重力坝设计说明书《水工建筑物》课程设计姓名：专业：学号：基本资料一、基本情况本重力坝水库坝高53.9m，坝底高程31.0m，坝顶高程84.9m，坝基为微、弱风化的花岗岩层，致密坚硬，强度高，抗冲能力强。

3水库死水位51.0m，死库容亿m，正常水位80.0m，设计状况时上游水位82.5m、下游水位45.5m，校核状况上游戏水位84.72m、下游水位46.45m。

二、气候特征1、根据当地气象局50年统计资料，多年平均最大风速14m/s，重现期50年最大风速23m/s，设计洪水位时2.6km，校核洪水位时3.0km；2、最大冻土层深度为125m；3、河流结冰期平均为150天左右，最大冰层1.05m。

三、工程地质条件1、坝址地形地质（1）、左岸：覆盖层2-3m，全风化带厚3-5，强风化加弱风化带厚3m，微风化层厚4m；（2）、河床：岩面较平整，冲积沙砾层厚约0-1.5m，弱风化层厚1m 左右，微风化层厚3-6m；坝址处河床岩面高程约在38m左右，整理个河床皆为微、弱风化的花岗岩层，致密坚硬，强度高，抗冲能力强；（3）、右岸：覆盖层3-5m，全风化带厚5-7，强风化加弱风化带厚1-3m，弱风化带厚1-3m，微风化层厚1-4m。

2、天然建筑材料：粘土料、砂石料和石料在坝址上下游2-3km均可开采，储量足。

粘土料各项指标均满足土坝防渗体土料质量技术要求。

砂石料满足砼重力坝要求。

大坝设计一、工程等级33本水库死库容亿m，最大库容未知，估算约为5亿m左右。

根据现行《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180-2003），按水库总库容确定本工程等别为Ⅱ等，工程规模为大（2）型水库。

枢纽主要建筑物挡水、泄水、引水系统进水口建筑物为2级建筑物，施工导流建筑物为3级建筑物。

二、坝型确定坝型选择与地形、地质、建筑材料和施工条件等因素有关。

本枢纽坝址区为较坚硬的砂岩，当地石料丰富，确定本水库大坝为浆砌块石重力坝。

三、基本剖面的拟定重力坝承受的主要荷载是水压和自重，控制剖面尺寸的主要指标是稳定和强度要求。

由于作用于上游面的水压力呈三角形分部，所以重力坝的基本剖面是三角形，根据提供的资料，确定坝底宽度为43.29m （约为坝高的倍），下游边坡m=，上游面为铅直。

四、坝高计算按《重力坝设计规范》中有关规定，本水库坝顶高程＝波浪高+浪高中心线高出静水位高度+安全超高（1）最大波浪在坝坡上的爬高R 计算：①风浪要素的计算A、风速ω：本水库多年平均最大风速14.0m/s，重现期最大风速23.0m/s ：B、风区吹程长度D：风作用于水域的长度；D设计=2600m，D校核=3000m。

②风浪爬高计算：采用莆田试验站公式计算风浪各要素及波浪爬高，计算得：h设计=2.05m，h校核=1.11m。

（2）浪高中心线高出静水位高度：h设计0=0.62m，h校核0=0.33m （3）安全加高值：A设计=0.5m，A校核=0.4m。

（4）坝体安全超高成果：设计坝顶高程=+++=85.67m，校核坝顶高程=+++=86.56m；水库坝顶高程为84.9m，需设防浪墙高1.7m，即：防浪墙顶高程为86 .6m。

四、挡水坝段剖面的设计1、坝顶高度确定根据资料提供，确定坝顶高程为84.90米。

2、坝顶宽度坝顶宽度B==*=5.39m为适应施工和运用检修的需要，并考虑坝体各部分尺寸协调，坝顶宽度取坝高的10%左右，即5.5米。

结构计算一、荷载及其组合1、计算情况确定荷载组合分二种（1）、基本组合为设计洪水位情况，其荷载组合：自重水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力；（2）、特珠组合为校核洪水位情况，其荷载组合：自重水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。

+静+静设计洪水情况荷载计算表荷载计算荷载垂直力（KN）水平力（KN）力臂力矩（）（m）方向自重G1 G2 GW水压力P1 P2扬压力PL1 PL2 PL3 PL4浪压力U1↑↓→-←+2．3↙+ ↘-6277 438 2183 658 95576818 20530 27768276416 517473 5081227651 135867 18115 57263 27605 398 25313261 1091051泥沙压力Pn 合计13378 1051 799780 467151校核洪水情况荷载计算表荷载计算荷载垂直力（KN）水平力（KN）力臂力矩（）（m）方向自重G1 G2 GW水压力P1 P2扬压力PL1 PL2 PL3 PL4浪压力U1↑↓→-←+2．3↙+ ↘-6688 454 2259 680 100816818 20530 477 27826276416 517473258379 144802 18743 59243 28550 417 25314429 8 1091194泥沙压力Pn 合计14546 1194 801019 510388二、挡水坝抗滑稳定分析计算1、抗滑稳定计算（一）荷载计算1．荷载组合：（1）基本荷载组合：①坝体自重②设计洪水位坝体上游静水压力③设计洪水位扬压力④设计洪水位泥沙压力（2）特殊荷载组合：①坝体自重②校核洪水位上下游静水压力③校核洪水位扬压力④校核洪水位泥沙压力2、抗滑稳定验算1．按抗剪断公式计算（Σf1W+C1A）K1=ΣPK1——抗剪断计算的抗滑稳定安全系数f1——滑动面上的抗剪断摩擦系数C——滑动面上的抗剪断凝聚力A——滑动面截面积ΣP ——计算截面上的所有切向力ΣW——作用于计算截面上的所有法向力2．参数确定按地质资料砼和微风化岩石的抗剪断系数为C1=700Kpa f1= 3.抗滑稳定计算见附表5抗滑稳定按抗剪断公式计算抗滑稳定安全系数，计算过程见下表，-抗滑稳定计算项目校核水位设计洪水位∑W 18310 18758f'AC' 700 700∑PK'〔K〕结论满足要求满足要求计算结果见下表。

稳定计算表类型非溢流坝荷载组合基本组合特殊组合计算安全系数K 允许安全系数（K）满足规范要求。

4.抗滑稳定按承载力极限状态验算稳定安全系数，计算结果见下表，基本公式：γ0.φ.S(.)≤R(.)/γd抗滑稳定验算项目校核水位正常水位γ01 1φf'R ∑WR17745C'R A S(。

）13352 13378γφS(。

) R(。

）/γd11349 1337819792 200911 18211稳定验算表类型非溢流坝荷载组合基本组合特殊组合计算值γ0φS(.)11349 13378允许值R(.)/γd19792 20091满足规范要求。

三、挡水坝边缘应力分析与强度计算3、应力分析根据《砌石坝设计规范》SL25-91，实体重力坝应力计算以材料力学为基本分析方法，计算各种荷载组合下坝体垂直正应力和坝体主应力。

荷载组合分基本组合与特殊组合二种。

（1）基本组合（设计洪水位）应力计算1．边缘应力计算（1）坝基面óy下计算不计扬压力时：óΣW 6ΣM 27768 6×571477y下= -= + =2471KpaT T 2计入扬压力：óΣW 6ΣW 18758 6×332628 y下= -= + =1498KpaT T2 （1）特殊组合（校核洪水位）应力计算1．边缘应力计算（2）坝基面óy下计算不计扬压力时：óΣW 6ΣM 27826 6×541969y下= -= + =2378KpaT T 2计入扬压力：óy下= -= + =1353Kpa T T抗拉强度验算项目T∑W 27826 18310 27768 18758∑M 541969 290631 571477 332628∑W/T+ 6∑M/T2 2378 1353 2471 1498比较＞＞＞＞结论2ΣW 6ΣW 18310 6×290631校核洪水位设计洪水位不计扬压力计入扬压力不计扬压力计入扬压力0 满足要求0 满足要求0 满足要求0 满足要求(2)坝体边缘的主应力上、ó下计算上游边缘按不计扬压力的情况计算，按下式计算óóó上=ó上下y上（1+n）-P上n22——坝体上游边缘的主应力——坝体上游边缘垂直正应力n——坝体上游边坡P上——上游坝面水压力强度（包括泥沙压力）下游边缘按以下两种情况校核不计扬压力时ó下=óy下×(1+m)-P下m223．坝内应力计算将扬压力作为水平截面上的荷载进行计算。

原点在下游面，取X=0，10，20，30，40，，各点计算。

（1）水平截面上的垂直正应力óy óy=a+bx a=óy下= -ó= =óy上y下T (2) 水平正应力óx＝a2+b2x óóx上＝P上-( P上-óy上)n22x下＝P下+(óy下- P下)m(3)剪应力τ=a1+b1x+c1x 计算τ上，τ上τ上=(p上-6y上)n τ下=y 下- p下)m 计算a,b,c, a=τ下=b= c= (4)主应力各点的主应力及其方向，按以下两式计算上两式中，——第一第二主应力—垂直水平正应力——剪应力2——第一主应力与水平夹角设A= B= C= 则抗压强度验算项目校核水位不计扬压力计入扬压力不计扬压力计入扬压力γ01 1 1 1γφφT 1+m2 ∑Wr ∑Mr S(。

）S(。

)比较＜＜＜＜R(。

）/γd 结论27826 290631 17745 2906311 127768 571477 18211 332628-401 -726 -1949 -1057满足要求满足要求满足要求满足要求设计水位细部构造设计一、材料区分及标号选择重力坝坝型为C15砼砌块石重力坝，坝基高程31.00米，坝顶高程84.90米，坝高53.90米，坝基垫层和防渗面板采用C20混凝土，要求抗渗标号W8，坝体内采用C15混凝土砌毛石。

二、坝顶重力坝坝顶迎水侧设钢筋砼防浪墙，背水侧及溢流坝坝顶交通桥上下游均设置安全栏杆，高度1.20m。

路面设置双向排水，坡度1/200。

三、坝体防渗与排水大坝上游侧设置C20砼防渗面板，厚度1.0m，底部与坝基砼齿墙连成一体。

面板设温度钢筋与固定钢筋。

砼防渗面板后设置一排竖向排水管，间距3.0m，内径0.2m；坝中设置一道横向排水管，内径0.3m。

四、坝体廊道系统为进行帷幕灌浆、设置排水孔、排泄渗透积水、安装观测仪器、检查维修坝体等需要，在坝内设置廊道。

廊道离坝面16米以上，在河道段高程为47.00m，水平布置，在左右两岸由平行坝轴线方向沿地形向两岸抬高，廊道为直墙圆拱标准形，宽2.5m，高3.5 m，廊道采用C20钢筋砼衬砌。