【正文】 共 3 孔。堰頂高程 ，單孔凈寬 ，邊墩、中墩厚度均為 。壩基落在弱風(fēng)化巖層上，地質(zhì)條件較好，大壩分縫在第二孔的堰面中間位置，每一孔半為一壩段，每個壩段長 24m。堰體采用WES 曲線實(shí)用堰型，溢流堰曲線 Y=，其上游半徑分別為 R=、 ，中心角分別為 176。、 176。組成的兩段圓弧線連接，其下游與 R=12m，圓心角 51176。的反弧線段連接。閘室順?biāo)鞣较蜷L度 。堰體前踵和后趾的底部建基面高程分別是 、 ，中部建基面高程 。在堰前踵設(shè)有 179。 (寬 179。 高 )的灌漿排水廊道，廊道底板高程 ，廊道中心線樁號壩橫 0+，廊道距上游面距離及底板厚度均為 3m。 閘墩為實(shí)體結(jié)構(gòu)，墩頂高程前部為 ，中部為 ，后部為 ；順?biāo)鞣较蜷L 47m。閘墩頂部自上游往下游方向分別設(shè)有交通橋、門機(jī)軌道橋、電纜溝兼人行橋、液壓管道橋各一座。工作閘門為弧型鋼閘門，采用液壓啟閉機(jī)啟閉，按一門一機(jī)布置，在工作門上游設(shè)平面檢修閘門，由門機(jī)啟閉。 《 XXXX(Ⅰ )水電站優(yōu)化設(shè)計專題報告》對溢流壩結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行了優(yōu)化，主要優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容如下：（ 1）閘室可研階段為單孔單體結(jié)構(gòu)，共 3個壩段，左側(cè)第一個閘墩厚度 ，其余閘墩厚度 ，閘室前沿總寬度 。優(yōu)化后對大壩分縫位置進(jìn)行了調(diào)整，只在第二孔堰面中間分一條縫，減少了分縫數(shù)量，相應(yīng)減少 2 個閘墩，邊中墩厚度全部為 。閘室前沿總寬度 48m。（ 2）調(diào)整溢流堰的前踵型式，在堰前踵設(shè)有 179。 (寬 179。 高 )的灌漿排水廊道，廊道底板高程 ，廊道中心線樁號向上游偏移了 ，增強(qiáng)帷幕排水效果，提高大壩穩(wěn) 定性。（ 3）壩頂交通橋可研階段為 T形梁，本階段采用了預(yù)應(yīng)力預(yù)制混凝土空心板，可降低施工難度。 31 溢流壩設(shè)計計 （ 1）壩體抗滑穩(wěn)定及壩基應(yīng)力計算 根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》（ SL3192021）對大壩進(jìn)行整體穩(wěn)定與壩基應(yīng)力計算。 作用在重力壩的荷載主要有：壩體自重，上下游壩面上的水壓力，揚(yáng)壓力，浪壓力，泥沙壓力，地震壓力及冰壓力等。設(shè)計重力壩時應(yīng)根據(jù)具體的運(yùn)用條件確定各種荷載的數(shù)值，并選擇不同的荷載組合，用以驗算壩體的穩(wěn)定和強(qiáng)度。 壩體自重 壩體自重是維持大壩穩(wěn)定的主要荷載，其數(shù)值可根據(jù)壩的體積 V 和材料容重 c?計算確定 cVW ?? （ ） 本工程采用碾壓混凝土筑壩，取容重 3/25 mKNc ?? 。 靜水壓力 可按水利學(xué)原理計算，壩面上任一點(diǎn)靜水壓強(qiáng) yP 0?? 。式中， 0? 為水的容重，y 為該點(diǎn)距水面的深度，將 P 沿壩面積分后，即可求出作用在壩面上的靜水壓力的合力。當(dāng)壩面為傾斜時，為計算簡便，常將水壓力分解為水平水壓力和垂直水壓力兩部分進(jìn)行計算。 2101 21 HP ?? （ ） 2102 21 nHP ?? （ ） 式中 ， 1H — 壩前水深， m ； n — 上游壩坡系數(shù)； 0? — 水容重，取 30 m/ N?? 。 揚(yáng)壓力 178。 壩基面揚(yáng)壓力 32 對于壩基設(shè)有防滲帷幕和排水孔的實(shí)體重力壩，揚(yáng)壓力可按圖（ 6— 1）計算，在壩踵的揚(yáng)壓力強(qiáng)度為 10H? ，在排水孔中心線上的揚(yáng)壓力強(qiáng)度為 HH 020 ??? ? 下游壩址揚(yáng)壓力強(qiáng)度為 20H? ，其間均以直線連接，形成折線形揚(yáng)壓力分布。上式中的 ? 為揚(yáng)壓力折減系數(shù)，可根據(jù)壩基地質(zhì)及防滲、排水等具體情況擬定。我國重力壩設(shè)計規(guī)范建議：河床壩段 ~?? ；岸坡壩段 ~?? 。本工程取 ?? 。 圖 6— 1 有防滲排水時壩底揚(yáng)壓力分布圖 178。 壩體內(nèi)部揚(yáng)壓力（折坡截面） 壩體混凝土也有一定的滲透性，在水頭作用下，庫水仍會從上游壩面滲入壩體，并產(chǎn)生滲透壓力。為了減小壩內(nèi)滲透壓力，常在壩體上游面附近 m5~3 的范圍內(nèi)，提高混凝土防滲性能，形成一定厚度的防滲層，并在防滲層后設(shè)壩身排水管。 浪壓力 由于影響波浪的因素很多，目前主要根據(jù)風(fēng)速和吹程結(jié)合水庫所在位置 的地形，采用已建水庫長期觀測資料所建立的經(jīng)驗公式進(jìn)行計算。 公式 2 ?h = D31 ， 2 ?l =（ 2 ?h ） 中， V為計算風(fēng)速，設(shè)計情況宜采 33 用洪水期多年平均最大風(fēng)速的 倍以上；校核情況宜采用洪水期多年平均最大風(fēng)速。 2 ?h 為波浪高度 m， 2 ?l 為波長 m。 庫面吹程 )(kmD 系指壩前沿水面至對岸的最大直線距離，可根據(jù)水庫形狀確定。但若庫形特別狹長，應(yīng)以 5 倍平均庫面為準(zhǔn)。 由于空氣的阻力比水的阻力小，波峰在靜水面以上的高度大于波谷在靜水位以下的深度，所以平均波浪中心線高出靜水面，其值可按下式計算 lLHcthlhh 120 24 ????? （ ） ? ?0l h242 ?? ??? hlP （ ） 泥沙壓力 淤積計算年限可取為 50年，對于多沙河流應(yīng)專門研究決定。要準(zhǔn)確計算泥沙壓力是比較困難的，一般可參照經(jīng)驗數(shù)據(jù)，按土壓力公式計算 ?????? ?? 245tgh21 s22ssbn ?? ?P （ ） 式中 nP — 泥沙對上游壩面的總水平壓力， m/kN ； sb? — 泥沙的浮容重， 3m/kN ,取 3m/ N ； sh — 泥沙的淤積高度， m ，經(jīng)計算 ? ； s? — 泥沙的內(nèi)摩擦角，對于淤積時間較長的粗顆粒泥沙，可取 ?? 20~18s ?? ；對于較細(xì)的粘土質(zhì)泥沙，可取 ?? 14~12s ?? ；對于極細(xì)的泥沙、粘土和膠質(zhì)顆粒，可取 0s?? ，本工程取 ??15s? 。 當(dāng)上游壩面傾斜時，除計算水平向泥沙壓力外，尚應(yīng)計算鉛直向泥沙壓力，即淤沙重。 土壓力 壩基開挖后，一般還要進(jìn)行回填，但由于方量較少，壓力小。所以本工程中，不計算土壓力。 34 地震荷載 擬靜力法計算地震慣性力，混凝土重力壩沿高度作用于質(zhì)點(diǎn) i 的水平向地震慣性力代表值 ikF 可以按下式計算 g/iihik ??? EGF ? （ ） 式中 h? — 水平向設(shè)計地震加速度代表值， ?7 地震取 ； ? — 地震作用效應(yīng)折減系數(shù)，在水工建筑中，取 ； i? — 質(zhì)點(diǎn) i 的動態(tài)分布系數(shù)，取 ； iEG — 集中在質(zhì)點(diǎn) i 的重力荷載代表值； g — 重力加速度。 地震動水壓力計算，單位寬度上的地震動水壓力 0F 為 21wh0 HF ???? （ ） 式中 W?— 水體質(zhì)量密度標(biāo)準(zhǔn)值； 1H — 壩前水深， m； h? ， ? 同上。 作用點(diǎn)位于水面以下 H 處。 冰壓力 冰壓力在較高的重力壩設(shè)計荷載中常起控制作用，但冰凍作用會使混凝土表面剝蝕，破壞混凝土的耐久性。 本工程由于冰壓力較小，不考慮為基本荷載。 （ 2）荷載組合 基本組合： 荷載組合 1：正常蓄水位（壩體自重 +水壓力 +泥沙壓力 +浪壓力 +揚(yáng)壓力） 荷載組合 2：設(shè)計洪水位（壩體自重 +水壓力 +泥沙壓力 +浪壓力 +揚(yáng)壓力） 特殊組合： 35 荷載組合 3：校核洪水位（壩體自重 +水壓力 +泥沙壓力 +浪壓力 +揚(yáng)壓力） 荷載組合 4：正常蓄水位（壩體自重 +水壓力 +泥沙壓力 +浪壓力 +揚(yáng)壓力） +7 度地震（地震荷載） 荷載組合 5：正常蓄水位（壩體自重 +水壓力 +泥沙壓力 +浪壓力 +排水失效的揚(yáng)壓力） （ 3）整體穩(wěn)定計算 a．抗剪強(qiáng)度按式 計算 fWk P?? ? （ ） 式中： k—— 按抗剪強(qiáng)度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； f—— 壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪摩擦系數(shù)。 b．抗剪斷強(qiáng)度按式 計算： f W c Ak P?????? ? （ ） 式中： k′ —— 按抗剪斷強(qiáng)度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； f′ —— 壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷摩擦系數(shù)； c′ —— 壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪凝聚力， KPa； A—— 壩基接觸面面積， m2； ∑ W—— 作用于壩體上全部荷載（包括揚(yáng)壓力，下同）對滑動平面的法向分值， KN； ∑ P—— 作用于壩體上全部荷載對滑動平面的切向分值， KN。 計算結(jié)果詳見表 ，從表中看出壩體的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)可滿足規(guī)范要求。 c．同時根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》（ DL51081999），采用承載能力極限狀態(tài)對大壩斷面的抗滑穩(wěn)定進(jìn)行復(fù)核（復(fù)核結(jié)果詳見表 ）。 大壩斷面的抗滑穩(wěn)定應(yīng)按式 、 計算： 作用效應(yīng)函數(shù) 36 S（ 178。 ） =∑ Pc （ ） 抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù) R（ 178。 ） =f′ c∑ Wc+C′ cAc （ ） 式中： ∑ Pc—— 計算層面上全部切向作用之和， KN； ∑ Wc—— 計算層面上全部法向作用之和， KN； f′ c—— 混凝土層面抗剪斷摩擦系數(shù)； C′ c—— 混凝土層面抗剪斷粘聚力， kPa； Ac—— 計算層面截面積， m2。 d．壩基應(yīng)力計算壩基截面的垂直應(yīng)力應(yīng)按式 計算： xy MWAJ? ???? （ ） 式中： σ y—— 壩踵，壩趾垂直應(yīng)力， Kpa； ∑ W—— 作用于壩段上或 1m 壩長上全部荷載（包括揚(yáng)壓力，下同）在壩 基截面上法向應(yīng)力的總積， KN； ∑ M—— 作用于壩段上或 1m壩長全部荷載對壩基截面形心軸的力矩總和，； A—— 壩段或 1m壩長的壩基截面積， m2； x—— 壩基截面上計算點(diǎn)到形心軸的距離， m； J—— 壩段或者 1m 壩長的壩基截面對形心軸的慣性矩， m4。 計算結(jié)果詳見 ，從表中可看出壩基應(yīng)力可滿足規(guī)范要求。 37 表 溢流壩 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計算結(jié)果 荷載組合 規(guī)范編號 SL3192021 規(guī)范編號 DL51081999 抗剪安全系數(shù) 抗剪斷安全系數(shù) 作用值 （ t）(.)0 s?? 抗力值（ t）(.)1 Rd?? 計算值 規(guī)范 允許值 計算值 規(guī)范 允許值 荷載組合 1 （正常蓄水位） 荷載組合 2 （設(shè)計洪水位） 荷載組合 3 （校核洪水位） 荷載組合 4 （地震情況） 荷載組合 5 （排水失效） 表 溢流壩 壩基應(yīng)力計算結(jié)果 荷載組合 地基承載力計算值（ t/m2） 地基承載力允許值 （ t/m2） 壩基上游面 垂直正應(yīng)力 壩基下游面 垂直正應(yīng)力 荷載組合 1（正常蓄水位） 500 荷載組合 2（設(shè)計洪水位） 500 荷載組合 4（校核洪水位） 500 荷載組合 5（地震情況） 500 荷載組合 6（排水失效） 500 （ 4）大壩泄流能力計算 根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》（ DL51081999）對溢流壩的泄流能力進(jìn)行計算。計算公式見 () 38 開敞式溢流堰泄流能力計算公式 : 2/3s 2Cm εQ wHgB?? （ ） 式中： Q—— 流量，ｍ 3／ｓ； B—— 溢流堰凈寬，ｍ； HW—— 堰頂以上作用水頭，ｍ； g—— 重力加速度， m／ s2； ｍ —— 流量系數(shù)； C—— 上游面坡度影響修正系數(shù)，當(dāng)上游面為鉛直面時，取 C＝ ； ε —— 側(cè)收縮系數(shù)，根據(jù)閘墩厚度及墩頭形狀而定，可取 ε ＝ ~； σ s—— 淹沒系數(shù)，視泄流的淹沒程度而定，不淹沒時 σ s＝ 。 三孔溢流壩泄洪能力及與整體模型試驗的泄流能力對比見表 。 表 溢流壩 泄流能力計算結(jié)果 庫水位（ m） 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 流量（ m3/s） 計算 1848 2170 2525 2865 3223 3794 4232 4679 4882 5433 實(shí)驗 1981 2353 2724 3100 3495 3801 4278 4683 計算值與實(shí)驗值相比 ,略小于實(shí)驗值 ,說明計算結(jié)果是合理和安全的。 （ 5）閘墩和堰體配筋計算 根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（ SL/T 19196）提供的計算方法和大壩運(yùn)行期承受的荷載情況對溢流壩的閘墩、堰體和弧門支座牛腿進(jìn)行配筋計算。 a、閘墩配筋承載能力極限狀態(tài)計算按軸向受壓或偏心受壓分段進(jìn)行，正常使用極限狀態(tài)驗算的內(nèi)容包括裂縫寬度驗算、撓度驗算、抗扭驗算。 配筋計算結(jié)果見表 。 39 表 溢流壩閘墩配筋計算成果 （單位：每 m） 位 置 壩橫 ~ 檢修門槽 (壩橫 0+