【導(dǎo)讀】程，其主要任務(wù)有發(fā)電，灌溉和防洪。該工程主要由、、取水建筑物以及廠房等。本文扼要介紹設(shè)計(jì)中進(jìn)行的主要工作和設(shè)計(jì)成果樞紐布置的設(shè)計(jì)等。最后提交的成果有：說(shuō)明書一份，工程設(shè)計(jì)圖紙張以及其他計(jì)算附圖附表等。第二章設(shè)計(jì)基本資料及水庫(kù)工程特性?????第三章工程等級(jí)劃分及水庫(kù)運(yùn)行方式????.2左岸整體穩(wěn)定驗(yàn)算?????????第七章壩體細(xì)部構(gòu)造及地基處理???????差2510m，流域面積34629km2。沿河多急灘，但無(wú)集中落差，河谷斷面為“U”。型和“V”型，水面寬多為60m～100m，河道狹窄，漫灘很少，岸坡30°～70°,流域總的地勢(shì)自西北向東南傾斜，絕大部份屬山區(qū)或半山區(qū)地勢(shì)，平壩面積不足5%。河谷深切，分水嶺高程一般在2020m～3000m之間，河流最低。水面高程約70米。洞門山水電站工程位于西南某河干流中下游。

　　

【正文】 ； L L2垂直兩裂面交線的方向上側(cè)裂面、底裂面的寬度。 .風(fēng)浪壓力（不予考慮） 混凝土拱壩的設(shè)計(jì)的荷載的組合可分為基本組合以及特殊組合兩類。 .基本組合 基本組合包括：（ 1）水庫(kù)正常蓄水位及相應(yīng)的尾水位和設(shè)計(jì)正常溫降，自重，揚(yáng)壓力，泥沙壓力，浪壓力，冰壓力： （ 2）水庫(kù)死水位及相應(yīng)的尾水位和合此時(shí)出現(xiàn)的設(shè)計(jì)正常溫升，自重，揚(yáng)壓力，泥沙壓力，浪壓力； （ 3）其他常用的不利荷載組合。 .特殊組合 特殊組合包括：（ 1）校核洪水位及其相應(yīng)的尾水位和此時(shí)出現(xiàn)的設(shè)計(jì)正常溫升，自重，揚(yáng)壓力，泥沙壓力，動(dòng)水壓力，浪 壓力； （ 2）基本荷載組合加地震荷載； （ 3）施工期的荷載組合，包括接縫未灌漿和分期灌漿兩種情況； （ 4）其他稀遇的不利組合。 本設(shè)計(jì)只考慮基本組合（ 1）來(lái)進(jìn)行應(yīng)力分析。 的基本方法 拱壩的應(yīng)力分析方法有很多，包括圓筒法，純拱法，拱冠梁法等。這法都是在不斷完善的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，最早是采用圓筒法，以后按照純拱法理論，再后來(lái)有考慮了垂直懸臂梁而采用試荷載法。本設(shè)計(jì)采用了純拱法來(lái)進(jìn)行壩體的應(yīng)力分析。 純拱法是假定壩體有許多互不影響的獨(dú)立拱圈組成，不考慮梁的作用，荷載全部由拱圈來(lái)承擔(dān)，并且將每 一層拱圈均簡(jiǎn)化為結(jié)構(gòu)力學(xué)中的彈性固端拱來(lái)進(jìn)行計(jì)算。因此在用純拱法計(jì)算每一層拱圈的內(nèi)力時(shí)，除了考慮彈性固端的一般假定外，還需要考慮由于軸向力和剪力所產(chǎn)生的位移和拱座位移影響。 通常沿壩高取 57 個(gè)單位高度的水平拱圈，分別來(lái)進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，本設(shè)計(jì)的拱壩分層為 6 層。純拱法對(duì)薄拱壩比較適用。 純拱法分析應(yīng)力時(shí)需要注意： 拱壩所承受的軸向壓力和剪力都很大，它們對(duì)于變形的影響也很大，不能忽略； 基礎(chǔ)變形對(duì)拱壩的影響同樣不可忽略： 拱壩承受的荷載主要是水壓力和溫度荷載，地震時(shí)還有慣性力，但本設(shè)計(jì)不用考慮地震影響。 先假定 壩體與基巖的接觸面沿弧線展開(kāi)攤平后的平面用一個(gè)當(dāng)量矩陣 a b來(lái)代替，且假定 a b 為均質(zhì)各項(xiàng)通行半無(wú)限體的表面，同時(shí) b/a 為 15。壩基彈性模 Ef 與壩體彈模 E 的比值 Ef/E 1，兩岸基巖面坡腳為 45o，基巖泊松比為 。 內(nèi)力計(jì)算公式如下： 拱圈的均勻徑向荷載 P： 拱冠軸力 H0 h0 P R/1000 t （ 512） 拱端軸力 Ha ha P R/1000（ t） （ 513） 拱冠彎矩 M0 m0 P R2/1000 t ?m （ 514） 拱端彎矩 Ma ma P R2/1000 t ?m （ 515） 拱端剪力 Va va P R/1000 t （ 516） 2 拱圈的均勻溫度荷載 Tm 拱冠軸力 H0 h0 Tm R E， C， /10000 t （ 517） 拱端軸力 Ha ha Tm R E， C， /10000（ t） （ 518） 拱冠彎矩 M0 m0 Tm R2 E， C， /10000 t ?m （ 519） 拱端彎矩 Ma ma Tm R2 E， C， /10000 t ?m （ 520） 拱端剪力 Va va Tm R E， C， /1000 t （ 521） 式中： h0， ha， m0， ma， va 為各計(jì)算系數(shù)，可以通過(guò)查閱黎展眉拱壩設(shè)計(jì)手冊(cè)得到各系數(shù)的值； E，為壩體彈模； C，為線膨脹系數(shù)； R 為各計(jì)算層壩體的平均半徑。 按照上述公式，同時(shí)聯(lián)系表 31,表 32 分層進(jìn)行求解，在求得各內(nèi)力之后，按照下列公式計(jì)算應(yīng)力： 拱冠 σ 0 H0/T177。 6 M0/T2 （ 522） 拱端 σ a Ha/T177。 6 Ma/T2 （ 523） 所得計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 57： 表 57 應(yīng)力計(jì)算匯總表 拱壩的應(yīng)力計(jì)算匯總表（正常水位 +溫降） 作用截面 1 2 3 作用類型 徑向荷載 溫度荷載 徑向荷載 溫度荷載 徑向荷載 溫度荷載 h0 m0 ha ma va 拱冠軸力 H0 t 0 0 拱冠彎矩 M0 t ?m 0 0 1359337 330079 拱 端 軸 力 Ha t 0 0 拱 端 彎 矩 Ma t ?m 0 0 拱端剪力Va t 0 0 拱冠最大拉應(yīng)力σ 0（ Mpa） 拱冠最大壓應(yīng)力σ 0（ Mpa） 拱端最大拉應(yīng)力σ a（ Mpa） 拱端最大壓應(yīng)力σ a（ Mpa） 作用截面 4 5 6 作用類型 徑向荷載 溫度荷載 徑向荷載 溫度荷載 徑向荷載 溫度荷載 h0 m0 ha ma va 拱 冠 軸力 H0 t 拱冠彎矩 M0 t ?m 518648 737304 935344 拱端軸力 Ha t 拱 端 彎矩 Ma t ?m 1112894 1298605 拱端剪力 Va t 拱冠最大拉應(yīng)力σ 0（ Mpa） 拱冠最大壓應(yīng)力σ 0（ Mpa） 拱端最大拉應(yīng)力σ a（ Mpa） 拱端最大壓應(yīng)力σ a（ Mpa） 由計(jì)算結(jié)果可知，壩體的最大拉應(yīng)力σ Mpa，最大壓應(yīng)力σ Mpa，且均出現(xiàn)在第二層拱圈 。 由于混凝土的抗壓強(qiáng)度較高，拱壩斷面設(shè)計(jì)常受拉受力控制，拉應(yīng)力較大部位常在拱冠梁的上游面壩基處，實(shí)際上這個(gè)部位的拉應(yīng)力稍有超過(guò)并不很危險(xiǎn)。因?yàn)楣皦尉哂姓w作用，即使梁底開(kāi)烈，應(yīng)力即自行調(diào)整，使裂縫發(fā)展到一定程度而停止，而水平拱承載的潛力仍很大。因此現(xiàn)在一般認(rèn)為可適當(dāng)提高梁底上游面的允許拉應(yīng)力值。 國(guó)內(nèi)多數(shù)拱壩設(shè)計(jì)允許拉應(yīng)力值大致控制在 ~ MPa 之間。而混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范（ SD14585）規(guī)定：對(duì)于基本荷載組合，允許拉應(yīng)力為 MPa；對(duì)于特殊荷載組合，允許拉應(yīng)力為 MPa。當(dāng)考慮地震荷載時(shí)，允許拉應(yīng)力可適當(dāng)提高，但不超過(guò) 30%。 由計(jì)算結(jié)果可知，拱壩出現(xiàn)的最大壓應(yīng)力σ Mpa 小于拱壩允許出現(xiàn)的最大主壓應(yīng)力 MPa，滿足要求；但是拱壩出現(xiàn)的最大拉應(yīng)力σ Mpa大于拱壩允許出現(xiàn)的最大拉應(yīng)力 MPa，可以通過(guò)加設(shè)鋼筋來(lái)改善。 拱壩壩肩穩(wěn)定分析相對(duì)較為復(fù)雜，它與地形和地質(zhì)構(gòu)造等因素有關(guān)。 拱壩所承受的荷載大部分都是通過(guò)拱的作用傳到兩岸拱座巖體，拱壩所具有的一切優(yōu)點(diǎn)都是建立在拱座穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，拱壩的重大 事故基本上均與拱座滑動(dòng)失穩(wěn)有關(guān)。 1959 年法國(guó)馬爾巴塞拱壩因左岸拱座失穩(wěn)而遭到破壞后，許多國(guó)家在拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范中都明確規(guī)定必須進(jìn)行拱座穩(wěn)定分析，對(duì)兩岸拱座的穩(wěn)定性作出論證，必要時(shí)采取適當(dāng)工程措施，以保證拱座的穩(wěn)定。 抗滑穩(wěn)定分析中的滑動(dòng)體邊界，常由若干個(gè)滑裂面和臨空面組成?；衙嬉话銘?yīng)是巖體內(nèi)的各種結(jié)構(gòu)面，尤其是軟弱結(jié)構(gòu)面。臨空面則為天然地表。圖 53列舉了拱座巖體可能發(fā)生滑動(dòng)的條件： 圖 53 拱壩巖體發(fā)生滑動(dòng)的條件 （ a）在壩的上游面基礎(chǔ)內(nèi)存在水平拉應(yīng)力區(qū)，有產(chǎn)生鉛直裂縫的可能，因此滑動(dòng)體的上游邊界一 般假定從拱座上游面開(kāi)始； （ b）若壩肩附近有順河向斷層破碎帶，則有可能在斷層破碎帶與拱座間的巖體處發(fā)生破裂，然后沿?cái)鄬悠扑閹蛳掠位疲? （ c）滑動(dòng)巖體下游具有滑動(dòng)位移的空間，這可能是河流轉(zhuǎn)彎突然擴(kuò)大或沖溝形成的臨空面； （ d）也可能是下游有斷層破碎帶或較寬的風(fēng)化軟弱巖脈受力壓縮變形后形成的滑移空間； （ e）滑動(dòng)巖體底部有緩傾角節(jié)理裂隙或軟弱夾層面。 平行河流方向或向河中傾斜的節(jié)理可能導(dǎo)致滑動(dòng)，而在下游逐漸斜入山內(nèi)的節(jié)理、裂隙則對(duì)穩(wěn)定影響不大，如圖 54： 圖 54 基巖節(jié)理對(duì)拱壩穩(wěn)定的影響 原理 工程 中主要用剛體極限平衡法來(lái)判斷壩肩巖體的穩(wěn)定性，其基本假定為： ，不不考慮期間各部分的相對(duì)位移； ，不考慮力矩平衡； ，認(rèn)為拱端作用在巖體上的力為定值； ，滑裂面上的剪力方向?qū)⑴c滑移的方向平行，指向相反，數(shù)值達(dá)到極限值。 下面使用定值安全系數(shù)法來(lái)分析計(jì)算本工程中壩肩巖體的穩(wěn)定性，表達(dá)式如下： （ 524） 式中： K考慮凝聚力的抗滑穩(wěn)定系數(shù)； f f2分別為側(cè)裂面、底裂面的抗剪斷摩擦 系數(shù)，都取為 ； u u2分別為側(cè)裂面、底裂面上受到的揚(yáng)壓力； C C2分別為側(cè)裂面、底裂面的凝聚力強(qiáng)度，皆取為 ； N拱端傳給巖體方向垂直于側(cè)裂面 F1 的力； S拱端傳給巖體方向平行于側(cè)裂面 F1 的力，即為滑動(dòng)力； L側(cè)裂面 F1 和底裂面 F2 的交線在下游方向的長(zhǎng)度； Δ Z選取的拱圈的高度，在平面分層穩(wěn)定分析中即取Δ Z 1。 在工況一（正常蓄水位 +溫升）的基本組合以及工況 二（校核洪水位 +溫升）的特殊組合下，使用平面分層穩(wěn)定分析方法來(lái)分析拱壩壩肩穩(wěn)定。取任一高程單位高度Δ Z 1 的拱圈進(jìn)行驗(yàn)算。如圖四 1 所示，有兩個(gè)滑動(dòng)面，側(cè)裂面 F1 為平行河谷鉛直向，底裂面 F2 與側(cè)裂面 F1 垂直，為水平向。拱端軸力為 Ha，剪力為 Va，用純拱法計(jì)算內(nèi)力時(shí)，梁底部?jī)H受其上部梁體自重。沿 F1 走向建立 y 軸并以指向下游為 y 軸正方向，沿垂直 F1 走向的方向建立 X 軸并以指向巖體為正方向，沿豎直方向建立 Z 軸并以豎直向下為正方向。各力以沿坐標(biāo)軸正方向?yàn)檎?，將拱端軸力 Ha 和剪力 Va 投影到滑動(dòng)面上。 圖 55 工作穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖（ m） （ 1）拱端對(duì)巖體的作用： （ 525） 526 式中：φ―軸力 Ha 和滑動(dòng)面的夾角 。 Ha―拱端軸向力； Va―拱端徑向力。 （ 2）在立視圖上，拱座面與垂線的夾角為ψ，兩個(gè)滑動(dòng)面上阻滑力為： 豎直側(cè)裂面 F1 的抗滑力為： 527 水平底裂面 F2 的 528 式中： G、 W分別為梁 、巖體自重； 岸坡與豎直線夾角。 （ 3）抗滑穩(wěn)定性系數(shù) K： 529 根據(jù)純拱法計(jì)算，系數(shù) ua 和 ha,見(jiàn)下表： 表 58 ha、 ua 系數(shù)表 截面 水壓力 P 溫度應(yīng)力 Tm ha ua ha ua 1 2 3 4 5 6 求拱由均勻水壓 P 和均勻溫升 Tm 產(chǎn)生的拱端軸向力 HA，剪力 VA： 由均勻水壓 P 產(chǎn)生：， t 由均勻溫升 Tm 產(chǎn)生：， t 其中 C 105 Ec 104 Mpa .工況一：（正常蓄水位 +溫升） 表 59 ∑ Ha 和∑ Va 計(jì)算結(jié)果表 截面 Pi 均勻溫升 Tm 拱厚 T 水壓力 溫度應(yīng)力 ∑ Ha ∑ Va Ha PTha Va PTua Ha CTm Ec??Tha Va CTm Ec??Tua t/m2 176。 m t/m2 t/m2 t/m2 t/m2 t/m2 t/m2 1 0 8 0 0 2 0 0 0 3 4 5 6 23 .1壩肩局部穩(wěn)定驗(yàn)算 表 510 左拱圈穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果 截面 1 2 3 4 5 6 HA 拱軸向合力 VA 拱徑向合力 揚(yáng)壓力 u（側(cè)面 +底面） 0 0 岸坡與垂直線夾角ψ 軸力與滑動(dòng)面夾角 40 40 40 40 40 40 L 85 103 94 82 90 115 f1 f2 c S t/m2 N t/m2 P1 t/m2 P2 t/m2 K 表 511 右拱圈穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果 截面 1 1 2 3 4 5 6 HA 拱軸向合力 VA 拱徑向合力 揚(yáng)壓力 u（