【正文】 計(jì)算，計(jì)算 v2及 Es2；假定斷面 1 的水深 h1，計(jì)算 v1和 Es1；由 h1和 h2及已知的 n 計(jì)算 R1， R2， C1， C2，求得 ??? CRv , ，從而得到 ?j ，代入上式中計(jì)算 s? 。 具體計(jì)算見附 excel 表。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第五章 主要建筑物型式選擇和樞紐布臵 節(jié) 樞紐等別及主要建筑物的級(jí)別 由上一章經(jīng)過調(diào)洪演算得，校核洪水位為 ，水電站裝機(jī)容量為6400kw,水庫總庫容為 10 8m3,根據(jù)我國(guó)水利部頒發(fā)的現(xiàn)行規(guī)范 —— 《水利水電樞紐工程等別劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，本工程等別為三等，同時(shí)已滿足了山區(qū)樞紐等別提高一級(jí)的要求。 節(jié) 壩型選擇 水利樞紐中的擋水建筑物攔河壩的主要型式有：重力壩、拱壩、支墩壩、土石壩及新型壩型如碾壓混凝土壩、面板堆石壩等。 1. 拱壩 拱壩是在平面上呈凸向上游的擋水建筑物，借助拱的作用將上游水壓力的全部或部分傳給河谷兩岸的基巖。其主要特點(diǎn)： 1) 受力條件好，河谷形狀深窄較好； 2) 壩體積小，主要依靠拱作用維持穩(wěn)定，自重作用影響不大 。 根據(jù)拱壩的特點(diǎn)，要求建造于狹窄河谷上；對(duì)地質(zhì)較理想的條件是巖石盡量密致，質(zhì)地均勻 ，有足夠的強(qiáng)度、不透水性和耐久性；兩岸拱座基巖堅(jiān)固而完整，邊坡穩(wěn)定，沒有大的斷裂構(gòu)造和軟弱夾層。 2. 支墩壩 支墩壩是由一系列支墩和其支承的上游擋水蓋板所組成，庫水壓力泥沙壓力等由蓋板傳給支墩，再由支墩傳給地基。 3. 重力壩 重力壩工作 原理：一是依靠把體自重在靶機(jī)面上產(chǎn)生摩阻力來抵抗水平水壓力以達(dá)到穩(wěn)定要求；二是利用壩體自重在水平面上產(chǎn)生壓應(yīng)力來抵消由于水壓所引起的拉應(yīng)力以滿足遷都要求。 對(duì)于本工程，地質(zhì)條件差，地基承載能力較低，且弱風(fēng)化巖魚混凝土之間的摩擦系數(shù) f=~,為達(dá)到穩(wěn)定要求必然增加斷面面積，增加工程量，而且，用來拌和混凝土的砂礫石 料只有在理壩址 10~15km 處才有料場(chǎng)，這樣會(huì)大大增加工程造價(jià)，不合理，故不宜選用重力壩。 土石壩的特點(diǎn)： 1) 筑壩材料就地取材， 節(jié)省大量鋼材、水泥、木材等建筑材料。土石壩三立體結(jié)構(gòu)具有適應(yīng)地基變形的良好條件，對(duì)地基的要求比混凝土壩的低； 3) 施工方法選擇靈活性大。 4) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià) 低廉，運(yùn)行管理方便，工作可靠，便于維系加高。 就本工程而言，壩址附近粘土很少。 堆石壩屬于土石壩的一種，是以石料為主要填筑材料的擋水建筑物，壩體由堆石體、防滲體和過渡層三部分組成，與前述土壩相比具有剖面小、 造價(jià)低、施工速度快、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，且本工程壩址附近廣泛分布有炎性較堅(jiān)硬，力學(xué)強(qiáng)度高，質(zhì)量較好，儲(chǔ)量豐富的堆石料，因此可優(yōu)先考慮選擇建造堆石壩方案。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 節(jié) 泄水建筑物 由上一章所述：泄水建筑物采用正槽溢洪道，堰頂高程 ，溢流孔凈寬 10m，閘門的寬為 10m，高為 5m，平板 閘 門。隧洞采用圓形斷面，直徑為 3m，隧洞進(jìn)口布臵閘門 （具體布臵見大壩平面布臵圖） ，蓄水時(shí)下閘擋水， 當(dāng)放空庫容時(shí)開閘放水（具體設(shè)計(jì)見第八章）。 本工程采用引水式發(fā)電，引水隧洞布臵在右岸山體中，最大引用流量為5m3/s，廠房位于段莘江灣湖山村左岸下游 340m 處，地面式，總面積 ,其中主廠房寬 ，主廠房?jī)?nèi)安裝二臺(tái) HL110WJ76，配 SFWJ30006/1480 的水輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)組安裝高程為 103m，多年平均發(fā)電量為 1700 104kw〃 h，保證出力 1461kw。 引水隧洞，調(diào)壓井，壓力管道的布臵見大圖。本工程地形上右岸有一低矮埡口，頂高程為 276m，直接填筑石料會(huì)有很大的工程量，故考慮在右岸低矮埡口處設(shè)混凝土擋墻作為副壩擋水。雖然右岸有天然埡口，本是布臵溢洪道的有利條 件，但是埡口下游是村莊和耕地，若開挖溢洪道會(huì)增加移民，所以綜合比較把溢洪道布臵于左岸。 水電站建筑物 引水式水電站，設(shè)計(jì)水頭 174m。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第六章 第一主要建筑物設(shè)計(jì) 節(jié) 壩型的選擇 堆石壩壩型綜述 堆石壩屬于土石壩的一種，是以石料為主要填筑材料的擋水建筑物，壩體由堆石體、防滲體和過渡層三部分組成，與前述土壩相 比具有剖面小、造價(jià)低、施工速度快、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，因此在壩工建設(shè)中占有相當(dāng)重要的地位。 按防滲體材料分類：堆石壩防滲材料最常見的是土、瀝青混凝土、鋼筋混凝土及新興的復(fù)合土工膜； 按防滲體位臵分類：心墻堆石壩，斜墻堆石壩，混凝土（或復(fù)合土工膜防滲）面板堆石壩； 按堆石施工方法分類：有堆石、砌石、定向爆破三種； 按壩體是否過水分類：絕大多數(shù)堆石壩是不過水的，中小型工程偶也設(shè)計(jì)建筑溢流堆石壩。 設(shè)計(jì)建造這種壩時(shí)自然也應(yīng)注意她仍存在的弱點(diǎn)：其一是面板堆基礎(chǔ)沉陷很敏感，故要重視壩基缺陷的處理；其二是面板抗漂浮物沖擊、抗嚴(yán)寒冰凍及抗環(huán)境水侵蝕作用方面性能稍差；其三是抗震性能差。 B 江樞紐工程壩型 影響堆石壩壩型選擇的因素很多，最主要的石壩址附近的筑壩材料以及地形地質(zhì)條件，氣候條件，施工條件，壩基處理，抗震要求等。 因?yàn)楸竟こ虊沃犯浇惩梁苌?，壩址上下游有一定的粘土分布，但都是?dāng)?shù)剞r(nóng)民耕地，要利用這些粘土，就要涉及當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的移民問題，費(fèi)用很大。 以下選用兩個(gè)最合理的方案進(jìn)行優(yōu)選： 方案一： 鋼筋 混凝土面板堆石壩； 方案二：復(fù)合土工膜防滲面板堆石壩。 復(fù)合土工膜防滲面板堆石壩 不僅 繼承了鋼筋混凝土面板堆石壩的優(yōu)點(diǎn)，而且土工膜的施工比鋼筋混凝土面板 價(jià)格便宜， 施工更加快捷方便，同時(shí)克服了面板對(duì)基礎(chǔ)沉陷很敏感 的缺點(diǎn)，但是土工膜受一定的氣候條件限制，氣溫過低就不能發(fā)揮作用。 下面從 三方面對(duì)上述 兩 方案進(jìn)行具體比較： 第一，從樞紐布臵方面來看，因?yàn)槎紝俣咽瘔?，只是防滲體有所不同，故在樞紐布臵中，兩方案并無差異； 第二， 從施工角度來看，兩方案 堆石 體 部分無差別，相比較而言，鋼筋混凝土面板堆石壩的 面板比復(fù)合土工膜的工作量大 。 第三，從工程造價(jià)角度看： 面板總面積： 18501m2 1）筋 筋 混凝土面板方案： 筋 筋 混凝土 面板單價(jià)： 450 元 /m3 筋 筋 混凝土 面板造價(jià)： 450 18501 = 萬元 止水單價(jià)： 300 元 /m 止水造價(jià)： 300 650= 萬元 鋼筋混凝土面板方案總造價(jià)： 萬元 2)復(fù)合土工膜造價(jià) 復(fù)合土工膜 單價(jià)： 18 元 /m2 復(fù)合 土工膜 造價(jià)： 18 18501= 萬元 素混凝土 單價(jià)： 300 元 /m3 素混凝土 保護(hù)層 造價(jià)： 300 18501 = 萬元 復(fù)合土工膜方案總造價(jià)： 萬元 由上可知，復(fù)合土工膜方案造價(jià)遠(yuǎn)小于鋼筋混凝土面板方案 。 節(jié) 大壩的輪廓尺寸及防滲體設(shè)計(jì) 壩頂高程 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 由第四章 節(jié)計(jì)算可得：防浪墻頂高程 ，根據(jù)混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范可知：防浪墻頂高出壩頂 1~，且防浪墻低高程以高于正常蓄水 位。 （二） L 型擋墻 L 型防浪墻尺寸選擇 在面板堆石壩中，一般都在壩頂上游邊緣處設(shè)臵鋼筋混凝土防浪墻，用以降低壩頂高度，減少堆石體的工程量，而混凝土的用量則增加不多，這樣可降低工程量和造價(jià)，加快施工進(jìn)度。在復(fù)合土工膜面板堆石壩中，土工織物穿入 L 型擋墻，共同構(gòu)成一個(gè)防滲整體。 壩頂上游側(cè)設(shè)臵 L 型防浪墻，根據(jù)防浪墻底部高程宜高于正常蓄水位的要求，取防浪墻底部 高程為正常蓄水位▽ L 底 =，則墻高h(yuǎn)=280－ =。 L 型擋墻尺寸如右圖： 尺寸單位 mm，高程單位 m。 1） 主動(dòng)土壓力系數(shù)： Ka=20002 ])c o s ()c o s ( )s i n ()s i n (1)[c o s (c o s)c o s (???????????????????? 式中： ? — 內(nèi)摩擦角 ? — 墻背與豎直線間夾角 ? — 填土表面與水平面間夾角 0? — 墻背與填土間的摩擦角 豎直的混凝土或砌體墻背取 0? =(1/3— 1/2)? 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 Ka = 則 主動(dòng)土壓力： Ea =21 ? H2 Ka = 2） 被動(dòng)土壓力系數(shù)： K=p20002 ])c o s ()c o s ( )s i n ()s i n (1)[c o s (c o s)c o s (???????????????????? = 則 被動(dòng)土壓力： Ep =21 ? H2 Kp = 3） 靜止土壓力系數(shù)： K0 =???1 式中： ? — 泊松比 計(jì)算得 K0 = 靜止土壓力： E0 =21 ? H2 K0 = KN 4） 校核洪水位時(shí)靜水壓力： 221 HPw?? = 5） 浪壓力：壩前水深 H 大于 mLL ? ，為深水波。 6） 彎矩計(jì)算： HEM G ????? 00 ??? 式中： 0? — 安全級(jí)別， 0? =； ? — 持久工況系數(shù)， ? =； G? — 永久荷載分項(xiàng)系數(shù)， G? =； M =〃 m 配筋計(jì)算： 環(huán)境級(jí)別為：露天、二類 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 保護(hù)層厚度 a=45mm 取單位寬度 1m 進(jìn)行計(jì)算，混凝土采用 c20，則軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2/10 mmNfc ? 。 鋼筋面積： ycs fhbfA /0???? ? = 計(jì)算的配筋率：0hbAs??? =% min? =% 故采用最小配筋率配筋： 20m in 3 2 mmhbA s ???? ? 選配 125? （ As=565 ㎜ 2） 在上游側(cè)采用構(gòu)造對(duì)稱配筋，配 125? ，分布鋼筋采用 3006? ， 底板按構(gòu)造配筋，配 125? ，分布鋼筋采用 3006? 。 則抗滑穩(wěn)定系數(shù) K= K≥ ~，滿足要求。 L 型擋墻地基承載力計(jì)算 由于 L 型擋墻作用在地基上的力是偏心的，故考慮制售靜土壓力情況下的偏心受壓狀況。 基地應(yīng)力： k P aBeBVdu )61(, ??? ?? 則基底壓力遠(yuǎn)小于地基承載力，且 du,? 均大于 0，無拉應(yīng)力出現(xiàn)，故 L型擋墻滿足應(yīng)力條 件。 連接方法如右圖所示： 壩坡與馬道 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 根據(jù)《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》 SL228－ 98 中規(guī)定：當(dāng)筑壩材料為硬巖堆石料時(shí)，上下游壩坡可采用 1:~1:，軟巖堆石料的壩坡宜適當(dāng)放緩，當(dāng)質(zhì)量良好的天然砂礫石料筑壩時(shí)，上下游壩坡可采用 1:~1:。下游采用 厚的微新千枚巖干砌石護(hù)坡，以保證下游坡的穩(wěn)定。一般情況，應(yīng)對(duì)堆石體各部分分別提出材料特性、最大粒徑、粒徑級(jí)配、碾壓后的密實(shí)度和變形模量以及透水性和施工工藝要求，這就需要根據(jù)堆石體各部分的受力條件和所起的作用進(jìn)行研究，將堆石體作適當(dāng)分 區(qū)，以方便施工及降低工程造價(jià)。過渡區(qū)內(nèi)緊靠面板的部分，起直接制成面板的作用，一般應(yīng)具有高變形模量，均勻性和低透水性，其位臵相當(dāng)于面板的墊層，故又稱為墊層。堆石按其所在的部位，又劃分為兩個(gè)區(qū)，靠近中央及上游部位的堆石區(qū)，受水壓力作用較大，離地面也較近，較為重要，特性與技術(shù)要求較高，故專分為一個(gè)小區(qū)，稱為主堆石區(qū)；靠下游部位的堆石區(qū)主要起保持壩體整體和下游壩坡穩(wěn)定作用，特性和技術(shù)要求較低，為次堆 石區(qū)。 根據(jù)上述要求，考慮到本工程當(dāng)?shù)囟咽霞皯?yīng)力狀態(tài)因素，將大壩大致分區(qū)如圖所示： Ⅱ —— 過渡層， Ⅲ —— 主堆石區(qū)， Ⅳ —— 次堆石區(qū)； 混凝土保護(hù)層厚度 100 ㎜； 無沙混凝土墊層水平向厚度 120 ㎜； 過渡層作為墊層與主堆石區(qū)的過渡段，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，取水平向厚度 3m。 副壩的型式及穩(wěn)定驗(yàn)算 1. 副壩的型式 副壩采用重力式混凝土擋墻，考慮到汽車上壩要求，取壩頂寬度與主壩同寬，為 5m。 其截面如圖： 其中，壩頂最小寬度 B=??? ?0cH H— 壩高， H=； c? — 混凝土容重， c? =24kN/m3； 0? — 水容重， 0? =10 kN/m3； ? — 揚(yáng)壓力折減系數(shù)，河岸取為 ； 則 B=??? ?0cH =，取