【正文】 ? 自重：對(duì)于分塊澆注的混凝土壩，自重全部由懸臂梁承擔(dān)，并不影響水平徑向荷載的分配，單獨(dú)計(jì)算自重應(yīng)力。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 5 拱壩應(yīng)力計(jì)算和內(nèi)力計(jì)算 荷載和荷載組合 荷載 基本荷載主要有：靜水壓力，泥沙壓力，浪壓力，自重，水重，揚(yáng)壓力和溫度荷載。因此，這一步驟也可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。 ），然后確定一點(diǎn)，再從該處往回量取外半徑的長(zhǎng)度，則就確定了該層拱圈的圓心，再根據(jù)中心角繪制出來該外弧和內(nèi)弧。 ，并使兩端夾角大致接近（且注意使拱軸的垂直平分線與河谷中心線大致重合。 53． 28 拱圈的平面布置 拱壩平面布置的方法及步驟如下： ? 定出壩址，可利用基巖面等高線地形圖，這個(gè)工作前面已經(jīng)作完。 580 80176。 532 85176。 560 85176。 13508 600 85176。 58． 4 36． 86 532 80176。 115． 3 98． 97 560 80176。 600 80176。 7 所示 。 80176。 6所示 表 4 。 之間， 底 拱中心角一般取50176。因此，從減少拱圈厚度，改善壩體應(yīng)力考慮，選較大的中心角是比較有利的。 假定 ? 前面各拱圈拱端之間的距離在這里仍然適用。 從上面比較可以看出，這種方案是比較合理的。 表 4 3所示 當(dāng) Hy 1?? 時(shí)， dxdy=0 當(dāng) Hy? 時(shí)， 2 BxT?? 當(dāng) 0?y 時(shí)， 0?x H1? 1? =， 2? 在 ~ 之間取值， 本設(shè)計(jì)取 2? =。 所以下游面圓 的 方程為： 2 2 2( 16 7. 24 ) ( 34 .3 6) 16 5. 84xy? ? ? ?。239。239。238。239。 + + =239。 表 4任德林方案較胖，適合砌石壩設(shè)計(jì)，應(yīng)力條件差，倒懸度小。 3 所示 ： 表 4 從表 4 拱冠梁剖面設(shè)計(jì)的方案選擇 方案一：美國墾務(wù)局方案 表 4 ? 本設(shè)計(jì)拱冠梁上下游面的曲線采用單圓弧。 分別是按壩高、厚高比、曲率、水平拱圈形式這四種形式。由于 4 BT = 881223 880 . 0 0 1 2 8 8 2 0 0 2 0 0 ( )122? ? ?= 由《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》中查得 ??Min? =. 2L 可擬 2L = 1L ，再折減。 1L —— 為第一層 拱圈的弦長(zhǎng)，等于 cL 。本 設(shè)計(jì) 取aR = = = 由 4?1 得 cT =(88+)= 畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 由 4?2 得 cT =(2 +88)= 由 4?3 得 cT =+(+3 88)= 由于該壩上沒有交通要求，根據(jù)上面的數(shù)據(jù) 取 cT = 。如無交通要求， cT 一般取 3~5m ，但至少不得小于 3m 。這樣分段是為便于地形圖上開挖后的河谷地形的繪制以及每層拱圈的拱端之間的弦長(zhǎng)的求解 。由于壩頂高程為 620m ，現(xiàn)在前面 31 圖中 1處的適宜位置布置壩軸線，與 625m 的等高線相交，量出兩交點(diǎn)的連線長(zhǎng) cL = 。 ? 由于河床最低高程 ，基巖高程為 。另外，雙曲拱壩根據(jù)地形條件變化明顯，開挖量比一般的單曲拱壩少。 6） 檢查壩基輪廓線。 2） 根據(jù)地址地形條件選擇適宜的壩型和平面布置形式，初擬壩軸線位置、頂拱及各圈中心角、半徑、拱圈厚度，擬定拱冠梁 剖面。壩頂高程也沿用原設(shè)計(jì)， 確定 為 。 由以上分析并根據(jù)石門庫區(qū)地質(zhì)、地形資料，擬建一般拱壩。 ? 閘門和起閉設(shè)備的容量 一般較大，檢修較困難。 ? 若采用中、深孔泄流尚可結(jié)合施工導(dǎo)流或放空水庫，比單獨(dú)開挖隧洞更經(jīng)濟(jì)。同時(shí)，滑雪式在高速水流的作用下，震動(dòng)的比較嚴(yán)重，因此安全泄洪性不高。與壩頂溢流相比優(yōu)點(diǎn)之處不同在于壩面溢流的落差較大，流速較高。 ? 不 能適應(yīng)低水位的泄流要求，因而壩頂泄流孔口通常與底孔和隧洞配合使用。 ? 用表孔排水時(shí)還可以排漂。 （ 1） 壩頂泄流 壩頂泄流是指洪水經(jīng)過壩頂自由跌落或經(jīng)外懸臂挑坎往下游挑落的過流形式 , 優(yōu)點(diǎn)是： ? 結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)施工較容易。 泄洪方案的選擇 褒河 水利樞紐的主要的任務(wù)是灌溉，其 次是發(fā)電、防洪。 西干渠引水口高程 ，引用流量為 6 sm/3 ，根據(jù)地形地質(zhì)條 件及、引水隧洞及廠房的位置，西干渠渠首布置在壩端右岸下 游 100m 處，引水隧洞右側(cè)，為了不影響電站進(jìn)水口的布置，故把西干渠的引水道進(jìn)口修建在壩體上面。隧洞直徑采用經(jīng)驗(yàn)值，取為 7m 。 引水隧洞為前期施工導(dǎo)流隧洞，為 了 充分利用該導(dǎo)流隧洞，把該隧洞做成電站的引水隧洞。 隧洞可布置在兩岸山體中。 綜合以上幾點(diǎn)，故選擇在 1 處修建拱壩。 ④ 在整體布置中，不利于隧洞的洞線布置，增加了洞線的長(zhǎng)度，從而增加了工程量，增加了工期，造成浪費(fèi)。 ? 圖 31中 2處處于山包中間位置，該 處不僅施工面狹窄開挖量大，最主要的原因 不利于壩端的抗滑穩(wěn)定。 由于該地的巖石均為一些片巖等整體性能不太好的 巖石，又該處砌石料難找，而在該處交通發(fā)達(dá)，壩址下游 ~ 公里處有足夠的沙礫石，能充分 提供筑 混凝土壩的骨料，故在該處修建混凝畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 123土拱壩。當(dāng)外荷載增大或 壩體 的 某 一部位發(fā)生局部開裂時(shí)，壩體的梁和拱 將 自行調(diào)節(jié)，抗?jié)B性能好，彈性韌性好，抗震性能高。 拱壩除了有上述優(yōu)點(diǎn)外，還有自身的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)： ? 具有雙向傳力的性能，由拱梁共同承擔(dān)受力。 ? 拱壩的工期比重力壩約可節(jié)約 1/4。 且 單寬流量較大，但容 易引起壩體振動(dòng)，如果要在這 里修建大壩，選擇重力壩而不選擇支墩壩， 故也不修建支墩壩。因此 該壩址 不選擇修建土石壩。 土石壩僅靠壩身自重與地基接觸而產(chǎn)生的抗滑力維持 穩(wěn)定，因存在滑坡的問題，土石壩在各種壩型中體積最大，底寬最長(zhǎng)，工程量也較大。 （ 2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維修和加高﹑擴(kuò)建。現(xiàn)分別比較如下： 土石壩 土石壩泛指由當(dāng)?shù)赝亮?、石料或混合料，?jīng)過拋填、輾壓等方法堆筑成的擋水壩。礫石成分主要為花崗巖、石英巖，砂子以石英、長(zhǎng)石為主，質(zhì)地較好，交通運(yùn)輸便利。壩址下游 20公里 聯(lián)接寶成和襄與鐵道德陽（平關(guān)）安（康）鐵路即將建成通車。 工程材料設(shè)計(jì)指標(biāo) 壩址區(qū)巖石容重模量 3/mkN ，彈性模量 16GPa ，泊桑比 ，摩擦系數(shù) 。 電站進(jìn)口高程 567m ，最大引水流量 sm/3 。 該水庫設(shè)計(jì)洪水 設(shè)Q =4 290 sm/3 ，校核洪水位 校Q =5 590 sm/3 。庫區(qū)內(nèi)岸坡地段基巖裸露，不會(huì)產(chǎn)生塌岸。 工程地質(zhì)資料 褒河 庫區(qū)在褒河峽谷出口段，大地構(gòu)造上位于南秦嶺褶皺帶中斷南緣，庫區(qū)出露地層為石炭系，三迭系前海相沉積物經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用而成的變質(zhì)巖，三迭系巖層為片巖、片麻巖，并夾有大理巖、白云巖，分布于將軍鋪至青橋鋪一帶，石炭系巖層為片巖及大理巖分布于壩區(qū)附近。 ① 該地區(qū)多年平均降雨量為 ，其中 6～ 9月雨量約占全年 75%。 褒河 水利樞紐控制流域面積 3 861 平方公里 ，擬裝機(jī) 萬千瓦，年發(fā)電量 億度，可將原灌區(qū) 萬畝農(nóng)田灌溉保證率由 50%提高到 %，并擴(kuò)澆 32萬畝耕地。 褒河 水利樞紐主要任務(wù)為灌溉、發(fā)電，其次為防洪。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 1 概述 褒河 水庫位于陜西省漢中平原褒河下游。 中國的拱壩歷史：我國在拱壩建設(shè)取得了很大的進(jìn)展。目前世界上最高的是格魯及亞的英古里拱壩，最大壩高 272 米， T/H= 。到 20 世紀(jì)，美國開始修建較高的拱壩。本次設(shè)計(jì)的主要目的是讓學(xué)生們體會(huì)在工作實(shí)踐中所必須具備的精神，了解工程設(shè)計(jì)的過程程序，鍛煉學(xué)生們的實(shí)踐能力，為走向工作崗位打下一定基礎(chǔ)。 ② 認(rèn)為孔口的剪應(yīng)力為零。 《混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SDJ45— 85）規(guī)定： 抗剪斷公式計(jì)算時(shí)： ??K =。 ③ 忽略拱壩內(nèi)力的重分布作用，認(rèn)為拱端作用在巖體上的力系為定值。 4 壩肩穩(wěn)定 畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 利用剛體極限平衡假定，采用平面分層穩(wěn)定分析法求解壩肩穩(wěn)定。 （ 5） 應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn) 《混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SDJ45— 85）規(guī)定：拱壩應(yīng)力分析一般以拱梁分載法計(jì)算成果最為衡量強(qiáng)度、安全的重要標(biāo)準(zhǔn)。 6~5 ⑥ 利用材料力學(xué)中的偏心拉壓公式來求解拱冠梁應(yīng)力，見表 5見表 5 2。見表 5 （ 2） 拱冠梁法的原理 拱冠梁法是最簡(jiǎn)單的拱梁法，僅考慮各水平拱圈上拱冠徑向變位與拱冠梁上相應(yīng)點(diǎn)的變位相等條件，再進(jìn)行拱、梁荷載分配，以一根在拱冠處的懸臂梁分配到的荷載代表全部懸臂梁的受力情況。本設(shè)計(jì)主要計(jì)算的 荷載有：靜水壓力、溫度荷載、自重、水重、揚(yáng)壓力與泥沙壓力。 平面布置的原則： ① 壩體輪廓線應(yīng)光滑連續(xù)，包括拱圈中心角，內(nèi)外半徑，壩體厚度，拱圈內(nèi)外圓心軌跡沿高程變化均應(yīng)是光滑連續(xù)或基本連續(xù)的。 由于本設(shè)計(jì)中河谷地形對(duì)稱，地質(zhì)條件較好，則平面上選單心圓弧拱，拱冠梁的上、下游面都取為圓弧面。 ② 能滿足快速泄流的要求。 Baohui channel existing being nondam irrigation by channeling water, the ensure rate is low. Due to Hanzhong plain belonging to the third line, a great deal of industrial and mining establishments having been established and electric power load rapid going up, hydro junction has been built in the area to develop water resources. It has important meaning to accelerate development of industry and agriculture. On the basis of scope of project benefit, refer to correlation criterion, Baohe reservoir has been confirmed as third class, key constructions as third class, subordination constructions as fourth class and temporary structures as fifth class. Shimen arch dam design process is introduced as follow: Select Type of Dam and Arrange Hydro Junction、 Plan Layout of Arch Dam、 Stress Calculation of Arch Dam、 Rock Dam Abutment Stabilization、 Basal Pore and Reinforce Calculation Keyword: ncrete arch dam, center angle, temperature should dint, should dint calculation, the dam shoulder stabilit畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 壩型選擇和樞紐布置 （ 1） 根據(jù)褒河庫區(qū)水文，地質(zhì)、地形條件，決定修建拱壩，并從工程量（壩體工程量和金屬安裝）、泄洪安全性、計(jì)算方法和施工方法等幾個(gè)方面闡述修建拱壩的優(yōu)越性。 根據(jù)工程規(guī)模、效益，參照相關(guān)規(guī)范將褒河水庫定為三級(jí)，建筑物級(jí)別：主要建筑物為三等，次要建筑物為四等，臨時(shí)建筑物為五級(jí)。 此次設(shè)計(jì)的目的是為了使水利水電專業(yè)學(xué)生了解 和 掌握我國各種 拱壩設(shè) 計(jì)方法與思路，理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高分析問題和解決問題的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 摘要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是《褒河拱壩樞紐設(shè)計(jì)》。并通過此次設(shè)計(jì)系統(tǒng)了解拱壩設(shè)計(jì)過程，擬定拱壩 的不 同設(shè)計(jì)方案， 科學(xué)合理的確定 拱壩 的建設(shè)規(guī)模和運(yùn)行方式。褒河拱壩的設(shè)計(jì)過程主要包括 壩型選擇和樞紐布置、拱壩的平面布置、拱壩的應(yīng)力計(jì)算、壩肩穩(wěn)定、底孔應(yīng)力和配筋計(jì)算 。 （ 2） 根據(jù)地形地質(zhì)條件，確定壩址；根據(jù)泄洪要求，并比較各種泄洪方式，選用壩身孔口泄流。 ③ 遂洞洞線布置應(yīng)短而直。 （ 2） 平面布置。 ② 壩體與基巖的接觸線應(yīng)光滑連續(xù)，無突出或凹陷，不滿足是應(yīng)做地基處理。荷載組合有：正常蓄水位 +溫升、正常蓄水位 +溫降、校核水位+溫降與校核水位 +溫升。 原則：自重由梁承擔(dān)，溫度荷載由拱圈承擔(dān)并通過拱圈變化考慮對(duì)梁的影響，而在進(jìn)行拱梁分載后計(jì)算應(yīng)力時(shí)，自重、水沙重、揚(yáng)壓力等全部有梁承擔(dān)。 1。 ③ 水平力作用下的徑向變位系數(shù) ija 的求解，見表 5 4。 5。 8。 基本荷載組合時(shí)， ? ? ?? 。 采用單一陡傾角側(cè)裂面與單一緩裂面組合失穩(wěn)形式。 ④ 巖 體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，滑裂面上的剪力方向?qū)⑴c滑移方向平行，