【正文】 福建水利電力職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 某 水電站攔河壩工程設(shè)計(jì) 34 面積 4 mabA ????? ? 形心 max 7 7 ???? 因此 KNW ???? ).( 9 9 6)( 7 21 mKNM ???? 圖 42 ② 自重 W3的計(jì)算 冪曲線所包面積用積分進(jìn)行計(jì)算（見圖 43)。 (1)壩軸線取一孔寬 10m為單元進(jìn)行計(jì)算。 校核洪水位 （ 1）確定流量系數(shù) 福建水利電力職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 某 水電站攔河壩工程設(shè)計(jì) 33 ? ? )13( ?????????? mHH z 0?? mmm s 0 2 ) 0 ( 0 2 2 ?????? ???Sm 2/32 OOm HgmBQ ??? 2/ ??????? sm /1486 3? 誤差為 %5%%1001486 %100 ??????? ??Q ,則滿足泄洪能力的要求。 福建水利電力職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 某 水電站攔河壩工程設(shè)計(jì) 31 ? ? mgvHH O 22 ???????? smAQv /1 0 9 61 8 1 0 ??? 2 2 3 165 3 0 ??? ?????? ??? H Hvx 2 2 ???? xR 溢流壩斷面圖如圖 41 所示： 圖 41 溢流壩斷面圖 壩面過水能力驗(yàn)算 在擬定孔口尺寸后 ，要進(jìn)行下泄流量驗(yàn)算，即 2/32 OOm HgmBQ ??? 福建水利電力職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 某 水電站攔河壩工程設(shè)計(jì) 32 設(shè)計(jì)洪水位 （ 1）側(cè)收縮系數(shù)ε m的確定 側(cè)收縮系數(shù)ε與邊墩和閘墩的形狀系數(shù)、閘孔數(shù)等及堰前總水頭 H0有關(guān)，根據(jù)《水力學(xué)》得此公式（ 44） : ? ? nbHKnK OPa )1( ????? （ 44） 式中 aK — 邊墩形狀系數(shù)； PK — 閘墩形狀系數(shù)； n— 閘孔數(shù)目； b— 單孔凈寬。 采用堰面曲線方程 yKHx nnd 1?? 計(jì)算堰頂下游段堰面曲線， K=， n=，dH=7，則： yyHx d 722 ??? 得 yx ? 故可得冪曲線方程為 yx ? ，則冪曲線上點(diǎn)的坐標(biāo)按表 42所示 ： x 1 2 4 6 y . 反弧半徑的確定 對(duì)于底流消能，根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，反弧半徑按下式（ 43）計(jì)算： 10?????HHvxxR (43） 式中 H— 不計(jì)行進(jìn)流速的堰上水頭， m； v— 壩址處流速， m/s。 堰頂上游段堰面曲線 根據(jù) 《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL 31920xx）規(guī)定，堰頂上游側(cè)采用橢圓曲線，其方程為 ? ? ? ?? ?2222 1dddbH yxaH bH??? （ 41） 式中 adH、 bdH— 橢圓曲線的長半軸和短半軸（當(dāng) 2/1 ?dHP 時(shí)， a=~， a/b=+3a；當(dāng) 2/1 ?dHP 時(shí)， a=~， b=~；當(dāng) dHP/1 取小值時(shí)， a與 b 相應(yīng)取小值。 溢流壩面曲線設(shè)計(jì)：溢流堰頂高程為 164m，堰上最大水頭 Hmax=校核洪水位 堰頂高程== ，定型設(shè)計(jì)水頭，取堰頂最大作用水頭的（ 75%～ 95%） ,取dH=7 m，則dH/Hmax=7/=83%，在規(guī)定范圍內(nèi)，是合理的。 福建水利電力職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 某 水電站攔河壩工程設(shè)計(jì) 29 第四章 溢流壩斷面設(shè)計(jì) 閘壩段位于河床中央及靠右岸位置，總凈寬 30m，孔數(shù)為 3孔， 孔口凈寬為 10m， 令中墩 d 與邊 墩 t的厚度為 2m，則溢流前緣總長度為 : mtdnnbL O 38222)13(1032)1( ???????????? 。 ① 壩踵垂直正應(yīng)力（計(jì)揚(yáng)壓力） 福建水利電力職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 某 水電站攔河壩工程設(shè)計(jì) 28 0)(9 5 ( 3 0 5 3 )69 5 2 1 1 56 22 ????????? K P aT MTWuy? ③ 壩趾垂直正應(yīng)力（計(jì)或不計(jì)揚(yáng)壓力） 不計(jì)揚(yáng)壓力 )( 8 49 5 )1 4 2 1(69 5 3 3 5 36 22 K P aT MTWdy ?????????? 計(jì)揚(yáng)壓力 )( 4 59 5 )3 0 5 3(69 5 2 1 1 56 22 K P aT MTWdy ?????????? 遠(yuǎn)小于壩壩基和壩體允許壓應(yīng)力。f =，代入公式得： 4 9 12 1 1 5 ????????? PWfK 因此，在 校核 洪水位情況下，壩基面的抗滑穩(wěn)定性滿足要求。 其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)由式（ 38）計(jì)算： PWfKs ??? （ 38） 式中 sK — 按抗剪強(qiáng)度 公式 計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； f — 壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷摩擦系數(shù)； W? — 作用于壩體上全部荷載（包括揚(yáng)壓力，下同）對(duì)滑動(dòng)平面的法向分值， KN； P? — 作用于壩體上全部荷載對(duì)滑動(dòng)平面的切向分值， KN。f和 39。／ 2)／ 2 91 ／ 3= 252 合計(jì) 3353 1238 263 1754 10527 13580 總計(jì) 2115 1491 ﹣ 3053 福建水利電力職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 某 水電站攔河壩工程設(shè)計(jì) 27 壩體與壩基接觸面的抗滑穩(wěn)定性計(jì)算 當(dāng)壩基內(nèi)不存在可能導(dǎo)致沿基礎(chǔ)巖石內(nèi)部滑動(dòng)的柔弱結(jié)構(gòu)面時(shí)，應(yīng)按下列抗剪斷強(qiáng)度公式計(jì)算壩基面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。(45176。 ／ 2 121 － 2／ 3= 1710 水平泥沙壓力 Pn1 5 178。／ 2 142 ／ 3= 254 下游水重 Q1 178。 mPmKNPnn3/91)21845(t a 211221?????????離：對(duì)壩底面中心的偏心距水平泥沙壓力 ).(2 5 mKNM nP ??? 5．揚(yáng)壓力 ⑴ 浮托力 )(7 3 5 ???????U ⑵ 滲透壓力 )(1782/)()()(1712/432??????????????????????UUU 32304321????????????UUUU離：對(duì)壩底面中心的偏心距 福建水利電力職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 某 水電站攔河壩工程設(shè)計(jì) 25 ).(9 8 75 4 7 8).(7 3 88 2 5 3).(93)5 4 (1 7 1).(04321mKNMmKNMmKNMmKNMUUUU????????????福建水利電力職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 某 水電站攔河壩工程設(shè)計(jì) 26 擋水剖面在 校核 洪水位情況的荷載組合見表 36： 荷載 符號(hào) 計(jì)算式 垂直力（ kN） 水平力（ kN) 對(duì)壩底面中心的偏心距（ m) 力矩（ kN. m) ↓ ↑ ← → ↙﹢ ‐↘ 自重 W1 3 20 24 1440 － 3／ 2= 7885 W2 24／ 2 1799 － 3－ ／ 3= 585 上游水平水壓力 P1 178。對(duì)于淤積時(shí)間較長的粗顆粒泥沙，可取 n? = ~20??18 ；對(duì)于黏土質(zhì)泥沙可取 n? = ~14??12 ；對(duì)于極細(xì)的淤泥、黏土和膠質(zhì)顆?？扇?n? =?0 。 因此，在 正常 洪水位情況下，壩趾和壩踵說應(yīng)力滿足要。 壩址和壩踵應(yīng)力核算 根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ DL51081999） 規(guī)定采用以下公式（ 39）計(jì)算： 26 T MTWdyuy ?????? （ 39） 式中 uy? — 上游面垂直正應(yīng)力， KPa； dy? — 下游面垂直正應(yīng)力， KPa； T— 壩體計(jì)算截面沿上下游方向的水平寬度， m； W? — 計(jì)算截面以上所有垂直分力的代數(shù)和（包括揚(yáng)壓力，下同），以向下為正， KN； M? — 計(jì)算截面以上所有作用力對(duì)計(jì)算截面形心的力矩代數(shù)和，以逆時(shí)針方向?yàn)檎? 已知計(jì)及揚(yáng)壓力時(shí)壩基面上的 W? =2677KN ， M? = 964? ；不計(jì)揚(yáng)壓力時(shí)壩基面上的 W? =3239KN ， M? = 2794? 。 則： 已知 W? =2677KN , P? = 1090 KN,根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》查表得 39。c 。此方法認(rèn)為，壩與基巖膠結(jié)良好，滑動(dòng)面上的阻滑力包括抗剪斷摩擦力和抗剪斷凝聚力，并直接通過膠結(jié)面的抗剪斷試驗(yàn)確定抗剪斷強(qiáng)度系數(shù) 39。 18176。tan178。 181 － ／ 2= 874 U3 () ／ 2 191 － ／ 3= 1059 浪壓力 Pl1 (++) ／ 2 358 － ＋（ ＋ ＋ )／ 3= 3575 Pl2 178。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪制重力壩斷面圖，如圖 35所示： 圖 35 重力壩斷面圖 正常 洪水位 正常 洪水位情況下的荷載 正常 洪水位情況下荷載簡(jiǎn)圖如圖 36 所示： 福建水利電力職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 某 水電站攔河壩工程設(shè)計(jì) 18 圖 36 重力壩荷載簡(jiǎn)圖 豎向 立 ⑴ 自重 323)(17992/)(1440242032121?????????????????WWKNWKNW離：對(duì)壩底面中心的偏心距 ).( ).( mKNM mKNM WW ??? ??? 2．水平水壓力 )(8742/121????????PP離：對(duì)壩底面中心的偏心距上游水壓力 福建水利電力職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 某 水電站攔河壩工程設(shè)計(jì) 19 ).(3 8 8 7 41 mKNM P ??? 3．浪壓力 / ) / ()(2332/)(3582/)(21221??????????????????????????llllPPPP離：對(duì)壩底面中心的偏心距 ).(2 0 4 07 5 3 3 ).(3 5 7 59 8 5 821 mKNM mKNM llPP ??? ??? mPmKNPnn3/91)21845(t a 211221?????????離：對(duì)壩底面中心的偏心距水平泥沙壓力 （單位有問題 ） ).(2 5 mKNM nP ??? 5．揚(yáng)壓力 ⑴滲透 壓 m5 4 m8 2 5 4 )(1 9 12/)()(1 8 )(1 9 02/0 0 5 3213221????????????????????????????????UUUUUU離：對(duì)壩底面中心的偏心距 ).(1 0 5 ).().(103)(190321mKNMmKNMmKNMUUU???????????福建水利電力職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 某 水電站攔河壩工程設(shè)計(jì) 20 擋水剖面在 正常 洪水位情況的荷載組合見表 35： 表 35 荷載 符號(hào)