【正文】 （）2=(m)；HS/H10=,查表712，得：σS= 則：C1=σjhc〃+q2/2g(σjhc〃)2[q/σSm1(2g)1/2]2/3=+（）2（）2/3=（m）計(jì)算的C1值與所設(shè)值相同，取C1=。 hc〃=。由于不明消力坎的過(guò)流情況，先按自由過(guò)流計(jì)算C2,取σS=，m1=，得：C2=σjhc〃+q2/2g(σjhc〃)2[q/σSm1(2g)1/2]2/3=+（）2（）2/3=（m） 復(fù)核：設(shè)坎上全水頭為H10，hS/H10=htC2/[q/σSm1(2g)1/2]2/3=（）2/3=＞故消力坎為淹沒(méi)過(guò)流，需按淹沒(méi)過(guò)流試算。（3）坎高的確定坎高C應(yīng)在流量變化范圍內(nèi)選定幾個(gè)q值分別計(jì)算，取其最大值作為設(shè)計(jì)的坎高值。因過(guò)坎水流為淹沒(méi)出流，不校核坎后水流銜接情況。因此，由水躍長(zhǎng)度所決定的消力池長(zhǎng)度LK的設(shè)計(jì)單寬流量qL應(yīng)為建筑物所通過(guò)的最大單寬流量?！湛s斷面水深和共軛水深hh2:h1=h2=——躍前斷面流速和佛汝德數(shù)：V1=q/h1=Fr1=V1/gh11/2=()1/2=（2）水躍長(zhǎng)度計(jì)算：見(jiàn)《水力學(xué)》P252公式：——吳持恭公式Lj=(Fr11)=()=(m)——?dú)W勒佛托斯基公式Lj=（h2h1）=()=(m)——陳椿庭公式Lj=(Fr11)=（）=(m)上述三個(gè)公式的計(jì)算結(jié)果均不相同，但都比較接近，因歐勒佛托斯基公式適用于Fr1=～，故取水躍長(zhǎng)度Lj=≈。由于水流出護(hù)坦后紊動(dòng)仍很激烈，底部流速仍較大，流速分布也未恢復(fù)到天然河道的流速分布，對(duì)河床仍有較強(qiáng)的沖刷能力；而壩下河道為石英砂巖與板巖互層，大裂隙較多，并有軟弱夾層，抗沖能力較差，設(shè)計(jì)考慮在護(hù)坦后設(shè)置海漫，以保護(hù)消力坎基礎(chǔ)不被淘刷。海漫長(zhǎng)度估算：（1） 按《水力計(jì)算手冊(cè)》P223公式（4220）計(jì)算：LP=（～）ht式中：ht—下游水深，取ht=（設(shè)計(jì)洪水時(shí)的下游水深），則：LP==。經(jīng)估算,水流出坎后平均流速約4m/s～5m/s左右，由于對(duì)消力坎下游側(cè)河道地質(zhì)及覆蓋層情況不清，本設(shè)計(jì)擬取海漫長(zhǎng)80m。根據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》第六卷“泄水與過(guò)壩建筑物”P(pán)6181表2725“沿中墩的水面線坐標(biāo)（2型中墩）”，列出本溢流壩校核洪水位時(shí)水流沿閘墩不摻氣水面線的坐標(biāo)值，并取水面以上的超高值≧，作為閘墩高度、邊墻頂高度、弧形閘門(mén)門(mén)軸高程確定的依據(jù)。計(jì)算方法：從上表2725中，內(nèi)插求出H/Hd=、相應(yīng)于H/Hd的Y/Hd的值；然后算出X、Y值，點(diǎn)繪水面曲線。 沿閘墩不摻氣的水面線坐標(biāo)值（2型中墩）X/HdX(m)Y/HdY(m)注：X、Y的坐標(biāo)原點(diǎn)位于堰面頂點(diǎn)，X軸向下游為正，Y軸向下為正根據(jù)本壩的運(yùn)行情況,作用于壩體上的荷載分為基本荷載和特殊荷載。?。簱P(yáng)壓力折減系數(shù)α：根據(jù)教材P45中設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定——河床壩段揚(yáng)壓力折減系數(shù)α=～；岸坡壩段α=～。壩前淤沙高程:▽。淤沙浮容重：； （2） 特殊荷載1） 校核洪水時(shí)的靜水壓力；2） 相應(yīng)于校核洪水位時(shí)的揚(yáng)壓力；3） 相應(yīng)于校核洪水位時(shí)的波浪壓力；4） 相應(yīng)于校核洪水位時(shí)的動(dòng)水壓力；5） 地震荷載?；窘M合由基本荷載組成；特殊組合由基本荷載和一種或幾種特殊荷載組成。因此本設(shè)計(jì)采用抗剪斷公式進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計(jì)算；（4）抗剪斷參數(shù)壩體混凝土與基巖接觸面間抗剪斷參數(shù)的取值參見(jiàn)《教材》P52表36中的抗剪斷參數(shù)f39。值：壩體混凝土與基巖接觸面抗剪斷參數(shù)的參考值巖石工程分級(jí)巖石綜合評(píng)價(jià)基巖特征抗剪斷參數(shù)f39。(Mpa)Ⅰ很好的巖石 完整的、新鮮的、致密堅(jiān)硬的、裂隙不發(fā)育的、塊狀的、厚層狀的巖石。Ⅱ好的巖石完整的、新鮮的、堅(jiān)硬的、微裂隙的、塊狀的、厚層狀的巖石。Ⅲ中等巖石完整性較差的、微風(fēng)化的、微裂隙的、中等堅(jiān)硬的、塊狀的、層狀的巖石。Ⅳ較差的巖石完整性差的、弱風(fēng)化的、弱裂隙的、較軟弱的、中厚層狀的巖石或節(jié)理不發(fā)育，但層理、片理較發(fā)育、易風(fēng)化的薄層狀的巖石。注：①本表不包括基巖內(nèi)有軟弱夾層的情況；②混凝土與基巖接觸面上的抗剪斷參數(shù)不超過(guò)混凝土本身的抗剪斷參數(shù)值；③對(duì)于Ⅰ、Ⅱ級(jí)的基巖，如果建基面能做成較大的起伏差，則接觸面上的抗剪斷參數(shù)可采用混凝土的抗剪斷參數(shù)。桃林口水庫(kù)壩址區(qū)的地層巖性為震旦系大紅峪組第一、二段，中厚層石英砂巖與板巖互層；壩基巖石雖為層狀分布，但巖層傾向上游，傾角160～180，層次分明且較為完整，條件較好，壩基巖層一般不存在抗滑穩(wěn)定問(wèn)題。=抗剪斷凝聚力：C39。利用抗剪斷強(qiáng)度公式計(jì)算時(shí)，壩體混凝土與巖石接觸面間抗剪斷安全系數(shù)Ks39。設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，不分工程級(jí)別，基本荷載組合時(shí)，；特殊荷載組合（1）校核洪水位情況時(shí)，；特殊荷載（2）地震情況時(shí)，”。壩體混凝土為均質(zhì)、連續(xù)、各項(xiàng)同性的彈性材料；僅進(jìn)行壩基上下游邊緣應(yīng)力的計(jì)算；（8）應(yīng)力計(jì)算強(qiáng)度指標(biāo)《指示書(shū)》中P12表中給出的：“石英砂巖單塊巖石室內(nèi)指標(biāo)：抗壓強(qiáng)度134～338Mpa”；根據(jù)《教材》P63的規(guī)定，壩體混凝土與基巖接觸面間的正應(yīng)力應(yīng)滿足：壩基面的最大鉛直正應(yīng)力σymax應(yīng)小于壩基容許壓應(yīng)力。C15—（9）符號(hào)規(guī)定：彎矩以順時(shí)針為正、逆時(shí)針為負(fù)；應(yīng)力以壓為正、拉為負(fù)；（10）取最大壩高斷面按單寬b=；（11）。浮托力U1 U1=（）=（t/m） M1=0 揚(yáng)壓力U3 U3=1/2=(t/m) M3=(2/3)=(tm/m) 浮托力U1 U1=（）=（t/m） M1=0 揚(yáng)壓力U3 U3=1/2=(t/m) M3=(2/3)=(tm/m) 浮托力U1 U1=()=(t/m) M1=0 揚(yáng)壓力U3 U3=1/2=(t/m) M3=(2/3)=(tm/m) 為能進(jìn)行正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的波浪壓力計(jì)算。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：——正常蓄水位時(shí)波浪壓力的力矩計(jì)算力臂l=(H正+hZ+hl)1/3(L/2+hZ+hl)=(++)1/3(++)=(m)力矩M==(tm/m)——設(shè)計(jì)洪水位時(shí)波浪壓力的力矩計(jì)算 力臂l=(H設(shè)+hZ+hl)1/3(L/2+hZ+hl) =(++)1/3(++)=(m)力矩M==(tm/m)——校核洪水位時(shí)波浪壓力的力矩計(jì)算 力臂l=(H校+hZ+hl)1/3(L/2+hZ+hl) =(++)1/3(++)=(m) 力矩M==(tm/m)（5）淤沙壓力 按《教材》P17，公式（211）計(jì)算。（6）地震荷載1）大壩的基本烈度和設(shè)計(jì)烈度 大壩基本烈度：根據(jù)《指示書(shū)》P10的介紹，本壩位于相對(duì)穩(wěn)定區(qū)，地震基本烈度為6度；大壩設(shè)計(jì)烈度：根據(jù)《教材》P37的規(guī)定:“一般采用基本作為設(shè)計(jì)烈度?！北緣螢棰窦?jí)壅水建筑物，因此取設(shè)計(jì)烈度為7度?！弊饔糜诨炷林亓紊系乃较蚩偟卣鹆0的計(jì)算公式如下： Q0=KHCZFW式中：KH—水平向地震系數(shù),為地面水平最大加速度的統(tǒng)計(jì)平均值與重力加速度的比值,當(dāng)設(shè)計(jì)烈度為7度時(shí)，KH=； CZ—綜合影響系數(shù)，取CZ=； F—地震慣性力系數(shù)，按《教材》P47，表31選用，F(xiàn)=； W—建筑物總重量。水平地震慣性力Qi的計(jì)算公式:Qi=Wi△iQO△i式中：Wi—集中在各塊質(zhì)點(diǎn)上的重量； △i—地震慣性力分布系數(shù)，由《教材》P47，表31查得； N—計(jì)算質(zhì)點(diǎn)的總數(shù)。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：——Wi和△i的計(jì)算W1==(t/m) △1=+=W1△1=W2=1/2(+)=(t/m) △2=+=W2△2=W3=1/2(+)=(t/m) △3=+=W3△3=W4=1/2(+)=(t/m) △4=W4△4=——水平地震慣性力Qi的計(jì)算水平向總地震慣性力Q0=△4=W1△1+W2△2+W3△3+W4△4=+++=Q1===（t/m）Q2===（t/m）Q3===（t/m）Q4===（t/m）——水平地震慣性力對(duì)壩基截面形心0點(diǎn)的力矩計(jì)算M1=（=(tm/m)M2=(++)=(tm/m)M3=(+)=(tm/m)M4==(tm/m)（1：）正常蓄水位情況下， 擋水壩正常蓄水位情況下的荷載計(jì)算表力 名力 值（t/m）力矩（tm/m)注逆時(shí)針順時(shí)針垂直力自重W1W2∑W揚(yáng)壓力U100U2U3U4∑U∑垂直力水平力靜水壓力P1P2∑P靜水壓力PL淤沙壓力PS∑水平力合 計(jì)（1） 抗滑穩(wěn)定計(jì)算按抗剪斷強(qiáng)度公式的抗滑穩(wěn)定計(jì)算是將壩體與基巖間看成是一個(gè)交接面，認(rèn)為壩體混凝土與基巖接觸良好，考慮壩體混凝土與基巖間的凝聚力?！辜魯嗄Σ料禂?shù) f39。—抗剪斷凝聚力， c39。 則： KS==＜ 不滿足抗滑穩(wěn)定要求。設(shè)計(jì)洪水位情況下, 擋水壩設(shè)計(jì)洪水位情況下的荷載計(jì)算表力 名力值(t/m）力矩(tm/m)注逆時(shí)針順時(shí)針垂直力自重W1W2∑W揚(yáng)壓力U100U2U3U4∑U∑垂直力水平力靜水壓力P1P2∑P波浪壓力PL淤沙沙壓力PS∑水平力合計(jì)(1)抗滑穩(wěn)定計(jì)算K39。（2）應(yīng)力計(jì)算σyu=+=+=(t/m2)=＜75kg/cm2σyd===(t/m2)=＞0 (壓應(yīng)力)，無(wú)拉應(yīng)力，應(yīng)力成果滿足要求。S===＞ 滿足抗滑穩(wěn)定要求。地震情況下取正常蓄水位時(shí)的揚(yáng)壓力、凈水壓力和波浪壓力， 擋水壩地震情況下的荷載計(jì)算表力 名力值(tm)力矩(tm/m)注逆時(shí)針順時(shí)針垂直力自重W1W2∑W揚(yáng)壓力U100U2U3U4∑U∑垂直力水平力靜水壓力P1P2∑P波浪壓力PL淤沙壓力PS地震力Q1Q2Q3Q4∑Q∑水平力合 計(jì)(1)抗滑穩(wěn)定計(jì)算K39。 （2）應(yīng)力計(jì)算σyu=+=+=(t/m2)=＜75kg/cm2σyd===(t/m2)=＞0 (壓應(yīng)力)，無(wú)拉應(yīng)力，應(yīng)力成果滿足要求。因水平力較大，下游把坡為1：，壩體自重不夠，不滿足壩基抗滑穩(wěn)定要求。 擋水壩邊緣應(yīng)力計(jì)算成果匯總表 （上游邊緣應(yīng)力/下游邊緣應(yīng)力） 單位：kg/cm2下游壩坡基本荷載組合特殊荷載組合正常蓄水位設(shè)計(jì)洪水位校核洪水位地震情況1：由上表可見(jiàn): 上游壩踵處沒(méi)出現(xiàn)拉應(yīng)力，；（1） 穩(wěn)定計(jì)算成果小結(jié) 擋水壩下游壩坡1：?；竞奢d組合的設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，安全系數(shù)最?。↘=＜），正常蓄水位時(shí)次之（K=＜），是擋水壩剖面設(shè)計(jì)的控制工況； 上述計(jì)算表明，本壩的壩體剖面由抗滑穩(wěn)定控制，壩體自重不夠，斷面偏小，應(yīng)加大壩體剖面。根據(jù)上述分析，以下僅計(jì)算基本荷載組合（特別是設(shè)計(jì)洪水情況）。：；根據(jù)上述穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算小結(jié)，對(duì)擋水壩下游壩坡1：，僅計(jì)算正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位兩種情況的穩(wěn)定及應(yīng)力狀況。浮托力U1 U1=（）=（t/m） M1=0 揚(yáng)壓力U3 U3=1/2=(t/m) M3==(tm/m) 浮托力U1 U1=（）=（t/m） M1=0 揚(yáng)壓力U3 U3=1/2=(t/m) M3==(tm/m) S===＞ 滿足抗滑穩(wěn)定要求