【正文】 dam height of . The upstream slope gradient of 1:, the downstream dam slope 1:, dam crest elevation . Key words:Water conservancy。Hoist. 3 前 言 本次畢業(yè)設(shè)計時根據(jù)教學(xué)要求， 對水利水電工程專業(yè)本科畢業(yè)生進行的最后一項教學(xué)環(huán)節(jié)。 流域內(nèi)除黃壇口以下屬衢江平原外，其余均屬山區(qū)、森林覆蓋面積小，土層薄，地下滲流小，沿江兩岸巖石露頭，洪水集流迅速，從河源至黃壇口段，河床比降為 1/1000，水能蘊藏量豐富。第二章為 擋水建筑物和泄水建筑物的設(shè)計，對溢流壩段和非溢流壩段的剖面進行設(shè)計及抗滑穩(wěn)定和應(yīng)力計算。 4 第一章 設(shè)計基本資料 流域概況和電站位置 烏溪江屬衢江支流，發(fā)源于閩、浙、贛三省交界的仙霞嶺，于衢縣樟樹潭附近流入衢江，全長 170公里，流域面積 2623 平方公里。壩址以上流域面積為 2328 平方公里。實 測最大峰流量為5440 立方米 /秒（ 1954 年），千年一遇洪水總量（ 4日）為 億立方米，洪峰流量為 11300 立方米。地層多為白堊紀(jì)流紋斑巖及凝灰?guī)r分布，柱狀節(jié)理及順坡向節(jié)理裂隙普遍，斷裂構(gòu)造不甚發(fā)育，受水庫回水影響，可能有局部土滑、崩坍等情況，但范圍不會很大，因此庫區(qū)的岸坡穩(wěn)定問題是不嚴(yán)重的。 山前巒壩址河谷狹窄，河床僅寬 110m 左右，兩岸地形對稱，覆蓋層較薄，厚度一般在 以下，或大片基巖出露，河床部分厚約 2～ 4m。巖石透水性小，相對抗水層（條件吸水量 ）埋深不大，一般在開挖深度范圍內(nèi)，故壩基和壩肩滲透極微，帷幕灌獎深度可在設(shè)計時根據(jù)揚壓力對大壩的影響考慮選用。巖石新鮮完整，地質(zhì)條件良好。 本區(qū)地震烈度小于 6 度。不足的砂料用樓里村附近的幾個料場補充，距壩址～ 3 公里。此處河流平順，河谷狹窄，可以大大節(jié)省工程量。 表 21 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 (億 m3) 防洪 治澇 灌溉 供水 水電站 城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要性 保護農(nóng)田(萬畝 ) 治澇面積(萬畝 ) 灌溉面積(萬畝 ) 城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要性 裝機容量(104kw) Ⅰ 大 (1)型 ≥ 10 特別重要 ≥ 500 ≥ 200 ≥ 150 特別重要 ≥ 120 Ⅱ 大 (2)型 10～ 重要 500～ 100 200～ 60 150～ 50 重要 120～ 30 Ⅲ 中型 ～ 中等 100～ 30 60～ 15 50～ 5 中等 30～ 5 Ⅳ 小 (1)型 ～ 一般 30～ 5 15～ 3 5～ 一般 5～ 1 Ⅴ 小 (2)型 ～ ≤ 5 ≤ 3 ≤ ≤ 1 注 : ①總庫容系指校核水位以下的水庫靜庫 容 ②灌溉面積系指設(shè)計灌溉面積。則初步擬定剖面，上游鉛直，下游坡率 m=，由壩址剖面圖可得到壩底高程▽ ，則 H=127m，mB ??? ，取 102m。 波高 DVhl ? 式中： lh ―波高 （ m） ； 0V ―計算風(fēng)速 （ m） ； D ―吹程 （ km） 。 表 23 安全超高（ 單位 ： m） 運用情況 壩的級別 1 2 3 設(shè)計情況（基本情況） 校核情況（特殊情況） 因為前面已經(jīng)得出此工程壩的級別為 1 級，所以在設(shè)計情況下 mhc ? ，在校核情況下 mhc ? 。 12 ▽▽▽▽▽▽ 圖 21 初擬非溢流壩段剖面圖 （單位 ： m） 按照規(guī)范 SL3192020，初擬的非溢流壩段 進行穩(wěn)定計算： 取單位長度壩段作為研究對象進行穩(wěn)定校核。 按照規(guī)范 SL3192020 進行 穩(wěn)定校核 ， 查基本資料得到摩擦系數(shù)為 。 16 ▽▽▽▽▽▽ 圖 24 非溢流壩剖面圖 (單位： m) 對新設(shè)計的非溢流壩進行穩(wěn)定和應(yīng)力驗算，分別從設(shè)計工況和校核工況進行計算，設(shè)計狀況下壩基抗滑穩(wěn)定及應(yīng)力計算如表 25。 上游面垂直正應(yīng)力 ： M P ak P aBMBWyu 8 81 0 8 0 7 6 1 9 561 0 8 3 4 1 1 5622??????? ??? 18 式中： ?W — 作用于壩體上全部荷載 (包括揚壓力 )，對滑動平面的法向分值； ?M — 作用于計算截面以上全部荷載對截面垂直水流流向型心軸的力矩和； B — 計算截面的長度。 上游折坡處： 20 ▽▽▽▽▽ 圖 25 非溢流壩段折坡點剖面 (單位： m) 表 26 設(shè)計狀況上游折坡面穩(wěn)定應(yīng)力計算（ 171m高程處） 應(yīng)力驗算 方向 力臂 彎矩 ↓ → ↑ 逆時針 順時針 自重（ kN） W1 20448 24 490752 W2 2 水平水壓力（ kN） P1 揚壓力（ kN） U1 4 U2 浪壓力（ kN） Pwk 求和（ kN） 按照規(guī)范 SL3192020，對壩進行抗滑穩(wěn)定和應(yīng)力計算，下列計算中的符號意義和設(shè)計工況中的符號意義相同。 抗滑穩(wěn)定驗算： ? ? ][ 8 5 1 1 3 3 3 3 ??????? ?? KP UWfKs 故滿足抗滑穩(wěn)定要求。 上游 水平 面垂直 正應(yīng)力： M P ak P aBMBWyu622??????? ??? 下游 水平 面垂直 正應(yīng)力： M P ak P aBMBWyd622??????? ??? 26 上游面 剪應(yīng)力： 上游面水壓力強度 k P ap u )171240( ???? 00)()(?????? np yuuu ?? 下游面 剪應(yīng)力： 下游面水壓力強度 0?dp M P akP ampdydd 5 4) 3 9()(??????? ?? 上游面水平正應(yīng)力： MPakPanp uuxu?????? ?? 下游面水平正應(yīng)力： M PakPamp ddxd??????? ?? 上游面主應(yīng)力： M P ak P anpn uyuu 5 9 7 5 9)01()1(2221?????????? ?? 下游面主應(yīng)力： M P ak P ampm dydd 5 4 5 3 9)()1(22221?????????? ?? 壩前水壓力： M Papuu ??? MPapdd 02 ??? 27 通過上面的計算，在校核工況下，折坡處截面滿足抗滑穩(wěn)定條件和應(yīng)力條件。 泄水建筑物 由壩址的地質(zhì)條件選用單寬流量為 smq /80 2? ，所以 mqQB 60804 80 0 ???，選用每孔凈寬 ，則溢流孔數(shù) ??n ，取 8 個孔。 2033 60 0)100425()110238(21mA?????? smAQV / ??? ， 1 4 22200???????gVHHd? 計 算 得 出 堰 上 設(shè) 計 水 頭 mHd ? 。 其中 a=， aba ?? ；取 ?a ，則 ????b 。其中 n、 k 查堰面曲線參數(shù)得到 ?k ， ?n 。通過試算法得出 mhc ? 。根據(jù)上面的計算結(jié)果，得到溢流壩段的橫剖面圖，見圖 26。 上游面垂直 正應(yīng)力： M P ak P aBMBWyu 1 31 0 8 6 9 6 4 761 0 8 2 5 0 4 4622??????? ??? 下游面垂直 正應(yīng)力： M P ak P aBMBWyd 5 0 21 0 8 6 9 6 4 761 0 8 2 5 0 4 4622??????? ??? 上游面 剪應(yīng)力： 上游面水壓力 k P ap u 2 4 5)1 1 12 3 8( ???? M P ak P anp yuuu) 1 2 4 5()(??????? ?? 下游面 剪應(yīng)力： 下游面水壓力 k P ap d )( ???? 34 00) 2()(?????? mp dydd ?? 上游面 水平正應(yīng)力： M P ak P anp uuxu 2 4 1 2 4 5??????? ?? 下游面 水平正應(yīng)力： MPakPamp ddxd?????? ?? 上游面 主應(yīng)力： M P ak P anpn uyuu 0 9 2 4 1 3)()1(22221?????????? ?? 下游面 主應(yīng)力： M P ak P ampm dydd)01()1(2221?????????? ?? 壩前水壓力： MPapuu ??? M Papdd ??? 通過上面的計算，在設(shè)計工況下，壩基截面滿足抗滑穩(wěn)定條件和應(yīng)力條件。 所有的計算結(jié)果見表 212 表 212 溢流壩段穩(wěn)定及應(yīng)力狀況 設(shè)計工況 校核工況 sK )(MPa yu? )(MPa yd? )(MPa u? )(MPa d? )(MPa xu? )(MPa xd? )(MPa u1? )(MPa 38 d1? )(MPa u2? )(MPa d2? )(MPa 按照規(guī)范 SL3192020應(yīng)力的要求 :（ 1）壩體上游面的垂直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力（計揚壓力） ；（ 2）壩體最大主壓應(yīng)力，應(yīng)不大于混凝土的允許壓應(yīng)力值 。 查《水工鋼結(jié)構(gòu)》附錄十一的鋼閘門自重估算公式，對于 mH 8? 。 ―計算持住力和啟門力用的閘門自重修正系數(shù)，可采用 ～ ； 40 G ―閘門自重， kN，當(dāng)有拉桿時應(yīng)計入拉桿重量； sW ―作用在閘門上的水柱壓力， kN； jG ―加重塊重量， kN； xP ―下吸力， kN； zdT ―支承摩阻力， kN； zsT ―止水摩阻力， kN。 擬定工作橋 尺寸 工作橋長度 為了便于吊裝，縱梁的長度為閘墩兩中線的距離減去約 20～ 30mm 的接縫寬度。 41 懸臂板 縱梁翼緣的厚度在懸臂端部常用 100mm，在懸臂根部梁肋處加厚為 150～200mm。橫梁尺寸初步擬定為，高： 600mm；寬： 350。所以活動鋪板選用寬： 600mm，長度： 1700+2 80=1860mm；高度： 80mm。 由《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》表 23，由于水工建筑物的結(jié)構(gòu)安全級別為 I級， K=。 2620??? ???? bhfKMcs? ?????????? bs ??? （查《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》表 31），則滿足要求。 配筋如下圖 34。 對根部產(chǎn)生的彎矩值 3M 為 : 46 mkNca PM c ??????? 2 所以總彎矩 mkNMMMM ???????? 8 7 3 正常使用工況 荷載與彎矩計算 ： 自重 :自重標(biāo)準(zhǔn)值 mkNg k / ???? 自重標(biāo)準(zhǔn)值 mkNg k / ???? 自重設(shè)計值 mkNgg k /6 2 11 ????? 自 重設(shè)計值 mkNgg k / 22 ????? 對根部產(chǎn)生的彎矩值 1M 為 : mkNlgglgM?????????