【正文】 2()/=15滲透壓力（u3）116滲透壓力（u4）1/21()17計(jì)入揚(yáng)壓力18不計(jì)入揚(yáng)壓力二、壩體應(yīng)力及穩(wěn)定分析壩體應(yīng)力分析的目的是為了檢驗(yàn)大壩在施工期和運(yùn)用期是否滿足強(qiáng)度要求，首先要做以下基本假定：，連續(xù)、各向同性的彈性材料；，不考慮地基變形對(duì)壩體應(yīng)力的影響，并認(rèn)為各壩段獨(dú)立工作，橫縫不傳力；，不考慮廊道對(duì)壩體應(yīng)力的影響。V0= (2KH/3)CZFW ＝（2/3）=Wi△i∑Wi△i各分塊的豎直向地震慣性力Vi：Vi= V0地震時(shí)，壩前、壩后的水也隨著震動(dòng)，形成作用在壩面上的激蕩力。當(dāng)同時(shí)計(jì)入水平和豎向地震慣性力時(shí)。計(jì)算豎向地震慣性力時(shí)，應(yīng)以豎向地震系數(shù)Kv代替KH。F地震慣性力系數(shù)，可查表《水工建筑物》表31求得；W產(chǎn)生地震慣性力的建筑物總重量，kN，詳見計(jì)算表。ho波浪中心線至水庫靜水位的高度（m），其值為：ho=4（2hL）2/2LL 。3．浪壓力 (12)式中：2LL波長(zhǎng)（m），2LL =（2hL）。第一節(jié) 基本荷載組合的穩(wěn)定分析及應(yīng)力計(jì)算一、荷載計(jì)算 P=rH (10)式中：H—計(jì)算的水深（m）；r—水的容重，2．水平泥沙壓力 (11)式中：rn—泥沙的浮容重（t/m3） hn—壩前泥沙的淤積高度。基本組合屬設(shè)計(jì)情況或正常情況，特殊組合屬校核情況或非常情況。本工程采用弧形閘門，無檢修閘門，不設(shè)門槽，地震較頻繁，設(shè)計(jì)烈度為8度，為提高側(cè)向剛度，閘墩及邊墩的寬度取3m是合理的。根據(jù)潘家口水庫工程的具體情況，我們按照經(jīng)驗(yàn)，閘墩選用半圓曲線。Hs/Hzmax最大負(fù)壓值（m）==＜3～6m（水柱）在允許真空度以內(nèi)，滿足《規(guī)范》要求。1）校核情況：H== tk==坑深tk′=tk()= L/tk′=＞～2）設(shè)計(jì)情況：H== tk==tk′=tk()==L/tk′=＞～根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，將不影響建筑物的安全，經(jīng)驗(yàn)證，均滿足要求。m) H上下游水位差，（m）a—沖坑系數(shù)，對(duì)堅(jiān)硬完整的基巖a=～,堅(jiān)硬但完整性較差的基巖a=～，軟弱破碎、裂隙發(fā)育的基巖取a=～。= h2== ＝V1= m/sh1=cos25176。h2—壩頂至河床面的高差（m）。θ—挑射角度,在此取θ=25176。 g—重力加速度（m/s2），g＝ m/s2。m速度比：KE=94/（）=堰面流速系數(shù)φ= V=（2）1/2＝ m/sV1===hc=q/V1=94/=反弧半徑Ro為（4～10）hc 這里取Ro=。=2）、設(shè)計(jì)情況HZ== Hz/Hs=查表計(jì)算的mz/，m＝mz===q=QB=247。定型設(shè)計(jì)水頭HS情況下的流量系數(shù)m和其它作用水頭Hz情況下的流量系數(shù)mz的比值見下：(《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》第六卷P6－175表27－2－1)Hz/Hsmz/m1）、校核情況：HZ== HS== Hz/Hs=查表計(jì)算的mz/m＝ ，mz==＝ m3/sq=Q/B==yD==溢流壩剖面主要特征點(diǎn)坐標(biāo)AOBCDEO／XOYO第三節(jié) 水力計(jì)算一、開敞式溢流孔泄水能力計(jì)算 (7) 式中：—流量（m3/s）；—堰頂作用水頭（m）； —溢流堰凈寬（m）；—流量系數(shù)，當(dāng)/ 3時(shí)，=m=～ 當(dāng)/≤3時(shí)，m=～； g—重力加速度（m/s2），g＝ m/s2。=反弧最低點(diǎn)E、yE=（+20cos25176。+=其中 ，θ1=176。圓心高程：▽O′=▽壩+R0COSθ=+20cos25176。～25176。反弧段半徑R0，由水力計(jì)算有校核洪水閘門全開時(shí)反弧處的水深hc=，一般反弧半徑R0?。?～10）倍的hc，其值取R0=20m。所以：橢圓曲線的長(zhǎng)軸：(aHs)2＝(15)2＝ 短軸：(bHs)2＝(15)2＝曲線方程為： 橢圓OA段坐標(biāo)值XY原點(diǎn)下游冪曲線 (6)式中：HS—定型設(shè)計(jì)水頭（m），Hs=15m；即：y＝，可得切點(diǎn)B的坐標(biāo)：dx/dy=1/20=1/xB= yB=冪曲線0B段坐標(biāo)值X136101516Y反弧段的確定反弧段的確定主要有三個(gè)方面的內(nèi)容：①鼻坎高程；②反弧半經(jīng)R；③挑角θ。兩種曲線中WES曲線用途較廣。克奧曲線不給出曲線方程，而給定坐標(biāo)值，施工放樣不便。溢流壩頂部采用曲線形式，頂部曲線的形式很多，常用的有克—奧曲線和WES曲線。溢流面曲線由頂部曲線段，中間直線段和下部反弧段三部分組成。3）波浪中心線至水庫靜水位的高度h0h0=4π（2hL）2/2LL (3)式中：2LL波浪長(zhǎng)度2LL =(2hL)(m) (4) 4）防浪墻頂高程▽頂▽頂=▽靜+▽h 式中：▽靜—水庫靜水位計(jì)算各組合情況防浪墻頂高程▽頂1）設(shè)計(jì)洪水位（▽設(shè)=）V===2hL=()5/431/3= m2LL=(2hL)= m LL＝ mHo=4（2hL）2/2LL= m▽頂=▽靜+▽h=+++=2) 校核洪水位（▽核=）V=V多= ho= hc=(I級(jí))▽h校=2hL +ho+hc=++=▽頂=▽校+▽h=+=，—=228m（壩頂高程）。 倍。本工程中的壩高計(jì)算是： =102m，折坡點(diǎn)以下坡率n=，下游坡率m=，最大壩高103m，壩頂高程228m，具體計(jì)算結(jié)果如下：計(jì)算公式：1）壩頂高于水庫靜水位的超高值△h：△h=2hL+h0+hc (1)式中：2hL—波浪高度；H0—波浪中心線至水庫靜水位的高度；hc—安全加高，對(duì)I級(jí)工程設(shè)計(jì)情況時(shí)hc=，校核情況時(shí)取hc=。第一節(jié) 壩頂高程確定及檔水壩剖面設(shè)計(jì)根據(jù)重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，壩頂寬度一般為壩高的8%～10%，一般不小于2米。第三章 壩體剖面設(shè)計(jì)剖面設(shè)計(jì)是重力壩設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，主要任務(wù)是選擇一個(gè)即滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，又使得壩體工程量最小，外形輪廓簡(jiǎn)單，施工方便，運(yùn)行可靠的剖面。（3）對(duì)第三巖層進(jìn)行特殊處理，以確保安全。對(duì)方案一所存在的問題，可用以下方法進(jìn)行處理：（1）陡峭的不穩(wěn)定巖體開挖完成緩坡，并進(jìn)行噴錨支護(hù)。安裝高程是通過尾水位來確定的，為了充分利用水頭，尾水位必須與下游天然水位一致，而左岸階地較高，需要開挖一部分，并且尾水渠出口也不能在附近與天然河床相接，這樣，容易被底孔沖砂填塞，而必須開挖很長(zhǎng)一段，才能進(jìn)入主河槽。主要缺點(diǎn)如下：（1）對(duì)外交通和電力用戶均在右岸，電站供電需架設(shè)專門線路過壩，且必須在工程建成之后，這樣就延誤了機(jī)組的發(fā)電時(shí)間，使工程不能提前收益。（2）泄洪時(shí)，水流均在河槽中，可保證兩岸免受沖刷。（3）靠右岸的溢流壩挑流時(shí)，影響第三巖層的穩(wěn)定性。但也存在以下缺點(diǎn)：（1）右岸地勢(shì)較狹窄，且有不穩(wěn)定巖體，對(duì)布置廠房不利。（4）壩址處的主河床在右岸，電站布置在主河床，開挖量少。（2）出線省，節(jié)省投資。方案二是將擋水壩段布置在河岸兩邊，電站、底孔布置在左岸，溢流壩段布置在右岸。（3）便于管理、維修。廠房壩段與底孔并排布置，有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）可以保證電站經(jīng)常引用活水，不會(huì)有泥沙淤積。泄洪底孔即深式泄水孔，起輔助泄洪、排沙、放空水庫等作用。溢流壩應(yīng)建在堅(jiān)硬完整的巖基上，為減少下泄水流對(duì)其他建筑物的影響，有時(shí)需在溢流壩與這些建筑物之間布置導(dǎo)墻，沖沙孔常布置在廠房進(jìn)水口附近，其高程應(yīng)滿足運(yùn)用要求。二、各類建筑物的具體要求擋水壩主要是攔截水流，形成水庫，將其布置在河岸的兩邊。（5）盡可能使樞紐中的部分建筑物早期投產(chǎn)，提前發(fā)揮效益（如提前蓄水、早期發(fā)電或灌溉）。（3）在滿足建筑物強(qiáng)度和穩(wěn)定的條件下，降低樞紐總造價(jià)和年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。一、樞紐布置的一般原則（1）壩址、壩及其他主要建筑物的型式選擇和樞紐布置要做到：施工方便，工期短，造價(jià)低。根據(jù)樞紐的任務(wù)和目的，并結(jié)合灤河流域的自身特點(diǎn)，確定本樞紐建筑物的組成為：擋水壩、溢流壩、取水建筑物、泄洪底孔及電站等。所以，需在充分掌握基本資料的基礎(chǔ)上，認(rèn)真分析各種具體條件下各種因素的變化和相互影響，研究壩址和主要建筑物的適宜形式，擬定若干可能的布置方案，從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行論證、綜合比較，選擇最優(yōu)的布置方案。影響樞紐布置的因素有自然因素和社會(huì)因素兩種，包括地形、地質(zhì)、水文、施工運(yùn)行條件等，是設(shè)計(jì)工作中一項(xiàng)復(fù)雜而具有全局性的工作。綜合考慮各種壩型，并結(jié)合本次設(shè)計(jì)要求（提前受益，使工程盡早建成），選擇砼實(shí)體重力壩作為本次設(shè)計(jì)的壩型。（3）空腹重力壩：較實(shí)體重力壩節(jié)省砼20～30%，并具有節(jié)省壩基開挖量，利于砼散熱，可在空腹中布置電站廠房等優(yōu)點(diǎn)；但空腹重力壩設(shè)計(jì)繁難，施工復(fù)雜，工期長(zhǎng)，鋼筋和模板用量較實(shí)體重力壩多，且應(yīng)力情況比較復(fù)雜。（2）寬縫重力壩：與實(shí)體重力壩相比可節(jié)省砼10～20%以上，且應(yīng)力條件好，壩體砼散熱快。砼重力壩按壩體結(jié)構(gòu)形式分為：實(shí)體重力壩、寬縫重力壩和空腹重力壩。（3）壩體與地基接觸面積大，相應(yīng)壩底揚(yáng)壓力大，對(duì)穩(wěn)定不利。與此同時(shí)，重力壩也存在以下缺點(diǎn)：（1）壩體剖面尺寸大，材料用量多。（6）結(jié)構(gòu)作用明確。（5）施工方便。（4）便于施工導(dǎo)流。（3）樞紐泄洪問題容易解決。任何形狀的河谷都可以修建重力壩。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在各種壩型中，重力壩的失事率是較低的。重力壩之所以得到廣泛采用，是因?yàn)槠渚哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：（1）安全可靠。砼重力壩砼重力壩是一種古老而應(yīng)用很廣的壩型，它因主要依靠壩體自重產(chǎn)生的抗滑力維持穩(wěn)定而得名。同時(shí)，本地區(qū)屬寒冷地區(qū)（℃）,不能滿足施工溫控要求。由于本樞紐位于承德、唐山地區(qū)，屬多震區(qū)。支墩壩具有以下特點(diǎn)：作用于支墩底部的揚(yáng)壓力很?。槐戎亓喂?jié)省工程量；是一種結(jié)構(gòu)比較單薄的輕型壩，可以充分利用材料的強(qiáng)度。本次設(shè)計(jì)的壩址為丘陵地區(qū)，兩岸相對(duì)高差不大，河谷開闊且不對(duì)稱，河谷寬約600m，壩高在100m左右，則寬高比為600/100＝6，即此時(shí)拱的作用已經(jīng)很小，工程量較大，從而失去了拱壩的優(yōu)越性，所以，不宜修建拱壩。壩端下游要有足夠的巖體支撐，以保證壩體的穩(wěn)定。L/H更大時(shí)，一般認(rèn)為修建拱壩已趨于不利。反之，L/H值越大，河谷越寬淺，拱作用越不易發(fā)揮，荷載大部分通過梁的作用傳給地基，壩斷面必須設(shè)計(jì)的厚些。所謂地形條件是針對(duì)開挖后的基巖面而定的，常用壩頂高程處的河谷寬度和壩高之比（稱為寬高比L/H）及河谷斷面形狀兩個(gè)指標(biāo)表示。（5）壩身泄流布置復(fù)雜。（3）超載能力強(qiáng)，安全度高。（2）利用兩岸巖體維持穩(wěn)定。拱壩具有以下特點(diǎn)：（1）拱的作用利用得愈充分，材料抗壓強(qiáng)度高的特點(diǎn)就愈能充分發(fā)揮，從而壩體厚度可以減薄，節(jié)省工程量。由于拱是一種主要承受軸向壓力的推力結(jié)構(gòu)，拱內(nèi)彎矩較小，應(yīng)力分部較為均勻，有利于發(fā)揮材料的強(qiáng)度。 a. 砼砼拱壩砼重力壩 b. 砼支墩壩 實(shí)體重力壩 c. 砼重力壩 寬縫重力壩 空腹重力壩砼拱壩 拱壩是固接于基巖的空間殼體結(jié)構(gòu)，在平面上呈凸向上游的拱形，其拱冠剖面呈豎直的或向上游凸出的曲線形，壩體結(jié)構(gòu)既有拱作用又有梁作用，其所承受的水平荷載一部分通過拱的作用壓向兩岸、另一部分通過豎向梁的作用傳到壩底基巖。又根據(jù)基本資料，壩址地質(zhì)巖石巖性較好，而堆石壩對(duì)地基的要求不是很高，采用堆石壩壩型不能充分發(fā)揮地基（巖體）的承載力，故此處不宜修建堆石壩。堆石壩堆石壩是土石壩的一種，主要有堆石支撐體、過濾墊層和防滲體組成。根據(jù)當(dāng)?shù)亟ú馁Y料可知，該地可用于建土石壩的土料不充足。受散粒體材料整體強(qiáng)度的限制，土石壩壩身通常不允許過流，因此需在壩外單獨(dú)設(shè)置泄水建筑物。但是與其他壩型一樣，土石壩自身也有不足的一面：（1）施工導(dǎo)流不方便，會(huì)相應(yīng)的增加工程造價(jià)。（4）構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工技術(shù)容易掌握，便于組織機(jī)械化施工。土石壩體中的散粒結(jié)構(gòu)能較好的適應(yīng)地基的變形，對(duì)地基的要求在各種壩型中是最低的。 土石壩土石壩 堆石壩土石壩土石壩在實(shí)踐中之所以被廣泛采用并得到不斷發(fā)展，主要原因具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：（1）筑壩材料就地取材，運(yùn)輸成本低，能節(jié)省大量的鋼材、水泥和木料等建筑材料。它主要是利用壩址附近的土料、石料及砂礫料填筑而成，筑壩材料基本來源于當(dāng)?shù)?。壩型從建壩材料上可分為：土石壩和砼壩。切點(diǎn)：M點(diǎn) x＝，y＝ BK1+走向SE123176。10′切點(diǎn)：C點(diǎn) x＝，y＝ BK0+C′點(diǎn) x