【正文】 廣西龍門水庫工程設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄1 總論 1 工程總說明 1 設(shè)計(jì)基本資料 1 流域概況 1 工程說明 1 工程地質(zhì) 2 工程水文 3 其它資料 3 設(shè)計(jì)任務(wù)與依據(jù) 3 設(shè)計(jì)任務(wù) 3 主要依據(jù)規(guī)范 32 樞紐布置 4 壩軸線選擇 4 壩型確定 4 各種壩型特點(diǎn) 4 壩型選擇 6 壩體型式 7 8 8 泄水建筑物 8 放水建筑物 93 非溢流壩設(shè)計(jì) 9 剖面設(shè)計(jì) 9 梯形壩的基本剖面 10 剖面控制數(shù)據(jù) 11 擬定實(shí)用剖面 13 荷載計(jì)算及組合 15 荷載組合 15 荷載計(jì)算 16 荷載匯總 24 穩(wěn)定分析 27 結(jié)構(gòu)分析規(guī)定 27 抗滑穩(wěn)定分析 28 應(yīng)力分析 30 材料性能 31 各種情況下應(yīng)力分析 314 泄水建筑物 33 控制段 33 進(jìn)水口及堰型 33 定型設(shè)計(jì)水頭 33 泄洪能力校核 34 溢流堰面曲線 35 泄槽 37 泄槽坡度 37 堰下反弧段 38 水面線與邊墻高度 39 出口消能段 45 泄槽底板與邊墻 475 放水建筑物 48 臥管設(shè)計(jì) 48 放水流量的確定 48 放水孔孔徑的計(jì)算 48 臥管斷面尺寸確定 49 臥管結(jié)構(gòu)尺寸確定 49 涵洞設(shè)計(jì) 50 涵洞內(nèi)水深計(jì)算 50 涵洞結(jié)構(gòu)尺寸確定 50 臥管末端消力池 506 細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 51 51 非溢流壩段 51 溢流壩段 51 壩體分區(qū)及材料 51 51 壩體分區(qū)與標(biāo)號(hào) 52 壩頂構(gòu)造 54 壩體分縫與止水 54 壩體分縫 54 橫縫止水 55 壩體廊道與排水系統(tǒng) 56 灌漿平臺(tái) 56 梯級(jí)放水設(shè)備 56 檢查與排水廊道 56 排水系統(tǒng) 57結(jié)束語 58參考文獻(xiàn) 59附錄 60致謝 61641 總論 工程總說明廣西龍門水庫工程屬于?。?）型，工程等別為IV。本工程的各方面最終設(shè)計(jì)方案各數(shù)據(jù)如下：壩頂高程：；溢流堰頂高程：；正常蓄水位：；設(shè)計(jì)洪水位：；校核洪水位：；總庫容：萬；方案其他方面數(shù)據(jù)見相關(guān)章節(jié)。 設(shè)計(jì)基本資料 流域概況龍門水庫位于南寧市郊，建于龍門河下游，距南寧市公里，交通方便。水庫總庫容萬，灌溉農(nóng)田余畝，并有一定的防洪作用，能減輕洪水對(duì)下游的威脅。 工程說明樞紐主要建筑物有攔河壩，岸邊溢洪道及梯級(jí)放水設(shè)備。大壩的中段為梯形壩，兩端為實(shí)體重力壩。溢洪道利用右岸鞍形埡口略加開挖，與重力壩緊鄰。左岸布置梯級(jí)放水設(shè)備，放水涵管由梯形壩垛內(nèi)引出。梯形壩高m，個(gè)垛的總長m，頂寬m，上游邊坡，下游邊坡，上游側(cè)有均厚m的C15混凝土防滲墻。梯形壩各壩垛是獨(dú)立工作的，因此，各垛之間以及梯形壩與重力壩連接處都有沉陷縫，每縫設(shè)兩道止水，第一道用652型塑料止水帶，第二道為斷面20cm20cm的瀝青井。瀝青井的填料配合比為：瀝青40%，石棉份20%要求軟化點(diǎn)為85～90℃，井的電加熱設(shè)備用248。6鋼筋做電極。開敞式溢洪道首部為實(shí)用斷面堰，前緣長20m，堰下接縱坡1：，陡槽在平面上有10176。的側(cè)收縮角，將陡槽末端縮至10m寬，再以30176。挑射角挑出，最大泄洪流量130。壩底上、下游作了阻滲齒槽，未作灌漿帷幕，但在壩體上游面m高程處預(yù)留有m寬的灌漿平臺(tái)，以備必要時(shí)灌漿之用。根據(jù)《水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL2522000對(duì)水庫樞紐工程等別的劃分如表121：表121 水利水電工程分等指標(biāo)工程等別工程規(guī)模水庫總庫容 ( 10 8 m 3 )防洪治澇灌溉供水發(fā)電保護(hù)城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要性保護(hù)農(nóng)田(10 4 畝 )治澇面積(10 4 畝 )灌溉面積(10 4 畝 )供水對(duì)象重要性裝機(jī)容量(10 4 kW)I大 (1) 型≥10特別重要≥500≥200≥150特別重要≥120Ⅱ大 (2) 型10 ～ 重要500 ～ 100200 ～ 60150 ～ 50重要120 ～ 30Ⅲ中型 ～ 中等100 ～ 3060 ～ 1550 ～ 5中等30 ～ 5IV小 (1) 型 ～ 一般30 ～ 515 ～ 35 ～ 一般5 ～ 1V小 (2) 型 ～ 531按庫容和面積指標(biāo)，該工程為 ?。?）型，工程等別為IV。由表122：表122 永久性水工建筑物級(jí)別工程等別主要建筑物次要建筑物I13Ⅱ23Ⅲ34IV45V55查得主要建筑物應(yīng)為4級(jí)、次要建筑物應(yīng)為5級(jí)。大壩應(yīng)為4級(jí)建筑物，但是大壩下游7公里處即為南寧市，人口眾多，為了確保南寧市的安全，設(shè)計(jì)時(shí)提高為3級(jí)建筑物標(biāo)準(zhǔn)，按50年一遇洪水設(shè)計(jì)，500年一遇洪水校核。 工程地質(zhì)壩建于寒武系砂質(zhì)巖互層的低山峽谷區(qū)。巖層傾向上游，傾角～，走向平行壩軸線。河床為厚層石英砂巖，兩岸則為頁巖、泥巖及粉砂、細(xì)砂巖。河床基巖裸露，風(fēng)化層厚約～m。左岸覆蓋層厚～m，基巖風(fēng)化層厚～。右岸覆蓋層厚～m，基巖風(fēng)化層厚～m。壩區(qū)基巖主要有北西與北東向兩組裂隙，其中北西向一組近于平行河流。壩上、下游～m處均有斷層，但對(duì)壩的穩(wěn)定無影響。 工程水文壩址以上集水面積，據(jù)年的系列水文資料計(jì)算，年平均降水量，多年平均徑流量達(dá)，設(shè)計(jì)與校核洪水流量分別為和，經(jīng)水庫調(diào)節(jié)后的下泄流量為和。 其它資料壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算時(shí)漿砌石容重取，摩擦系數(shù)?=。梯形壩是介于寬縫重力壩與大頭壩之間的一種支墩壩，它的特點(diǎn)是體型簡單，輪廓線的變化平緩而單純，既有利于施工，又能防止局部的應(yīng)力集中，用漿砌石筑壩時(shí)這些優(yōu)點(diǎn)更為突出。據(jù)本工程選擇壩型時(shí)的比較，梯形壩的工程量可比實(shí)體重力壩減少％。 設(shè)計(jì)任務(wù)與依據(jù) 設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)給定的地形、地質(zhì)、水文、實(shí)驗(yàn)和其它有關(guān)資料及相應(yīng)的規(guī)劃成果，設(shè)計(jì)龍門水庫工程，主要內(nèi)容如下：壩型選擇和水利樞紐布置：根據(jù)地質(zhì)、地形條件和樞紐建筑物的作用進(jìn)行壩線、壩型的選擇，樞紐布置方案比較通過初步分析確定。溢流壩的剖面設(shè)計(jì)：擬定斷面，水力計(jì)算，穩(wěn)定驗(yàn)算及應(yīng)力分析等。非溢流壩的剖面設(shè)計(jì)：擬定擋水壩剖面，穩(wěn)定驗(yàn)算及應(yīng)力分析等。細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)：混凝土標(biāo)號(hào)分區(qū)、分縫、止水、廓道、排水等。 主要依據(jù)規(guī)范《水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL2522000《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》DL 51081999《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》SL/T 19196《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》DL 50771997《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》SL 20397《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL 2532000《漿砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL 2520062 樞紐布置 壩軸線選擇壩軸線選擇的基本原則：1. 擋水建筑物，考慮到工程量與建設(shè)投資，擋水建筑物通常布置成直線，使壩軸線最短，壩身體積最??；2. 泄水建筑物，對(duì)于溢洪道，其在平面布置上應(yīng)力求平順，前言最好正對(duì)來水方向，以使壩前流速均勻分布。如有連接，要使溢洪道在工作過程中不影響其它建筑物。根據(jù)地形圖，擬選壩軸線為龍?zhí)渡嫌翁?，該處右岸有一鞍形埡口，河床在該處被束窄，壩軸線為最短，且溢洪道可以利用鞍形埡口略加開挖，與擋水壩緊鄰。壩軸線上游河床寬度迅速擴(kuò)大，地形開闊，是形成水庫的良好條件。且下游即為龍?zhí)?，輸水路線較短，降低工程量與投資。 壩型確定 各種壩型特點(diǎn)主要的壩型有如下幾種：1. 重力壩重力壩是用混凝土或漿砌石材料修筑而成的擋水壩。重力壩的工作原理是在水壓力及其它荷載作用下，主要依靠壩體自重產(chǎn)生的抗滑力來滿足穩(wěn)定要求，同時(shí)也依靠壩體自重產(chǎn)生的壓應(yīng)力來減少水壓力所引起的上游壩踵拉應(yīng)力以滿足強(qiáng)度要求。重力壩的基本剖面為三角形剖面，在平面上，壩軸線通常呈直線。對(duì)于常態(tài)混凝土重力壩，為了適應(yīng)地基變形、溫度變化和混凝土的澆筑能力，一般沿壩軸線分成若干個(gè)獨(dú)立的壩段，每個(gè)壩段的結(jié)構(gòu)形式類似于固結(jié)于地基上的懸臂梁。與其它壩型比較，重力壩具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）安全可靠。重力壩剖面尺寸大，壩體內(nèi)部應(yīng)力小，筑壩材料強(qiáng)度高，耐久性好，因而抵抗水的滲透、沖刷，以及地震和戰(zhàn)爭破壞能力都比較強(qiáng)，安全性較高。在意外情況下，即使發(fā)生少量洪水漫頂，一般也不會(huì)招致壩體失事，不像土壩那樣一旦洪水漫頂很快就會(huì)潰壩成災(zāi)。這是重力壩的一個(gè)最大優(yōu)點(diǎn)。（2）樞紐泄洪問題容易解決。重力壩的斷面大，壩體材料抗沖刷能力強(qiáng)，適于將河床壩段做成溢流壩，從壩頂大量溢流，還可以在壩身不同高程設(shè)置泄水孔、引水孔。（3）便于施工導(dǎo)流。在施工期可以通過較低壩塊或預(yù)留底孔、缺口等導(dǎo)流。一般不需要另設(shè)導(dǎo)流隧洞。（4）對(duì)地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。地形條件對(duì)重力壩的影響不大，幾乎任何形狀的河谷斷面均可修建重力壩。重力壩一般要求修建在巖基上，但低的溢流重力壩也可修建在土基上。重力壩對(duì)地基的要求比土石壩高，但比拱壩的要求為低，對(duì)于無重大缺陷的一般強(qiáng)度的巖基均可滿足要求。另外，由于重力壩沿軸線方向被橫縫分成若干個(gè)獨(dú)立的壩段，適應(yīng)不均勻沉陷能力強(qiáng)，應(yīng)此能較好地適應(yīng)各種非均勻地基。（5）結(jié)構(gòu)作用明確。重力壩沿壩軸線方向被橫縫分成若干壩段，每個(gè)壩段獨(dú)立工作，適應(yīng)各自獨(dú)立的溫度變化，相互間不受影響。結(jié)構(gòu)作用明確，穩(wěn)定和應(yīng)力計(jì)算都比其他壩型簡單。但是，重力壩也存在以下缺點(diǎn)：（1）所用材料比其他壩型多，壩體材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮。由于重力壩的每個(gè)壩段類似懸臂梁結(jié)構(gòu)，壩體的應(yīng)力分布一般很不均勻，在滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定要求下，往往壩體內(nèi)部的壓應(yīng)力較小，因此不能充分發(fā)揮混凝土、漿砌石這類材料的抗壓強(qiáng)度。（2）受揚(yáng)壓力影響較大。由于壩體與巖基接觸面較大，相應(yīng)受到的壩底揚(yáng)壓力也較大，使得壩體有效自重減少，對(duì)抗滑穩(wěn)定不利。2. 拱壩拱壩是一種空間拱形殼體結(jié)構(gòu)。在水壓力和淤泥壓力等水平向?yàn)橹鞯暮奢d作用下，大部分荷載將通過拱的作用傳遞到兩岸基巖上，少部分荷載則通過類似垂直懸臂梁的作用傳給壩底基巖。所以，主要依靠兩岸拱端基巖的反力作用來維持其穩(wěn)定性是拱壩的工作特點(diǎn)。拱壩在外荷載作用下，由于拱結(jié)構(gòu)使得其主要產(chǎn)生軸向壓應(yīng)力，拱圈斷面上受彎矩不大，故其斷面應(yīng)力分布比較均勻，從而可以充分利用混凝土或漿砌石料的抗壓強(qiáng)度，使壩體厚度較薄，節(jié)省材料。與相同高度的重力壩相比，其工程量可節(jié)省1/3~2/3。拱壩一般是周邊固支的高次超靜定空間殼體結(jié)構(gòu)，當(dāng)外荷載增大或某部位產(chǎn)生局部開裂時(shí)，壩體中拱和梁的作用將會(huì)自行調(diào)整。根據(jù)模型試驗(yàn)分析，拱壩的超載能力可以達(dá)到設(shè)計(jì)荷載的5~11倍。拱壩的抗震能力也較高。而另一方面，由于拱壩是嵌固于基巖上的整體結(jié)構(gòu)，壩體一般不設(shè)永久伸縮縫，所以地基變形和溫度變化對(duì)壩體內(nèi)力影響較大。故設(shè)計(jì)時(shí)，地基變形應(yīng)力和溫度應(yīng)力也列為主要荷載，計(jì)算較為復(fù)雜，所以對(duì)壩肩地質(zhì)條件和處理措施更應(yīng)特別重視。由于壩體較薄、形狀復(fù)雜，故對(duì)施工質(zhì)量、材料強(qiáng)度和防滲要求等方面也都比較嚴(yán)格。拱壩對(duì)壩址地形地質(zhì)條件要求也比較高。地形條件是選擇拱壩形式、樞紐布置以及經(jīng)濟(jì)性的主要影響因素，可從河谷剖面形狀、壩址地形變化等方面進(jìn)行分析。理想的地形條件應(yīng)是兩岸對(duì)稱、岸坡平順，平面上向下游收縮的峽谷地段，且拱端下游有足夠厚的巖體支撐，以利于穩(wěn)定。3. 土石壩土石壩是由土、砂石料等當(dāng)?shù)夭牧咸钪傻膲?，是目前世界壩工建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛和發(fā)展迅速的一種壩型。土石壩得以廣泛應(yīng)用發(fā)展的主要原因：（1）可以就地取材，節(jié)省大量水泥、木材和鋼材，減少工地的外線運(yùn)輸量。由于土石壩設(shè)計(jì)施工技術(shù)的發(fā)展放寬了對(duì)筑壩材料的要求，幾乎任何土石料均可筑壩。（2）非黏性土的填筑能適應(yīng)各種不同的地形、地質(zhì)和氣候條件。任何不良的壩址地基，經(jīng)處理后均可筑壩，待變形趨于穩(wěn)定、天氣好的條件下再回填黏性土。特別是在氣候惡劣、工程地質(zhì)條件復(fù)雜和高烈度地震區(qū)的情況下，土石壩實(shí)際上是唯一可取的壩型。（3）既可用簡單機(jī)械施工，也可高度機(jī)械化施工。大容量、多功能、高效率施工機(jī)械的發(fā)展，提高了土石壩的施工質(zhì)量，縮短工期，降低了造價(jià)，促進(jìn)了高土石壩建設(shè)的發(fā)展。（4）運(yùn)用管理方便，加高、擴(kuò)建、維修較容易。土石壩的主要缺點(diǎn)是：不允許壩頂溢流，對(duì)于意外情況可能會(huì)有潰壩危險(xiǎn)。在河谷狹窄、洪水流量很大的河道上施工時(shí)，施工導(dǎo)流比較困難；黏性土料的施工受天氣的影響較大。 壩型選擇地形上，壩址處河床寬度從上游到壩軸線逐漸縮窄，至壩軸線處最小，由壩軸線開始河床又逐漸變寬，并且壩址下游右岸有一深潭。河床兩岸坡度相差較大，右岸坡度和緩，左岸較徒，并不對(duì)稱。不適合建拱壩。地質(zhì)上，壩建于寒武系砂質(zhì)巖互層的低山峽谷區(qū)。巖層傾向上游，傾角～，走向平行壩軸線。河床為厚層石英砂巖，兩岸則為頁巖、泥巖及粉砂、細(xì)砂巖。拱壩對(duì)兩岸基巖要求較高，由于頁巖、泥巖強(qiáng)度較低，不能滿足建拱壩要求，也不能建拱壩。河床基巖為厚層石英砂巖，石英砂巖強(qiáng)度較高，是建重力壩的良好地基。因此，重力壩和土石壩均是可行的方案。但是重力壩安全性能較高，由于大壩下游緊鄰南寧市，考慮到潰壩將會(huì)帶來重大損失，在地基條件允許的情況下，宜優(yōu)先選擇重力壩。綜上所述，選擇重力壩作為初步建壩方案。 壩體型式重力壩根據(jù)建壩材料不同，可以分為混凝土重力壩和漿砌石重力壩。漿砌石重力壩相對(duì)于混凝土重力壩，具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：，節(jié)省水泥；，水化熱溫升低，因而不需要采取溫控措施，也不需設(shè)縱縫，還可增加壩段寬度；，減少腳手架，因而木材用量較少，減少了施工干擾；，施工安排比較靈活，可以分期施工，分期受益，在缺少施工機(jī)械的情況下，可用人工砌筑。漿砌石重力壩的缺點(diǎn)有：，砌體質(zhì)量不易均勻；，需要大量勞動(dòng)力；，需另作防滲設(shè)備；。根據(jù)壩體結(jié)構(gòu)不同，又分為實(shí)體重力壩、寬縫重力壩、空腹重力壩及支墩壩。實(shí)體重力壩工程量大，材料用量多，其強(qiáng)度不能充分發(fā)揮，散熱條件差。但