【正文】 谷水庫，平均浪高、平均波長按官廳水庫公式計算： 1 / 1 2 1 / 3022001 / 2 .15 1 / 3 .75022000 .0 0 7 6 ( )0 .3 3 1 ( )mg h g DvvvgL gDvvv???? 式中： h浪高（ m）； mL 平均波長（ m）； 0v 計算風速（ /ms），正常工況取 50年一遇風速計算，由設計資料可知計算風速為 /ms； D風區(qū)長度（ m），取 1500m。 校核工況取多年平均最大風速計算。正常蓄水位計算風速 /ms；校核洪水位計算風速 1 / 1 2 1 / 3 1 / 1 2 1 / 302 2 2009 8 . 1 1 . 50 . 0 0 7 6 ( ) 0 . 0 0 7 6 2 5 ( ) 1 . 125g h g Dv h mvv ?? ??? ? ? ?29 8 . 1 h即 , 所 以25 1 / 2. 15 1 / 3. 75 1 / 2. 15 1 / 3. 7502 2 2 2009 8 .1 9 .8 1 1 .50 .3 3 1 ( ) 0 .3 3 1 2 5 ( ) ,2 5 2 51 1 .2 2mmg L LgDvvvm?? ? ?? ? ??m即所 以 L 壩前水深 H==，半波長 / 2 7 / 2 ??，因為壩前水深大于半波長，波浪運動不受庫底的約束，這樣條件下的波浪稱為深水波，深水波的浪壓力分布如下圖。 靜水位波浪中心線靜水壓力H PH1hzh1L/2L/2 18 圖 34 壩體所受浪壓力示意圖 深水波浪壓力計算公式如下，由前面設計資料可知 zh =， lh =， 所以 ： 9 . 8 1 1 1 . 2 2( ) ( 1 . 1 0 . 3 4 ) 3 9 . 644ml z lLP h h K N? ?? ? ? ? ? 其他荷載 地震荷載：一般地，當?shù)卣鸬脑O計烈度為 6度或 6 度以下時，不考慮地震荷載，由基本資料知沙陀大壩壩址地震基本烈度為 6 度，故可不考慮地震荷載。 冰壓力、土壓力忽略。 溫度荷載：一般可采取措施來消除，穩(wěn)定應力分析時可以不計入。 風荷載、雪荷載、人群荷載等在重力壩荷載中所占比例很小，可忽略不計。 壩體自重 由以上設計可知，壩體剖面如下： 371 .23357. 74828062,628,2 圖 35 壩體剖面圖 壩體自重的計算公式： cWV?? 式中： V壩體體積（ 3m ），由于取 1m壩長，可以用斷面面積代替，通常把它分成右圖所示的若干個簡單的幾何圖形分別計算； c? 壩體混凝土的重度，一般取 24 3/kNm ，本設計取 c? =24 3/kNm ； 12 {[ 8 .2 ( 3 7 1 .2 3 3 5 7 .7 4 8 ) ] [ ( 8 .2 6 2 .6 2 ) ( 3 5 7 .7 4 8 2 8 0 ) ] / 2 } 1V V V? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 286 24 687 26. 4cW V KN?? ? ? ? ? 靜水壓力 所受靜水壓力如下圖： 73 63 ,71 889,46280P H1P H2 圖 36 壩體所受靜水壓力示意圖（特殊荷載） 靜水壓力公式 ： 2 /2HwPH?? 式中： H計算點的作用水頭， m； w? 水的重度，取 ； 221212/ 2 9. 81 89 .4 58 / 2 39 25 3. 4/ 2 9. 81 7 / 2 24 0. 34 539 25 3. 4 24 0. 34 5 39 01 3HwHwH H HP H KNP H KNP P P KN??? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? 揚壓力 揚壓力 包括滲透壓力和浮托力兩部分，滲透壓力是由上下游水位差產(chǎn)生的滲流在壩內 或壩基面上形成的水壓力；浮托力是由下游水面淹沒計算截面而產(chǎn)生的向上水壓力。 壩踵處的揚壓力強度為 1wH? ，壩址處的揚壓力強度為 2wH? ，排水孔幕處的滲透壓 力為wH?? （ ? 為揚壓力折減系數(shù)，河床壩段 ? =~ ，本設計取 ，岸坡壩段 ? =~ ，本設計取 ）折點在排水孔中心處。 本設計壩基揚壓力分布如下圖所示： U1U2 U3U4 圖 37 壩體受揚壓力示意圖（特殊荷載） 12 1 2 7 .8 9 .8 1 ( 2 8 7 2 8 0 ) 6 2 .6 2 4 3 0 0 .1wU H KN?? ? ? ? ? ? ? 初擬排水廊道尺寸急位置： 初擬基礎排水廊道高程 ；因其 上游側距上游壩面的距離一般為該處壩面水深 ，本設計取 ，則排水廊道高程為 ，上游側距上游壩面距離為（ ） =。 基礎排水廊道一般寬度為 ，高度為 ，故本設計初擬其尺寸 為?（寬 ?高），則揚壓力折點距上游壩面 +=。 所以河床壩段： 235. 99 0. 25 9. 81 ( 36 9. 45 8 28 7 ) 7. 36 14 88 .4( 62 .6 2 7. 36 ) / 2 0. 25 9. 81 ( 36 9. 45 8 28 7 ) 55 .2 6 / 255 87 .6wwU H K NUHKN????? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? 4 1 2 1 2( ) 6 / 2 ( ) 6 / 2w w w wU H H H H H H? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? [ 287 ( 287 ) ] KN? ? ? ? ? ? ? 1 2 3 4 4 3 0 0 .1 1 4 8 8 .4 5 5 8 7 .6 6 0 6 .6 8 1 1 9 8 2 .8U U U U U KN? ? ? ? ? ? ? ? ? 泥沙壓力 水庫蓄水后，流速減慢，河流攜帶的粗顆粒泥沙將首先淤積在水庫的尾部，細顆?？? 被帶到壩前，極細顆粒隨瀉水排到下游。隨著水庫的逐漸淤積，最終粗顆粒泥沙也將到達 壩前，并 瀉到下游，水庫達到新的沖淤平衡。經(jīng)研究，泥沙壓力可按下式計算： 221 ta n ( 4 5 / 2 )2sk sb s sPh???? 式中： sb? 泥沙浮容重（ 3/KN m ），本設計取 11 3/KN m ； sh 壩前泥沙淤積高度（ m），淤沙高程 ，則： sh ==； s? 淤沙內摩擦角，本設計取 18 。 故： 2 2 211ta n ( 4 5 / 2 ) 1 1 1 4 . 5 ta n ( 4 5 1 8 / 2 ) 6 1 022s k s b s sP h K N??? ? ? ? ? ? ? ? 浪壓力 本水庫屬內陸狹谷水庫，平均浪高、平均波長按官廳水庫公式計算： 1 / 1 2 1 / 3022021 .0 0 7 6 ( )gh gDvvv?? 1 / 2 .1 5 1 / 3 .7 5022021 .3 3 1 ( )mgL gDvvv?? 式中： h浪高（ m）； mL 平均 波長（ m）； 0v 計算風速（ m/s），校核工況多年平均最大風速計算，由設計資料可知計算風速為 ； D風區(qū)長度（ m），取 1500m。 1 / 12 1 / 3 1 / 12 1 / 302 2 2001 / 2. 15 1 / 3. 75 1 / 2. 15 1 / 3. 7502 2 2 20098 .1 1. 50. 00 76 ( ) 0. 00 76 16 ( ) 0. 61 。16 1698 .1 9. 81 1. 50. 33 1 ( ) 0. 33 1 16 ( ) , 7 .16 16mmgh gDv h mvvgL LgDvmvv?? ??? ? ? ?? ?? ? ? ?2m98 .1 h即 , 所 以即 所 以 L壩前水深 H=36 9. 45 8 28 0=8 9. 45 8m，半波長 / 2 7 / 2 ??，因為壩前水深大于半波長，波浪運動不受庫底的約束，這樣條件下的波浪為深水波的浪壓力分布如下圖： L/2L/2h1hzPH1H靜水壓力波浪中心線靜水位 圖 38 壩體受浪壓力示意圖 深水波浪壓力計算公式如下，由前面設計資料可知 zh =， lh =，所以 9 . 8 1 7( ) ( 0 . 6 1 0 . 6 1 ) 1 3 . 344ml z lLP h h K N? ?? ? ? ? ? 其他荷載 地震荷載：一般地，當?shù)卣鸬脑O計烈度為 6 度或 6 度以下時，不考慮地震荷載，由基 本資料知沙陀大壩壩址地震基本烈度為 6 度，故可不考慮地震荷載。 冰壓力 、土壓力忽略。 溫度荷載：一般可采取措施來消除，穩(wěn)定應力分析時可以不計入。 風荷載、雪荷載、人群荷載等在重力壩荷載中所占比例很小，可忽略不計 第四章 穩(wěn)定分析 抗滑穩(wěn)定分析是重力壩設計的一項重要內容，其目的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。因為重力壩壩軸線方向用橫縫分割成若干個獨立的壩段，所以穩(wěn)定分析可以按平面問題進行。重力壩沿壩基面的失穩(wěn)機理是：首先在壩踵處基巖和膠結面出現(xiàn)微裂松弛區(qū)，隨后在壩址處基巖和膠結面出現(xiàn)局部區(qū)域的剪切屈服，進而屈服范圍逐漸增大并向上游延伸，最后 ，形成滑動通道，導致壩的整體失穩(wěn)。 本次設計主要對非溢流壩段進行穩(wěn)定和應力分析，如果非溢流壩段能滿足穩(wěn)定和應力要求，一般溢流壩段也能滿足要求。 抗滑穩(wěn)定分析主要計算方法有兩種：抗剪斷強度公式和抗剪強度公式。 抗剪強度公式 : ()sf W UK P?? ?? 式中： sK ????????抗 滑 穩(wěn) 定 系 數(shù) 。f 接 觸 面 間 的 摩 擦 系 數(shù) ；W 接 觸 面 以 上 的 總 鉛 直 力 ；P 接 觸 面 以 上 的 總 水 平 力 ；U 作 用 在 接 觸 面 上 的 揚 壓 力 ；A 接 觸 面 積 。 抗剪斷強度公式： 39。 39。( ) 39。s f W U c AK P??? ? ? 式中： 39。sK —— 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，不小 于下表的規(guī)定： 39。f 抗剪斷摩擦系數(shù)，根據(jù)設計規(guī)范， 39。 ? ，本設計取 ； 39。c 抗剪斷凝聚力，根據(jù)設計規(guī)范， 39。 MPa? ，本設計取 ； W? 為接觸面以上的總鉛直力； P? 為接觸面以上的總水平力； U為作用在接觸面上的揚壓力； A為接觸面積。 表 41 39。sK 取值表 荷載組合 1 3 39。sK 基本組合 3 3 特殊組合 本次畢業(yè)設計，僅對壩體沿壩基面的抗滑穩(wěn)定進行分析，因為壩體與基巖間不是一個 接觸面，是膠結面，顯然，應該采用抗剪斷強度公式進行分析。 設計情況下非溢流壩段最高壩段計算 非溢流壩段最高壩段處基巖 339。 0 .8 7 5 , 39。 1 .1 2 5 1 .1 2 5 1 0f c M P a KPa? ? ? ? 計算截面 262 .6 2 1 62 .6 2Am? ? ? KN?? 36 83 6. 6 61 0. 4 39 .6 37 48 6. 6P K N? ? ? ? ? 339。 39。( ) 39。 0 . 8 7 5 ( 6 8 7 2 6 . 6 1 0 9 8 8 . 4 ) 1 . 1 2 5 1 0 6 2 . 6 2 4 5 3 2 4 . 4 9 7 0 4 4 7 . 5 3 . 1 3 . 03 7 4 8 6 . 6 3 7 4 8 6 . 6s f W U c AK P?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ?可見抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。 校核情況下非溢流壩段最高壩段計算 非溢流壩段最高壩段處基巖 339。 0 .8 7 5 , 39。 1 .1 2 5 1 .1 2 5 1 0f c M P a KPa? ? ? ? 計算截面 262 .6 2 1 62 .6 2Am? ? ? KN?? 39 01 3 61 13 .3 39 63 K N? ? ? ? ? 339。 39。( ) 39。 0 . 8 7 5 ( 6