1、b江水利樞紐工程設計第一章 工程設計基本資料1.1 樞紐概況及工程目的b江是我國南部的一條河流，根據(jù)河流規(guī)劃擬建一座水庫，本設計的任務是進行水庫水利樞紐工程設計。水庫建成后，控制流域面積33700平方千米，總庫容25.5億立方米。水庫樞紐由主壩、電站及泄水底孔等組成，水庫主要任務是調節(jié)水量、供b市人生活用水、結合引水發(fā)電并兼顧防洪要求，盡可能使工程提前受益，盡早建成。根據(jù)水庫規(guī)模及在國名經(jīng)濟中的作用，樞紐定為一等工程，主壩為級建筑物，其他建筑物均按級建筑物考慮。1.2 設計任務和基本要求1.2.1 設計任務1、根據(jù)地質、地形條件和樞紐建筑物的作用進行壩線、壩型的選擇，樞紐布置方案比較通過初步分

2、析確定。繪制上、下游立視圖。2、進行非溢流壩（擋水壩）的剖面設計，內容包括：擬定擋水壩剖面，穩(wěn)定、應力分析等，并繪制剖面設計圖。3、進行溢流壩的剖面設計，內容包括：擬定斷面，水力計算，穩(wěn)定、應力分析等，并繪制剖面設計圖。4、進行細部構造設計和地基處理設計，包括：混凝土標號分區(qū)、分縫、止水、廓道、排水以及開挖、清理、灌漿、斷層處理等，并繪制有關設計圖。5、設計繪圖要求結構合理、工藝性好、表達完整清晰，符合gb規(guī)定，體現(xiàn)cad繪圖能力。1.2.2 選作內容根據(jù)設計者完成設計任務的具體情況，可選作導墻、廓道、閘墩、工作橋等結構設計內容，包括：結構計算、配筋計算和繪制設計圖紙。根據(jù)設計基本資料，確定導

3、流設計標準及導流時段，并進行導流方案比較。通過論證和計算，選定施工導流方案。編制控制性的施工總進度計劃，并繪制施工導流程序圖。1.2.3基本要求1、必須發(fā)揮獨立思考能力，創(chuàng)造性的完成設計任務，在設計中應遵循技術規(guī)范，盡量采用國內外的先進技術與經(jīng)驗。2、對待設計計算繪圖等工作，應具有嚴肅認真一絲不茍的工作作風，以使設計成果達到較高水平。3、必須充分重視和熟悉原始資料，明確設計任務，在規(guī)定的時間內圓滿完成要求的設計內容，成果包括：設計說明計算書一份、設計圖紙3張（1#）。1.3 水文分析1.3.1 年徑流b江水量較充沛，壩址處多年平均年徑流量為24.5億立方米，占全流域的53%，年內分配很不均勻，

4、主要集中汛期七、八月份。豐水年時占全年5060%，枯水年占3040%，而且年際變化也很大。1.3.2 洪水多發(fā)生在七月下旬至八月上旬有峰高量大漲落迅速的特點，據(jù)調查近一百年來由六次大水。其中1883年最大，有洪痕估算洪峰流量約為2440027400 ，實測的45年資料中最大洪峰流量發(fā)生災1962年為18800。洪峰歷時三天左右，有頻率分析法求得：表1.1 洪水流量指標項目千年一遇洪水流量萬年一遇洪水流量千年一遇三天洪量萬年一遇三天洪量指標40400 59200 26.1億45.4億表1.2 幾個重現(xiàn)期所對應的洪峰流量值重 現(xiàn) 期（年）102050100洪峰流量（）752011700178002

5、2800三日洪量（億）8.0611.416.019.7表1.3 枯水期洪水過程線（頻率：5%） 時段：9.1-6.30日 期月、日、時流 量日 期月、日、時流 量日 期月、日、時流 量6.16.2656.17.24906.18.244047248804430672610106420日 期月、日、時流 量日 期月、日、時流 量日 期月、日、時流 量879877284001079107301039012861269012380141231466014360161231661016350181301856018330201372052020310221882249022300242312445024

6、280表1.4 設計洪水過程線表 流量：重現(xiàn)期日 期1020501007.25.2871201952215110180300340825437857666311604117012901460141504183019002290171860263037504510203790537076509200235210753010450126007.26.260008150116001400568008830120001520087230114001620019600117220117001780022800147340104001480017800重現(xiàn)期日期1020501901754307700110

7、00132002037805350762091602328604040576069407.27.2210029604220503010205019051670236033604050814402080291035001113001840262031501422701700235028401712501680220026002011001600205025002310501580183021007.28.2100014501700205059501350160018808900115015501850118701100150018001485010451450170017820100014001

8、6701.3.3 泥沙本流域泥沙顆粒較粗，中值粒徑0.0375毫米，全年泥沙大部分來自汛期七、八月份，主要產(chǎn)于一次或幾次洪峰內且年際變化很大，有計算得，多年平均懸移質輸沙量為1825萬噸，多年平均含沙量7.45公升/立方米。推移質缺乏觀測資料。可計入前者的10%，這樣總入庫沙量為2010萬噸。淤砂浮容重為0.9噸/立方米，內摩擦角為12度。1.3.4 氣象庫區(qū)年平均氣溫為10左右，一月份最低月平均氣溫為零下6.8，絕對最低氣溫達零下21.7（1969年），7月份最高月平均氣溫25，絕對最高達39（1955），多年平均氣溫見表1.5。表1.5 多年平均氣溫表月份123456789101112氣溫

9、-6.8-3.43.5512.1119.1422.8625.1124.016.6710.202.85-4.4水溫10.417.121.424.623.618.511.63.4本流域無霜期較短（90-180）天，冰凍期較長（120-20天），壩址附近的河道一般12月封凍，次年3月上旬解凍，封凍期約70-100天，冰厚0.4-0.6米，岸邊可達1米，流域內冬季盛行偏北風，風速可達七、八級有時更大些，春秋兩季風向變化較大，夏季常為東南風，多年平均最大風速為21.5 ，水庫吹程。流域內多年平均降雨量約為400-700毫米，多年平均降水天數(shù)及降水量見下表1.6。表1.6 多年平均降水天數(shù)及降水量表月 份

10、123456789101112降水天數(shù)月平均1.72.53.64.66.711.015.512.67.147.32.61.1最多天數(shù)599811172120141154最少天數(shù)000111451000降水量毫米月平均1.45.68.225.739.089.1277.3215.268.830.19.22.0最大4.833.524.274.291.3217.8548.5462.8181.976.1134.611.4最小0000.912.520.0101.194.21.70001.4 工程地質1.4.1 庫區(qū)地址b江水利樞紐屬于中高山區(qū)，河谷大都為峽谷地形，岸階地狹窄，斷續(xù)出現(xiàn)且不對稱，區(qū)域內無嚴重

11、的坍岸及滲陋問題。1.4.2 壩址地址(1)地貌壩址位于y村南300米處，為低谷丘陵地區(qū)，兩岸相對高差不大，河谷開闊，寬約600米上下游兩千米范圍內，河道順直主河槽位于右岸，河床高程137米左右。枯水期河床寬約100米，由于受河流側向侵蝕兩岸地形不對稱。右岸坡度較陡約60左右，左岸較緩約20度，河床中除漫灘外，左岸還有三級階地發(fā)育，一、二級階地高程自140米160米。三級階地與緩坡相接直達山頂。覆蓋層厚度為712米的沙礫卵石沖擊層。(2)巖性壩區(qū)主要巖性為太古界拉馬溝片麻巖，其次為第四季松散堆積物，以及不同時期的侵入巖脈，壩區(qū)范圍內片麻巖以其巖性變化情況可分為六大層，其中第一、四、六層巖性較好

12、，但第一、六曾因受地形限制建壩工程很大。第四大巖層（ar i 4）為角閃斜長片麻巖。具粗粒至中間細粒纖狀花崗巖變晶結構，主要礦物為斜長石、石英及角閃石，本層巖體呈厚層塊狀、質地均一、巖性堅硬、抗風化力強、工程地質條件較好，總厚度185米左右。1.4.3 構造壩址處雖然斷層、裂隙較多，但大部分規(guī)模較小對工程影響不大，其中f2、f5、f11、f26、f27、f28斷層對壩體有一定影響，以上各斷層的特性由表1.7所示1.4.4 水文地質壩基的透水性總的看來不大，但不均一，主要決定斷裂發(fā)育程度和性質，在平面上，一級階地基巖透水性大于其它地貌單元。從垂向上看河內單位溪水量小于0.01公升/分的頂板在83

13、105米高程其間之透水層厚度為4050米，若除開挖部分厚度將更薄一些，兩岸透水層應以天然地下水位為下限，一般都大于50米。表 1.7 地質構造特性表編號走向傾向及傾角寬度（米）性質對建筑物的影響f2北東85西北275南70802.512.5壓扭長約200米一段靠近上游壩鍾。對基礎巖石力學強度及壩基完整均一性有影響。f5北東20度南東30度18.0張扭位于溢流壩段子上有向下游斜貫23隔壩段降低巖層力學強度。影響完整性和均一性。f11北東10度南東75度1.52.5張扭f11與f26兩斷層相距近而交匯，位于溢流壩處斜貫兩個壩段且交匯帶靠近下游側，對基礎力學強度影響較大。f26北東16度南東75度0

14、.31.2張扭f27北西320度北東80度0.30.6張扭f27與f28兩斷層相距也較之間有一號巖脈并欲壩體成53度夾角相交，斜穿56個壩段，對壩體有影響地段 達20米。f28北西320度北東75度1.3張扭1.4.5 巖石物理力學性質巖石容重為2.682.70 ，飽和抗壓強度，弱風化和微風化巖石均在650 以上，有的可達1100 ，混凝土與巖石的默察系數(shù)微風化及弱風化下部，可取、。1.4.6 地震庫區(qū)附近歷史地震活動較為頻繁，近年來微繁。弱震仍不斷發(fā)生，其中1936年和1976年兩次發(fā)生6度左右地震，1977年6月國家地震局地震地質大隊對本區(qū)域地震問題作了鑒定，水庫的基本烈度為7度，考慮到樞

15、紐的重要性，河水激發(fā)地震的可能性，攔河壩設防烈度采用8度。1.5 其他資料1.5.1 當?shù)亟ㄖ牧蠅沃犯浇饕笆蠄鲇?處，儲量足以建壩，閣僚長的物理性質、實驗指標，基本滿足技術要求，可作大壩混凝土骨料使用。且無大量的粘性土及沙壤土料，可供圍堰防滲材料之用。1.5.2 交通條件對外交通在右岸，公路，鐵路均距壩址較近略加修改或擴建即可直接通壩址，壩頂無重要交通要求。1.5.3 水庫水位于庫容關系曲線及淤積年限水庫水位于庫容關系曲線及淤積年限見表1.8、表1.9。表1.8 水庫水位與庫容關系曲線及淤積年限表水庫水位（）天然庫容（億）三角洲法萬氏法淤積年限十年二十年五十年五十年136.0150.0

16、160.0170.0180.0190.0200.0210.0220.0230.000.311.032.364.467.4011.2516.0922.0029.1900.210.872.134.167.0110.6316.0620.5027.6500.100.651.863.8560539.8314.0119.2026.28000.191.032.715.007.7611.0715.4022.1000000.041.234.238.9414.8322.02壩前淤積高程（）141.2144.0153.8177.5表1.9 水庫位庫容關系表水位（）庫容（億）水位（米）庫容（億）水位（）庫容（億）13

17、6.0139.0141.0143.0145.0147.0148.0150.0152.0154.0156.0158.0160.0162.000.010.030.070.110.190.220.310.420.550.700.851.031.20164.0166.0168.0170.0172.0174.0176.0178.0180.0182.0184.0186.0188.0190.01.501.482.102.362.753.203.604.004.465.005.656.206.697.40192.0194.0195.0200.0210.0220.08.108.909.2011.2516.092

18、2.001.5.4 效益水庫建成與下游水庫聯(lián)合運用，承擔多年調節(jié)作用，在保證率p=75%時，可調節(jié)水量20.05億立方米，計劃年補給工業(yè)及城市生活用水7億立方米，并可灌溉農(nóng)田100余萬畝，達到遇旱有水。電站裝機3臺，總容量18萬千瓦，平均年發(fā)電量3.45億度。1.5.5 淹沒損失庫區(qū)需遷移人口20700人，淹沒土地33400畝，房屋9100間，公路5千米。注：移民遷建標準：經(jīng)領導審查決定距壩線約40千米以下庫區(qū)段按正常高水位加風浪浸沒安全2米定淹沒線，以上按計入淤積后以1962年洪水（相當于50年一遇）的回水線作為移民線，以五年一遇洪水的回水線作為土地征用線。1.5.6 降雨等自然條件統(tǒng)計本工

19、程由水電部某工程局施工，機械化程度較高。施工作業(yè)天數(shù)，根據(jù)本地區(qū)氣溫及降雨等自然條件統(tǒng)計如表1.10。1.5.7 按施工組織設計得知，工程總工期為8年。1.5.8 其他施工期下游無供水要求，無須考慮通航，過木問題。表1.10 全年有效施工天數(shù)統(tǒng)計季度月項目合計123456789101112混凝土澆筑81119272724202125262815251圖料填筑0013252420131723252710197其他工程202224272724202126262825289表1.11 水庫規(guī)劃及建筑特性指標項目單位指標備注水位校核洪水位設計洪水位正常蓄水位汛期限制水位死水位（發(fā)電）校核洪水尾水位設計

20、洪水尾水位正常尾水位米米米米米米米米227.2224.7224.7216.0180.0156.8152.0138.4p=0.01%p=0.1%庫容總庫容調洪庫容興利庫容共用庫容死庫容億立米億立米億立米億立米億立米25.57.419.55.64.2計入十年淤積計入十年淤積壩型壩頂長度溢流壩孔數(shù)溢流堰頂高程每孔凈寬工作閘門尺寸啟閉機（270噸）設計洪水下泄流量校核洪水下泄流量米孔米米米米臺混凝土重力壩1024.019210.015.01515193230042900閘墩的中墩厚度為3米（橫縫設在閘墩中間）弧形鋼閘門固定式卷揚機限泄275003泄水孔進口底高程低孔數(shù)目工作閘門尺寸（寬高）啟閉機設計水

21、位泄水能力校核水位泄水能力米孔米米臺160.0457443404430弧形鋼閘門電站引水管道引水管道進口底高管線長度管徑最大引水流量工作閘門工作閘門啟閉機平板檢修門檢修門啟閉機米米米長米寬臺米米臺170.0121.05.0104357358.51三條引水管每條引水道平板鋼閘門24070噸液壓式共用一閃40025噸門機電站主廠房尺寸（長寬高）機組間距水輪發(fā)電機組裝機容量水輪機型號額定出力發(fā)電機型號額定出力主要壓器型號輸電線電壓米米米米臺萬瓦hl702-萬瓦ts-750萬瓦sspl-80000千伏7219.139.0016336=18lj-3306.18190-366.0220220共3臺如遇千年

22、一遇洪水，水庫最大泄量與區(qū)間同頻率洪水相遇將超過下游水庫的千年一遇設計洪水。為此需要控制下泄流量而不超過27500以符合下游水庫設計標準。第二章 壩軸線、壩型選擇和樞紐布置方案2.1壩軸線選擇根據(jù)壩址的地質、地形條件，通過定性分析確定壩軸線位置，主要考慮如下地質條件：（一）壩基全部坐落在第四大巖層上。因為壩區(qū)主要巖性為太古界拉馬溝片麻巖，其次為第四紀松散堆積物，以及不同時期的侵入巖脈，壩區(qū)內片麻巖依巖性不同可以分為六層，其中，一、四、六巖性較好。但一、六層巖層因受地形限制建壩工程量很大。第四大巖層（ar40）為角閃斜長片麻巖。具粗粒至中間細粒纖狀花崗巖變晶結構。主要礦物為斜長石，石英及角閃石。

23、本層巖體呈厚層塊狀，質地均一，巖石堅硬，抗風化能力強，工程地址條件較好。總厚度為185m左右。所以選擇壩基全部坐落在第四大巖層上。（二）左岸與第三大巖層保持一定距離。因為第三大巖層巖性較差，為避開對工程的不利影響，選擇左岸與第三大巖層保持一定距離。（三）河床部位使上游壩踵避開f2斷層。f2寬度為2.512.5m，巖性為壓扭。對基巖石力學強度及壩基完整均一性有影響。故選擇避開f2斷層。右岸離開陡岸的局部不穩(wěn)定巖體。2.2 壩型選擇壩址地形地址條件：河谷斷面比較寬淺，兩岸相對高差不大，兩岸地形不對稱。壩址區(qū)域為角閃斜長片麻巖。巖性堅硬完整性較好覆蓋層及風化層較薄。建筑材料：壩址附近砂石料豐富，主要

24、沙石料廠有7處，儲量足以建壩。并且各料場的物理性質，試驗指標，基本滿足技術要求，但缺乏土料。宣泄洪水能力：本樞紐要求泄洪能力較大。水庫基本烈度為7度，考慮到樞紐的重要性和水庫激發(fā)地震的可能性，攔河壩設防烈度為8度。根據(jù)以上情況進行綜合分析如下：2.2.1 土石壩土石壩是世界壩工建設中應用最為廣泛和發(fā)展最快的一種壩型，它之所以得到廣泛應用和發(fā)展有以下優(yōu)點： 可以就地、就近取材，節(jié)省大量水泥、木材和鋼材，減少工地的外線運輸量。 能適應各種不同的地形、地質和氣候條件。 大容量、多功能、高效率施工機械的發(fā)展，提高了土石壩的施工質量，加快了進度，降低了造價，促進了高土石壩建設的發(fā)展。但土石壩壩頂不能溢流

25、，施工導流不如混凝土壩方便，壩體的斷面大，土料填筑的質量易受氣候的影響。且此壩址附近沒有適合的地形開挖溢洪道，若開挖溢洪道，則需要開挖工程量較大，并且當?shù)赝亮媳容^缺乏。故該方案不可取。2.2.2 拱壩拱壩須是固接于基巖的空間殼體結構，在平面上呈凸向上游的拱形，其拱冠剖面豎直的或向上游凸出的曲線形，壩體結構既有拱的作用又有梁作用。由于拱壩剖面較薄，壩體幾何形狀復雜，因此，對于施工質量、建筑材料強和防滲要求等都較重力壩嚴格。除此之外，拱壩對地形的要求是左右兩岸對稱，岸坡平順無突變，在平面上向下游收縮的峽谷段。該壩址處河谷斷面寬淺，不是v字型，兩岸不對稱，沒有適宜的地形條件。本設計的兩岸地形不適合建

26、拱壩。2.2.3 重力壩1、重力壩主要依靠壩體自重產(chǎn)生的抗滑力來滿足穩(wěn)定要求；同時依靠壩體自重產(chǎn)生的壓應力來抵消由于水壓力所引起的拉應力，以滿足強度要求。重力壩之所以得到廣泛應用，是因為其具有以下幾個方面的優(yōu)點： 安全可靠。重力壩剖面尺寸大，壩內應力較低，筑壩材料強度高，耐久性好，因而抵抗洪水漫頂、滲漏、地震和戰(zhàn)爭破壞的能力都比較強。 對地形、地質條件適應性強。任何形狀的河谷都可以修建重力壩。 樞紐泄洪問題容易解決。重力壩可以做成溢流的，也可以在壩內不同高程設置泄水孔，一般不需要另設溢洪道或泄水隧洞，樞紐布置緊湊。 便于施工導流。在施工期可以利用壩體導流，一般不需要另設導流隧洞。 施工方便。大

27、體積混凝土可以采用機械化施工，在放樣、立模和混凝土澆筑方面都比較簡單，并且加強、修復、維護或擴建也比較方便。2、重力壩的缺點主要是：壩體剖面尺寸大，材料用量多；壩體應力較低，材料的強度不能充分發(fā)揮；壩基與地基的接觸面積大，相應的壩體揚壓力大，對穩(wěn)定不利；壩體體積大，由于施工期混凝土的水化熱和硬化收縮，將產(chǎn)生不利的溫度應力和收縮應力，因此，在澆筑混凝土時，需要有較嚴格的溫度控制措施。綜合以上三種壩形的優(yōu)缺點，考慮到本樞紐主要承擔了防洪作用，而且在校核洪水位時的流量和泄流量都較大，需要開敞式的壩體泄流形式，故選用重力壩作為設計壩型。重力壩的形式比較多，主要可分為實體重力壩、碾壓混凝土重力壩、寬縫重

28、力壩等。下面介紹這幾種壩型：（一）實體重力壩的主要優(yōu)點就是，結構相對比較簡單，施工比較方便，并且有豐富的經(jīng)驗技術，施工過程中質量容易控制。其不足之處就是壩體體積較大，揚壓力也比較大，施工時不利于混凝土的散熱。（二）寬縫重力壩具有以下一些優(yōu)點：充分利用了混凝土的抗壓強度；揚壓力顯著降低；節(jié)省混凝土方量。但也有一些缺點，如：增加了模板用量，立模也較復雜；分期導流不便；在嚴寒地區(qū)，對寬縫需要采取保溫措施，而且寬縫重力壩的散熱比較好，并且一般情況下，不易出現(xiàn)被壩體內部混凝土由于膨脹而破壞壩體的穩(wěn)定。（三）碾壓混凝土重力壩與常態(tài)混凝土重力壩相比，具有以下一些優(yōu)點：工藝程序簡單，可快速施工，縮短工期，提前

29、發(fā)揮工程效益；膠凝材料用量少；由于水泥用量減少，結合薄層大倉面澆筑，壩體內部混凝土的水化熱溫升可大大降低，從而簡化了溫控措施；不設縱縫，節(jié)省了模板和接縫灌漿等費用；可使用大型施工機械設備，提高混凝土運輸和填筑的工效；降低工程造價。最后結合設計內容，結合工程中有豐富的砂石料場，地質條件不是很復雜，故確定選擇實體混凝土重力壩方案。2.3 樞紐布置方案攔河壩在水利樞紐中占主要地位。在確定樞紐工程位置時，一般先確定建壩河段，再進一步確定壩軸線，同時還要考慮采用的壩型和樞紐中建筑物的總體布置，合理解決綜合利用要求。一般地，泄洪建筑物和電站廠房應盡量布置在主河床位置，供水建筑物位于岸坡。該樞紐中重力壩由5

30、2個壩段組成，其中非溢流壩段從右岸至左岸依次為：1號號16壩段為右岸擋水壩段，19號37號壩段為溢流壩段，42號52號壩段為左岸擋水壩段。該壩的壩基最低高程為125m,壩頂高程為231m，最大壩高為107m，壩體總長為1024m。樞紐工程布置見附錄上、下游立視圖。2.3.1 溢流壩的布置溢流壩的位置應使下泄洪水、排冰時能與下游平順連接，不致沖淘壩基和其他建筑物的基礎，其流態(tài)和沖淤不致影響其他建筑物的使用。考慮將其設置在主河床段，約343米，分為19個壩段，每個壩段長15m，溢流堰頂高程為210m，堰頂安裝工作閘門和檢修閘門。工作閘門為弧形閘門，閘門寬高=15m15m，采用卷揚式啟閉機啟閉。公路

31、橋高程與非溢流壩頂一致。堰頂設有3個中墩，其厚度為3m，2個邊墩，厚為2m，橫縫設在閘墩上，溢流堰面采用wes曲線，過堰水流采用連續(xù)式鼻坎挑流消能，坎頂高程為155m，反弧半徑為16m，挑射角為25。邊墩向下游延伸成導水墻，其高度為5.5m，斷面為梯形，頂寬為0.5m，需分縫，縫距為20m。2.3.2 非溢流壩的布置非溢流壩一般布置在河岸部分并與岸坡相連，非溢流壩與溢流壩或其他建筑物相連處，常用導墻隔開。連接處盡量使迎水面在同一平面上，以免部分建筑物受側向水壓力作用改變壩體的應力。在寬闊河道上以及岸坡覆蓋層、風化層極深時，非溢流壩段也可采用土石壩。本設計的非溢流壩段左段約為324米，共16個壩

32、段，1號壩段長24米，2號16號壩段個長20米；非溢流壩段右段約為225米，共11個壩段，52號壩段長25米，42號51號個長20米。壩頂寬度為9m，壩頂兩側各設一人行道，人行道寬1m。壩頂上下游側均設置1.1m欄桿和燈柱。壩的其他尺寸為：上游坡度為1：0.2，下游坡度為1：0.8，折坡點高程為188.28m。2.3.3 發(fā)電廠房的布置左岸較右岸緩，且在壩址附近沒有設置廠房的最佳位置，故考慮采取壩后式廠房，將廠房布置在左岸，廠房壩段總廠72米。第三章 非溢流壩設計壩體剖面設計包括擋水壩最大壩高的設計以及溢流壩最大壩高段的設計。3.1壩頂高程的確定壩頂應高于校核洪水位，壩頂上游防浪墻頂?shù)母叱虘?/p>

33、于波浪頂高程，其與正常蓄水位或校核洪水位的高差，可根據(jù)sl319-2005混凝土重力壩設計規(guī)范,由式（3.1）計算，且應選擇兩者中防浪墻頂高程的高者作為選定高程。 式（3.1）式中：防浪墻頂至正常蓄水位或校核洪水位的高差（m）；波高（m）； 波浪中心線至正常或校核洪水位的高差，即壅高（m）；安全超高，按表3.1采用。表3.1 安全加高相應水位壩的安全級別正常蓄水位0.70.50.4校核洪水位0.50.40.3由于水庫位于丘陵、地區(qū)，宜按鶴地水庫公式計算（適用于庫水較深、26.5m/s及d7.5km）： 式（3.2） 式（3.3）式中： 計算風速（m/s）； 風區(qū)長度m，也稱為吹程，； 平均波長

34、，m。 式（3.4）由sl319-2005混凝土重力壩設計規(guī)范中表b.6.3-1可得：累積頻率為的波高 與平均波高的關系為，累計頻率為的波高與平均波高的關系為，則累積頻率為的波高和累計頻率為的波高的關系為。本工程為一等工程，主壩為1級建筑物，故壩頂高程的計算結果見下表：表3.2 壩頂高程計算表設計洪水工況校核洪水工況上游水位(m)224.7227.2計算風速(m/s)3321.5庫前水深(m)99.70102.20p=2%的波高(m)3.731.96波長(m)22.2814.51p=1的波高(m)4.062.129壅高(m)2.320.99安全超高(m)0.70.5壩頂設計高程(m)231.7

35、8230.82以上兩個壩頂設計高程兩者比較取大值，則壩頂高程231.78m。考慮安全和施工方便等因素取壩頂高程232m。3.2 壩底高程的確定考慮壩基面地質情況，結合sl319-2005重力壩設計規(guī)范，壩基最底點高程為125m。3.3 壩頂寬度擬定最大壩高為107m，壩頂寬度為壩高的810%,即107（810%）8.5610.7m。在本設計中取9m。3.4 壩坡的擬定根據(jù)sl319-2005混凝土重力壩設計規(guī)范實體重力壩上游壩坡宜采用1:01:0.2，本設計中取1:0.2；下游壩坡為1:0.61:0.8,本設計中取1:0.8。3.5 上下游起坡點位置確定上游起坡點的位置在壩高的1/32/3附近

36、，107（1/32/3）35.6771.33m。由此計算起坡點高程為125+（35.6771.33）160.67196.33m，第四章 荷載計算4.1 荷載組合荷載是重力壩設計的主要依據(jù)之一。荷載作用隨時間的變異分為三類：永久作用、可變作用、偶然作用。設計時應選擇正確的荷載標準值、分項系數(shù)有關參數(shù)和計算方法。設計情況、校核情況分別計算荷載作用的標準值（設計值=標準值分項系數(shù)）。以下為荷載作用標準值計算方法。重力壩的主要荷載由：自重、靜水壓力、浪壓力、泥沙壓力、揚壓力、冰壓力、地震荷載等，取1m壩長進行計算。表4.1 荷載作用分項系數(shù)序號作用類別分項系數(shù)序號作用類別分項系數(shù)1自重（永久作用）1.

37、05浪壓力（可變作用）1.22水壓力(可變作用)(1)靜水壓力1.06冰壓力（可變作用）1.17土壓力（永久作用）1.2(2)動水壓力1.13揚揚壓力(可變作用)(1)滲透壓力1.28未規(guī)定的永久作用對結構不利1.05未規(guī)定的永久作用對結構有利0.95（2）浮托力1.04淤沙壓力（永久作用）1.29未規(guī)定的不可控制可變作用1.2未規(guī)定的可控制可變作用1.1表4.2 荷載組合可以分為基本組合和偶然組合荷載 組合主要考慮情況荷 載附 注自重靜水壓力揚壓力於沙壓力浪壓力冰壓力地震荷載動水壓力土壓力其它荷載基本 組合（1）正常蓄水位情況土壓力根據(jù)壩體外是否填有土石而定（下同）（2）設計洪水位情況（3）

38、冰凍情況靜水壓力及揚壓力按相應冬季庫水位計算特殊 組合（1）校核洪水情況（2）地震情況靜水壓力、揚壓力和浪壓力按正常蓄水位計算，有論證時可另作規(guī)定注：1: 應根據(jù)各種荷載同時作用的實際可能性，選擇計算中最不利的荷載組合；2: 分期施工的壩應按相應的荷載組合分期進行計算；3: 施工期的情況應作必要的核算，作為特殊組合；4: 根據(jù)地質和其它條件，如考慮運用時排水設備易于堵塞，須經(jīng)常維修時，應考慮排水失效的情況，作為特殊組合；5：地震情況，如按冬季計及冰壓力，則不計浪壓力。4.2荷載計算方法4.2.1自重w壩體自重w(kn)的計算公式： 式（4.1） 式中： 壩體體積，,由于取1m壩長，可以用面積代

39、替，通常把它分成如圖4.1所示的若干簡單的幾何圖形分別計算；壩體混凝土的重度，取24.0 4.2.2 靜水壓力靜水壓力是作用在上下游壩面的主要荷載，計算時常分解為水平水壓力和垂直水壓力兩種。如圖（4.1），計算公式為： 式（4.2）式中：計算點處的作用水頭，m。水的重度，常取9.81計算公式為： 式（4.3）式中:作用于壩體上水的體積，,由于取1m壩長進行計算，故可以用斷面面積代替。4.2.3 揚壓力圖4.1 荷載計算簡圖揚壓力包括滲透壓力和浮托力兩部分。滲透壓力是由上下游水位差h產(chǎn)生在壩內或壩基面上形成的水壓力；浮托力是由上下游水面淹沒計算截面產(chǎn)生向上的水壓力。揚壓力的分布與壩體結構、上下游

40、水位、防滲排水等有關。下面計算壩基面上的揚壓力。壩踵處揚壓力強度為,壩址處揚壓力為，排水孔幕處滲透壓力為為揚壓力折減系數(shù)，河床壩段0.20.3，岸坡壩段0.30.35。本設計中在荷載計算時根據(jù)規(guī)范取0.25，揚壓力的大小等于揚壓力分布圖的面積。4.2.4 泥沙壓力一般計算年限為50100年，水平泥沙壓力為： 式（4.4）式中： 泥沙的浮重度，kn/；壩前淤積厚度，m；淤沙的內摩擦角，（）。豎直泥沙壓力為： 式（4.5）式中為作用面上淤沙體積，可用斷面面積代替。在本計算中0.9噸/立方米0.99.818.829根據(jù)三角洲法計算壩前淤積高程為153.8m,萬氏年法高程為177.5m,在本設計中取1

41、60m,則=35m。12豎直方向的泥沙壓力按作用面上的淤沙重量（按淤沙的浮重度）計算。4.2.5 浪壓力因為，為深水波。其浪壓力分布如圖4-2所示：圖4.2 浪壓力計算簡圖則浪壓力為： 式（4.6）式中：為單位長度迎水面上的浪壓力標準值，；為水的重度，；為平均波長，m；為累計頻率為1%的波高，m；為壅高，m。4.2.6 地震荷載地震荷載包括地震慣性力、地震動水壓力、地震動土壓力等。（1）地震慣性力地震慣性力分為水平地震慣性力和豎直地震慣性力。水平地震慣性力采用擬靜力法計算。沿建筑物高度作用于質點i的水平地震慣性力按照下式計算： 式（4.7）式中：作用在質點的水平向地震慣性力代表值，kn；地震作

42、用的效應折減系數(shù)，除另有規(guī)定外，取0.25；集中在質點的重力作用標準值，kn；-重力加速度，取9.81m/；水平向設計地震加速度代表值，可由表4-3確定； 質點的動態(tài)分布系數(shù)，對于重力壩按照下式計算: 式（4.8）式中：為壩體計算質點總數(shù)；分別為質點的高度，m壩高，溢流壩的應算至閘墩頂，m；為集中在質點的重力作用標準值，kn；為產(chǎn)生地震慣性力的建筑物總重力作用的標準值，kn。 表4-3 水平向設計地震加速度代表值設計烈度7890.1g0.2g0.4g當需要計算豎向地震慣性力時，仍可用式（4.7），但應以豎向地震系數(shù)代替。據(jù)統(tǒng)計，豎向地震加速度的最大值約為水平地震加速度最大值的2/3，即。當同時

43、計入水平和豎向地震慣性力時，豎向地震慣性力還應乘以遇合系數(shù)0.5。（2）地震動水壓力采用擬靜力法計算重力壩地震作用效應時，水深處的地震動水壓強代表值按下式計算： 式（4.9）式中：為水深處的地震動水壓力代表值，kpa；為水深處的地震動水壓力分布系數(shù)，按表4-4選用；為水體質量密度標準值，kn/m3；為壩前水深，m；其他符號的意義同式（4.7）。表4-4 水深處的地震動水壓力分布系數(shù)00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.000.430.580.680.740.760.760.750.710.680.67單位寬度上的總地震動水壓力為 作用點位于水面以下處。4.3 荷載計

44、算成果4.3.1 荷載計算成果（見附表1、附表2）4.3.2 地震荷載計算結果（見附表3、附表4）第五章 應力計算應力分析的目的是為了檢驗大壩在施工期和運用期是否滿足強度要求。應力分析的過程是：首先進行荷載計算和荷載組合，然后選擇適宜的方法進行應力計算，最后檢驗壩體各部位的應力是否滿足強度要求。應力分析方法有模型實驗法、材料力學法、彈性理論的解析法、彈性理論的分差法、彈性理論的有限元法。該設計采用材料力學法。材料力學法的基本假定：（1）壩體混凝土為均質、連續(xù)、各向同性的彈性材料；（2）視壩段為固結于地基上的懸臂梁，不考慮地基變形對壩體應力的影響，并認為各壩段獨立工作，橫縫不傳力；（3）假定壩體水平截面上的正應力按直線分布，不考慮廊道等對壩體應力的影響。5.1 邊緣應力計算在一般情況下，壩體的最大和最小應力都出現(xiàn)在壩面，所以在重力壩設計規(guī)范中規(guī)定，首先應校核壩體邊緣應力是否滿足強度要求。計算圖形及應力與荷載的正方向見圖5.1。圖5.1 壩體應力計算圖（1）水平截面上的正應力上游邊緣應力： 式（5.1）下游邊緣應力： 式（5.2）式中：為作用于計算荷載截面以上全部荷載的鉛直分力的總和，kn；為作用于計算截面以上全部荷載對截面垂直水流流向形心軸的力矩綜合，knm；為計算截面的長度，m。（2