【正文】 ( S( )= =124 （ kN） 1/ rd R( )＜ 1/ rd R( 四 .應力分析 （依據： 中國水利水電出版社出版，書號為： ISBN7801245202/TV 325《水工建筑物》高職高專教材第一章第四節(jié)。 m） ； 不計揚壓力時， ∑ W=400 ， ∑ M==（ KN ㈠ . 邊緣應力計算 1. 邊緣正應力計算 ⑴ . 上游邊緣正應力 計揚壓力： ? yˊ =∑ W/T+(6∑ M/T2) =＋ (6 ) = (kPa) 不計揚壓力 ? yˊ =＋ 6 ) = (kPa) ⑵ . 下游邊緣正應力 計揚壓力： ? y〞 = － (6 ) = (kPa) 不計揚壓力： ? y〞 = － (6 ) = (kPa) T： 計算截面沿上下游方向的寬度。 2. 邊緣剪應力計算 ① . 上游邊緣剪應力 σˊ ＝（ Pˊ － ? yˊ ） n ＝（ ） = (kPa) ② . 下游邊緣剪應力 σˊ ＝（ ? y〞 P〞） m ＝（ ） = (kPa) 3. 邊緣主應力計算 ① . 上游邊緣主應力 ? xˊ = Pˊ －（ Pˊ － ? yˊ ） n 2 =（ ） =(kPa) ② . 下游邊緣主應力 ? x〞 = P〞 +（ ? y〞 P〞） m 2 =+（ ） =(kPa) ㈡ . 壩體內 部應力計算 五 .強度校核 考慮揚壓力時： 基本組合： ∑ W=305 ， ∑ M==（ KN m） ㈠ . 承載能力極限狀態(tài)強度校核 壩趾抗壓強度極限狀態(tài) ⑴ .基本組合時，設計狀況系數 ψ =， 結構系數 rd = r0 ψ S( ) =（ 1/） = （ kPa） = MPa r0 ψ S( ) ⑵ . 偶然組合時，設計狀況系數 ψ =， 結構系數 rd = r0 ψ S( ) = MPa r0 ψ S( ) ㈡ . 正常使用極限狀態(tài) 壩踵不出現(xiàn)拉應力 故設計狀況系數、作用分項系數和材料性能分項系數均采用 代入計算。 )= [ 六 .提高壩體抗滑穩(wěn)定的工程措施 ： 1. 設置傾斜的上游壩面，利用壩面上水重增加穩(wěn)定； 2. 采用有利的開挖輪廓線； 3. 設置齒墻； 4. 抽水降壓措施； 5. 加固地基。墻身采用與壩體連成整體的鋼筋混凝土結構，并在壩體橫縫處留伸縮縫，并設止水。 2. 欄桿 壩頂下游側做欄桿，以保護行人行車的安全。路面有適當的橫向坡度，中間比兩側稍高，利于排水，并設置相應的排水設施，將路面雨水排向上游或壩身排水設備中。 ㈡ . 分縫 1. 橫縫 橫縫垂直于壩軸線布置，沿壩體的整個高度將壩體分割成若干獨立壩段。是永久性的，縫內不灌漿，不設鍵槽，必須設止水設備。本設計取 15m。取 2cm。 ⑶ .止水設備 適應橫縫張開或閉合的伸縮性以及日后補強的可能性。 第一道止水片距上游面 ，以后各道止水設備間的距離為 。預制塊高 ，厚10cm. 在橫縫止水設備下游設排水孔。 2. 縱縫 縱縫是為適應混凝土的澆筑能力和施工期混凝土的散熱而設置的臨時縫。 本設計壩型澆筑面積不大，不設縱縫。 ㈢ .排水 壩體排水是在上游防滲層之后，沿壩軸線方向布置一排豎向排水管。 、 ㈣ . 廊道 碾壓混凝土壩壩體內盡量少設廊道和孔洞。 為保持壩體穩(wěn)定，壩基開挖形狀為鋸齒形。根據本工程地形地質條件，在壩基上、下游應力較大的地區(qū)進行固結灌漿外，還在地質巖性較差的地區(qū)進行。基不地區(qū) 15m。帷幕在可能發(fā)生滲透變形的地段采用兩排。 依據： 黃河水利出版社出版，書號為： ISBN780621710X/TV 294《水工建筑物》中專教材第一章第六節(jié)； 中國水利水電出版社出版，書號為： ISBN7801243102/TV 二 . 要求 溢流壩設計時既要滿足穩(wěn)定和強度要求，還要滿足下列要求： 1. 有足夠的泄洪能力； 2. 應使水流平順地通過壩面，避免產生振動和空蝕； 3. 應使下泄水流對河床不產生危及壩體安全的局部沖刷； 4. 不影響樞紐中其他建筑物的正常運行等。 ⑴ . 壩頂溢流式（開敞式）： 此型式溢流孔除宣泄洪水外，還能排除冰凌和其他漂浮物。該孔口型式的優(yōu)點是結構簡單，管理方便，僅適用于淹沒損失不大的中小型工程。于大、中型水庫的溢流壩孔口一般均設有閘門。胸墻的作用是降低閘門高度。 ⑶ . 通過方案比較以及實際情況，選用壩頂溢流式孔口，設露頂閘門。 Q0 ：通過泄水孔、水電站及其建筑物的下泄流量。正常運行時取 ~， 校核情況時取 。 ⑵ . 單寬流量的選擇 單寬流量 q 是決定孔口尺寸的重要指標， q 的選定必須綜合地質條件、下游河道的水深、樞紐布置和消能工的設計，通過技術經濟比較后選定。 m)；對較好巖石取 q=50~70m3/(s m)。 m) ⑶ . 確定孔口數 n、每孔凈寬 b和閘墩厚度 d 在我國目前大、中型壩每孔凈寬常用 b=8~16m，有排泄漂浮物要求時，可加大到 18~20m。 L= Q 溢 /q = 3340/70 = n == 個 確定 n=5 個 。 d=2m. ⑷ . 前緣總凈寬 L0 算兩邊邊墩在內： L0 =L+(n+1)d = +6 2 = 不算邊墩： L0=L+(n1)d = +4 2 = 2. 堰頂高程 上游校核洪水位 ，相應下游水位為 。 ⑴ . 剖面設計水頭 Hd與實際水頭 H0 結合我國工程實際運行實踐經驗 Hd=（ ~） Hmax 。 已知本水利樞紐為高水頭樞紐，則設大壩為高壩，即 P/ Hd＞ ，故可略去行近流速水頭，即 H0=H=Hd，則流量系數為 m=md=。 由于下游水位小于堰頂高程，所以 hs＜ 0，又 P/ H0＞ 2，所以 ? s= 是正確的。 3. 閘門 閘門 寬度取孔口寬度 10m，高度與 Hd相應取 10m；查閘門行譜，取標準閘門高度 13m。 本設計采用挑流消能，選擇挑射角 α =25176。 1. 頂部曲線段 WES 型溢流堰堰頂曲線以堰頂為界，分上游段和下游段兩部分。上游堰面曲線與堰頂之間用三段弧連接。 ⑴ . 三段弧坐標系數 R1= Hd= 10=5 R2= Hd= 10=2 R3= Hd= 10= xR1= Hd=() 10= xR2= Hd=() 10= xR3= Hd=() 10= ⑵ . 堰頂下游堰面曲線 邊坡系數 m 取 ，則 相應夾角正切 tgα =1/=， 夾角 α =176。 x、 y : 以溢流堰頂點為坐標原點的坐標， x 以向下游為正 ， y 以向下為正。在此 k =2 ， n =。 3. 下部反弧段 通常采用圓弧曲線，中心角 θ 2=25176。 ① . 反弧半徑 反弧半徑視下游消能設施而定。 h ：校核洪水位閘門全開時反弧段最低點處的水深。 H ：堰上水頭，以 m計。 = (m) m(h+Rcosθ 2)= (+176。 = （ m） ④ . 中間直線段與反弧段切點 C坐標 ▽ y=▽ 壩頂 ▽ 0 = = yC=▽ y+Rcosθ 1 =+176。上游面設計成鉛直壩面，反弧段根據消能設計進行調整。 ㈡ . 常用的消 能方式 挑流式、底流式、面流式、戽流式消能。 挑流式消能是利用挑流鼻坎，將下泄的高速水流拋向空中，然后自由跌落到距壩腳較遠的下游水面，與下游水流相銜接的消能方式。 ⑵ .缺點： 對下游河床的沖刷有較大影響；下游易形成亂流，影響發(fā)電出力；易形成水霧，影戲周邊建筑物。 ⑴．挑流鼻坎的型式、高程及挑角的確定 ① . 挑流鼻坎型式 挑流鼻坎的型式一般有連續(xù)式、差動式、窄縫式和扭曲式。在我國的工程實踐中，連續(xù)式鼻坎應用較為廣泛。 ② . 挑流鼻坎高程 連續(xù)式挑流鼻坎的最低高程一般應高于下游最高水位 1~2m。則連續(xù)式挑流鼻坎的最低高程取。 ~35176。本設計 取 α =25176。 =x/ x= (m) L=+1 = (m) ⑵ . 挑距估算 ① . 水上挑距的計算 L1=(v12cosα sinα /g)[1+√ 1+2g(z H0/ v1sin2α )] Z ： 上下游水位差。 v1= √ 2gH0 ρ： 流速系數 。水庫水位取校核水位時 H0=。 sin25 176。 = β = ④ . 沖刷坑深度 tp= = = T=tpht = = ③ . 水下挑距的計算 L2=tp/tgβ == (m) ⑤ . 挑距的計算 L =L1+L2 =+ = ⑶ . 沖刷坑上游坡度 i i=T/ L ==＜ 所以沖坑不會危及溢流壩的安全。 ㈠ . 荷載組合計算 泄水 重力壩 校校 核核 洪洪 水水 位位 情況荷載計算表 堰頂高程： 壩基面高程： 上游水位高程： 下游水位高程： 反弧中心角： θ 1=176。 鼻坎挑角： α =25176。 c o s 5 1 . 3 4 186。 ( s i n 5 1 . 3 4 186。 ) (+)= 泥沙 P m1 1 / 2 9 . 5 2 4 . 52tg2( 4 5 176。/ 2 ) 揚 U 1 2 0 . 6 5 4 8 . 1 8 0壓 U 2 8 . 6 6 4 3 . 1 8 / 2 4 3 . 1 8 ( 2 / 3 ) 2 4 . 0 9 = 4 . 7 0 力 U 3 8 . 6 6 5 . 0 0 U45 . 0 0 2 5 . 9 9 / 2 力 矩 （KN θ 2=25176。 鼻坎坎頂高程： + W11 / 2 2 4 . 9 8 2 2 . 2 9 2 4 W22 1 . 6 5 4 0 . 4 2 2 4 W37 . 7 6 4 3 . 9 4 2 4 靜水j P 1 1 / 2 4 721 0 47/3= 壓力 P 2 1 / 2 1 021 0 10/3= 動水 Px壓力 Py泥沙 P m1 1 / 2 9 . 5 2 4 . 52tg2( 4 5 176。/ 2 ) 揚 U 1 1 0 4 8 . 1 8 0壓 U 2 9 . 2 5 4 3 . 1 8 / 2 4 3 . 1 8 ( 2 / 3 ) 2 4 . 0 9 = 4 . 7 0 力 U 3 9 . 2 5 5 . 0 U45 . 0 2 7 . 7 5 / 2 荷 載 計 算 式自重合計 垂 直 力（KN） 水 平 力（KN）對 壩 底 中 點 力 臂（m）力 矩 （KN摩擦系數 f Rk?、粘聚力 f Rk?的材料性能分項系數分別為 、 。 水壓力、水重、自重、浮托力的分項系數均取，滲透壓力、淤沙壓力、均取 。 K ： 抗滑穩(wěn)定安全系數。 方法 2 ： 取持久狀況對應的設計系數ψ =， rd = r0 ψ S( )=1/ rd （ f R?∑ W+ ? R?A） =( + )/ =（ kN） r0 ψ S( ) 即 基本組合時，滿足設計要求。 )、 R( S( )= =120 （ kN） 1/ rd R( )＜ 1/ rd R( ㈢ .應力分析 （依據： 中國水利水電出版社出版，書號為： ISBN7801245202/TV 325《水工建筑物》高職高專教材第一章第四節(jié)。 m） ； 不計揚壓力時， ∑ W= ， ∑ M=（ KN 1. 邊緣正應力計算 ⑴ . 上游邊緣正應力 計揚壓力： ? yˊ =∑ W/T+(6∑ M/T2) =＋ (6 ) = (kPa) 不計揚壓力 ? yˊ =＋ 6 ) = (kPa) ⑵ . 下游邊緣正應力 計揚壓力 ： ? y〞 = － (6 ) = (kPa) 不計揚壓力： ? y〞 = － (6 ) = (kPa) T： 計算截面沿上下游方向的寬度。 2. 壩體內部應力計算