【正文】 7 湖南鎮(zhèn)工程地質(zhì) 庫區(qū)多高山峽 谷，平原極少。第二級(jí) 為黃壇口水電站，壩址位于衢縣黃壇口公社。第一章為綜合說明，簡要介紹工程所處河流流域特性，工程自然條件，電站開發(fā)方式及樞紐布置。Diversion type hydropower station。壩底高程111m。壩區(qū)地質(zhì)條件 一般 ，主要建筑物（砼非溢流壩） ，泄水建筑物（砼溢流壩），引水建筑物（有壓引水遂洞，調(diào)壓室）。 關(guān)鍵詞 :水利樞紐 ； 擋水建筑物；泄水建筑物； 引水式水電站；啟閉機(jī)。它包括了擋水建筑物的設(shè)計(jì)，泄水建筑物的設(shè)計(jì)，工作橋的設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)參考了有關(guān)專業(yè)文獻(xiàn)和資料，在說明書后參考文獻(xiàn)中一一列出，在此表示感謝。表 1 給出該流域部分氣象要素的特征，其中降雨量按 1952— 1965 年統(tǒng)計(jì)，蒸發(fā)量按 1952— 1956 統(tǒng)計(jì)，氣溫及相對(duì)溫度按 1952—1957 年統(tǒng)計(jì)。 庫區(qū)未發(fā)現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦床，僅湖南鎮(zhèn)上游破石至山前巒一帶見有 30 余個(gè)舊礦，經(jīng)地質(zhì)部華東地質(zhì)局 浙西隊(duì)調(diào)查，認(rèn)為無經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 壩體與壩基巖石的摩擦系數(shù)采用 。經(jīng)勘測(cè)，砂的粒徑偏細(xì)，礫石超粒徑的含量偏多，其他指標(biāo)均能滿足要求，但壩址附近幾個(gè)料場(chǎng)的貯量不能完全滿足設(shè)計(jì)要求。 樞紐的具體布置見樞紐布置圖。 根據(jù)規(guī)范 DL 51081999，對(duì)壩的高程進(jìn)行計(jì)算。 根據(jù)上面計(jì)算結(jié)果 : mh 8 5 2 3 ????? 設(shè)計(jì) mh ????? 校核 所以 mh 8 5 3 88 5 3 8 ??????? 設(shè)計(jì)壩頂 設(shè)計(jì)洪水位 mh ??????? 校核壩頂 校核洪水位 根據(jù)上面計(jì)算結(jié)果， 確定壩頂高程▽ 242m。 由于抗滑穩(wěn)定系數(shù)較小，所以在上游設(shè)計(jì)折坡以利用水壓來保持壩體穩(wěn)定，初步擬定將折坡起點(diǎn)定在▽ 171m 處，上游的折坡坡率定為 1:。 下游面剪應(yīng)力： M P ak P amp dydd 2 7 3) 0 7 9 5()(??????? ?? 式中 ： dp — 為下游面水壓力強(qiáng)度 ， k P ap d )( ???? ； m— 為下游壩坡坡率。 25 上游折坡處 ： 表 28 校核狀況上游折坡面穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算（ 171m高程處） 應(yīng)力驗(yàn)算 方向 力臂 彎矩 ↓ → ↑ 逆時(shí)針 順時(shí)針 自重（ kN） W1 20448 24 490752 W2 2 水平水壓力（ kN） P1 23 揚(yáng)壓力（ kN） 4 3520 91872 浪壓力（ kN） Pwk 求和（ kN） 23380 按照規(guī)范 SL3192020，對(duì)壩進(jìn)行抗滑穩(wěn)定和應(yīng)力計(jì)算，下列計(jì)算中的符號(hào)意義和設(shè)計(jì)工況中的符號(hào)意義相同。 堰頂高程的確定 由《水力學(xué)》公式 ： 320 2 ?????????gmBQH??， 式中： ? — 淹沒系數(shù)，為自由出流 ?? ； ? — 側(cè)收縮系數(shù)； B— 實(shí)際溢流堰寬度，已知 B=64m； 該計(jì)算需要試算， 首先假定一個(gè) ?? ， 代入上面式中 mgmBQH4800232320??????????????????????? 由 mH ? ， 8?n ，半圓形閘墩頭和自由出流，查《水力學(xué)》表 101，得到閘墩系數(shù) ?? ，按圓弧形的邊墩查 《水力學(xué)》表 102，得到 ?k? ，又因?yàn)?1 .01 .41 1 .2 /8/bH 0 ??? ，所以按照 1/ ?bH 計(jì)算。 所以上游橢圓曲線為 ? ? 2222 ??? yx 。由校核洪水位下的最大下泄流量 smQ /8500 3?校核 ，查得下游水位為 ，則鼻坎的高程取 。 36 抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算： ? ? ][ 8 0 0 1 2 9 8 9 ??????? ?? KP UWfKs 故滿足抗滑穩(wěn)定要求。 通過計(jì)算得到， kNG ? 啟門力 QF 的計(jì)算及啟閉機(jī)的選擇 查《水工建筑物》公式， sjGxzszdTQ WGGnPTTnF ?????? 39。 縱梁 工作橋縱梁承受整個(gè)橋跨包括了啟門力在內(nèi)的全部荷載，因此截面尺寸相對(duì)比較大，在初步擬定時(shí)，梁高一般取為跨度的 1/8～ 1/10，梁寬度一般為梁高的1/2～ 1/3，但是不小于 200～ 250mm，一般為 250～ 400mm。 活動(dòng)鋪板 為減輕吊裝重量，可將兩根縱梁之間的翼 緣（橋面板）做成可拆卸的活動(dòng)鋪板，簡支在縱梁上，活動(dòng)鋪板頂面須與縱梁頂面平齊。 鋪板自重 標(biāo)準(zhǔn)值 mkNbhg k / ????? ? 設(shè)計(jì)值 mkNgg kG / ???? ? 繩鼓重 標(biāo)準(zhǔn)值 ?kG 設(shè)計(jì)值 kNGG kG ???? ? 不考慮橋面活荷載 可以按照簡支梁來計(jì)算，計(jì)算簡圖如下圖 43 圖 33 鋪板內(nèi)力計(jì)算簡圖 mmall n 1 7 8 0801 7 0 00 ????? mmhll n 1 7 8 0801 7 0 00 ????? mmll n ???? 則鋪板的計(jì)算跨度 0l 取上面較小者，取計(jì)算跨度 mml 17800 ? 。 安裝與檢修工況 荷載與彎矩計(jì)算 ： 自重標(biāo)準(zhǔn)值 mkNg k / ???? 自重標(biāo)準(zhǔn)值 mkNg k / ???? 自重設(shè)計(jì)值 mkNgg k /6 2 11 ????? 自重設(shè)計(jì)值 mkNgg k / 22 ????? 45 對(duì)根部產(chǎn)生的彎矩值 1M 為： mkNlgglgM??????????????4 3 )6 2 ( 2 )(31212122212211 欄桿重取 mkNp k / ? 對(duì)根部產(chǎn)生的彎矩 2M 為 : kNlpM k 7 8 7 12 ????? 繩鼓重： P 將集中力放置離縱梁最遠(yuǎn)處。 查《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》附錄 3表 1，選用 8φ 10（實(shí)際 2628mmAs ? ）。橋兩邊再一邊 2 塊板。 所以初步擬定懸臂板端部取 100mm，根部取 200mm，寬度： 500mm。 zszs PfT 3? 式中： 3f ―滑動(dòng)摩擦系數(shù)； zsP ―作用在止水上的總水壓力， kN。 39 第三章 溢流壩工作橋結(jié)構(gòu)布置及配筋計(jì)算 啟閉機(jī)的選擇 鋼閘門自重估算 由前面的結(jié)果， 選用每孔凈寬 ，取 8個(gè)孔。 設(shè)計(jì)工況 ： 表 210 設(shè)計(jì)工況壩基穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算 應(yīng)力穩(wěn)定驗(yàn)算 方向 力臂 彎矩（ kN?m） ↓ ↑ → ← 逆時(shí)針 順時(shí)針 自重（ kN） W1 4320 50 216000 W2 44 W3 W4 W5 水平水壓力（ kN） P1 P2 豎直水壓力（ kN） Q1 51 Q2 52 揚(yáng)壓力（ kN） U1 0 0 U2 U3 46 U4 364315 動(dòng)水壓 Px 3060 33 力（ kN） Py 求和（ kN） 豎向求和 水平求和 力矩求和 按照規(guī)范 SL3192020，對(duì)壩進(jìn)行抗滑穩(wěn)定和應(yīng)力計(jì)算，下列計(jì)算中的符號(hào)意義和設(shè)計(jì)工況中的符號(hào)意義相同。 二、中間直線段 中間直線段的上端與堰頂曲線相切，下端與反弧段相切，坡度與非溢流壩段的下游坡相同。 溢流壩的剖面設(shè)計(jì) 一、 頂部曲線段 溢流面頂部曲線是控制泄流的關(guān)鍵部位，開敞式堰面堰頂曲線分為上游段、下游段，坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)在堰頂最高點(diǎn)。 表 29 非溢流壩段穩(wěn)定及應(yīng)力狀況 設(shè)計(jì)工況 校核工況 壩底斷面 折坡斷面 壩底斷面 折坡斷面 sK )(MPa yu? )(MPa yd? )(MPa u? )(MPa d? )(MPa xu? )(MPa xd? )(MPa u1? )(MPa d1? )(MPa u2? )(MPa 28 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(jì)揚(yáng)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 。 上游面垂直正應(yīng)力 ： 21 M P ak P aBMBWyu 5 8 0 1 2 76 2 3 0 2622??????? ??? 下游面垂直正應(yīng)力 ： M P ak P aBMBWyd 4 9 0 1 2 76 2 3 0 2622??????? ??? 上游面 剪應(yīng)力： 上游面水壓力強(qiáng)度 k P ap u 5 7)1 7 12 3 8( ???? 00)()(?????? np yuuu ?? 下游面 剪應(yīng)力： 下游面水壓力強(qiáng)度 0?dp M P akP amp dydd)()(2??????? ?? 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： 22 M P ak P anpn uyuu)01()1(22221?????????? ?? 下游面主應(yīng)力： M P ak P ampm dydd 3 9 7 4 9)()1(22221?????????? ?? 壩前水壓力： M Papuu ??? MPapdd 02 ??? 通過上面的計(jì)算，在設(shè)計(jì)工況下，折坡處截面滿足抗滑穩(wěn)定條件和應(yīng)力條件。 抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算： ? ? ][ 6 8 9 3 3 4 1 1 ??????? ?? KP UWfKs 式中 ： f — 混凝土與基巖之間的摩擦系數(shù)，查設(shè)計(jì)資料取為 ； ?W — 作用于壩體上全部荷載 (包括揚(yáng)壓力 )，對(duì)滑動(dòng)平面的法向分值 , ； ?P — 作用于壩體上全部荷載對(duì)滑動(dòng)平面的切向分值 ,。 則 2211 9 . 8 1 ( 1 3 2 . 4 1 1 1 ) 2 2 4 6 . 322xP h k N?? ? ? ? ? ? 1 1 0 2 1 1 0 29 . 8 1 ( 1 3 2 . 4 1 1 1 ) 1 8 0 4 . 12 1 2 7 2 1 2 7yP h k N?? ? ? ? ? ? ? ? 揚(yáng) 壓力： 13 圖 22 設(shè)計(jì)工況下?lián)P壓力計(jì)算簡圖 （單位： kN/m2） 1 = 9 . 8 1 =H? ? 2（ 238111 ） 2 = 9 . 8 1 =H? ? 2（ ） 3 = 0 . 3 9 . 8 1 = 3 1 0 . 8H?? ?? 2（ ） kN/m 由計(jì)算簡圖 22可得到 ： kNU 2 4 4 02110) 2 4 1 0 9(2192) 1 0 0 9(??????????? 浪 壓力： 由于 1 2 7 / 2 4 .7 7 6H m L m? ? ?，故為深水波 ，所以 kNhhLP zmwk)0 2 3 (4 0 5 )(4 %1?????? ? （二）校核工況 壩體 自重： 14 ? ? ? ?kNG158076???????? ?????????????? 靜水壓力： 2211 9 . 8 1 ( 2 4 0 1 1 1 ) 8 1 6 2 4 . 122P H k N?? ? ? ? ? ?