【正文】 39。39。1 垂直力的求解表截 面分類 名稱及算式 1 2 3 4 5 6下核點(diǎn)至下游面的距離 rTdK??62 形心至上核點(diǎn)的距離 )(uuae 分段高度 h?20 20 20 20 8分塊上游面水平投影 uT10 4．9 分塊頂?shù)仔涡牡乃骄嚯x 下上 uugaa?? 拱 冠梁截面常數(shù)分塊重心至分塊底形心水平距 ）（ 下上 下上 Tg?3)2(39。1 拱冠梁參數(shù)意義示意圖畢業(yè)設(shè)計(jì)24截 面分類 名稱及算式 1 2 3 4 5 6計(jì)算高程 ?620 600 580 560 540 532拱厚 22外半徑 131．0 109．9 84．2 55．7 53．28外半徑 d 119．3 93．6 64．9 33．9 31．28平均半徑 r=（ + ）/ 125．1 101．75 44．95 42．28rT/ 中線弧長(zhǎng) S?1 1 1 1 1 1外弧長(zhǎng) rRuu? 內(nèi)弧長(zhǎng) Sdd? 梁截面面積 TA??4．8 22梁截面慣性矩 SrI????????21312)( 887．33形心偏心距 rTe21? 形心至上游面的距離 12eau? 11形心至下游面的距離 1eTd?? 115不拱 冠梁截面常數(shù)上核點(diǎn)至上游面的距離 rTuK62 畢業(yè)設(shè)計(jì)25表 5ge1hd下Dhu上下 a39。2。1 所示。1。下面只打出所選方案的設(shè)計(jì)水位+溫降的應(yīng)力和校核水位+溫升的拱端的內(nèi)力。拱冠梁法按其荷載分配的計(jì)算方法不同可分為試載法和解聯(lián)立方程法兩種。⑶ 將上述方程組聯(lián)立求解，可以得到各點(diǎn)的拱梁荷載分配。 拱冠梁法的主要步驟⑴ 選定若干拱圈（ 5~7 圈） ，分別計(jì)算各拱圈以及拱冠梁與各拱圈交點(diǎn)在單位徑向荷載作用下的變位，這些變位即為變位系數(shù)。根據(jù)兩者交點(diǎn)處的徑向變位一致條件建立荷載分配方程組，求解拱梁中的徑向荷載分配比例，并假定荷載沿拱圈均勻分布。只計(jì)算基本組合⑴和特殊組合⑴。這種情況為壩肩穩(wěn)定的控制條件。這種情況為壩肩穩(wěn)定控制條件。這種情況為壩體應(yīng)力控制條件。地震時(shí)，震波可能來(lái)自任何方向，但對(duì)拱壩影響而言，以水平方向的地震力為最大，其中又以順河流方向和垂直河流方向的地震力最為主要。nt d m荷載的具體計(jì)算方法見(jiàn)應(yīng)力計(jì)算過(guò)程中的公式一欄。對(duì)于一般中小型工程 也可不考慮。溫度荷載：包括沿截面厚度的平均溫度變化 ，等效線性溫差 ，非線性溫差 。⑶揚(yáng)壓力：對(duì)中厚拱壩和厚拱壩應(yīng)記入揚(yáng)壓力作用，對(duì)薄拱壩可不計(jì)。⑵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。在基本組合中，靜水壓力，泥沙壓力，浪壓力在拱梁分載法中由拱梁共同承擔(dān)。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。其中每個(gè)圖對(duì)應(yīng)一個(gè)方案。因此，這一步驟也可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。⑹ 根據(jù)以上布置的尺寸，計(jì)算壩體工程量，以做出不同方案比較的依據(jù)。 ） ，然后確定一點(diǎn)，再?gòu)脑撎巑13T14m15T16m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(lái)該外弧和內(nèi)弧。⑷ 其他拱圈的布置方法。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。做法：將頂拱外?。ü皦屋S線）和它的垂直平分線繪制在透明紙上，在地形圖上移動(dòng)調(diào)整位置，使拱軸線與等高線在拱端處的夾角不小于 30176。 53．28 拱圈的平面布置拱壩平面布置的方法及步驟如下：⑴ 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。 540 80176。 580 80176。 620 80176。 三532 85176。 540 85176。 560 85176。 134．35 畢業(yè)設(shè)計(jì)19580 85176。 13508方案 600 85176。 56．262 34．262620 85176。 58．4 36．86方案一532 80176。 88．7 69．16540 80176。 115．3 98．97560 80176。 138．1 126．42580 80176。 600 80176。7 五個(gè)方案的中心角及半徑匯集表方案 高程 中心角 外半徑 內(nèi)半徑 方案 高程 中心角 外半徑 內(nèi)半徑620 80176。7 所示。 80176。 80176。 80176。6 所示表 4213本設(shè)計(jì)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 拱圈處。之間，底拱中心角一般取 50176。 現(xiàn)代拱壩設(shè)計(jì)中，頂拱圈的中心角多為 75176。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。若按與工程實(shí)際更為接近的兩端固端拱計(jì)算，當(dāng)中心角 ?120176。 假定 ⑴ 前面各拱圈拱端之間的距離在這里仍然適用。⑶ 壩體輪廓線應(yīng)光滑連續(xù)。從上面比較可以看出，這種方案是比較合理的。⑵ 拋物線方案局部倒懸度大，應(yīng)力條件差。表 43 拋物線方案簡(jiǎn)圖??????則上游面拋物線方程為： ???把該方案上游面和這種方案的上游面曲線比較，可得折中方案是比較合理的，起主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，如表 43 所示當(dāng) 時(shí)， =0 Hy1??dxy當(dāng) 時(shí)， 2BT當(dāng) 時(shí)， 0?yx1?=， 在 ~ 之間取值，1?2本設(shè)計(jì)取 =。 BTc從拱冠梁剖面上可量得： = ， = ， = ，1Tm23Tm= ， = ， =22 。所以下游面圓的方程為： 。239。 =239。239。239。4 折中方案的三點(diǎn)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)畢業(yè)設(shè)計(jì)16xyH 把折中方案的上下游坐標(biāo)代進(jìn)圓的方程 得：22)()(Rbyax???上游面： 222()(4.)abR????????????所以上游面的圓方程為： 。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(lái)，美國(guó)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 42 中拿出 88 與 處的上下游偏距來(lái)求三點(diǎn)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(guó)墾務(wù)局方案三點(diǎn)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） =(，) 0 (0,)壩底 = (,88) =(,88)方案二：任德林方案表 41 所示。 圖 4⑶ 壩體輪廓線應(yīng)光滑連續(xù)。具體的分類標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)參照參考書(shū)。BTHT82拱壩的類型可以分為四種。6 中的數(shù)據(jù)要折減，故選擇 = 米。6 式的數(shù)據(jù)。??Min?2L21 由 4?6 得： = =(20)8??m畢業(yè)設(shè)計(jì)14yx由 4?5 得到的數(shù)據(jù)太小，現(xiàn)在不考慮，只比較 41?nL由 4?4 得： =88（ ）=()1??m由 4?5 得： 可擬 = ，再折減。1 cL——為 處拱圈的弦長(zhǎng)，現(xiàn)取為與 同長(zhǎng)。HmHL/=（ ）H （ 4?4）BT102)(63.?美國(guó)墾務(wù)局經(jīng)驗(yàn)公式：= （4?5 ）B3121)(朱伯芳經(jīng)驗(yàn)公式：= （ 4?6）BT???HKn)(1??式中 、 的意義同前。cT 壩底厚度 BT求壩底厚度 的時(shí)候用下面的經(jīng)驗(yàn)公式。等于L mcL——頂拱軸半徑，初估時(shí)可取 =（~ ）L?？捎上旅娴慕?jīng)驗(yàn)公式的求mmcT =( + ) （4?1）cTHL =(2 + ) （4?2）caR =+( +3 ) （4?3）式中 ——最大壩高。 拱冠梁斷面尺寸擬定（1）壩頂厚度選擇 時(shí)，應(yīng)該考慮工程的規(guī)模，交通和運(yùn)行要求。從地形圖上可得拱圈弦長(zhǎng)： = 。則每截mm面的高程分別為 、 、580 、 、 、 。cL 拱冠梁斷面尺寸擬定 拱圈形式選擇在拱壩的應(yīng)力計(jì)算和拱壩的平面布置的時(shí)候一般把拱分成 5~7 層。故在拱壩開(kāi)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(shuō)，以前是 625 的高程，在開(kāi)挖后變成了 620 高程。故以 處為壩底高mm程，則壩高為 （ =620532=88 ） 。故本設(shè)計(jì)采用等中心角、變半徑的等截面圓弧雙曲拱壩。故，本設(shè)計(jì)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(qiáng)度。本次設(shè)計(jì)我們大體選擇如下：⑴ 對(duì)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(gè)方面說(shuō)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(kāi)挖深度，畫(huà)出可利用巖基面等高線地形圖。m畢業(yè)設(shè)計(jì)114 拱壩設(shè)計(jì) 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(yùn)用施工要求、壩肩巖體穩(wěn)定的前提下，通過(guò)調(diào)整其外形與尺寸，使壩體材料強(qiáng)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(jì)。并采用中孔，底孔聯(lián)合泄流。壩身開(kāi)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)。⑶ 如果水庫(kù)的調(diào)節(jié)性能不好，當(dāng)發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，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(kāi)孔泄流的缺點(diǎn)是：⑴ 壩身開(kāi)孔過(guò)大或過(guò)多，不利于壩體受力，同時(shí)也會(huì)引起震動(dòng)。⑶ 如采用挑流消能，則一般起挑流速大，挑距遠(yuǎn)，有利于壩體安全。壩身開(kāi)孔泄流除節(jié)省工程量，經(jīng)濟(jì)外還具有以下的優(yōu)點(diǎn)：畢業(yè)設(shè)計(jì)10⑴ 泄流流量隨水位的變化關(guān)系不大。（4）壩身開(kāi)孔泄洪壩身開(kāi)孔泄洪就是在壩體上一定的位置開(kāi)設(shè)孔口用來(lái)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(diǎn)，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(shí)，挑距較大，對(duì)壩體安全更為有利，但壩面溢流存在水流同心集中的特點(diǎn)，水舌寬度沿程縮窄，無(wú)疑下游要增設(shè)消能設(shè)備，加大工程量，同時(shí)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(guò)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(duì)角大。⑵ 壩頂下泄水流的挑流速小，挑距近，容易沖刷壩腳，需對(duì)岸坡和壩腳采取一定的保護(hù)措施。⑹ 對(duì)于調(diào)洪庫(kù)容較小的水庫(kù)，還可以通過(guò)超標(biāo)準(zhǔn)洪水，有利于工程安全。⑷ 工程造價(jià)較低。⑵ 對(duì)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(duì)他們進(jìn)行分析比較。而泄洪建筑物的布置是拱壩設(shè)計(jì)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(jì)中，隧洞、電站廠房、引水道都未進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)圖紙上為一個(gè)大體形象，多數(shù)引用了原設(shè)計(jì)。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(gè)直徑為 10 的壓力前池。由于時(shí)間關(guān)系，引水隧洞不進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，采用原設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，進(jìn)口高程為 ，電站引水口的進(jìn)口高程為 。為便于電站進(jìn)水口與下游電站廠房的布置和水流條件，隧洞的進(jìn)出口不能太過(guò)靠近大壩，進(jìn)口距大壩 200 左右，出口距大壩 300 左右，在距大壩 50 左右mmm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(jì)合理，故擬在右岸修建隧洞。由于該河道為順時(shí)針彎曲的彎道河流，左岸為凹岸，如果在左岸開(kāi)鑿隧洞，其洞線很長(zhǎng)，不經(jīng)濟(jì)。故必須在兩岸山體中開(kāi)挖隧洞作為施工導(dǎo)流和引水之用。畢業(yè)設(shè)計(jì)8 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。⑶ 圖 31 中 1 的位置① 充分利用了抗滑作用，且壩軸線不長(zhǎng)。③ 對(duì)于梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站，造成了庫(kù)容 圖 31 壩址選擇地形圖的浪費(fèi)。 ⑵ 圖 31 中 3 處的位置①離兩山包較遠(yuǎn)，未能充分利用山包的抗滑能力。由于在兩岸處都有一個(gè)凸出的山包， 而總體河流彎道為順時(shí)（ ） 。 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(jì)壩型。⑸ 計(jì)算方法多采用材