【正文】 ? 水重：一般假定有梁承擔(dān)，通過梁的變化考慮對拱的影響。 ? 靜水壓力、泥沙壓力、浪壓力中靜水壓力是壩體最主要的荷載。 特殊荷載主要有：地震荷載，包括動水壓力和地震慣性力，地震動土壓力。從輪廓線、切片的倒懸度以及工程量判斷，得出其中較優(yōu)秀的方案。 上面五 個方案的平面布置圖如附圖所示。由于拱壩應(yīng)力計算程序在進行計算的同時，也算出了壩體工程量。 ? 懸臂梁截片檢查，由于該拱壩對稱性較好，在左不拱切取三個懸臂（不包括拱冠梁），檢查壩面是否光滑，倒懸度是否滿足施工要求。做法：在頂拱的垂直平分線上量取該處的偏距（ 12T =10m ，13T = ， 14T = ， 15T = ， 16T = 。） ? 根據(jù)頂拱的厚度可以繪制出內(nèi)弧。 ~35176。 ? 定出拱壩的對稱中心線，該中心線即為頂拱外弧對應(yīng)弦的垂直平分線。 34 532 80176。 560 80176。 600 80176。 50． 696 28． 696 532 90176。 51． 4 29． 86 540 90176。 79． 3 560 90176。 103． 8 87． 47 580 90176。 124． 1 112． 42 600 90176。 方 案 四 620 90176。 53． 28 31． 28 532 75176。 55． 7 33． 9 540 75176。 64． 9 560 75176。 109． 9 93． 7 580 75176。 131． 0 119． 2 600 75176。 147． 79 142． 99 方 案 二 620 75176。 表 4 外半徑 uR 131． 0 109． 9 84． 2 55． 7 內(nèi)半徑 dR 119． 3 93． 6 64． 7 34． 2 31． 28 注 ： uR =2sin2?L， dR = uR T 現(xiàn)把四 個方案各拱圈各層中心角和半徑列表如表 4 80176。 80176。 6 中心角選取和內(nèi)外半徑計算表 高程 ? 620 600 580 560 540 532 拱圈厚 T 5． 0 22 初擬中心角 ? 80176。 拱圈內(nèi)外半徑如表 4 本設(shè)計根據(jù)以上情況及地質(zhì)地形資料，定底拱中心角 =頂拱中心角 =80176。 拱壩的最大應(yīng)力常出現(xiàn)在壩高的 21~31 拱圈處。 ~80176。 ~110176。但從穩(wěn)定條件考慮，選用過大的中心角將較難滿足壩肩的穩(wěn)定要求。 時，拱圈截面將不出現(xiàn)拉應(yīng)力。 ? 沿用前面的 6拱 5不等段法，各高程處的拱厚為 1T =， 2T =， 3T =米， 4T =， 5T =， 6T =22米 拱圈中心角的確定 在外荷載和河谷形狀都相同的情況下，拱圈中心角 A?2 越大，拱端應(yīng)力越小，應(yīng)力條件越好。 ? 壩體與基巖的接觸線應(yīng) 光滑連續(xù)。 拱壩的平面 布置 基本原則及假定 基本原則 ? 控制梁的自重拉應(yīng)力不超過允許值，一般為 ~. ? 控制壩面倒懸度不超過允許值，整體為 :1，局部在（ ~） :1 范圍內(nèi)。 ? 折中方案為圓弧曲面比拱壩施工簡單。 5 倒懸度比較表 高程 折中方案 拋物線方案 畢業(yè)設(shè)計 17 上游偏距 倒懸度 上游偏距 倒懸度 壩頂 0 小 0 大 小 大 壩底 11 ? 從上表中可以看出，拋物線方案中的拱冠梁剖面比折中方案的胖，造成了材料的浪費。 5 所示 。 則可求的 0abc????????? 圖 4 方案三：上游面定為二次拋物線 cbyayx ??? 2 ，把他得到的曲面與折中方案的比較，簡圖如圖 4 由 BT ， cT ， H以及上下游面的圓弧方程可繪制出拱冠梁剖面圖 。238。 =239。239。239。239。 ? abR236。239。239。 + + =237。239。239。 4 折 中方案的三點定圓數(shù)據(jù)表 高程 上游偏距 上游坐標(biāo) 下游偏距 下游坐標(biāo) 壩頂 0 （ 0， 0） （ ， 0） (， ) (,) 壩底 (,88) (,88) 把折中方案的上下游坐標(biāo)代進圓的方程 222 )()( Rbyax ???? 得： 畢業(yè)設(shè)計 16 xyH上游面：2 2 22 2 22 2 2(1 5 . 6 8 6 ) ( 4 8 . 4 )(1 1 . 6 8 2 ) ( 8 8 )a b Ra b Ra b R? ???? ? ? ??? ? ? ? ?? ? abR????????? 所以上游面的圓方程為： 2 2 2( 9 4 .2 5 ) ( 5 7 .2 9 ) 1 1 0 .2 9xy? ? ? ?。 4 所示 。為了滿足倒懸度小而應(yīng)力條件又不至于太差，采用折中方案。 3中的坐標(biāo)可以看出來，美國墾務(wù)局的方案求的拱冠梁較瘦，應(yīng)力條件好，倒懸度高。 3 任德林方案的數(shù)據(jù)表 高程 上游偏距 上游坐標(biāo) 下游偏距 下游坐標(biāo) 壩頂 0 （ 0， 0） （ ， 0） (， ) (,) 壩底 (,88) (,88) 從表 4數(shù)據(jù)如表 4 2中拿出 88 與 處的上下游偏距來求三點定圓方程。其中離壩頂 處的數(shù)據(jù)由 60 之間的數(shù)據(jù)內(nèi)插而得。 1 美國墾務(wù)局方案三點定圓表格 高程 上游偏距 上游坐標(biāo) 下游偏距 下游坐標(biāo) 壩頂 0 （ 0， 0） （ ， 0） BT = (， ) 0 (0,) 壩底 BT = (,88) BT = (,88) 方案二：任德林方案 表 4 1 所示。 圖 4 ? 壩體輪廓線應(yīng)光滑連續(xù)。 具體的分類標(biāo)準(zhǔn)請參照參考書。 拱壩的類型可以分為四種。 6中的數(shù)據(jù)要折減，故選擇 BT = 米。 6式的數(shù)據(jù)。 由 4?6得： BT = 0 .3 5 ( 2 0 0 2 0 0 ) 8 8500? ? ?= 畢業(yè)設(shè)計 14 yx由 4?5得到的數(shù)據(jù)太小，現(xiàn)在不考慮，只比較 4 由 4?4 得： BT =88 （ 0. 63 220 0 2 88()88 10 00?? ） = 由 4?5 得： 2L 可擬 2L = 1L ，再折減。 2L —— 為 處拱圈的弦長， 現(xiàn)取為與 cL 同長 。 BT =（ 10002)( HHL ? ） H （ 4?4） 美國墾 務(wù)局經(jīng)驗公式： BT = 3 12 221 )1 2 2(0 0 1 HHLHL （ 4?5） 朱伯芳經(jīng)驗公式： BT = ? ?? HLLK n )( 11 ?? （ 4?6） 式中 L、 H 的意義同前 。 壩底厚度 BT 求壩底厚度 BT 的時候用下面的經(jīng)驗公式。等于 cL aR —— 頂拱 軸半 徑， 初估 時可 取 aR = （ ~ ） L ?？捎上?面的經(jīng)驗公式的求 cT cT =(H +L ) （ 4?1） cT =(2 aR +H ) （ 4?2） cT =+(L +3H ) （ 4?3） 式中 H—— 最大壩高 。 拱冠梁斷面尺寸擬定 （ 1）壩頂厚度 選擇 cT 時，應(yīng)該考慮工程的規(guī)模，交通和運行要求。從地形圖上可得 拱圈弦長 ： 6L = 。則每截面的高程分別為 、 、 580m 、 、 、 。 拱冠梁 斷面尺寸擬定 拱圈形式選擇 在拱壩的應(yīng)力計算和拱壩的平面布置的時候一般把拱分成 5~7 層。故在拱壩開挖后的河谷地形等高線要比原地形等高線的相同處少5m 高程，也就是說，以前是 625m 的高程，在開挖后變成了 620m 高程。故以 處為壩底高程，則壩高為 （ ? =620532=88m ）。故本設(shè)計采用等中心角 、變半徑的等截面圓弧雙曲拱壩。 故，本設(shè)計選用雙曲拱壩 （變 外 半徑等中心角） 。雙曲拱壩雖然各層拱圈的剛度變化不大，但 剛度條件已經(jīng)能夠滿足受力條件，且能充分發(fā)揮混凝土的強度。 本次設(shè)計我們大體選擇如下： ? 對與 U 形河谷，拱壩頂?shù)卓缍冉咏?，剛度相差不大，因而沿水深增加的水壓力需要由懸臂梁增加截面厚度承?dān)壩體應(yīng)力，從這個方面說較適合單曲拱壩的修建。 5） 檢查壩體輪廓連續(xù)性及倒懸度。 3） 布置頂拱。 拱壩布置的步驟大 概如下： 1） 根據(jù)壩型圖、地質(zhì)圖和地質(zhì)勘察資料，定出開挖深度，畫出可利用巖基面等高線地形圖。 畢業(yè)設(shè)計 11 4 拱壩設(shè)計 拱壩 布置 . 拱壩布置的 基本原則 拱壩布置的總要求是：應(yīng)在滿足樞紐布置、運用施工要求、壩肩巖體穩(wěn)定的前提下，通過調(diào)整其外形與尺寸，使壩體材料強度得到充分的發(fā)揮，拉應(yīng)力控制在允許范圍內(nèi)，并方便施工，工程量小。所以中孔泄洪的形式、尺寸、高程、數(shù)目均沿用原設(shè)計。并采用中孔，底孔 聯(lián)合泄流。 壩身開孔泄流，一般布置于河心或?qū)ΨQ的布置于河心中央的兩側(cè)。 畢業(yè)設(shè)計 10 ? 如果水庫的調(diào)節(jié)性能不好，當(dāng)發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水時，可能漫頂，不利于安全，為此，最好設(shè)置必要的表孔泄流并結(jié)合排漂。 壩身開孔泄流的 缺點 是 ： ? 壩身開孔過大或過多，不利于壩體受力，同時也會引起震動。 ? 如采用挑流消能，則一般起挑流速大，挑距遠，有利于壩體安全。壩身開孔泄流除節(jié)省工程量，經(jīng)濟外還具有以下的優(yōu)點： ? 泄流流量隨水位的變化關(guān) 系不大。 （ 4） 壩身開孔泄洪 壩身開孔泄洪就是在壩體上一定的位置開設(shè)孔口用來滿足泄洪要求。若將滑雪道布置在拱壩的兩側(cè)，由于拱壩有向心集中和河床狹窄的特點，因此水舌能夠在空中沖擊消能。采用挑流形式與尾水相接時，挑距較大，對壩體安全更為有利，但壩面溢流存在水流同心集中的特點，水舌寬度沿程縮窄，無疑下游要增設(shè)消能設(shè)備，加大工程量，同時由于壩面泄流的挑距近，沖刷力大，難于 滿足安全泄流的要求。 （ 2） 壩面泄流 壩面泄流指水流過堰頂后繼續(xù)沿壩身下泄，最后以挑流或與下游尾水相接。 壩頂泄流由于水舌跌落較近，入對角大。 ? 壩頂下泄水流的挑流速小，挑距近，容易沖刷壩腳，需對岸坡和壩腳采取一定的保護措施。 ? 對于調(diào)洪庫容較小的水庫，還可以通過超標(biāo)準(zhǔn)洪水，有利于工程安全。 ? 工程造價較低。 ? 對壩體的應(yīng)力影響較小。而壩體泄洪有壩頂泄流、壩面泄流、滑雪道式和壩身泄水孔等幾種，現(xiàn)對他們進行分析比較。而泄洪建筑物的布置是拱壩設(shè)計的關(guān)鍵，拱壩泄洪分壩外泄洪與壩體泄洪兩種。 在本次設(shè)計中，隧洞、電站廠房、引水道都未進行具體設(shè)計，在設(shè)計圖紙上為一個大體形象， 多數(shù) 引用了原設(shè)計 。因此渠道的引水洞和引水隧洞在 空間上交叉，引水隧洞在渠道引水道的上面。根據(jù)壩軸線和地形地質(zhì)條件，擬利用引水渠引水到壩端，再以引水道引水到下游東干渠渠首。在隧洞的出口電站前面 修建一個直徑為 10m 的壓力前池。由于時間關(guān)系，引水隧洞不進行具體設(shè)計，采用原設(shè)計的數(shù)據(jù)，進口高程為 m ，電站引水口的進口高程為 。為便于電站進水口與下游電站廠房的布置和水流條件，隧洞的進出口不能太過靠近大壩，進口距大壩 200m 左右，出口距大壩 300m 左右，在距大壩 50m 左右的地方修建電站引水口，利用彎道和 導(dǎo)流 隧洞連接。 而右岸為凸岸，引水隧洞短而直，泄水迅速，經(jīng)濟合理，故擬在右岸修建隧洞。由于該河道為順時針彎曲的彎道河流，左岸為凹岸，如畢業(yè)設(shè)計 8 果在左岸開鑿隧洞，其洞線很長，不經(jīng)濟。故必須在兩岸山體中 開挖 隧洞作為施工導(dǎo)流和引水之用。 其他樞紐布置 主要建筑物有：混凝土雙曲拱壩、岸邊引水式電站、東西干渠渠首電站和反調(diào)節(jié)池等。 ③ 有利于整體樞紐的布置。 ? 圖 31中 1的位置 ① 充分利用 了 抗滑作用，且壩軸線不長。 ③ 對于梯級開發(fā)電站，造成了庫容 圖 31 壩址選擇地形圖 的浪費。 ? 圖 31中 3處的位置 ① 離兩山包較遠，未能充分利用山包 的抗滑能力。由于在兩岸處都有一個凸出的山包， 而總體河流彎道為順時（ ） 。 樞紐布置方案的選擇 壩軸線的選擇 這里添加大本上的關(guān)于壩址選擇的一段文字 從地形圖可確定三種修建 拱 壩的壩址。 雖然拱壩的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但綜合比較 后，選擇拱壩為設(shè)計壩型。 ? 計算方法多采用材力法和有限元法，計算繁瑣，但計算機和計算程序的普及與推廣已大大的解決這一難題。 ? 不設(shè)永久性伸縮逢，整體性能好。 ? 拱是推力結(jié)構(gòu)，主要產(chǎn)生軸向壓力，有利于充分發(fā)揮材料的抗壓性能。 ? 重力壩的底寬較大，揚壓力大，對壩身穩(wěn)定不利，壩體過大，施工期