【正文】 ........................................... 48 設計情況下考慮揚壓力時的應力計算 ....................................... 48 校核情況下考慮揚壓力時的應力計算 ....................................... 66 第一章 調洪演算 調洪演算的目的 根據(jù)水位～庫容曲線以及沙沱壩址設計洪水過程線，孔口尺寸 、孔數(shù)以及堰頂高程，利用調洪演算來確定設計洪水位和校核洪水位，為后面壩頂高程的確定奠定基礎。 (c)本次調洪計算采用《水能規(guī)劃》書中介紹的列表試算法計算，依據(jù)書中所給的水庫洪水調節(jié)原理，采用水量平衡方程式 ： 211 2 1 211( ) ( )22 VV VQ q Q Q q q tt? ?? ? ? ? ? ? ??? 式中： 1Q ， 1Q —— 分別為計算時段初、末的入庫流量（ 3/ms）； Q —— 計算時段中的平 均入庫流量（ 3/ms ），它等于 ( 1Q + 1Q )/2； 1q , 2q —— 分別為計算時段初、末的下瀉流量（ 3/ms ）； q —— 計算時段中的平均下瀉流量（ 3/ms ），即 q = ( 1q + 2q )/2； 1V ， 2V —— 分別為計算時段初、末的水庫的蓄水量（ 3m ）； Δ V—— 為 2V 和 1V 之差； Δ t—— 計算時段，一般取 1～ 6小時，需化為秒數(shù)。再根據(jù)庫容曲線 ZV曲線，查出水庫水位，若與假設相同，則假設正確。此外，隨孔數(shù)（溢流寬度）的增加，相應各方案所需要的消力池寬度相應增加，勢必造成兩岸坡的大量開挖，造成廠房、通航建筑物布置上的困難。 第二章 壩體剖面設計 壩體剖面設計共有非溢流壩段剖面設計以及溢流壩段剖面的設計 。正常蓄水位計算風速 ；校核洪水位 計算風速 。 溢流壩段剖面設計 溢流壩段剖面設計的設計。 P1HdP2oABCDE 圖 21 曲線型實用堰的剖面圖 上游的直線段 AB 上游的直線段 AB 作成垂直的，與非溢流壩段的上游面坡度一致，這樣可使兩種壩段 連接時承壩內止水設施和廊道布置簡化，而且可以避免在個別壩段上由于承受不平衡側向 水壓力而產(chǎn)生側向拉應力。 堰頂曲線段 BC 堰頂曲線段 BC流特的影響最大，是設計曲線型實用堰剖面形狀的關鍵。但所設計的堰在實際應用時，堰頂水頭卻是隨流量 Q的變化而在某一范圍（ min max~HH）內變化的。反之，如 果采用最小水頭作為設計水頭，minHd H?即 ；雖然可以得到較為經(jīng)濟的剖面，但實際工作水頭往往大于設計水頭，堰面會產(chǎn)生較大負壓，嚴重時會危及壩的安全。式中， dH 為剖面的設計水頭； maxz 為最大的上下游水位差。 20 39。 5 3 .5 3 0 2 3 .5oym? ? ? (2) E點坐標 39。 ② 鼻坎高程以高于下游水位 12米 為宜。 建立該壩段水流的能量方程（圖中 00至 11斷面）： 圖24 溢 流壩能量分析簡圖E0Vc校287110校36 9. 458 圖 24 溢 流壩能量分析簡圖 斷面流速 c cqv h? 式中： q—— 該處單寬流量， 3 320 . 9 0 . 5 1 2 9 . 8 1 ( 2 7 . 4 5 8 ) 2 8 2 . 2 /q m s? ? ? ? ? ? ? 即 c cv h? ———— Ⅱ 聯(lián)列Ⅰ、Ⅱ兩式解得： /cV m s? ? 鼻坎高程為 : 28 7 ( 1 c os ) 28 7 30 ( 1 c os 25 ) 28 9. 8Rm?? ? ? ? ? ? ? 高出下游水位 ，滿足要求。v v g H m s?? ? ? ? ? ? ? ? ? θ —— 鼻坎挑射角 ， 25?? q —— 鼻坎處的單寬流量， 3 / 2 3 / 2 302 0 .9 0 .5 2 9 .8 1 ( 3 6 9 .4 5 8 3 4 0 .5 ) 2 8 2 .2 /q m g H m s?? ? ? ? ? ? ? ?； 1h —— 坎頂垂直方向水深， 1 / c os 5 / c os 25 5. 4ch h m? ?? ? ? 2h —— 坎頂與河床間的高差， 2 2 8 9 .8 2 8 0 9 .8hm? ? ? 帶入計算得： L=68m 沖刷坑計算： 0. 5 0. 251kt q H?? ? ? 式中： 1? —— 沖坑系數(shù)，由于該樞紐地基巖石完整堅硬，取 ； q —— 單寬流量， /q m s? ； H —— 上下游水位差， H==； ； 帶入計算 ： 0. 5 0. 251 .0 2 8 6 .8 8 2 .4 5 8 2 1 .7ktm? ? ? ?； 沖坑上游坡 2 1 .7 0 .3 1 9 1 / 368kti L? ? ? ? 滿足要求 ②設計情況下 挑距計算： 2 2 21 1 1 1 21 ( s in c o s c o s s in 2 ( ) )L V V V g h hg ? ? ? ?? ? ? ? 式中： L —— 水舌拋距，按水舌外緣計算（ m） 1V —— 坎頂水面流速， 101 .1 1 .1 2 1 .1 0 .9 5 2 9 .8 1 ( 3 6 6 .8 4 1 3 4 2 ) 2 3 /V V g H m s?? ? ? ? ? ? ? ? ? θ —— 鼻坎挑射角 ， 20?? q —— 鼻坎處的單寬流量， 3 / 2 3 / 2 302 0 .9 0 .5 2 9 .8 1 ( 3 6 6 .8 4 1 3 4 2 ) 2 4 6 .8 /q m g H m s?? ? ? ? ? ? ? ? 1h —— 坎頂垂直方向水深， 11/ 2 4 6 .8 / 2 3 1 0 .7h q V m? ? ? 2h —— 坎頂與河床間的高差， 2 2 8 9 .8 2 8 0 9 .8hm? ? ? 帶入計算得： L=75m 沖刷坑計算： 0. 5 0. 251kt q H?? ? ? 式中： 1? —— 沖坑系數(shù)，由于該樞紐地基巖石完整堅硬，取 ； q —— 單寬流量， /q m s? ； H —— 上下游水位差， H== 。m a 5 5 ( 369 .45 8 340 .5 ) 5 27. 458 23. 34dH H m? ? ? ? ? ? ? ?。 1 不含摻氣水面線的確定 （ 1）不摻氣水面線頭部的計算 采用《水工設計手冊 6》表 2724計算堰上水深 H==（即校核洪水位減去堰頂高程），則 / 27. 458 / 23. 34 76dHH ?? ( dH 為堰面曲線定型 設計水頭 )，由《手冊 6》中表 2724采用插值法，求得 / dHH對應的 //ddX H Y H和 ⑵整個壩面（包括直線段）上的摻氣水面線的計算 從溢流壩段剖面計算知道 C點坐標（ ， ） L c, uL c,tL s, i(X i,Y i)h pXYc o sph ? 圖 25 溢流壩剖面圖 ①．求曲線段長度 cL 對于 WES型堰面， Lc可查表 2727得到（按水工設計手冊查 X/Hd），這里 X是從堰頂開始向下游計算， / / 38. 6 / 23. 34 54d C dX H X H? ? ?，查得 / ? ，則曲線段總長57. 5 , , 15 , 52 , , 50. 15c C d CL m L u H m L t m? ? ? ?。 23 表 23 邊界層厚度 ? 計算結果 3 計算單寬流量 可按下式計算： 3 322 ( / )q m g H m s? 式中： H—— 堰頂水頭為 ； m— 水頭 H時的流量系數(shù)，取 ； g— 重力加速度，取 2/ms； 3 320 . 5 1 2 9 . 8 1 ( 2 7 . 1 6 6 ) 2 8 2 . 2 /q m s? ? ? ? ?。 5m。 設計情況下主要荷載標準值的計算 壩體自重 同以上設計可知，壩體剖面如下： 371 .23357. 74828062,628,2 31 壩體剖面圖 壩體自重的計算公式： cWV?? V —— 壩體體積（ 3m ），由于取 1m壩長，可以用斷面面積代替，通常把它分成右圖所示的若干個簡單的幾何圖形分別計算； c? —— 壩體混 凝土的重度，一般取 24kN/ 3m ， 體設計取 c? =24KN/ 3m 312 {[ 8 .2 ( 3 7 1 .2 3 3 5 7 .7 4 8 ) ] [ ( 8 .2 6 2 .6 2 ) ( 3 5 7 .7 4 8 2 8 0 ) ] / 2 } 1 2 8 6 3 .6V V V m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2 8 6 3 .6 2 4 6 8 7 1 9 .2cW V KN?? ? ? ?。 本設計壩基揚壓力分布如下圖所示： U1U2 U3U4 圖 33 壩體所受揚壓力示意圖 12 1 2 7 .8 9 .8 1 ( 2 8 5 .6 2 8 0 ) 6 2 .6 2 3 4 4 0 .1wU H k N?? ? ? ? ? ? ? 初擬排水廊道尺寸急位置 初擬基礎排水廊道高程 。隨著水庫的逐漸淤積，最終粗顆粒泥沙也將到達 壩前，并瀉到下游，水庫達到新的沖淤平衡。正常蓄水位計算風速 /ms；校核洪水位計算風速 1 / 1 2 1 / 3 1 / 1 2 1 / 302 2 2009 8 . 1 1 . 50 . 0 0 7 6 ( ) 0 . 0 0 7 6 2 5 ( ) 1 . 125g h g Dv h mvv ?? ??? ? ? ?29 8 . 1 h即 , 所 以25 1 / 2. 15 1 / 3. 75 1 / 2. 15 1 / 3. 7502 2 2 2009 8 .1 9 .8 1 1 .50 .3 3 1 ( ) 0 .3 3 1 2 5 ( ) ,2 5 2 51 1 .2 2mmg L LgDvvvm?? ? ?? ? ??m即所 以 L 壩前水深 H==，半波長 / 2 7 / 2 ??，因為壩前水深大于半波長，波浪運動不受庫底的約束，這樣條件下的波浪稱為深水波，深水波的浪壓力分布如下圖。 風荷載、雪荷載、人群荷載等在重力壩荷載中所占比例很小，可忽略不計。 基礎排水廊道一般寬度為 ，高度為 ，故本設計初擬其尺寸 為?（寬 ?高），則揚壓力折點距上游壩面 +=。 故： 2 2 211ta n ( 4 5 / 2 ) 1 1 1 4 . 5 ta n ( 4 5 1 8 / 2 ) 6 1 022s k s b s sP h K N??? ? ? ? ? ? ? ? 浪壓力 本水庫屬內陸狹谷水庫，平均浪高、平均波長按官廳水庫公式計算： 1 / 1 2 1 / 3022021 .0 0 7 6 ( )gh gDvvv?? 1 / 2 .1 5 1 / 3 .7 5022021 .3 3 1 ( )mgL gDvvv?? 式中： h浪高（ m）； mL 平均 波長（ m）； 0v 計算風速（ m/s），校核工況多年平均最大風速計算，由設計資料可知計算風速為 ； D風區(qū)長度（ m），取 1500m。 溫度荷載：一般可采取措施來消除，穩(wěn)定應力分析時可以不計入。 本次設計主要對非溢流壩段進行穩(wěn)定和應力分析，如果非溢流壩段能滿足穩(wěn)定和應力要求，一般溢流壩段也能滿足要求。 抗剪斷強度公式： 39。sK —— 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，不小 于下表的規(guī)定： 39。 MPa? ，本設計取 ； W? 為接觸面以上的總鉛直力； P? 為接觸面以上的總水平力； U為作用在接觸面上的揚壓力； A為接觸面積。 設計情況下非溢流壩段最高壩段計算 非溢流壩段最高壩段處基巖 339。( ) 39。 1 .1 2 5 1 .1 2 5 1 0f c M P a KPa? ? ? ? 計算截面 262 .6 2 1 62 .6 2Am? ? ? KN?? 39 01 3 61 13 .3 39 63 K N? ? ? ? ?