【文章內(nèi)容簡介】 。壩的上游面為鉛直面，下游壩坡取1:。該形式為實際工程中經(jīng)常采用的一種形式，具有比較豐富的工程經(jīng)驗。 壩底寬度～ 倍，通過已經(jīng)確定的上下游壩坡坡率，最終確定壩底寬度B=。重力壩的基本剖面是指在自重、靜水壓力（水位與壩頂齊平）和揚壓力三項主要荷載作用下，滿足穩(wěn)定和強度要求，并使工程量最小的三角形剖面。初步擬定壩體基本剖面如圖: 第四章 非溢流壩段計算及應(yīng)力分析 壩體荷載計算荷載是重力壩設(shè)計的主要依據(jù)之一。荷載按作用隨時間的變異分為三類：永久作用、可變作用、偶然作用。設(shè)計時應(yīng)正確選用荷載標準值、分項系數(shù)、有關(guān)參數(shù)和計算方法。按設(shè)計情況、校核情況分別計算荷載作用的標準值和設(shè)計值（設(shè)計值=標準值*分項系數(shù)）。 重力壩的荷載主要有：自重、靜水壓力、浪壓力、泥沙壓力、揚壓力等，常取1m壩長進行計算。 荷載組合可分為基本組合與特殊組合兩類，本次設(shè)計考慮的基本荷載組合為正常蓄水位和設(shè)計洪水位；特殊組合為校核洪水位和地震情況。 荷載組合荷載組合主要考慮情況荷載自重靜水壓力揚壓力泥沙壓力地震荷載浪壓力動水壓力土壓力基本組合（1）正常蓄水位情況++++++（2）設(shè)計洪水位情況+++++++特殊組合（1）校核洪水位情況+++++++注：，選擇計算中的最不利的組合；；，作為特殊組合；，如考慮運用時排水設(shè)備，易于堵塞，須經(jīng)常維修時，應(yīng)考慮排水失效的情況，作為特殊組合；“+”表示應(yīng)考慮的荷載。 荷載計算圖壩體荷載計算示意圖 (1) 壩體自重壩體自重的計算公式： 式中： —壩體自重，；—筑壩材料的容重，該壩采用混凝土—壩體計算體積， 。 (2) 靜水壓力靜水壓力是作用在上下游壩面的主要荷載，計算式常分解為水平水壓力和垂直水壓力 兩種。 式中： —計算點處的作用水頭，； —水的重度，常??；—壩斜坡面以上水的體積。 由于上下游水位不同，作用水頭不同，故對上下游分別計算。 正常工況時，上游水位是55m，作用水頭為55(5)=60m，下游水位根據(jù)百年一遇洪水時的最大下泄流量，此時下泄流量為35600，（5）=。 設(shè)計工況時，（5）=，下游水位根據(jù)百年一遇洪水時的最大下泄流量，此時下泄流量為35600，（5）=。 校核工況時，（5）=，下游水位根據(jù)千年一遇洪水時的最大下泄流量，此時下泄流量為39800，（5）=。 得各種情況下的水頭如下表： 表作用水頭表 特征水位正常蓄水位設(shè)計洪水位校核洪水位上游作用水頭60下游作用水頭上下游水頭差各種工況下壩體上下游的靜水壓力表如下： 表各種工況下壩體上下游的靜水壓力表 工況上游靜水壓力（KN） 下游靜水壓力(KN)水平壓力垂直壓力正常工況17658設(shè)計工況校核工況 (3) 淤沙壓力作用于壩面單位長度上的水平淤沙壓力按下式計算： 式中： —淤沙壓力值，； —淤沙的浮重度。 —壩前淤沙的淤積厚度，； —淤沙的內(nèi)摩擦角，度。得：淤沙壓力(4) 浪壓力依據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》，當(dāng) 和 時，單位長度上的浪壓力值按下式計算： 式中： —單位長度迎水面上的浪壓力，； —水的重度，； —平均波長，； —累積頻率為的波高，；—擋水建筑物迎水面前的水深，； —波浪中心線至計算水位的高度，,按公式計算：—使浪破碎的臨界水深，按以下公式計算： 表浪壓力成果表工況設(shè)計工況校核工況浪壓力（KN）(5) 揚壓力揚壓力包括上浮力和滲流壓力。上浮力是由壩體下游水深產(chǎn)生的浮托力；滲流壓力是在上、下游水位差作用下，水流通過基巖節(jié)理、裂縫而產(chǎn)生的向上的靜水壓力。此處根據(jù)水庫地基情況，設(shè)置帷幕灌漿和排水孔幕，帷幕灌漿中心線距上游壩踵5m，排水孔中心線據(jù)帷幕中心線。根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范SL319—2005》可知，當(dāng)壩基設(shè)有防滲帷幕和排水孔時，壩底面上游（壩踵）處的揚壓力作用水頭為，下游（壩趾）處為，排水孔中心線處為，其間各段依次以直線連接。本設(shè)計取揚壓力折減系數(shù)。由圖揚壓力計算示意圖整理計算結(jié)果得到各工況下?lián)P壓力的大小如： 表表各工況下?lián)P壓力大小 工況揚壓力（）正常（設(shè)計）校 核(6) 其他荷載地震荷載：一般的，當(dāng)?shù)卣鸬脑O(shè)計烈度為Ⅵ度及Ⅵ度以下時，不考慮地震荷載。冰壓力、土壓力太少也不考慮。溫度荷載一般可以采取措施來消除，穩(wěn)定和應(yīng)力分析時可以不計入，風(fēng)荷載、雪荷載、人群荷載等在重力壩荷載中所占比例。很小，可以忽略不計。表正常工況時，各種荷載作用的及其力矩的大小計算結(jié)果荷載作用力的大小力臂力矩水平垂直自重上游靜水壓力17658下游靜水壓力波浪壓力60淤沙壓力揚壓力作用之和表校核工況時，各種荷載作用的及其力矩的大小計算結(jié)果如表 荷載作用力的大小力臂力矩水平垂直自重上游靜水壓力下游靜水壓力波浪壓力淤沙壓力揚壓力作用之和 抗滑穩(wěn)定分析壩體抗滑穩(wěn)定計算主要核算壩基面滑動條件，應(yīng)按抗剪斷強度公式或抗剪強度公式計算壩基面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。查《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范SL319—2005》可知，按抗剪斷強度公式計算的壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K′值和按抗剪強度公式計算的壩基面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K 值應(yīng)不小于下表的規(guī)定。表壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)荷載組合基本情況正常工況設(shè)計工況特殊組合（校核工況）根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范SL319—2005》規(guī)定壩體混凝土與壩基接觸面之間的抗剪斷摩擦系數(shù)、凝聚力和抗剪斷摩擦系數(shù)的取值可以參考下表。表壩基巖體力學(xué)參數(shù)巖體 分類混凝土與壩基接觸面巖 體變形模量 (GPa) (MPa) (MPa)Ⅰ～～～～～～Ⅱ～～～～～～Ⅲ～～～～～～Ⅳ～～～～～～Ⅴ～～～～～注 1：、為抗剪斷參數(shù)， 為抗剪參數(shù)。2：表中參數(shù)限于硬質(zhì)巖，軟質(zhì)巖應(yīng)根據(jù)軟化系數(shù)進行折減。 本次設(shè)計壩址處巖體工程地址為下壩址且本次設(shè)計壩址處巖體工程地址分類總體屬于Ⅲ類，查下表的可知，此時取= ,=900kPa，f=，A=?？辜魯喙剑? 式中：—按抗剪斷強度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； —壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷摩擦系數(shù)； —壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷凝聚力，KPa； —壩基接觸面截面積。 —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，； —作用于壩體上全部荷載對滑動平面的切向分值，；抗剪強度的計算公式： 式中： —壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪摩擦系數(shù)；整理計算結(jié)果得到各工況下的壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)表各工況時的壩基抗滑安全系數(shù)工況正常工況校核工況綜上分析，非溢流壩段抗滑穩(wěn)定滿足設(shè)計規(guī)范要求。 應(yīng)力分析應(yīng)力分析的主要目的是為了檢驗大壩在施工期和運用期是否滿足強度要求，同時也為研究、解決設(shè)計和施工中的某些問題，如為壩體混凝土標號分區(qū)和某些部位的配筋等提供依據(jù)。應(yīng)力分析的方法有理論計算和模型試驗兩種。理論計算主要依靠材料力學(xué)法和極限狀態(tài)設(shè)計法，它們的優(yōu)點是計算簡便，適應(yīng)面廣，也是重力壩設(shè)計規(guī)范中規(guī)定采用的計算方法，所以，在這里我們采用材料力學(xué)法進行應(yīng)力分析。當(dāng)采用材料力學(xué)方法分析壩體應(yīng)力時， 按《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范SL319—2005》規(guī)定的強度指標如下。、壩趾的垂直應(yīng)力應(yīng)符合下列要求：運用期時：1）在各種荷載組合下（地震荷載除外），壩踵垂直應(yīng)力不應(yīng)出現(xiàn)拉應(yīng)力，壩趾垂直應(yīng)力應(yīng)小于壩基容許壓應(yīng)力；2）在地震荷載作用下，壩踵、壩趾的垂直應(yīng)力應(yīng)符合《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范SL203》的要求；施工期時：壩趾垂直應(yīng)力可允許有小于 的拉應(yīng)力。：運用期時：(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。(3)在地震情況下，壩體上游面的應(yīng)力控制標準應(yīng)符合《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范SL203》的要求。(4)關(guān)于壩體局部區(qū)域拉應(yīng)力的規(guī)定：??寬縫重力壩離上游面較遠的局部區(qū)域，可允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，但不超過混凝土的允許拉應(yīng)力；??當(dāng)溢流壩堰頂部位出現(xiàn)拉應(yīng)力時，應(yīng)配置鋼筋；??廊道及其他孔洞周邊的拉應(yīng)力區(qū)域，宜配置鋼筋；有論證時，可少配或不配鋼筋。施工期時：(1）壩體任何截面上的主壓應(yīng)力應(yīng)不大于混凝土的允許壓應(yīng)力。(2）在壩體的下游面，可允許有不大于 的主拉應(yīng)力。 應(yīng)力計算公式據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》，有揚壓力作用，基本公式如下：水平截面上的正應(yīng)力(1) 上游面垂直正應(yīng)力： (2) 下游面垂直正應(yīng)力： 剪應(yīng)力(1) 上游面剪應(yīng)力： (2) 下游面剪應(yīng)力： 水平正應(yīng)力(1) 上游面水平正應(yīng)力： (2) 下游面水平正應(yīng)力： 主應(yīng)力(1) 上游面主應(yīng)力： (2) 下游面主應(yīng)力： 式中： —計算截面上全部垂直力之和(包括壩體自重、水重、淤沙重及計算的揚壓力等)，以向下為正，對于實體重力壩，均切取單位寬度壩體為準； —計算截面上全部垂直力及水平力對于計算截面形心的力矩之和，以使上游面產(chǎn)生壓應(yīng)力者為正,； —壩體計算截面沿上、下游方向的長度?！嫌螇纹?，本設(shè)計中；—下游壩坡，本設(shè)計中； 、—計算截面在上、下游壩面所承受的水壓力強度（如有淤沙壓力時，應(yīng)計入在內(nèi)）；、—計算截面在上、下游壩面處的揚壓力強度。由基礎(chǔ)資料可知本工程的混凝土的彈性模量為，泊松比為，根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范SL1912008》[3]中的表查得混凝土標號為。再進一步查此規(guī)范得知該強度混凝土的軸心抗壓強度為，軸心抗拉強度為。根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范SL3192005》[1]可知：混凝土的允許應(yīng)力應(yīng)按混凝土的極限強度除以相應(yīng)的安全系數(shù)確定，壩體混凝土抗壓安全系數(shù)，, 其允許應(yīng)力為特殊組合（不含地震情況）,其允許應(yīng)力為。最終各工況下應(yīng)力計算表如下表所示： 表 應(yīng)力計算成果表 單位：工況上游垂直正應(yīng)力下游垂直正應(yīng)力上游面正應(yīng)力下游面正應(yīng)力地基允許抗壓強度正常工況06375校核工況07286綜上：非溢流壩段應(yīng)力滿足要求。 第五章 溢流壩段設(shè)計 泄水方式的選擇溢流重力壩既要擋水又要泄水，不僅要滿足穩(wěn)定和強度要求，還要滿足泄水要求。因此需要有足夠的孔口尺寸、較好體型的堰型，以滿足泄水的要求；且使水流平順，不產(chǎn)生空蝕破壞。重力壩的泄水主要方式有開敞式和孔口式溢流，開敞溢流式的堰除了有較好的調(diào)節(jié)性能外,還便于設(shè)計和施工,同時這種形式的堰在我國應(yīng)用廣泛，有很多的工程實踐經(jīng)驗。故本設(shè)計采用開敞溢流式孔口形式，堰頂設(shè)置閘門。由于壩面曲線的流量系數(shù)較大且剖面較瘦，工程量較省，壩面曲線用方程控制，所以采用實用堰。 溢流壩孔口的設(shè)計由已知資料確定：設(shè)計情況下，樞紐的總下泄流量為，校核情況下，樞紐的總下泄流量為，且經(jīng)過電站下泄的流量為，6臺機組。則通過溢流壩的下泄流量為，為系數(shù)，正常運用時取。則設(shè)計情況下通過溢流壩的下泄流量，校核情況下通過溢流壩的下泄流量為