【正文】 ............................. 67 荷載及其計算 67 載常數(shù)計算 68 形常數(shù)計算 68 內(nèi)力計算 69 配筋計算 ...................................................................................................................................... 71 頂板 71 河床式水電站設計及混凝土蝸殼結構計算 邊墻，按照對稱配筋 71 抗裂計算 ...................................................................................................................................... 71 頂板 72 邊墻 73 參考文獻 74 后記 76 流 域 概 況閩江西溪為福建省最大河流上游的西支，流經(jīng)福建省十四個縣市，與閩江北支建溪匯合于南平市。富屯溪干流全長 285 公里，邵武至順昌段河道坡降 %。沙溪口水電站位于沙溪和富屯溪匯合口下游 6 公里的西溪上，控制集水面積 25562 平方公里制，占閩江流域總面積的 42%，流域內(nèi)森林茂盛，覆蓋良好，有較好的水土保持條件。1952 年起陸續(xù)增設雨量站，到 1978 年已達 162 處，平均 158 平方公里設有一個雨量站。樞紐區(qū)所需的氣溫，濕度，水溫，風向，風力等氣象要素的統(tǒng)計，是利用距壩區(qū)下游 14 公里的南平站。永安設站觀測水位和流量，1939 年相繼在寧化清流設水位站。一般都有二十年以上的實測資料。西溪的花竹站，距沙溪，富屯溪匯合口下游約 4 公里，1953 年 11 月設站。水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計 9 花竹站是西溪控制站，是本水電站水文計算的主要依據(jù)站，但僅有 9 年實測流量資料，而沙縣控制站，控制集水面積 9922 平方公里，洋口站控制集水面積 12669 平方公里，兩站總面積已控制壩址總面積的 89%左右，其間無大支流匯入，為花竹站水文資料插補展延提供了良好的條件。同年青洲、萊舟與梯級開發(fā)可能的官蟹，照口設水尺，觀測水位，至 9 月停測。2. 降水特性福建閩江西溪流域屬亞熱帶季風氣候，雨量充沛，暴雨頻繁，由于地形的影響，富屯溪上游為閩北高雨區(qū)，沙溪屬于閩中低雨區(qū)，金溪與富屯溪中下游為兩者的過渡帶?；ㄖ褚陨狭饔驅崪y最小和最大年降水量在 1236~2348 毫米之間，多年平均降水量 1776 毫米，六月降水最多，約占全年總降水量 37%左右。3. 氣象要素簡述（1）氣溫壩區(qū)年平均氣溫為 度，月平均氣溫在 9 度以上，最高氣溫≥ 度的日數(shù)，全年平均為 天，其中以七八月份為最多。壩區(qū)極端最高氣溫 ℃，出現(xiàn)在 1953 年 8 月 1 日，℃，發(fā)生在 1955 年 1 月 11 日和1963 年 1 月 8 日。壩區(qū)多年平均水溫為 度，極端最高水溫達 35 度，極端最低水溫為 度。（4）風向風力壩區(qū)年平均風速僅為 秒米，全年各月東北風占優(yōu)勢，定時最大風速實測記錄大于 20m/s，出現(xiàn)在 1962 年的 6 月，相應的風向為西南風，發(fā)生大風日數(shù)以 7~9 月的頻次較多。4. 徑流本流域徑流形成至降水，花竹站具有 1954~1956 及 1961~1966 年實測資料，根據(jù)九年實測資料與上下游的沙縣，洋口，南平，七里街各站點的流時資料，建立了四種同期上下游年月平均流量的相關圖，經(jīng)比較得選用最大誤差較小，且較為簡單的插補計算花竹站年月日平均流量，并將花竹站查補延伸而得 1939到 1978 年間的 40 年徑流系列?；ㄖ裾緩搅髂陜?nèi)分配很不均勻，從一月遞增，六月最大，占全年流量 %，然后逐月的遞減，最小為 12 月，只占全年流量的 %，最大與最小月份比達 9 倍，花竹徑流年內(nèi)分配可見見表 1。5. 洪水西溪洪水由暴雨形成，特大洪水發(fā)生在 4~6 月，尤其以六月發(fā)生機會最多，每年五，六月份由于高空西風槽，低渦特別的活躍，地面低壓鋒系出現(xiàn)較為頻繁，西南方向來的暖濕氣流又加強，當兩氣團在流域上空交匯時，將形成靜止鋒，不僅降水持久且強度大，這是造成本流域大范圍降水主要的天氣系統(tǒng)，也是洪水主要成因，本流域距臺風源地較遠，東南面受博平等山脈的阻擋，一般臺風對本流域的影響不大，若強臺風與其它天氣系統(tǒng)相遇也將會造成洪災。本流域洪水歷時一次可達 5 至 10 天，一般 5 至 7 天可以包括最大洪量，鋒型以 C 復峰及多峰居多。壩址洪水過程線，考慮將沙溪與富屯溪的洪水相組合。推移質(zhì)由于閩北地區(qū)無實測資料，可參照新安江羅桐埠站的分析成果，按懸移質(zhì)的 30%進行估計，推得多年平均總輸沙量為 302 萬噸。庫區(qū)地層褶皺多呈復式，以向半構造為主習峰期褶皺形態(tài)較復雜，次數(shù)褶皺較發(fā)育，華力近—即光期屬于燕山期，大體可分成北東~北北東向。南北向斷層，則是以壓性為主。滲漏：庫區(qū)群山環(huán)抱，地下分水嶺高于水庫設計蓄水位。礦產(chǎn)淹沒：未發(fā)現(xiàn)有工業(yè)價值的礦產(chǎn)，因此不會影響水庫的興建。此兩處距壩址約為 7 公里，縱使坍滑對電站也無影響。經(jīng)推算，認為不論是現(xiàn)在或蓄水以后都應該是穩(wěn)定的。河床式水電站設計及混凝土蝸殼結構計算 壩 址 工 程 地 質(zhì) 條 件 及 壩 軸 線 選 定1 壩址選擇在西溪的花竹，鯉魚州河段選定兩個比較壩址，相距約 500 米，稱為上下壩址，選壩會議認為：從地質(zhì)條件上比較，上下壩址無質(zhì)的差別，均可修建 50米左右混凝土重力壩，相對下壩址好。綜合其它條件，選定下壩址作為沙溪口水電站的壩址。河床礁灘部分及右岸則為云母長英片巖，夾石英片巖和云母片巖。巖層走向為北東向，傾向下游偏右岸。揉褶多發(fā)育在云母片巖之中，斷裂以北東—北東向較為發(fā)育，北北東，北西，北西西次之，斷層寬度在~ 米，規(guī)模最大的北西，北西西向 F50 斷層通過左河槽，寬為 10~15 米。F50 斷層寬 30 米，需作防滲處理。左岸各種巖面的穩(wěn)定坡角若坡高為 20~30 米，可用 45~60176。壩基下游不存在臨空地形條件，也沒有發(fā)現(xiàn)有較緩傾角泥化層和貫穿河床的緩傾角結構面，可以認為基礎是穩(wěn)定的。綜上所述，可認為本壩址對于徑流式水電站來說是比較理想的壩址。為此放棄勘 2 線的上游和勘 1 線的下游作為壩軸線比較范圍。4 巖石物理力學性質(zhì)壩基各類巖石的室內(nèi)物理性能實驗成果見表 1—2表 12 巖石室內(nèi)物理性能的實驗成果容重（g /cm3）近似垂直面抗壓強度（kg/cm 2）巖石名稱數(shù)量 干 濕比重吸水率（% ）孔隙率（% ） 干 濕軟化系數(shù)實驗組數(shù)石英片巖最大值最小值平均值199213588云母長英片巖最大值最小值平均值 7云母片巖最大值最小值平均值 2注： 公斤/平方厘米。壩基是由三種巖性所組成的。巖石與巖石，巖石與混凝土之間抗剪強度實驗，選取河床微風化~新鮮巖石，制備 202020 厘米試樣確定，其成果可見表 1—4。建筑物部位的分段混凝土/巖摩擦系數(shù)建議值河床式水電站設計及混凝土蝸殼結構計算 右岸擋水段 f = 船閘 f= 溢流段 f= 廠房段 f=各類巖石變形的模具量建議值如下： 新鮮石英片巖 20104 公斤/厘米 2 新鮮云母長英片巖 15104 公斤/厘米 2 新鮮云母片巖 10104 公斤/厘米 2表 13 壩基巖石承載能力列舉數(shù)值建議數(shù)據(jù)（公斤/厘米 2）巖 性垂直片理巖 平面片理巖微風化 ~新鮮的石英片巖 100 55微風化~ 新鮮的云母長英片巖 90 45微風化 ~新鮮的云母片巖 50 10表 14 巖石室內(nèi)實驗成果表抗 剪算術平均值 圖解法 最小二乘法巖性實驗條件 tgY C tgY C tgY C組數(shù)巖/巖 18云母片巖混/巖 9巖/巖 11云母長英片巖混/巖 2石英片巖混/巖 6備注 分析中舍去少數(shù)偏大的成果表 15 巖石抗剪強度指標建議值水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計 15 建 議 值巖石名稱 邊界條件摩擦系數(shù) 粘聚力（C ）公斤/厘米 2云母片巖 巖/巖 云母長英片巖 巖/巖 云母片巖 混/巖 云母長英片巖 混/巖 長英片巖 混/巖 F4 巖/巖 巖/巖混/巖 / 建 筑 材 料在壩址附近缺少沙石料。1. 涉沙凈沙料場，沙的質(zhì)量良好，初步估計儲量約為 15~20 萬立方米，運輸條件較好，可供工程前期施工時使用。3. 土料最優(yōu)開采地段為下壩址的右岸，高程在 120~170 米左右，儲量為50~60 萬立方米以上，質(zhì)量可滿足圍堰施工強度要求。開發(fā)本電站主要目的是適應福建省工農(nóng)用電需要。有通航要求，估計近期過壩貨運量為 30~60 萬噸。毛竹 500~600 萬株。樞紐建成后，因水庫小無力承擔下游防洪任務，下游無灌溉要求。校核洪水位 ,同理可查得下游水位 ，水頭為 ，汛期限河床式水電站設計及混凝土蝸殼結構計算制水位 m ，設計低水位 ?？紤]河床式水電站樞紐布置特點，為保證洪水季節(jié)泄水安全迅速，保證水流流態(tài)平穩(wěn)，防止產(chǎn)生回流，初步將泄水建筑物即溢流壩布置在河床中間。(Ⅰ).左岸船閘中部溢流壩右岸廠房布置方案考慮主河槽位于左河床靠近左岸 30~50m 之間，開挖至弱風化巖層需至 高程左右，初步設計布置船閘易于通航需求；沿壩軸線自此至右岸 500~600m 之間，開挖至弱風化巖層需至 高程左右，初步設計選擇布置溢流壩和河床式廠房，考慮溢流壩洪水期泄洪不對電廠發(fā)電造成影響，其間用重力擋水壩銜接；考慮河流右岸交通便利，山坡較緩，易于出線進廠布置，而將河床式廠房置于右岸，且右岸現(xiàn)有鐵路線沿河岸通過壩址，將廠房布置在右岸有利于利用鐵路在工程施工時建筑材料的轉運及機電設備安裝時機電設備的運輸。(Ⅱ).左岸廠房中部溢流壩右岸船閘布置方案由于廠房布置在左岸原主河槽處，廠房施工時需開挖土石方較第一種方案小，相對節(jié)省工程投資。綜上，初步設計采用(Ⅰ).方案，即左岸船閘河床中部溢流壩右岸廠房方案，并采用重力壩擋水，溢流壩泄洪，底流消能。水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計 17 第 二 章 重 力 壩 擋 水 壩 段 設 計沙溪口水利樞紐河床較寬，初步選擇用重力壩擋水，由于重力壩壩體與地基的接觸面積大，受揚壓力的影響也大。沙溪口水利樞紐在洪水季節(jié)上下游水位均較高揚壓力較大，初步設計壩型不能采用基本壩型剖面，需做一定調(diào)整。基本設計參數(shù)：a).水位。b).壩底高程。c).材料重度。13m03md).巖石抗剪強度。即：壩頂高程 ▽=靜水位+Δ h （21）式中：Δh=h l%+hz+hc 式中：h l%——累積頻率為 1%的波浪高度，m；hz——波浪中心線高出靜水位的高度，可用 hz = 計算，m；mLHct?2%1hc——取決于壩的級別和計算情況的安全超高，m；波浪要素 hl%由官廳水庫公式計算，得河床式水電站設計及混凝土蝸殼結構計算 312020m)vgD(?? )vgD(??式中：h m——波浪高，當 =20～250 時，為累計頻率 5%的波高；當20=250～1000 時，為累計頻率 10%的波高；20vg V0——計算風速，m/s； D——風區(qū)長度，即吹程，可由壩前水域形狀確定，m；2． 1　 剖 面 設 計2．1．1　壩頂高程壩頂高程由靜水位+相應情況下的風浪涌高和安全超高。并考慮其他因素，取重力壩壩頂高程取 河床式水電站設計及混凝土蝸殼結構計算2．1．2　壩頂寬度非溢流壩的壩頂寬度一般可取為壩高的 8%~10%（即 ~） ，且不小于3m。2．1．3　廊道的布置壩體內(nèi)灌漿廊道上游壁到上游壩面的距離應不小于 ~ 倍水頭，且不小于 4~5m，取 4m，寬度 ~3m，取 。壩體縱向排水檢查廊道考慮壩高較小，只設基礎排水廊道，高取 2m，寬取 。2．1．4　剖面形態(tài)因本水利樞紐壩址摩擦系數(shù)較小，所以不能按常規(guī)壩體設計。取壩底寬度 40m。 上游坡 n=，下游坡 m=水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計 21 圖 21 擋水壩段剖面圖2． 2　 壩 體 穩(wěn) 定 分 析 和 應 力 校 核2．2．1　設計洪水位時（ ）,412?2．2．1．1　荷載計算自重 順 時 針逆 時 針逆 時 ./2)(.?????水壓力上游水壓力 逆 時 針逆 時 針順 時 )(. 305.)(512 22???????河床式水電站設計及混凝土蝸殼結構計算下游水壓力 順 時 針逆 時 針）（ .