【正文】 122 方 案 四 620 110176。 135 113 532 100176。 135 540 100176。 135 560 100176。 135 580 100176。 135 600 100176。 135 130 方 案 二 620 100176。 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 表 4完成上下游面圓心線坐標(biāo)圖與拱壩的平面布置圖共四個(gè)方案。各方案保持拱壩在上下游面曲線與各拱圈的厚度不變，僅改變半徑，布置時(shí)保證兩個(gè)半中心角之差不超過 2176。 ， 110176。 ，100176。 。 之間 ，對(duì)于壩址河谷平面上是漏斗 形，其中心角可適當(dāng)?shù)募哟蟮?110176。 現(xiàn)代拱壩設(shè)計(jì)中，頂拱圈的中心角多為 90176。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 A?2 ?120176。 ⑷ 壩體與基巖的接觸線應(yīng)光滑連續(xù)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖41 方案四拱冠梁剖面圖 拱壩的平面 布置 基本原則及假定 基本原則 ⑴ 控制梁的自重拉應(yīng)力不超過允許值，一般為 ~. ⑵ 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)。這樣當(dāng)中心 角確定后可計(jì)算出頂拱外半徑，再定底拱外半徑這樣根據(jù)各層拱圈厚和上 游拱冠梁面為鉛直面按比例關(guān)系就可計(jì)算出各層拱圈內(nèi) 外半徑。則厚高比 HT =8822 =， 屬于中厚拱壩。任德林方案適用于砌石壩，倒懸度小，應(yīng)力不易滿足條件；美國墾務(wù)局方案應(yīng)力 易滿足條件，但壩體肥厚，倒懸度大。 4 式和 4 BT = 881223 880 . 0 0 1 2 8 8 2 0 0 2 0 0 ( )122? ? ?= 由《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》中查得 ??Min? =5Mpa. 2L 可擬 2L = 1L ，再折減。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 1?nL —— 為到數(shù)第二層處的拱圈弦長，現(xiàn)取為與 cL 同長 。 1L —— 為第一層拱圈的弦長，等于 cL 。 任德林公式：當(dāng) H =60~100m ， HL/ =~ 時(shí)。 本 設(shè)計(jì) 取aR = = = 由 4?1得 cT =(88+)= 由 4?2得 cT =(2 130+88)= 由 4?3得 cT =+(+3 88)= 由于該壩上沒有交通要求，根據(jù)上面的數(shù)據(jù) 取 cT = 。 L —— 壩頂高程處，河谷開挖后兩拱端之間的直線距離， m ?？捎上旅娴慕?jīng)驗(yàn)公式的求 cT cT =( H + L ) （ 4?1 ） cT =(2 aR + H ) （ 4?2 ） cT =+(L +3H ) （ 4 壩頂厚度 cT 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 選擇 cT 時(shí)，應(yīng)該考慮工程的規(guī)模，交通和運(yùn)行要求。從地形圖上可得每層拱圈弦長： 2L = m , 3L = m , 4L = m , 5L = m , 6L = 。則每截面的高程分別為 、 、 580m 、 、 、 。 拱壩基本尺寸的擬定 拱壩分層 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(jì)采用 等中心角、等外半徑的等截面圓弧單 曲拱壩。 但是，本設(shè)計(jì)要求做單曲拱壩。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。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 4 拱壩設(shè)計(jì) 拱壩體型設(shè)計(jì) 基本原則 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)方面說較適合單曲拱壩的修建。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。 壩身開孔泄流的 缺點(diǎn) 是 ： ⑴ 壩身開孔過大或過多，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)（論文） 9 ⑴ 泄流流量隨水位的變化關(guān)系不大。 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(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。 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(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。 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 10m 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 m ，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)出口不能太過靠近大壩，進(jìn)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(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，如果在左岸開鑿隧洞，其洞線很長，不經(jīng)濟(jì)。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。 綜合以上幾點(diǎn)，故選擇 在 1處修建拱壩。 ② 軸線與地形線垂直，能充分起抗滑作用。 ④ 在整體布置中，不利于隧洞的洞線布置，增加了洞線的長度，從而增加了工程量，增加了工期，造成浪費(fèi)。 ② 該處軸線較長，工程量大，造成 浪費(fèi)。 ⑴ 圖 31中 2處處于山包中間位 置，該處不僅施工面狹窄開挖量大，最主要的原因 不利于壩端的抗滑穩(wěn)定?，F(xiàn)分析比較選擇中間合理的方案。 由于該地的巖石均為一些片巖等整體性能不太好的巖石，又該處砌石料難找，而在該處交通發(fā)達(dá)，壩址下游 ~ 公里處有足夠的沙礫石，能充 分 提供 筑混凝土壩的骨料，故在該處修建混凝土拱壩。 ⑹ 可壩身泄水。當(dāng)外荷載增大或 壩體 的 某 一部位發(fā)生局部開裂時(shí)，壩體的梁和拱 將 自行調(diào)節(jié)，抗?jié)B性能好，彈性韌性好，抗震性能高。 ⑶ 拱壩具有較高的超載能力和抗震能力，可達(dá)到設(shè)計(jì)荷載的 5~11 倍。 拱壩除了有上述優(yōu)點(diǎn)外，還有自身的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 123 ⑴ 具有雙向傳力的性能，由拱梁共同承擔(dān)受力。 ⑷ 重力壩重要依靠自重產(chǎn)生的抗滑力維持穩(wěn)定，無疑壩體的工程量大，壩體內(nèi)鋼筋用量較多，未能很好的利用混凝土的抗壓強(qiáng)度。 ⑵ 拱壩的工期比重力壩約可節(jié)約 1/4。 重力壩和拱壩 ⑴ 兩種壩型均可滿足樞紐布置的總體要求，也 都 適合壩址的地質(zhì)及地形條件。 且 單寬流量較大，但容 易引起壩體振動(dòng)，如果要在這里修建大壩，選擇重力壩而不選擇支墩壩， 故也不修建支墩壩。因此 該壩址 不選擇修建土石壩。計(jì)算方法多采用材力法，手算占相當(dāng)大的比例，為防止?jié)B透變形須設(shè)置防滲心強(qiáng)，防滲材料的填筑受氣候條件的影響較大。現(xiàn)分別比較如下： 土石壩 土石壩僅靠壩身自重與地基接觸而產(chǎn)生的抗滑力維持穩(wěn)定，因存在滑坡的問題，土石壩在各種壩型中體積最大，底寬最長，工程量也較大。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 3 樞紐布 置 壩型的選擇 經(jīng)過各方面的分析比較，擬訂修建拱壩，下面從幾 方面說明修建拱壩的優(yōu)越性。礫石成分主要為花崗巖、石英巖，砂子以石英、長石為主，質(zhì)地較好，交通運(yùn)輸便利。 ② 天然建筑材料 。壩址下 游 20公里聯(lián)接寶成和襄與鐵道德陽（平關(guān)）安（康）鐵路即將建成通車。 施工、天然建材、交通情況 ① 施工、交通情況 。 工程材料設(shè)計(jì)指標(biāo) 壩址區(qū)巖石容重模量 3/mkN ，彈性模量 16GPa ，泊桑比 ，摩擦系數(shù) 。西干渠進(jìn)口高程592m ，引用流量 6 sm/3 ，灌溉 5萬畝農(nóng)田。 下游水位：設(shè)計(jì)洪水位： ，校核洪水位： 電站進(jìn)口高程 567m ，最大引水流量 sm/3 。 河床最低高程 535m ，基巖高程 532m 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 該水庫設(shè)計(jì)洪水 設(shè)Q =4290 sm/3 ，校核洪水 位 校Q =5590 sm/3 。 死水位 595m 。庫區(qū)內(nèi)岸坡地段基巖裸露，不會(huì)產(chǎn)生塌岸。經(jīng)科學(xué)院西北 地質(zhì)大隊(duì)判定該地區(qū)地震烈度為 7度。 工程地質(zhì)資料 褒河 庫區(qū)在褒河峽谷出口段，大地構(gòu)造上位于南秦嶺褶皺帶中斷南緣，庫區(qū)出露地層為石炭系，三迭系前海相沉積物經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用而成的變質(zhì)巖，三迭系巖層為片巖、片麻巖，并夾有大理巖、白云巖，分布于將軍鋪至青橋鋪一帶，石炭系巖層為片巖及大理巖分布于壩區(qū)附近。 ② 多年平均輸沙率為 skg/ ，多年平均輸沙量為 148 萬噸。 ① 該地區(qū)多年平均降雨量為 ，其中 6～ 9 月雨量約占全年 75%。迴水 17km ，面積 2km ，壩址附近平均水面寬度 300m 。 褒河 水利樞紐控制流域面積 3 861 平方公里 ，擬裝機(jī) 萬千瓦，年發(fā)電量 億度，可將原灌區(qū) 萬畝農(nóng)田灌溉保證率由 50%提高到 %，并擴(kuò)澆 32 萬畝耕地。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 2 已知資料 流域概況 褒河屬于山溪性河流，發(fā)源于秦嶺南麓玉皇山及太白山，匯入漢江，整個(gè)流域面積上寬下窄呈漏斗狀。為此，樞紐定為：渠首電站、攔河 壩（拱壩）、中孔泄洪、底孔、電站引水渠道等。 根據(jù)規(guī)模、效益，參照相關(guān)規(guī)范將 褒河 水庫定為三級(jí)，建筑物級(jí)別：主要建筑物為三等，次要建筑物為四等，臨時(shí)建筑物為五等。褒河規(guī)劃作五級(jí)開發(fā)，其中樞紐在最下游。 本設(shè)計(jì)主要是讓同學(xué)們了解工程設(shè)計(jì)的過程程序，知道工程實(shí)踐中所牽涉的工作環(huán)節(jié)，應(yīng)注意的關(guān)鍵問題，為以后走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)；同時(shí)鍛煉同學(xué)們的實(shí)踐動(dòng)手能力和操作能力，改變思維方法，提高工作效率。截止到 1988 年底的不完全統(tǒng)計(jì)，已建成 15 米壩高以上的各類拱壩 已達(dá) 800 座，約占全世界已建拱壩總數(shù) 1/4 強(qiáng)。目前，我國在水利工程規(guī)模、水利人才素質(zhì)以及水利科技水平等方面已達(dá)到世界前列 。 中華人民共和國成立后，水利事業(yè)突飛猛進(jìn)地發(fā)展，取得了舉世矚目的成就。 西列塔薄拱壩，對(duì)雙曲拱壩建設(shè)起到了很大的推動(dòng)作用。并于 1936 年建成了高 221 米的胡佛重力拱壩。據(jù)現(xiàn)有 資料 ，最早的圓筒面圬工拱壩可追溯到羅馬帝國時(shí)代。本設(shè)計(jì)主要是 混凝土拱壩設(shè)計(jì) 方面的問題，要求設(shè)計(jì)成果合理，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到國家規(guī)范要求。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 目 錄 0 緒論 ............................................................. 1 1 概述 .....................................................