【導讀】定；同時依靠壩體自重產(chǎn)生大揚壓力來抵消由于水壓力引起的拉應力以滿足強度要求。小，造價低；③結構合理，運用方便；④利于施工，方便維修。穩(wěn)定和應力分析進行必要的修正。重復以上過程直至得到一個經(jīng)濟的剖面。（lh＝15；0v為計算風速；D為吹程；zh為波浪。中心線超出靜水位的高度；ch為安全超高。~倍，校核洪水位時宜采用相應洪水期多年平均最大風速。采用官廳公式計算：15vD?

　　

【正文】 2 2lz h Hh cthLL? ?? （ D —— 吹程， m 。L —— 波長， m 。） 在計算 %1h 和 zh 時，設計洪水位和校核洪水位采用不同的計算風速值。計算風速在水庫正常蓄水位和設計洪水位時，宜采用相應洪水期多年平均最大風速的 ~ 倍，校核洪水位時宜采用相應洪水期多年平均最大 風速，見下表 表 22 計算風速 計算情況 庫水位 (m) 吹程 (km) 最大風速(m/s) 計算風速(m/s) 正常情況 345 10 16 32 設計情況 10 16 24 校核情況 10 16 16 壩頂高程或壩頂上游防浪墻頂高程按下式計算： 壩頂高程 =正常蓄水位 + 正h? 壩頂高程 =設計洪水位 + 設h? 壩頂 高程 =校核洪水位 + 校核h? 式中， 設h? 、 校核h? 分別為計算的壩頂（或防浪墻頂）據(jù)設計洪水位和校核洪水位的高度。由于正常蓄水位、設計洪水位和校核洪水在計算壩頂超出靜水位Δ h 時，所采用的風速計算值及安全超高值不一樣，所以在決定壩頂高程時，應按正常蓄水位、設計洪水情況（持久狀況）和校核 洪水情況（偶然狀況）分別求出壩頂高程，但壩頂高程應高于校核 44 頁 水位。 （ 2）正常蓄水位時 h? 計算 風速采用 50年一遇的風速，取為多年平均最大風速的 ～ 倍， D —— 吹程，可取壩前沿水庫到對岸水面的最大直線距離，即： 風速 smv /32? ，吹程 kmD 10? 。 各波浪要素計算如下： 波高 mDvh l 1 6 1 6 3/15/43/14/5 ????? （官廳公式） 由于 250~20/ 2 ?vgD ,則為累計頻率 5%的波高，根據(jù)換算累計頻率為 1%的波高為 %5%1 ????? hh 波長 mhL c )( ???? （官廳公式） 2 2lz h Hh cthLL? ?? ? （官廳公式） 則 mhhhh cz 4 %1 ???????? （ 3）設計洪水位時 h? 計算 風速采用 50年一遇的風速，取為多年平均最大風速的 ～ 倍， D —— 吹程，可取壩前沿水庫到對岸水面的最大直線距離，即： 風速 smv /24? ，吹程 kmD 10? 。 各波浪要素計算如下： 波高 mDvh l 3/15/43/14/5 ????? （官廳公式） 由于 250~20/ 2 ?vgD ,則為累計頻率 5%的波高，根據(jù)換算累計頻率為 1%的波高為9 3 6 %5%1 ????? hh 波 mhL c )( ???? （官廳公式） 2 2lz h Hh cthLL? ?? ? （官廳公式） 則 mhhhh cz 3 3 %1 ????? （ 3）校核洪水位時 h? 計算 校核情況采用多年平均最高風速，即： 45 頁 smv /16? , kmD 10? 。 各波浪要素計算如下： mDvh l 3/15/43/14/5 ????? （官廳公 式） %5%1 ????? hh mhL c )( ???? （官廳公式） 2 2lz h Hh cthLL? ?? ? （官廳公式） ?ch 則 mhhhh cz %1 ????? 壩頂高程計算 根據(jù)以上兩種水位時 h? 計算結果，得出兩種狀況下壩頂高程。 （ 1） 正常蓄水位時的壩頂高程： ▽壩頂 =正常蓄水位 + h? =345+= （ 2） 設計洪水位時的壩頂高程： ▽壩頂 =設計洪水 位 + h? =+= （ 3）校核洪水位時的壩頂高程： ▽壩頂 =校核洪水位 + h? =+= 為保證大壩的安全運行，應該選用其中的較大值▽壩頂＝ ，當壩頂設置有與壩體連成整體的防浪墻（取 ）時，可降低壩頂?shù)母叱?，所以取壩頂高程為?。壩基面面高程為 mZ 300?基 ；壩高為 0 5 4 ??? 基頂 ZZH 。 抗滑穩(wěn)定分析 重力壩非溢流壩段主要荷載 ： ① 自重； ② 靜水壓力； ③ 揚壓力； ④ 動水壓力；⑤ 波浪壓力； ⑥ 泥沙壓力； ⑦ 冰壓力； ⑧ 土壓力； ⑨ 溫度作用； ⑩ 風作用等。 46 頁 荷載組合可分為基本組合與特殊組合兩類。基本組合屬于設計情況或正常情況，由同時出現(xiàn)的基本荷載組成。特殊組合屬校核情況或非常情況，由同時出現(xiàn)的基本荷載和一種或幾種特殊荷載組成。設計時應從這兩類組合中選擇幾種最不利的、起控制作用的組合情況進行計算，使之滿足規(guī)范中規(guī)定的要求。 在這里分兩種工況進行計算：設計 洪水位 +揚壓力；校核洪水位 +揚壓力。 圖 21 壩體荷載示意圖 ㈠ 正常蓄水位情況 47 頁 （ 1）壩體自重 KNWWWWKNWKNWKNW 1 1 7 3 1 0 0 32/ 1 8 9802/24204321321????????????????? （ 2）水平水壓力 上游水平水壓力： KNP 1 2 1 2 5)20204545(102/11 ??????? 下游水平水壓力： KNP 8 4 51313102/12 ????? （ 3） 垂直水壓力 上游垂直水壓力： KNP 1 4 0 0102042/110)2045(43 ????????? 下游垂直水壓力： KNP 9 ?????? （ 4）揚壓力 排水處揚壓力折減系數(shù)： ?? KNUUUUKNUKNUKNUKNU7 8 3 14802/4)1345()(103204)1345(1 5 3 22/)1345(5 4 9 3214321???????????????????????????? （ 5） 浪壓力 )()(41%1 ???????? zhhrLP (二 )設計、校核水位情況 設計、校核水位情況下的計算方法與正常蓄水位是一樣的，故設計、校核洪水位情況下的各個方向的壓力如下表所示： （ 1） 壩體自重 48 頁 KNWWWWKNWKNWKNW 1 1 7 3 1 0 0 32/ 1 8 9802/24204321321????????????????? （ 2） 水平水壓力 1P 2P 3P P 水平 正常蓄水位 10125 2020 845 11280 設計洪水位 2020 980 校核洪水位 2020 （ 3）垂直水壓力 4P 5P 6P P 垂直 正常蓄水位 設計洪水位 校核洪水位 （ 4）揚壓力 揚壓力 1U 2U 3U 4U U （ 5）浪壓力 P 浪壓力 正常蓄水位 49 頁 設計洪水位 校核洪水位 抗滑穩(wěn)定分析 抗滑穩(wěn)定分析主要就是核算壩體沿壩基面或地基深層軟弱結構面抗滑穩(wěn)定的安全度。主要計算方法有兩種：抗剪斷強度公式（ Ksh）抗剪強度公式（ Ksl），根據(jù)我國 1984 年頒布的《混凝土重力壩設計規(guī)范 SDJ21— 78（試行）補充規(guī)定》中規(guī)定，除中型工程中的中低壩外，應按抗剪斷強度公式計算壩基面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。 此工程屬于大 (二）型工程，因此采用抗剪斷強度公式。 抗剪斷強度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為： K’ = ?? ??H AcUVf 39。)(39。 式中 f’ —— 抗剪斷摩擦系數(shù)； c’ —— 抗剪斷凝聚力； KN/m2 A—— 滑動面面積 , m2； U—— 作用于滑動面上的揚壓力； ∑ H—— 作用于滑動面上壩 體的力在水平方向的投影的代數(shù)和； ∑ V—— 作用于滑動面上壩體的力在垂直方向的投影的代數(shù)和。 設計時： 39。)(39。K ?? ?????? H AcUVf 校核時： 39。)(39。K ?? ?????? H AcUVf 均符合穩(wěn)定要求。 表 24 穩(wěn)定計算成果 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) 設計 校核 K’ () () 50 頁 表 2－ 4 表明，重力壩在設計和校核洪水位情況下均滿足承載能力極限狀態(tài)下的抗滑穩(wěn)定要求。 應力分析計算 計揚壓力 ①垂直正應力σ yu和σ yd 2yu T M6TW ????? 2yd 6 T MTW ????? 式中： W? —— 作用在計算截面以上全部荷載的垂直分力總和。 設計時： 5 0 5 8????? UVW 校核時： 4 5 6 6????? UVW M? —— 作用在計算截面以上全部荷載的對截面形心的力矩總和。 設計時： ?????? LPM 校核時： ?????? LPM T —— 壩體計算截面沿上下游方向的長度， ?T 。 帶入求得 ：設計時： ?? , ?? 校核時： ?? , ?? 均未出現(xiàn)負值（拉應力），符合應力要求。 ②剪應力 u? ， d? 設計時： )( ?????? nP yuuu ?? 2 7 2 1 1 5)( ?????? mP dydd ?? 校核時： 6 4 )( ?????? nP yuuu ?? )( ?????? mP dydd ?? ③水平正應力 xu? , xd? 設計時 : 51 頁 7 9 0 ?????? nP uuxu ?? ?????? mP ddxd ?? 校核時： 7 9 0 ?????? nP uuxu ?? 0 5 974 ?????? mP ddxd ?? ④第一主應力 u1? , d1? 設計時 : )()1( 22221 ????????? nPn uyuu ?? )()1( 22221 ????????? mPm dydd ?? 校核時 : )()1( 221 ?????? yuu n ?? )()1( 22221 ????????? mPm dydd ?? ⑤第二主應力 設計時 : 4902 ?? uu P? 742 ?? dd P? 校核時 : 4902 ?? uu P? ?? dd P? 成果分析： 由以上可以看出壩體邊緣應力狀態(tài)良好，未出現(xiàn)拉應力的情況。 不計揚壓力 ①垂直正應力σ yu和σ yd 2yu T M6TW ????? 2yd T M6TW ????? 52 頁 式中： W? —— 作用在計算截面以上全部荷載的垂直分力總和。 設計時： ??W 校核時： ??W M? —— 作用在計算截面以上全部荷載的對截面形心的力矩總和。 設計時： ?????? LPM 校核時： ?????? LPM T —— 壩體計算截面沿上下游方向的長度， ?T 。 帶入求得： 設計時： ?yu? 1310?yd? 校核時： ?yu? ?yd? 均未出現(xiàn)負值（拉應力），符合應力要求。 ②剪應力 u? ， d? 設計時： 6 )( ?????? nP yuuu ?? )( ?????? mP dydd ?? 校核時： 1 )( ?????? nP yuuu ?? )( ?????? mP dydd ?? ③水平正應力 xu? , xd? 設計時 : 4 8 9 0 ?????? nP uuxu ?? 7 5 974 ?????? mP ddxd ?? 校核時： 7 9 0 ?????? nP uuxu ?? 1 0 ?????? mP ddxd ?? ④第一主應力 u1? , d1? 設計時 : )()1( 22221 ????????? nPn uyuu ?? 53 頁 )()1( 22221 ????????? mPm dydd ?? 校核時 : )1( 221 ???? nPn uyuu ?? 2 0 0 3 7 2)()1( 22221 ????????? mPm dydd ?? ⑤第二主應力 設計時 : 4902 ??