? ? = W1=? (+) ? 6? = W2=? ? ? = （ 2）特殊組合： 校核蓄水位情況： F1=? ? = F2=－ ? ? =－ W1=? (+) ? 6? = W2=? ? ? = 揚(yáng)壓力的計算 規(guī)范：當(dāng)壩基設(shè)有防滲帷幕和排水孔時，壩底面上游（壩踵）處的揚(yáng)壓力作用水頭為 1H ， 排水孔中心線處為 2 aH? （ 12HH? ，下游（壩趾）處為 2H ，其間各段依次以直線連接 ,則： A 壩踵處的揚(yáng)壓力強(qiáng)度為 1wrH ,壩址處 的揚(yáng)壓力強(qiáng)度為 2wrH ,帷幕灌漿和排水孔處的滲透壓力為 warH （ 12H H H??,a 的取值如表 21 所示）。 B 揚(yáng)壓力的大小等于揚(yáng)壓力分布圖的面積。 UUUUαγhγhγh 建基面高程 832 m河床高程 m河床高程 m淤積高程 866 m圖 揚(yáng)壓力計算圖示 UUUUαγhγhγh 建基面高程 832 m河床高程 m河床高程 m淤積高程 866 m 11 表 壩底面的滲透壓力、揚(yáng)壓力強(qiáng)度系數(shù) 壩型及部位 壩 基 處 理 情 況 （ A） 設(shè)置防 滲帷幕及排水孔 （ B） 設(shè)置防滲帷幕及主、副排水孔并抽排 部位 壩 型 滲透壓力強(qiáng)度系數(shù)α 主排水孔前的揚(yáng)壓力 強(qiáng)度系數(shù)α 1 殘余揚(yáng)壓力強(qiáng)度系數(shù)α 2 河 床 壩 段 實(shí)體重力壩 寬縫重力壩 大頭支墩壩 空腹重力壩 岸 坡 實(shí)體重力壩 寬縫重力壩 則：帷幕灌漿處的 1 ? ，排水孔處的 2 ? 。 UUUUαγhγhγh 建基面高程 83 2 m河床高程 8 48 .2 m河床高程 8 48 .2 m淤積高程 8 66 m （ 1）正常蓄水情況下： H1=－ = H2=0 U1= γ H2=0 U2=? ? ? 58= KN U3=? 67? ? ? 58= KN U4=0 Ucc=（ 0+++0） = KN （ 2） 設(shè)計洪水情況： H1=－ = H2= U1= γ H2= KN U2=? ? ? = KN U3=? 67? ? ? = KN U4=? ? = KN Ucc=（ +++） = KN （ 3）校核洪水位情況： H1= H2= U1= γ H2= KN U2=? ? ? = KN U3=? 67? ? ? = KN U4=? ? = KN Ucc=（ +++） = KN 淤沙 壓力及其推力 建基面高程 83 2 m河床高程 8 48 .2 m河床高程 8 48 .2 m淤積高程 8 66 m 建基面高程 832 m河床高程 m 河床高程 m淤積高程 866 mp skp sv 13 圖 淤沙壓力計算圖示 （ 1）水平泥沙壓力 ()skHP KN 為： 220. 5 ta n ( 45 / 2)sk H sb s sP r h ???? 式中 : 3 。msbssrh?????淤 沙 的 浮 重 度 ， KN/m壩 前 淤 沙 厚 度 ， 。淤 沙 的 內(nèi) 摩 擦 角 ， （ ） 。 14s? ??， 330 .7 5 0 .7 5 9 .8 1 7 .3 6sb t KNr mm? ? ? ? 水平方向： 2 2 2 21 1 1 4( 4 5 ) 7 . 3 6 ( 8 6 6 8 4 8 . 2 ) ( 4 5 ) 7 1 1 . 2 42 2 2 2ss k s b sP r h tg tg K N? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 2）豎直方向： Psv=? ? (+4) ? 4= 波浪壓力 波浪壓力 wkP 計算公式： 1%1 ()4wk w m zP r L h h?? 式中： 1%/。m。1%wkwmzPKN mLhm?????單 位 長 度 迎 水 面 上 的 浪 壓 力 ， KN/m。r 水 的 重 度 ，平 均 波 長 ，累 積 頻 率 為 的 波 高 ， ；波 浪 中 心 線 至 計 算 水 位 的 高 度 ， 。 （ 1）基本組合（設(shè)計和正常情況）： Hz=； Lm=； h1%= 1 9 . 8 1 7 . 0 ( 1 . 3 0 0 . 7 5 7 7 ) 3 5 . 3 34wkP K N? ? ? ? ? ? （ 2）特殊組合（校核）： Hz=； Lm=； h1%=； 1 9 . 8 1 2 . 4 8 8 ( 0 . 2 0 7 0 . 0 5 4 0 2 ) 1 . 5 94wkP K N? ? ? ? ? ? 土壓力 2 012okF rH K? 0 0 .2 5 0 .3 3 3 31 1 0 .2 5K ? ?? ? ??? 3 3 31 .7 5 / 1 .7 5 9 .8 1 / 1 7 .1 6 7 5 /t m KN m KN m? ? ? ? ?天 然 1 3 3 31 / 1 / /t m K N m K N m? ? ? ? ? 15 （ 1）正常蓄水情況： 221011 9 . 8 1 ( 8 4 8 . 2 8 3 2 ) 0 . 3 3 3 3 4 2 9 . 0 922okF r H K K N? ? ? ? ? ? ? 222021 ( 8 4 8 . 2 8 3 2 ) 0 . 2 9 . 8 1 2 5 7 . 4 522okF r H K K N? ? ? ? ? ? ? 3011 1 7 . 1 6 7 5 ( 8 4 8 . 2 8 3 2 ) 0 . 3 3 3 3 7 5 0 . 9 0 7 522okF r H K K N? ? ? ? ? ? ? ? ? 224011 ( 8 4 8 . 2 8 3 2 ) 0 . 8 5 1 7 . 1 6 7 5 6 3 8 . 2