【導(dǎo)讀】導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出。?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文。中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人。件和電子版，允許論文被查閱和借閱。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于萬字。1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，紙應(yīng)符合國家技術(shù)標準規(guī)范。本次畢業(yè)設(shè)計分析了壩址的地形和地質(zhì)條件，對比幾種壩。型最終選取常態(tài)混凝土重力壩和壩軸線并進行了樞紐布置。流壩及底孔的形式和消能及防沖進行了設(shè)計。壩體剖面的穩(wěn)定和應(yīng)力計。的荷載組合作為基本組合；以校核荷載和地震荷載作為特殊組合。本次設(shè)計的主要成果有：設(shè)計說明書1. 份，設(shè)計圖紙9張以及其他相關(guān)附圖附表等。

　　

【正文】 質(zhì)條件比較如下： ①Ⅰ ~Ⅰ線：位于背斜軸部，巖石擠壓破碎，左壩肩坐落在滑坡體上，處理困難，右 壩肩上方 16CH 孔附近斷層破碎帶密集 8 余 m，其鉛直厚度達 48m，并有巖脈穿插，強風(fēng)化層深達 ，巖石透水性較強，滲透途徑短，為繞壩滲漏主要通道。右壩肩下方有 5F 斷層通過，硅化灰質(zhì)礫巖組成，山體單薄，穩(wěn)定性差。 ②Ⅱ ~Ⅱ線：左壩肩小凹溝有 4F 斷層的壓碎巖寬約 8m，壩腳坐落在滑坡體上，不利壩肩穩(wěn)定，強風(fēng)化層厚 9m~12m，右壩肩正處硅化灰質(zhì)礫巖與炭質(zhì)硅質(zhì)板巖軟弱 帶上，近北東北，東東向東向斷層發(fā)育，于此交會，構(gòu)成斷層交會帶，巖石強度低，穩(wěn)定性差，并為繞壩滲漏通道。 ③Ⅲ ~Ⅲ線：左壩肩發(fā)育有充填黏土的緩傾角裂隙，且有層間擠壓破碎帶，壩基有 4F 斷層斜交通過，巖石透水性較強， /L dm?? ，底板埋深大于 50m，為壩下滲透的主要通道，右壩肩坐落于 1F 、 5F 、 12F 斷層交會軟弱帶上。 通過上述壩軸線工程地質(zhì)條件的比較，定性分析，可以看出Ⅲ ~Ⅲ壩線工程地質(zhì)條件比Ⅰ ~Ⅰ和Ⅱ ~Ⅱ線略好，因此本設(shè)計選擇Ⅲ ~Ⅲ線作為壩軸線。 壩型選擇 主壩壩型曾進行了碾壓混凝土重力壩、常態(tài)混凝土重力壩和粘土心墻堆石壩三種壩型的比較選擇，三者在投資上差別很小。以滿足地質(zhì)條件、工程布置有利為前提，并考慮縮短工期、提前發(fā)電要求，最終選擇了碾壓混凝土重力壩作為基本壩型。 由于混凝土壩在具有明顯的下列優(yōu)點： ① 相對安全可靠，耐久性好，抵抗?jié)B漏、洪水漫溢、地震和戰(zhàn)爭破壞能力較 強。 ② 設(shè)計、施工技術(shù)簡單，易于機械化施工； ③ 對不同的地形和地質(zhì)條件適應(yīng)性強，任 20 何形狀河谷都能修建重力壩，對地基條件要求相對來說不太高； ④ 在壩體中可布置引水、泄水孔口，解決發(fā)電、泄洪和 施工導(dǎo)流 等問題 ，且筑壩技術(shù)方面日臻完善，確定采用碾壓混凝土重力壩。 樞紐布置 樞紐布置應(yīng)遵循的一般原則是： (1)壩址、大壩及其它主要建筑物的型式選擇和樞紐布置要做到施工方便，工期短，造價低即技術(shù)上可能，經(jīng)濟最優(yōu)化； (2)樞紐布置應(yīng)當滿足在各個建筑物在布置上的要求，保證其在任何工作條件下都能正常工作，互不干擾； (3)在滿足建筑物強度和穩(wěn)定的條件下，結(jié)構(gòu)最優(yōu)化，降低樞紐總造價和年運轉(zhuǎn)費用； (4)樞紐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； (5)盡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 )； (6)樞紐的外觀應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，盡可能美化樞紐周圍的環(huán)境。 根據(jù)對銅錢壩基本資料的分析和樞紐布置的一般原則和要求，其樞紐布置需要布置重力壩（包括擋水壩段和溢流壩段）、排沙 底孔、引水管道和水電站廠房等水工建筑物，具體方案考慮如下： 方案Ⅰ：玉帶河主河床的左右岸兩端各有一段用于擋水的重力壩段，河床的中間是溢流壩段，為壩頂有閘門式溢流，初擬尺寸總長為 69 米，分為 5孔，毎孔凈寬 13 米，設(shè) 4 個閘墩，每個寬 1m。下泄時采用鼻坎挑流消能。排沙底孔設(shè)一個，位于大壩左岸非溢流壩段下面，進口高程為 580 米，初擬孔口尺寸為 3 m（寬 高），水電站部分位于大壩左岸，并且水電站的引水口在排沙底孔的側(cè)上方，右岸非溢流壩段壩體內(nèi)設(shè)兩根管道為工業(yè)供水，上壩公路修于河床右岸，并通過壩頂公路聯(lián)接左岸交 通，溢流壩段的壩頂公路通過橋墩支持連接兩側(cè)非溢流壩段。由于河谷較窄，底孔及溢流壩部分已基本占滿河槽，因此電站部分將向左岸山坡靠近。本方案的優(yōu)點是河床的主要建筑物布置相對容易，工程量相對較小，造價也相對較低。缺點是當?shù)卓追潘畷r影響電站尾水位的穩(wěn)定性。 方案Ⅱ：主河槽整個河床都為非溢流壩段，在右岸布置排沙底孔，在排 21 沙底孔的正上方布置工業(yè)供水管道，在左岸的小埡口處設(shè)置正槽溢洪道通向大壩下游。其優(yōu)點是施工導(dǎo)流方便，泄流不影響電站尾水的穩(wěn)定性。缺點增加了修建溢洪道及相關(guān)道路等工程，造價高，且混凝土用量多。 由此，比較 上述兩個方案后可知，方案Ⅱ工程量相對較大，造價高，故以方案Ⅰ為推薦方案。 第 6 章 建筑物設(shè)計 22 非溢流壩壩體設(shè)計 壩頂高程確定 根據(jù) SL3192020《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，壩頂高程應(yīng)高于校核洪水位，壩頂上游防浪墻的高程應(yīng)高于波浪頂高程，其與正常蓄水位或校核洪水位的高差，可由下式計算，應(yīng)選擇兩者中防浪墻頂高程的高者作為選定高程。 △ h = hl% + hz + hc （ ） hl%——波浪高度； hz ——波浪中心線至靜水位的高度； Hc——安全加高。 現(xiàn)分為正常蓄水位、設(shè)計洪水與校核洪水兩種情況進行計算： （ 1）求波浪的 hl% 已知銅錢壩水庫吹程 D=1000m，多年最大風(fēng)速為 20m/s，多年平均最大風(fēng)速為 10m/s。壩高小于 50m 時壩可建在弱風(fēng)化中部至上部基巖上，銅錢壩中壩址區(qū)弱風(fēng)化層厚為 17m，經(jīng)考察中壩址Ⅲ Ⅲ ′ 風(fēng)化程度后確定開挖線高程為 565m。正常蓄水位和設(shè)計洪水時宜采用相應(yīng)最大風(fēng)速，即為 20m/s，校核情況宜采用最大風(fēng)速的多年平均值，即為 10m/s， 帶入官廳水庫公式 3/12020/1020 0 0 7 ????????? ? vgDvvgh （ ） ????????? ? vgDvvgL m （ ） 式中： h——當 gD/v02=20~250 時，為累積頻率 5%的波高 h5%；當gD/v02=250~1000 時，為累積頻率 10%的波高 h10%。 則 gvvgDvh203/12020/100 0 7 ????????? ? ， gvvgDvLm????????? ? 代入數(shù)據(jù)， 23 有 設(shè)計洪水位下： gD/v02=? 1000/ 220 = 在 20~250 之間，所以h=h5%； =，根據(jù)規(guī)范表 得 h1%=%； =? =，Lm= 校核洪水位下： gD/v02=? 1000/ 210 =， h=h5%； =，根據(jù)規(guī)范表 得 h1%=%=? =， Lm= （一） 波浪中心線至靜水位的高度 hz 根據(jù)規(guī)范有 mmz LHcthLhh ?? 22%1? （ ） 其中 H 為擋水建筑物迎水面前的水深，設(shè)計和校核工況分別為 和。 代入數(shù)據(jù)得 設(shè)計洪水位下： hz= 校核洪水位下： hz= （ 3）安全加高 hc 表 6~1, 混凝土壩的安全加高 相應(yīng)水位 壩的安全級別 1 2 3 正常蓄水位 校核洪水位 銅錢壩水利樞紐大壩安全級別為二級級，故設(shè)計和校核工況下的安全加高為 和 。 （ 4）求△ h = hl% + hz + hc 設(shè)計工況 △ h = hl% + hz + hc =++= 校核工況△ h = hl% + hz + hc =++= （ 5） 確定壩頂高程 設(shè)計工況：防浪墻頂高程 = 設(shè)計洪水位 +△ h =+= 24 校核工況：防浪墻頂高程 = 校核洪水位 +△ h =+= 選取其中較大者，防浪墻高 ，也滿足壩頂高程不小于校核洪水位的要求，故實際選取壩頂高程 Z=。 初擬壩體剖面 由上述壩頂高程 ，壩底高程為 565m。由此可確定壩高為H==, 按 規(guī)范要求壩頂寬 取 b=H(8–10)%, 即 b= (810)％ =(3,)m，且 b 不小于 3m，由于壩頂有交通要求，即為左岸排沙底孔和水電站的建設(shè)管理提供相關(guān)材料，故壩寬取 5m。溢流壩段設(shè)交通橋與兩側(cè)壩頂連接。壩底寬： B/H=～ ，所以壩底寬 B=（ ） m。 參照已建成重力壩工程，初擬壩體斷面尺寸，通過穩(wěn)定和應(yīng)力計算，再進行修正。最后確定的 斷面尺寸如下： 上游壩坡做成折坡，折坡點位于壩高 24m 處，在此以上壩坡鉛直，在此以下，壩坡坡率 n 取為 ，下游壩坡坡率 m 取為 ，基本三角形頂點高程取為校核洪水位 ，從而可推出壩底寬 擬的非溢流壩橫斷面如圖 61 圖 61 非溢流壩段橫剖面 25 荷載計算 一般重力壩結(jié)構(gòu)計算內(nèi)容包括穩(wěn)定和強度的計算，重力壩抗滑穩(wěn)定及壩體應(yīng)力計算的荷載組合分為基本組合和特殊組合兩種，宜以正常蓄水位時的荷載組合作為基本組合；在嚴寒地區(qū)冰凍情況也應(yīng)作為一種基本組合；以校核洪水時的荷載 或地震荷載作為特殊組合。 本設(shè)計基本組合只計算正常蓄水位時的荷載組合，特殊組合只計算校核和地震荷載。且選取壩基面和靠近壩基的廊道底面作為計算截面。注：地震情況下靜水壓力、揚壓力和浪壓力按正常蓄水位計算；本次設(shè)計不需計算動水壓力土壓力及其他荷載。 （ 1） 其基本資料如下： 河床基巖面高程： 565m 壩頂高程： 校核洪水位（ P = %） 上游： 下游： 設(shè)計洪水位（ P = 1 %） 上游： 下游： 正常蓄水位 上游： 下游： 死水位： 壩前淤沙高程： 淤沙浮容重： KN/m3 泥沙內(nèi)摩擦角： 28 度 泥沙孔隙率： 20% 混凝土容重： 24KN/m3 壩基與基巖的摩擦系數(shù)標準值： f= 灌漿帷幕孔距上游面 5m，排水管帷幕處折減系數(shù)： 地震設(shè)計烈度： Ⅶ度 多年平均最大風(fēng)速為： 20m/s 吹程 D = 3000 m 26 圖 62 非溢流壩壩上的作用荷載 （ 2）荷載及其組合 正常運用情況在正常蓄水位工況和校核洪水位工況下進行穩(wěn)定和應(yīng)力計算。兩種工況下的荷載組合形式相同，自重 +上游靜水壓力 +下游靜水壓力 +泥沙壓力 +揚壓力 +浪壓力；非常運用情況在正常運用情況下考慮地震作用的影響。沿壩軸線取單位長度 1m 計算。 A：自重 將壩體剖面分解成兩個三角形和一個矩形共三部分計算，乘以砼容重得到自重。 B：上游靜水壓力 上游水平靜水壓力 P=,正常蓄水位的上 游水深為 40m 和校核洪水位為 。豎向靜水壓力 W 上 通過在 CAD 量得對應(yīng)面積，乘以水的容重179。得到。 27 C：下游靜水壓力 下游水平靜水壓力 P=, 正常蓄水位的下游水深分別為 和校核洪水位為 。豎向靜水壓力 W 下 通過在 CAD 量得對應(yīng)面積，乘以水的容重 179。得到。 D:泥沙壓力 水平泥沙壓力 )245(t a n21 22 sssbsk hP ?? ??? （ ） 其中泥沙浮容重 γsb為 8kN/m179。，淤積厚度 hs 取 15m，泥沙內(nèi)摩擦角 υs為 28176。 ,帶入數(shù)據(jù)即可求得 Psk 泥沙豎向壓力 Wsk通過計算對應(yīng)面積 S=15? 15? ? =，乘以泥沙的浮容重 8 kN/m179。得到。兩種工況下泥沙壓力相等。 E:揚壓力 揚壓力強度在壩踵處為 γH1排水孔中心線上 為 γ(H2+αH),壩趾處為 γH2，實體重力壩設(shè)置防滲帷幕及排水孔，在壩基面排水孔中心線處滲透壓力強度系數(shù) α取 ，據(jù)此，揚壓力可分為四部分， U U U3和 U4通過在 CAD量得對應(yīng)面積，乘以水的容重 179。得到。 F：浪壓力 根據(jù) SL3192020《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》計算臨界水深 先求使波浪破碎的臨界水深 %1%122ln4 hL hLLHmmmcr ??? ??? （ ） 帶入數(shù)據(jù)的兩種工況下的臨界水深分別為 和 ， Lm分別為 和 ， Lm分別為 和 。據(jù)此有 H1Hcr和 H1,按深水波計算 )(41 %1 zmwk hhLP ?? ? ， （ ） 28 求得兩種工況下的浪壓力分別為 和 。 荷載計算結(jié)果見下頁表 62 和表 63。 表 6~2 正常蓄水位工況下的荷載 荷載 計算 作用值 （ kN） 力臂（ m） 力矩值 M 垂直力 W 水平力 P （ ） ↓ ↑ → ← + 自重 G1 24? 10 240 G2 24? 5 14 G3 24? 13500 20250 水平水壓力 P 上 ? ? 402 7848 104640 P 下 ? ? 694.6 垂直水壓力 W 上 ? 70 W 下 ? 56.644 泥沙壓力 Psk Wsk 8? 180 2