【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 對(duì)地質(zhì)條件的要求也較拱壩低，甚至在土基上也可以修建高度不大的重力壩。重力壩樞紐泄洪問題容易解決，重力壩可以做成溢流的，也布置可以在壩內(nèi)不同高程設(shè)置泄水孔，不需另設(shè)溢洪道或泄水隧洞，樞紐緊湊。重力壩還具有施工導(dǎo)流方便、壩體應(yīng)力較低、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。拱壩對(duì)地形地質(zhì)條件要求比較高，理想的地形應(yīng)是：兩岸對(duì)稱，岸坡平順無突變，在平面上向下游收縮的峽谷段，壩端下游側(cè)要有足夠的巖體支承，以保證壩體的穩(wěn)定。理想的地質(zhì)條件是：基巖比較均勻、堅(jiān)固完整、有足夠的強(qiáng)度、透水性小、能抵抗水的侵蝕、耐風(fēng)化、岸坡穩(wěn)定、沒有斷裂等。土石壩主要優(yōu)點(diǎn)是可以就地就近取材，節(jié)省大量水泥、木材和鋼材，減少工地的外線運(yùn)輸量，能適應(yīng)各種不同的地形、地質(zhì)和氣候條件。缺點(diǎn)是土石壩為布置泄洪和施工導(dǎo)流所需的工程量大、造價(jià)較高，且對(duì)于防滲材料的選擇，造價(jià)也較高。通過比較，薛峰水庫水庫地形地質(zhì)條件不適宜建拱壩，而對(duì)于土石壩由于工程量大，考慮到施工導(dǎo)流等要求而不予考慮，因此選擇重力壩比較適合。本次設(shè)計(jì)選擇的是漿砌石重力壩。 樞紐布置遵循的原則:　?、艍沃贰渭捌渌饕ㄖ锏男褪竭x擇和樞紐布置要做到:施工方便工期短,造價(jià)低.　?、茦屑~布置應(yīng)當(dāng)滿足各個(gè)建筑物在布置上的要求,保證其在任何條件下都能正常工作?！　、窃跐M足建筑物強(qiáng)度和穩(wěn)定的條件下，降低樞紐總造價(jià)和年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。　?、葮屑~中各建筑物布置緊湊,盡量將同一工種的建筑物布置在一起,以減少聯(lián)結(jié)建筑?！　、杀M可能使樞紐中的部分建筑物早期投產(chǎn),提前發(fā)揮效益(如提前蓄水,早期發(fā)電或灌溉)?！　、蕵屑~的外觀應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào),在可能的條件下注意美觀。薛峰水庫水庫主要由擋水建筑物大壩、泄水建筑物溢流壩及底孔和輸水建筑物發(fā)電引水隧洞三部分組成。初步擬訂的樞紐布置方案是：溢流壩段位于河床中部即原河槽部位，兩側(cè)為非溢流壩段，排沙底孔位于大壩左岸，引水隧洞位于左岸的山體內(nèi)。大壩為漿砌石重力壩，，堰頂高程765m，底孔進(jìn)口高程724m，孔口尺寸3，引水隧洞進(jìn)口高程740m，進(jìn)口尺寸D=，出口高程720m， m3/s。 第6章 建筑物設(shè)計(jì) 非溢流壩設(shè)計(jì)基本資料： 正常蓄水位 ：上游：765m，下游： 死水位：735m 混凝土容重：24 KN/m3 泥沙浮容重： KN/m3 泥沙內(nèi)摩擦角： 壩體混凝土：C20 多年平均最大風(fēng)速為：v = 20m/s 吹程 D = 地震基本烈度：Ⅶ度。 壩體剖面設(shè)計(jì)⑴水工等級(jí)的劃分由水庫與水位關(guān)系曲線可知，當(dāng)正常蓄水位765m時(shí)，庫容為5700萬，由《水工建筑物》第四版中的表21可知，此樞紐為III級(jí)中型工程。 由于設(shè)計(jì)洪水位的最大風(fēng)速為20m/s，多年平均最大風(fēng)速為15 m/s，設(shè)計(jì)水位時(shí)的水庫吹程=,校核洪水位時(shí)的水庫吹程=，初步確定壩基高程為708m。 ⑵計(jì)算波浪爬高gD/=20~250時(shí)，為累計(jì)頻率5%的波高， gD/=250~1000時(shí)，為累計(jì)頻率10%的波高。設(shè)計(jì)洪水位：gD/=/=校核洪水位：gD/=/=因此屬于累計(jì)頻率5%的波高。根據(jù)官廳水庫公式（6—1）：=L= =/Lcth(2H/L) 式（6—1）注：H———壩前水深① ，即H=－708=== L== =/cth(2)=② ，即H=－708=== L== =/cth(2)=③根據(jù)壩的級(jí)別為3級(jí)建筑物，因此，= m，=，設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，===△h=＋＋=＋＋=校核洪水位時(shí)，===△h=＋＋=＋＋=④壩頂高程的確定 ▽=設(shè)計(jì)洪水位＋△=＋=▽=校核洪水位＋△=＋=因此。⑤壩高H，選定壩基高程是708 m。H=－708=⑥壩頂寬度 ，壩頂寬度一般取壩高的8%～10%，壩高 =，壩頂寬度取6m。⑦壩體斷面選擇 參照已建成漿砌石重力壩工程，初擬壩體斷面尺寸，通過穩(wěn)定計(jì)算，再行修正。最后確定的斷面尺寸如下：上游壩坡鉛直。設(shè)計(jì)采用的非溢流壩橫斷面如圖61所示。圖61 非溢流壩典型剖面圖 壩基面荷載計(jì)算一般重力壩結(jié)構(gòu)計(jì)算內(nèi)容包括強(qiáng)度和穩(wěn)定的計(jì)算，重力壩抗滑穩(wěn)定及壩體應(yīng)力計(jì)算的荷載組合分為基本組合和特殊組合兩種，宜以正常蓄水位時(shí)的荷載組合作為基本組合；在嚴(yán)寒地區(qū)冰凍情況也應(yīng)作為一種基本組合；以校核洪水時(shí)的荷載或地震荷載作為特殊組合。本設(shè)計(jì)基本組合只計(jì)算正常蓄水位時(shí)的荷載組合，特殊組合只計(jì)算地震荷載。且選取壩基面和1/3壩高出截面作為計(jì)算截面。 荷載作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算如下（以單位寬度計(jì)算）圖62 自重、靜水壓力計(jì)算簡(jiǎn)圖1. 壩體自重（按照擬定剖面將壩體分為兩部分）： 以上力對(duì)O點(diǎn)的彎矩（順時(shí)針為負(fù)，逆時(shí)針為正）： 2. 靜水壓力 上游面靜水壓力： 下游面靜水壓力： 靜水壓力對(duì)O點(diǎn)的彎矩： 3. 揚(yáng)壓力圖63 揚(yáng)壓力計(jì)算簡(jiǎn)圖 浮托力： 滲透壓力： 揚(yáng)壓力對(duì)O點(diǎn)的彎矩： 4. 波浪壓力 計(jì)算風(fēng)速V0=20m/s 吹程 D= 波高： 波長(zhǎng)：=　 波浪中心線高于靜水面產(chǎn)生的雍高：　　　　 H=765706=59m L/2= 所以為深水波。 對(duì)O點(diǎn)的彎矩：5. 泥沙壓力 壩前泥沙淤積厚度： 泥沙浮容重： 淤沙的內(nèi)摩擦角： 則壩前單位寬度的泥沙壓力： 淤沙壓力對(duì)O 的彎矩： 1) 地震慣性力地震烈度為Ⅶ度，所以只有水平方向的地震慣性作用。F為作用在質(zhì)點(diǎn)的水平向地震慣性力代表值，KN；為地震作用的效應(yīng)折減系數(shù)， =ξ/g=g →=9540= KN →=30250=→===++=++=2)地震動(dòng)水壓力 總單位寬度上的地震動(dòng)水壓力F為： →=ξ=1 = KN→=ξ =1 = KN=+=+= KN 地震動(dòng)水壓力對(duì)O點(diǎn)的彎矩： ，在計(jì)算時(shí)，其作用和材料性能均應(yīng)以設(shè)計(jì)值代入。基本組合，以正常蓄水位對(duì)應(yīng)的上、下游水位代入，偶然組合以正常蓄水位對(duì)應(yīng)的上、下游水位加地震荷載代入。而壩體上、下游面混凝土拉應(yīng)力驗(yàn)算屬于正常使用極限狀態(tài)，其各設(shè)計(jì)狀態(tài)及各分項(xiàng)系數(shù) = ，即采用標(biāo)準(zhǔn)值輸入計(jì)算。此時(shí)結(jié)構(gòu)功能限值C = 0。荷載組合計(jì)算結(jié)果表61。表61符號(hào)外力垂直力（KN）水平力（KN）彎矩（KNm)↓↑→←+G1自重 G2自重30250 P1上游水平水壓力 P2下游水平水壓力 W1上游垂直水壓力W2下游垂直水壓力 U1浮托力 U2滲透壓力 U3滲透壓力 U4滲透壓力 Pl波浪壓力 Ps水平淤沙壓力 Fi地震慣性力 F0上游地震動(dòng)水壓力FO1下游地震動(dòng)水壓力⑴采用極限狀態(tài)法進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算①壩體混凝土與基巖接觸面抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)根據(jù)《水利水電樞紐工程等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)》，3級(jí)建筑物對(duì)應(yīng)《水利水電工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中的結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為Ⅱ級(jí)，相應(yīng)結(jié)構(gòu)重要系數(shù)為。設(shè)計(jì)狀況系數(shù)為：，；，材料抗剪斷摩擦系數(shù)，凝聚力 ，則設(shè)計(jì)值為：，則設(shè)計(jì)值：a基本組合時(shí)，取持久狀態(tài)對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)狀況系數(shù)ψ=，結(jié)構(gòu)系數(shù)γd1=。基本組合的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式(6—2) 式（6—2) =(－)＋＋ (+) = =() [(9540+30250+) +－5782－(+1248+) ]+ (1000/)50 =() + =式中左邊： 式中右邊： = = 滿足抗滑穩(wěn)定要求，壩基穩(wěn)定。b 偶然組合時(shí)，取偶然狀態(tài)對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)狀況系數(shù)ψ=，結(jié)構(gòu)系數(shù)γd2=， 偶然組合的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式（6—3) 式（6—3) 式中左邊： 式中右邊： 代入公式得：滿足抗滑穩(wěn)定要求，壩基穩(wěn)定。②壩址抗壓強(qiáng)度校核a基本組合時(shí)，取持久狀態(tài)對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)狀況系數(shù)ψ=，結(jié)構(gòu)系數(shù)γd1=。見式（6—4） =[] = 式（6—4） (209880+)+(－) （++）(+)=m(9540+30250+) +－5782－(+1248+) = KN?；炷凛S心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值14300KPa，則設(shè)計(jì)值為：式中左邊： 式中左邊： 代入公式得：滿足抗壓強(qiáng)度要求，壩基穩(wěn)定。b. 偶然組合時(shí)，取偶然狀態(tài)對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)狀況系數(shù)ψ=，結(jié)構(gòu)系數(shù)γd2=。偶然組合的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式S()== =209880++ = KNm式中左邊： 式中左邊： 代入公式得：滿足抗壓強(qiáng)度要求，壩基穩(wěn)定。③正常使用極限狀態(tài)，壩踵垂直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力（計(jì)揚(yáng)壓力）a長(zhǎng)期組合，見式（6—5) =＞0 式（6—5)b短期組合（空庫狀態(tài)），見式（6—6)= Kpa＞0 式（6—6)⑵采用抗剪及抗剪斷進(jìn)行穩(wěn)定分析=++=9540+30250+===+++ =++ ==+++ =++1248+ =—接觸面以上的總鉛直力(下為正)—接觸面以上的總水平力（右為正） —揚(yáng)壓力（上為正）由資料查之，抗剪f=,抗剪斷=，==1000Pa,因此，抗剪計(jì)算 =f(－)/ =(－)/ =＞ ，滿足要求?？辜魯嘤?jì)算 =[(－)+A]/ =[（－)+100050）]/ =＞，滿足要求。⑶地震情況抗剪計(jì)算 =f(－)/（++） =(－)/（++） =，滿足要求?？辜魯嘤?jì)算 =（(－)+A）/（++）