【正文】 () ()因?yàn)镼 = Av = Bhv ，所以坎頂平均水深 ()式中：——鼻坎出口斷面的流速， m/s；——流速系數(shù)；——流能比；——單寬流量，——設(shè)計(jì)洪水位至坎頂高程之差，H= m；——上游水位至坎頂高程之差，S1== m；——校核洪水時(shí)溢流壩下泄流量，Q= m3/s——鼻坎處水面寬度，B=L02t=587=51 m；鼻坎坎頂高程應(yīng)高出下游水位，一般以1~2米為宜， m。=== == m/s = /（51）= m使用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算R: = =2/3= m（四）中間直線段中間直線段與壩頂部下游曲線和下部反弧段相切，坡度和非溢流壩段下游一致。直線段與下游曲線相切的切點(diǎn)，由下游曲線方程求導(dǎo)得：=y′，Hd=15 m， 令y′=k=1/，設(shè)此銜接點(diǎn)為B點(diǎn)，解得XB= m，YB= m (五）反弧段圓心的確定畫(huà)一條平行于直線段且相距為R的直線，另畫(huà)一條高于挑坎坎頂Rcosθ的水平線，兩直線的相交點(diǎn)即為圓心。（六）鼻坎型式的選擇常用的鼻坎型式有連續(xù)式和差動(dòng)式兩種。連續(xù)式鼻坎結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，易于避免發(fā)生空蝕破壞，水流霧化輕，鼻坎上水流平順，且挑距較遠(yuǎn)，應(yīng)用廣泛。差動(dòng)式鼻坎系將挑坎做成齒狀，形成齒、槽相間的挑坎，使通過(guò)挑坎的水流分成上下兩層，擴(kuò)散和摻氣充分，空中消能效果較好，水舌入水泛圍較大，沖坑深度將會(huì)減少，但施工復(fù)雜?？紤]到經(jīng)濟(jì)和施工方便等因素采用連續(xù)式鼻坎。1. 鼻坎高程的確定鼻坎坎頂高程應(yīng)高出下游水位，一般以1~2米為宜， m。2. 反弧挑角的選定挑坎挑角愈大(450 以內(nèi))，挑射距離愈遠(yuǎn)，但此時(shí)水舌落入下游水墊的入射角較大，沖刷坑也就愈深。根據(jù)規(guī)范規(guī)定，挑坎挑角的大小，宜采用150~350。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)此取θ = 3. 反弧半徑的確定： m。4. ()式中：—水舌挑距，m；—坎頂水面流速，按鼻坎處平均流速V 倍計(jì)，即V1 = = m；—坎頂垂直方向水深，h1=h/ cosθ =cos250= m； —坎頂至河床面高差，h2== m。 = = m 5. 沖坑深度按公式（）~（） tk= () tk′= ()t —水墊厚度，自水面算至坑底， m；t′ —沖坑厚度， m；q—單寬流量，q= m3/() ；H—上下游水位差，H==72 m；H2—下游水深，H2== m；а—沖刷系數(shù)，堅(jiān)硬完整的基巖а=，堅(jiān)硬但完整性較差的基巖а=，軟弱破碎、裂隙發(fā)育的基巖а= 。取а=。tk′== = m校核：L/ tk′=＞，認(rèn)為設(shè)計(jì)是安全的。 挑距計(jì)算簡(jiǎn)圖 （七）溢流壩剖面的確定 溢流重力壩剖面要與其臨近的非溢流重力壩的基本剖面相適應(yīng)，為了節(jié)省工程量但不影響泄流能力，將堰頂凸向上游， m。堰頂最大水頭== m max，則hl＞ max = m，本設(shè)計(jì)取為10 m。 m，l=+= m， m， m。 溢流壩剖面圖 四、溢流壩荷載計(jì)算 (一）自重用CAD繪得溢流壩剖面圖如圖所示， m2。 溢流壩面積圖所以單位長(zhǎng)度的自重為W=24=。（二）靜水壓力及揚(yáng)壓力（結(jié)合非溢流壩荷載計(jì)算）正常蓄水位：PH1=PH11/2rH′ 2=152= U3=1/2= U4==設(shè)計(jì)洪水位：PH1=PH11/2rH′ 2== U3=1/2= U4==校核洪水位：PH1=PH11/2rH′ 2== U3=1/272= U4== 地震情況按正常蓄水位情況計(jì)算。（3） 各工況下計(jì)算成果見(jiàn)以下各表 荷載符號(hào)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN）↓↑→←自重W靜水壓力PH1PV1PH2揚(yáng)壓力U1U2U3U4浪壓力Pl小計(jì)合計(jì) 荷載符號(hào)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN）↓↑→←自重W靜水壓力PH1PV1PH2揚(yáng)壓力U12646U21764U3U4小計(jì)合計(jì)荷載符號(hào)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN）↓↑→←自重W靜水壓力PH1PV1PH2揚(yáng)壓力U1U2U3U4小計(jì)合計(jì)五、穩(wěn)定分析 （一）抗剪強(qiáng)度 ks = f（SWU）/ SP , f=SW ——接觸面上的總鉛直力，kNSP ——接觸面上總的水平力，kN；荷載組合壩的級(jí)別荷載組合壩的級(jí)別1313k s基本組合特殊組合（1） 特殊組合（2）ks 39?；窘M合特殊組合（1） 特殊組合（2）1. 正常蓄水位時(shí) SW= kN，SP=，SU=ks=（ ）2. 設(shè)計(jì)洪水位時(shí) SW=，SP=，SU=ks=（）3. 校核洪水位時(shí) SW=，SP=，SU=ks=（）4. 地震荷載時(shí) SWU=，SP=，Sks=（二）按公式（)抗剪斷強(qiáng)度 k S′ =f ′(ΣW ? U )+ c′A ΣP ()抗剪斷摩擦系數(shù)= 凝聚力=600kPa, A=1 m21. 正常蓄水位時(shí)，SWU= SP=ks’=(+600)/=2. 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)， SWU= SP=ks’=(+600)/=3. 校核洪水位時(shí) SWU= SP=ks’=(+600)/ =4. 地震荷載時(shí) SWU= SP=ks’=(+600)/=故溢流壩壩段抗滑穩(wěn)定滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。 第五章 重力壩細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)一、壩頂構(gòu)造 （一）非溢流壩 在壩頂上游側(cè)設(shè)置防浪墻，采用與壩體連成整體的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚度為30c m，在壩體的橫縫處留伸縮縫，并設(shè)置止水。下游側(cè)設(shè)置欄桿、燈柱，以保行人和行車(chē)安全。壩頂路面采用混凝土路面，向兩側(cè)傾斜，坡度為2176。，兩邊設(shè)排水管，匯集路面的雨水并排入水庫(kù)。壩頂公路寬7m，并高出壩頂路面20cm。 非溢流壩壩頂構(gòu)造 （二）溢流重力壩 溢流壩的上部設(shè)有閘門(mén)、門(mén)墩、門(mén)機(jī)、交通橋等結(jié)構(gòu)和設(shè)備。 檢修閘門(mén)選用平面閘門(mén)，位于堰頂最高處，采用門(mén)式啟閉機(jī)啟閉，門(mén)高10m。工作閘門(mén)選用弧形閘門(mén)，弧形閘門(mén)無(wú)門(mén)槽，采用固定式啟閉機(jī)，弧形閘門(mén)曲率半徑R=（~）H=~，取R=16m，支鉸設(shè)在1/2~3/4閘門(mén)高度處，~，所以支鉸設(shè)在堰頂以上8m處。與檢修閘門(mén)凈距2m。采用油壓?jiǎn)㈤]機(jī)啟閉?？p設(shè)在溢流孔跨中，閘墩為整體墩。墩寬D=3m，閘墩上游端取半圓曲線R=D/2=,下游端取圓弧曲線R==。，寬取1m。閘墩高與非溢流壩頂齊平，為了改善水流條件，閘墩需向上游伸出一定程度，并將這部分做到溢流壩頂以下約一半堰頂水深處。初擬墩長(zhǎng)28m。工作橋上布置啟閉機(jī)，與交通橋相鄰。 閘墩平面圖 溢流壩壩頂布置 （三）導(dǎo)水墻布置 邊墩向下游延伸成導(dǎo)水墻，由于消能方式采用了挑流消能，故將導(dǎo)水墻向下延伸至挑流鼻坎末端。導(dǎo)水墻需分縫，間距為15m，其橫斷面為梯形，細(xì)部構(gòu)造圖略。二、分縫與止水（一）分縫分縫的目的：為了防止壩體因溫度變化和地基不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫，滿足混凝土的澆注能力和溫度控制的需要，將壩體分縫。1. 橫縫垂直于壩軸線布置，將壩體分為若干個(gè)壩段。間距為15～20 m，一般取15 m，縫寬取2 cm，內(nèi)設(shè)止水。本設(shè)計(jì)中橫縫間距主要為18 m，在溢流壩段，為使橫縫位于溢流孔之間，以免設(shè)縫墩，有適當(dāng)調(diào)整。2. 縱縫一般為了適應(yīng)混凝土澆注能力和減小施工期溫度能力，常用平行于壩軸線方向的縱縫把一個(gè)壩段分成幾塊澆注。一般為豎縫形式，縫面應(yīng)設(shè)置鍵槽，并埋設(shè)灌漿系統(tǒng)，并在蓄水前進(jìn)行灌漿。縱縫與壩面應(yīng)垂直相交，避免澆筑塊有尖角。間距為15～30 m，深孔壩段、寒冷地區(qū)，宜選用較小的間距。本設(shè)計(jì)取15 m。3. 水平施工縫壩體上下層澆筑塊之間的結(jié)合面稱(chēng)水平施工縫?！? m，～ m，同一壩段相鄰澆筑塊水平施工縫的高程應(yīng)錯(cuò)開(kāi)。本工程混凝土澆筑塊厚度為4 m，縱縫兩側(cè)相鄰壩塊的水平縫錯(cuò)開(kāi)布置，上下層混凝土澆筑間歇為5 d，上層混凝土澆筑前對(duì)下層混凝土鑿毛，并沖洗干凈，鋪2 cm厚的水泥砂漿。（二）止水止水與壩的級(jí)別和高度有關(guān)。高壩：止水采用兩道止水片，止水片間設(shè)瀝青井，兩道止水片均為紫銅片，～ mm。中低壩的止水可適當(dāng)簡(jiǎn)化，中壩第一道止水片尾紫銅片，第二道止水片可采用塑料或橡膠止水片。橫縫止水必須與壩基巖石妥善連接，止水片一般埋入基巖內(nèi)30～50 cm，瀝青井也埋入基巖內(nèi)。對(duì)于設(shè)在溢流孔中間的橫縫、非溢流壩段下游最高水位以下的縫間和橫越橫縫的廊道及空洞周邊均需設(shè)止水片。三、廊道系統(tǒng) （一）基礎(chǔ)廊道廊道底部距壩基面5m，上游距上游側(cè)壩面9m；城門(mén)洞形，底寬3m，內(nèi)部下游側(cè)設(shè)排水溝30cm，并在最低處設(shè)集水井。 （二）壩體廊道自基礎(chǔ)廊道沿壩高每隔30m設(shè)置一層廊道，共設(shè)兩層。底部高程分別為132m、形狀為城門(mén)洞形，，底寬2m，高3m。左右岸各有一個(gè)出口。四、壩體防滲與排水 （一）壩體防滲在壩的上游面、下游面及溢流面的最高水位以下部分，采用一層厚2cm的具有防滲性能的混凝土作為壩體的防滲設(shè)施。 （二）壩體排水。管內(nèi)徑為15cm，間距為3m，上端通至壩頂，下端通至廊道，垂直布置。排水溝采用無(wú)沙混凝土管。第六章 重力壩地基處理天然地基，由于經(jīng)受長(zhǎng)期的地質(zhì)作用，一般都有風(fēng)化、節(jié)理、裂隙等缺陷，有時(shí)還有斷層、破碎帶和軟弱夾層，所有這些都需要采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?，地基處理的主要任?wù)是：（1）防滲；（2）提高基巖的強(qiáng)度和整體性。一、地基開(kāi)挖（一）開(kāi)挖原則地基開(kāi)挖與清理的目的是使壩體坐落在穩(wěn)定、堅(jiān)固的地基上。開(kāi)挖深度應(yīng)根據(jù)壩基應(yīng)力、巖石強(qiáng)度及完整性，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基的要求和地基加固處理的效果、工期和費(fèi)用等研究確定，原則上應(yīng)考慮技術(shù)加固處理后，在滿足壩的強(qiáng)度和穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，減少開(kāi)挖。壩高超過(guò)100m 時(shí)，可建在新鮮、微風(fēng)化或弱風(fēng)化下部的基巖上。（二）開(kāi)挖設(shè)計(jì)地基開(kāi)挖的形狀順?biāo)鞣较蛞碎_(kāi)挖成略向上傾斜的鋸齒狀（坡度1：8～1：10，長(zhǎng)4 m；坡度1：～1：1， m），在上游（或下游）壩基面開(kāi)挖成淺齒墻（～4 m，底寬2～3 m），以增加壩體的抗滑穩(wěn)定。平行于壩軸線方向應(yīng)盡量開(kāi)挖成足夠?qū)挾龋ㄒ话銥閴味伍L(zhǎng)的30%～50%）的分級(jí)平臺(tái)，以利于壩的側(cè)向穩(wěn)定。壩體的橫縫應(yīng)位于平臺(tái)上，相鄰的臺(tái)階高差不易太大，一般不大于10 m。 低級(jí)鋸齒狀開(kāi)挖與淺齒墻 地基分級(jí)臺(tái)階狀開(kāi)挖(三）壩基清理基巖開(kāi)挖后，在澆灌混凝土前，需要進(jìn)行徹底的清理和沖洗，包括：清除松動(dòng)的巖塊，打掉突出的尖角?；又性械目碧姐@孔、井、洞等均應(yīng)回填封堵。二、帷幕與排水（一）帷幕灌漿的目的 降低壩底的滲透壓力，減少繞壩滲漏，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生滲透破壞，使帷幕后的壩基面滲透壓力降至允許值以內(nèi)。灌漿材料最常用的是水泥漿，有時(shí)也采用化學(xué)漿?；瘜W(xué)灌漿可灌性好，抗?jié)B性強(qiáng)，但較昂貴，且污染地下水質(zhì)。因此，采用水泥灌漿。防滲帷幕布置于靠近上游面壩軸線附近，自河床向兩岸延伸，鉆孔和灌漿常在壩體內(nèi)特設(shè)的廊道內(nèi)進(jìn)