拱壩課程設(shè)計計算(已修改)
2025-07-08 04:34 本頁面
【正文】 水工建筑物課程設(shè)計設(shè)計題目：拱壩學(xué)院：土木建筑工程學(xué)院班級：水電061姓名：徐 君學(xué)號：060807110296指導(dǎo)老師：肖良錦老師第一章 工程概況 某工程位于排坡河中游河段，以發(fā)電為主。電站裝機2X630Kw，壩址以上流域面積151Km2。樞紐主要建筑物有混凝土拱壩，壩后引水式廠房等。大壩為五等5級建筑物。設(shè)計洪水（三十年一遇）367m3/s，校核洪水（二百年一遇）572m3/s。壩址河床為較對稱的V型河谷，兩岸坡較陡。河床及漫灘砂礫石層厚為0~3m，弱風(fēng)化層厚2~。壩后沖刷坑范圍以內(nèi)河床為爐山組中至厚層白云巖，其巖性堅硬致密，隱節(jié)理發(fā)育，抗沖刷強度高。該電站位于我省東部多暴雨地區(qū)，洪水強度大，流域坡度陡，匯流快，洪水陡漲陡落，樞紐建筑物布置多集中于河床。確定正常蓄水位與溢流堰頂高程平齊。課程設(shè)計任務(wù)根據(jù)以上提供的基本情況及地形圖，布置設(shè)計混凝土拱壩。步驟如下：拱壩布置的原則在地形圖上布置雙曲拱壩。選擇7層拱圈，壩肩及河床的開挖深度按5m，壩頂無通行汽車要求。根據(jù)布置的尺寸進行拱壩應(yīng)力分析，直至滿足應(yīng)力要求為止。（時間2天）選擇壩頂溢流方式及消能方式，進行相應(yīng)水力學(xué)計算。確定；孔口尺寸、閘墩寬度、上游設(shè)計水位、校核水位、下游設(shè)計水位、校核水位、工作橋。（時間1天）根據(jù)布置及計算結(jié)果，要求提供以下成果。（時間2天） 拱壩平面布置圖（建議比例1：200） 溢流壩剖面圖（建議比例1：200） 非溢流壩剖面圖（建議比例1：200） 拱壩下游立視圖或展視圖（建議比例1：200） 設(shè)計計算書1份第2章 拱壩的體形和布置壩體材料：C20混凝土，,109(壩體彈?？紤]徐變的影響，)，線脹系數(shù)1105/℃，導(dǎo)溫系數(shù)3m2/月。壩基：白云巖，,109，105/℃，導(dǎo)溫系數(shù)3m2/月。,內(nèi)摩擦角14176。溫度荷載按規(guī)范(SD14585)計算，封拱灌漿溫度取8～12℃。大壩拱肩穩(wěn)定及應(yīng)力控制指標(biāo)均嚴(yán)格按照《混凝土拱壩設(shè)計規(guī)范》（SD14585）執(zhí)行，見表222。 表21 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)表類 別荷載組合情況安全系數(shù)抗剪斷強度基本組合3特殊組合 表22 大壩允許應(yīng)力表類 別荷載組合情況允許應(yīng)力允許拉應(yīng)力(kg/cm2)基本組合12特殊組合15允許壓應(yīng)力(kg/cm2)基本組合50特殊組合55：,取單寬流量q=50，m，校核洪水位計算：，所以取L=12m, n=3, b=4m。通過EXCEL計算，設(shè)計洪水位的計算水位H孔口數(shù)n 流量系數(shù)m 堰寬b63434343434343434取H=7m,，再往下開挖5m,，. 校核洪水位的計算834343434343434 所以取H=9m，.。頂超高值Δh按下式計算(官廳水庫公式)Δh=hl% + hz + hc式中：Δh………壩頂距水庫靜水位高度(m) hl%………累計頻率為1%時的浪高(m) hz………波浪中心線至水庫靜水位的高度(m) hc………安全超高(m)：。 波浪要素按“官廳水庫”公式計算：hl = V5/4 D 1/3L = (hl ) 式中： L ……… 波長（m）； D ………吹程，由壩前沿水面至對岸的最大直線距離(km) ,取為5倍壩長。 V0………計算風(fēng)速(m/s)，據(jù)資料取15m/s。：計算情況設(shè)計情況校核情況相應(yīng)水位（m）382384V0（m/s）1515D（km）hc（m）hl%（m）hz（m）Δh（m）壩頂高程（m）結(jié)論：綜合考慮后， ，按地質(zhì)提供的基本資料，，屬于中壩。 根據(jù)美國墾務(wù)局的建議公式進行計算： 壩頂厚度Tc Tc =（H+）式中 Tc —— 壩頂厚度（m） H —— 最大壩高（m）= L —— 頂拱弦長（m）= 經(jīng)計算得Tc = (+)=，據(jù)工程經(jīng)驗，拱壩頂部寬度Tc不小于3m,取Tc =5m。 拱圈厚度（1）、底拱厚度TB式中TB —— 壩底厚度（m） H —— 拱冠梁的高度（m）= L1 —— 壩頂高程處拱端可利用巖基面間的河谷寬度（m）= L2——，（m）=經(jīng)計算得TB =。綜合考慮后，取壩底厚度為TB = 。（2）、==。 上游面曲線初擬參考其他工程經(jīng)驗及規(guī)范要求進行設(shè)計：設(shè) 一般情況下有： β1 = ~ β2 = ~ S = ~ 綜合考慮后取參數(shù)計算如下： 由此可知，A、D、B三點的坐標(biāo)為： 點號YZC00AB定出A、B、C三點位置后，可按二次拋物線方程，通過三點定出上游曲線，下游用曲線擬合定出。解出，計算各點坐標(biāo)如下表：ZYZY 拱壩布置布置原則：壩體輪廓力求簡單，基巖面、壩面變化平順，避免有任何突變。布置基本步驟：1. 將地形圖上可利用的基巖線確定后，試定頂拱軸線位置。頂拱軸線半徑可用R軸 =(L為頂拱高程處拱端可利用基巖面間的河谷寬度)擬定。將頂拱軸線在地形圖上移動，調(diào)整位置，盡量使拱軸線與巖基面等高線在拱端處的交角不小于，并使兩端夾角大致相近 。按選定的半徑、中心角及頂拱厚度在畫出頂拱內(nèi)外緣弧線。 ，至上而下，選取7道拱圈，繪制各層拱圈剖面布置圖，布置原則與頂拱相同。 。經(jīng)過應(yīng)力控制的優(yōu)化后得到拱壩體型。計算采用提供程滑穩(wěn)定校核序計算。 設(shè)計過程中嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范的要求來進行大壩體形的設(shè)計調(diào)整。 拱圈分布示意圖 各層拱圈參數(shù)如下表（單位：米）：序號河谷寬度半徑R上高程下高程拱厚拱圈1拱圈2拱圈3拱圈4拱圈5拱圈6拱圈7第三章 應(yīng)力計算 計算方法及荷載組合 拱壩應(yīng)力按拱梁分載法（拱冠梁法）計算，利用本設(shè)計以提供的VB程序在計算機機上計算。計算初擬采用7層拱圈，其高程分別為：、、。荷載組合情況分基本組合及特殊組合兩類：基本組合1. 正常蓄水位+相應(yīng)尾水位+設(shè)計正常溫降+自重+揚壓力+泥沙壓力+浪壓力。2. 設(shè)計蓄水位+相應(yīng)尾水位+設(shè)計正常溫升+自重+揚壓力+泥沙壓力+浪壓力特殊組合為：3. 核洪水位+相應(yīng)尾水位+設(shè)計正常溫升+自重+揚壓力+泥沙壓力+浪壓力。4. 校核洪水位+相應(yīng)尾水位+設(shè)計正常溫降+自重+揚壓力+泥沙壓力+浪壓力+地震荷載載。 應(yīng)力計算(見附件)第四章 溢流壩設(shè)計：為使水庫有較好的超泄能力，采用開敞式孔口。；本次設(shè)計的拱壩是五級建筑物，采用30年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，200年一遇的洪水校核。：設(shè)計情況下，溢流壩的下泄流量為367m3/s ；校核情況下，溢流壩的下泄流量為572 m3/s。：壩址處基巖比較堅硬完整，綜合樞紐的布置及下游的消能防
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