【正文】 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 利用表 112 中第 (5)、 (7)兩欄相應(yīng)的數(shù)據(jù)繪制成單輔助線如下圖所示。/s) (m179。) (m179。計(jì)算過程見下表： 表 112： 水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水 )2( qtVfq ??? 單輔助曲線計(jì)算表 (P=1%)堰寬 42m 水庫(kù)水位Z 總庫(kù)容 V總 堰頂以上庫(kù)容 V V/△ t q q/2 2qtV?? (m) (億 m179。 計(jì)算下泄 流量 根據(jù)以上數(shù)據(jù)應(yīng)用下泄流量的計(jì)算公式 2302 方案擬訂 25 頁(yè) 根據(jù)所給資料，工程建成后可以對(duì)下游起到防洪作用，最大的下泄流量為3500?q 3ms，設(shè)最大單寬流量為 smq /85 3?單 ，則沿流寬度 B 根據(jù)公式 qBq? 單 確定，可得： 調(diào)洪演算采用壩址洪水，根據(jù)水量根據(jù)水量平衡原理用列表法計(jì)算，計(jì)算時(shí)先按不同孔口尺寸擬定兩組方案： 方案一： 3 個(gè)表孔 3個(gè)表孔堰頂高程為 337m ，堰頂采用“ WES”曲線實(shí)用堰，堰頂設(shè)弧形工作閘門，堰寬 42m ,閘門尺寸 14m 20m （寬高），用壩頂排架上的固定式啟閉機(jī)啟閉。 設(shè)計(jì)水頭 dH 最高限制水位為 350m ，正蓄水位 H＝ 345m ，設(shè)堰頂高程為 337m ，則堰上最大水頭maxH 根據(jù)公式 maxH ＝最高限制水位－堰頂高程 進(jìn)行計(jì)算，即 maxH ＝ 350m － 337m ＝ 13m 設(shè)計(jì)水頭 dH 取最大水頭的（ ～ ），即 dH ＝（ ～ ） maxH 所以有 dH ＝（ ～ ） 13，取 dH ＝ 13＝ 流量系 數(shù) m 的確定 河底高程為 300m ，所以上游的堰高為 H＝ 337300＝ 37m 因?yàn)樵O(shè)計(jì)水頭 dH ＝ ，所以dHH ＝ ? ，所以此堰為高堰。 Ⅵ 有抗沖刷要求部位的混凝土 注意： Ⅰ區(qū)主控制因素為抗控，同時(shí)滿足強(qiáng)度、低熱要求； Ⅱ區(qū)主控制因素為抗凍，滿足強(qiáng)度、抗?jié)B、抗侵蝕、低熱要求； Ⅲ區(qū)主控制因素為強(qiáng)度、抗?jié)B，同時(shí)滿足抗凍、抗侵蝕、低熱要求； Ⅳ區(qū)主控制因素為強(qiáng)度、低熱，同時(shí)滿足抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕要求； Ⅴ區(qū)主控制因素為強(qiáng)度、低熱，同時(shí)滿足抗?jié)B、抗凍要求； Ⅵ區(qū)主控制因素為強(qiáng)度、抗凍、抗沖刷、抗侵蝕，同時(shí)滿足低熱要 求。 Ⅳ 靠近地基的混凝土 , 巖基面以上 9m 范圍內(nèi)基礎(chǔ)。 Ⅱ 上下游水位變化區(qū)的壩 體表層混凝土。 混凝土重力壩的分區(qū) 簡(jiǎn)單示意圖如下所示，祥圖見圖紙。具體布置見下圖。在灌漿廊道設(shè)置一排帷幕灌漿孔，孔距 3m ，利用高壓灌漿填塞基巖內(nèi)的裂縫和孔隙等滲水通道，帷幕深度以深入相對(duì)抗水層頂板以下20m 控制，河床部位帷幕一般深 40m ，左岸深度 70m ，右岸深度 42m ，在斷層部位局部加深。 具體布置見下圖。 固結(jié)灌漿 為了提高基巖的整體性和彈性模量，減少基巖受力后的變形，提高基巖的抗壓、抗剪強(qiáng)度，降低基巖的滲透性，在壩基和消力池底板基巖均作固結(jié)灌漿，孔深 4— 7m ，孔距3m ，排距 4m ，呈梅花形布置，局部斷層交匯帶、壩踵、壩址附近適當(dāng)加密、加深固結(jié)孔。 基巖開挖后，在澆筑混凝土前，需進(jìn)行徹底的清理和沖洗，包括：清除一切松動(dòng)的巖塊，打掉凸出的尖角，基坑中原有的勘探鉆孔、井、洞等均應(yīng)回填封堵。臺(tái)階應(yīng)避免開挖成銳角或高差甚大的陡坡 ,以免壩體發(fā)生集中應(yīng)力或使壩體混凝土與基巖不能緊密結(jié)合。該壩為中壩，建基面不要求為新鮮巖石，故河床壩段以弱風(fēng)化帶作建基面，最大開挖深度 5— 8m 。 21 頁(yè) 基礎(chǔ)處理 壩基開挖 壩基開挖與清理的目的是使壩體坐 落 在穩(wěn)定，堅(jiān)固的地基上。排水孔幕距灌漿帷幕下游面約 ～ 倍帷幕孔距，在壩基面上，排水孔與帷幕孔的距離不 宜小于 2m。壩體排水管間距取 3m，管內(nèi)徑取 15cm，坡度及與壩上游面間距見圖紙。 上游面瀝青井攀梯 （溢流壩）（非溢流壩）橫縫止水布置下游面止水金屬銅片瀝青麻繩 壩體排水 ① 壩體排水： 在壩體各種接縫面內(nèi)雖已設(shè)置了止水系統(tǒng)，但滲水仍難完全避免。 瀝青井：內(nèi)徑為 20cm 的圓形，井底埋入巖基內(nèi)。每一側(cè)埋入混凝土內(nèi)長(zhǎng)度為 20cm 。 止水片：第一道止水片采用金屬銅片，第二道止水片采用金屬銅片或橡膠。 上游面采用兩道止水金屬片，中間設(shè)一瀝青井，第一道止水片具上游壩面為 1m ，第二道止水片下游設(shè)排水孔和檢查井，井中設(shè)有攀梯。在基巖表 20 頁(yè) 面用 的薄層澆注以利散熱，減少溫升，防止開裂。本工程設(shè)垂直縱縫，取間距 15m. 水平施工縫 上、下層澆注塊之間的水平施工縫是新來混凝土的結(jié)合面。 壩體分縫 橫縫 橫縫垂直于壩軸線設(shè)置，將壩體分成若干個(gè)壩段，橫縫間距 15m，一般間距一般為 12～20m，縫寬 1～ 2cm，取 1cm，橫縫為永久縫，縫面為平面，縫內(nèi)設(shè)止水。管內(nèi)直徑為 15cm，間距 為 15m，上端通至壩頂，下端通至廊道，垂直布置。檢查廊道分別布置布置于非溢流壩和溢流壩內(nèi)，縱向排水廊道沿不同高程分設(shè)自流式排水設(shè)備。 檢查排水廊道： 19 頁(yè) 為了檢查，觀測(cè)，巡視和排除滲水，靠近壩體上游面處每隔 15~30m 高程設(shè)置一檢查廊道兼做排水廊道。在廊道近下游側(cè)設(shè)有集水井。底部廊道盡量靠近基礎(chǔ)，非溢流壩段底部廊道高程為 304m ，溢流壩段底部廊道高程為 304m 。 （見圖：非溢流壩壩頂布置） 18 頁(yè) 廊道系統(tǒng) 基礎(chǔ)灌漿廊道 基礎(chǔ)灌漿廊道的斷面采用上圓下方的城門洞形，尺寸為 （寬高）見下圖，以滿足鉆孔、灌漿工作空間的需要。壩頂采用混凝土路面，向兩側(cè)傾斜，坡度為 2%，兩邊設(shè)有排水管，匯集路面的雨水，并排入水庫(kù)中 。防浪墻在壩體橫縫處留有伸縮縫，縫內(nèi)設(shè)止水。錨 入深度 D 依據(jù)不同的地質(zhì)條件，取值范圍在 3— 5m ，每塊護(hù)坦板的尺寸依據(jù)具體情況取值范圍為 10— 20 2m 。護(hù)坦要承受高速水流的沖刷和消能作用，采用抗磨性能較高的高標(biāo)號(hào)混凝土，必要時(shí)可在表層澆筑抗磨能力特強(qiáng)的混凝土或保護(hù)層，高強(qiáng)混凝土中應(yīng)摻有 ig SOM 、 粉。護(hù)坦和壩體間有伸縮縫分開。 消力中墩設(shè)計(jì)為一排，每排五個(gè)消力，且中墩位置 mL 20? 。 根據(jù)《水力計(jì)算手冊(cè)》參考“ USBRШ”型消力池，作以下設(shè)計(jì)： （ 1）趾墩設(shè)計(jì) 高度 1h = 1ch = 取 寬度 2h = 1ch = 取 間距 ch 可以近似等于 1ch ，取 ，與邊墻距離 ? 1ch = ，設(shè)計(jì)時(shí)取 2m 。祥見計(jì)算說明書。 計(jì)算得知： mhc ? m mht ? 故水流銜接形式為遠(yuǎn)驅(qū)式水躍銜接，需要修建消力池使水躍的躍后水深與下游安全銜接。39。加大下游水深的工程措施，本工程初步設(shè)計(jì)采用消力池，綜合各方面因素，結(jié)合現(xiàn)有的工程實(shí)際，考慮適當(dāng)降低護(hù)坦高程，同時(shí)修建不太高的消能坎，并在消力池內(nèi)修建輔助消能工（即趾墩和四排中墩），形成綜合消力池。由于下游尾水較深，且水位變化大，優(yōu)先選用底流式消能。在此情況下，建筑物與躍前斷面之間還存在相當(dāng)長(zhǎng)的急流段。39。39。河床原始基面高程為 300m 。 壩軸線閘墩剖面設(shè)計(jì)（m） 消能形式選擇 （ 1）水流銜接狀態(tài)的判別 寧溪水庫(kù)為Ⅱ等大（ 2）型工程，根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，其消能防沖建筑物按 100 年一遇洪水設(shè)計(jì)。 （ 2）摻氣特性： (a)寬尾墩閘室內(nèi)水面逐漸壅高，水面切線與壩面的夾角 ? 也逐漸加大，使水流沿豎向加速擴(kuò)散； 14 頁(yè) (b)墩尾出流與空氣的接觸面積成倍增加； (c)水流出閘室后，兩側(cè)紊流邊界層立即暴露在空氣中，可以造成大量摻氣，與底層紊流邊界層接觸，所以底層水流摻氣發(fā)展較快。這種橫向收縮使壩面水深增加 2~3 倍甚至更大。水面壅高的程度隨流量和寬尾的體型尺寸而變化，由于水面壅高，閘室出口處射流上緣水面與壩面夾角顯著加大，為水流沿鉛直方向擴(kuò)散創(chuàng)造了條件。 在閘墩尾部設(shè)置“ Y”型寬尾墩，利用寬尾墩的以下特性，提高消能效果?，F(xiàn)根 據(jù)《水力計(jì)算手冊(cè)》、《水力學(xué)》和《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，采用以下消能方式消能。在校核工況下，最大下泄量達(dá) 3439 sm3 時(shí)的堰上單寬流量為 msm ?3 。對(duì)于底流銜接，以便將水流平順地導(dǎo)入下游，防止水流跌落的沖擊力對(duì)壩基礎(chǔ)的沖刷，反弧半徑采用以下公式計(jì)算： hR )10~4(? = ~ mH 1 4 9 ??? smgHv / ?????? ? 13 頁(yè) 式中： mH 1 4 9 ??? 水深 mBvQh 3 4 3 9 ???? H — 壩前水頭（ m ） ? —— 流速系數(shù)，對(duì)于該樞紐為中等長(zhǎng)度的溢流面，取為 h —— 該斷面處水深 對(duì)于底流消能，反弧段取反弧半徑的上限值，故取 R=。直線與冪曲線相切時(shí)，切點(diǎn) C 的坐標(biāo)為 cc(x,y) ：對(duì)堰面曲線求一階導(dǎo)數(shù) dydx =1/ = 直線 CD的坡度為 dydx =1/；故有 =1/ X= 由上可得直線段與冪曲線的切點(diǎn) C 的坐標(biāo)為（ ,）。即 dH =90%（ ） = ，此時(shí)在校核洪水位閘門 全開時(shí)產(chǎn) 11 頁(yè) 生負(fù)壓為 （水柱），在允許范圍內(nèi)，滿足規(guī)范要求。 頂部曲線 根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》和《水力學(xué)》上冊(cè)，將堰面曲線設(shè)計(jì)為“ WES”剖面曲線，上游面采用三圓弧連接，下游面采用冪曲線。 具體數(shù)據(jù)祥見后文和圖紙。 下游消能工采用寬尾墩加消力池，池底高程 300m ，壩址反弧末段下游池長(zhǎng) 83m ，池尾設(shè)尾坎，邊坡 1： 1，坎頂高程 308m ，池寬 57m 。堰頂 上游部位設(shè)平板閘門，尺寸為 14 （寬高），壩頂用 2 800KN的單向移動(dòng)式門機(jī)啟閉，堰頂設(shè)弧形工作閘門，尺寸為 14 20m （寬高），用壩頂排架上 2 800KN 弧形啟閉機(jī)啟閉。堰頂高程 337m ，堰頂上游為三圓弧曲面，堰頂下游面為“ WES”曲面，與下游壩坡相切。 3 個(gè)表孔堰頂高程為 337m ，孔口凈寬 3 14=42m ，設(shè)計(jì)洪水位為 ，相應(yīng)下泄量 q為 3330 sm/3 ，校核洪水位為 ，相應(yīng)下泄量 q 為 3750 sm/3 。 （ 3）由于壩高不大，溢流堰頂頂高程較低，下游校核洪水位很高，而且不同工況下 10 頁(yè) 的尾水位變化很大， 難以采用挑流消能，只能采用底流或戽流型式。考慮下游的防洪要求，泄水建筑物應(yīng)有較好的泄流能力。 由成果分析，以上可以看出壩體邊緣應(yīng)力狀態(tài)良好，未出現(xiàn)拉應(yīng)力的情況。 應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如下：（以下應(yīng)力單位均為 KPa） 計(jì)揚(yáng)壓力 由上面的公式計(jì)算出各個(gè)應(yīng)力，分析可看出由以上可以看出壩體邊緣應(yīng)力狀態(tài)良好，未出現(xiàn)拉應(yīng)力的情況。計(jì)算公式如下： 水平截面上的正應(yīng)力 y? ，因?yàn)榧俣ㄕ龖?yīng)力 y? 按直線分布，所以按偏心受壓公式26WMyu BB? ????； yd? =26WMBB???；來計(jì)算上下游邊緣應(yīng)力，其中： W? —— 作用于計(jì)算截面以上全部荷 載的鉛直分力的合力， kN。 荷載組合 正常蓄水情況：自重 +正常蓄水位對(duì)應(yīng)的靜水壓力 +揚(yáng)壓力 +浪壓力； 設(shè)計(jì)洪水情況：自重 +設(shè)計(jì)洪水位對(duì)應(yīng)的靜水壓力 +揚(yáng)壓力 +浪壓力； 校核洪水情況：自重 +校核洪水位對(duì)應(yīng)的靜水壓力 +揚(yáng)壓力 +浪壓力； 因正常蓄水位與設(shè)計(jì)洪水位相差不大，根據(jù)《 SDJ2178(試行 )補(bǔ)充規(guī)定》可不予計(jì)算。理論計(jì)算又分為材料力學(xué)法和彈性理論法，材料力學(xué)法計(jì)算簡(jiǎn)便，適應(yīng)面廣，并有一套比較成熟的應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn) ，目前仍被普遍采用，適應(yīng)于地質(zhì)比較簡(jiǎn)單的中低壩；本工程壩高 = 在 30m ~70m 范圍內(nèi)，屬中壩，故采用材料力學(xué)分析法。 應(yīng)力計(jì)算 分析的目的 檢驗(yàn)所擬壩體斷面尺寸是否經(jīng)濟(jì)合理，并為確定壩內(nèi)材料分區(qū)，某些部位配筋提供依據(jù)。f —— 抗剪斷摩擦系數(shù)； 39。 P? —— 作用于接觸面上水平方向的合力， kN。sK —— 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，不小于下表的規(guī)定： 表 451 抗滑穩(wěn)定安全 系數(shù) 荷載組合 1 2 、 3 39。39。 對(duì)壩基面進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計(jì)算 壩體建基面抗滑穩(wěn)定根據(jù)規(guī)范規(guī)定，按抗剪斷強(qiáng)度公式計(jì)算，公式為： 39。水層巖巖層為向斜層之一翼微傾向上游。 由已知基本資料知，壩址處為震旦 紀(jì)砂巖。 滑動(dòng)面的選擇 滑動(dòng)面選擇的基本原則：研究壩基地質(zhì)條件和壩體剖面形式，選擇受力較大 ,抗剪強(qiáng)度低 ,最容易產(chǎn)生滑動(dòng)的截面作為計(jì)算截面。 上、下游起坡點(diǎn)位置的確定 上游起坡點(diǎn)位置應(yīng)