设计内容确定工程等级由校核洪水位446.31 m查水库水位--------- 容积曲线读出库容为 1.58亿m3,属于大(2)型, 永久性水工建筑物中的主要建筑物为H级,次要建筑物和临时建筑物为3级。
一、确定坝顶高程(1)超高值△ h的计算△ h = hl% + hz + he△ h—防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差,m;HI%—累计频率为1%寸的波浪高度,mhz —波浪中心线至设计洪水位或校核洪水位的高差,m;he —安全加高,按表 3 — 1采F面按官厅公式计算h1% , hz 。
内陆峡谷水库,宜按官厅水库公式计算(适用于V0v 20m/s及D v 20km)2 2 HcthL L式中:D ---- 吹程,km,按回水长度计。
L m 波长,m h z -- 壅高,mV0 ――计算风速gh2V 0 1O.OO76V 02gD2V 0 gL m2V 010.33炉 gD2 Vh lh z1 375h――当卑20: 250时,为累积频率5%的波高h5%;当卑250 : 1000时,V o V。
为累积频率10%勺波高h10%规范规定应采用累计频率为 1%时的波高,对应于5%波高,应由累积频率为P( %的波高hp与平均波高的关系可按表B.6.3-1进行换50年的最大风速,本次设计v0 27m/s ;校核洪水位时,采用多年平均风速,本次设计v0 18m/s。
a.设计洪水位时△ h计算:波浪三要素计算如下:1波咼:站…0.0076 27^ 9・81 5?4.19 327 272h=0.82m1波长:19.81 L m齐9.81 524.19 3.752m 0.331 272.152正常蓄水位和设计洪水位时,采用重现期为H m 18902.57311.8060.62m壅高:h z 兰 3.14 陛:0.37 L m 8.95 gD 2 V o9 81 524 19 9.8 5 . 9 7.05,故按累计频率为500计算 272 hm H m 器0,由表BK3-1查表换算故 hp 。
1.24 hs % 1.24 0.82 1.02m h c0.4mh h 1% h z h c1.02 0.37 0.4 1.89m b.校核洪水位时△ h 计算: H m19277.25 波高: 9.81 218h=0.27m 314.44 61.31m 0.0076 1 9.81 965.34空182波长:9.81 2 Lm1820.331 19.81 965.34 375182L m =7.03m 壅高: S’。
嗚0.25gD 2V。
9.81 965.3429.23,故按频率为500计算hm0.610 ,由由表B.6.3-1查表换算h c 0.3mh h i% h z h c0.34 0.25 0.30.89m(2)、坝顶高程:a.设计洪水位的坝顶高程:设设计洪水位h设445 1.89446.89mb.校核洪水位的坝顶高程:校校核洪水位h校446.310.89447.20m为了保证大坝的安全,选取较大值,所以选取坝顶高程为447.2m三、非溢流坝实用剖面的设计和静力校核(1)非溢流坝实用剖面的拟定拟定坝体形状为基本三角形。
坝的下游面为均一斜面,斜面的延长线与上游坝面相交于最高库水位处,本次设计采用上游坝面铅直,下下游面倾斜的形式,坡度为 1:0.75,折点设在高程为 446.31m将坝底修建在弱风化基岩上,开挖高程开325ma.坝高为:447.72-328=119.72m 取120mb.坝顶宽度:坝顶宽度取坝高的1000即为12mc.坝底宽度: 校开 1B 0.750.75 (446.31-325)90.9825md.基础灌浆廊道尺寸拟定:基础灌浆廊道的断面尺寸,应根据浇灌机具尺寸即工作要求确定,一般宽为 2.5 高为3〜4m,为了保证完成其功能且可以自由通行,本次设计基础灌浆廊道断面取X 3.5m,形状采用城门洞型。
e.廊道的位置:廊道的上游避距离上游面10.5m廊道底部距离坝底面6m初步拟定坝体形状剖面如图:91n 〜3m,3.0 6n(2)确定正常和非正常情况下的荷载组合及荷载计算;B 91m, B-i 12m B B-\ 91 12 79m,1.自重:C 24KN/m3, 10KN/m3坝身自重:W 12 120 24 34560KNW21 B2H3 c丄79 105.33 24 99852.82 KN2 2下游水自重:1W3 - B3 H22 1-23.62 31.49 10 3718.97KN 2W W W2 W334560 99852.84 3718.97137591.81KNb. 校核洪水位时:比0.75H20.75 34.28 25.711W3 - B3 H2 1 25.71 34.28 10 4400.67 KN2 2W W W2 W334560 99852.84 4400.67138813.51 KN2.静水压力:a.设计洪水位时:P U 1 H 2w 11 10 117268445 KN2 2F d 1wH21 10 31.4924958.10 KN2 2b.校核洪水位时:巳1 w H 1 1 10 118.31 269986.28 KN2 21 2 1 2F d —w H2 —10 31.49 5875.59 KN2 23.扬压力:扬压力折减系数0.25a. 设计洪水位时:5.浪压力:w Lm14g 00 hza.设计洪水位时: P 10 8.95 1.02 0.374b.校核洪水位时: P 10 7.03 0.34 0.254239.6 31.1KN U i w H ?B 10 31.49 91 28655.9KNU 2wHB i 0.25 10 85.51 4 855.1KN11U 3 — w HB 2 — 0.25 10 85.51 79 8444.11 KN 1 1 U^ - w H 1 H 2 H B^ - 10 117 31.47 0.25 85.51 4 1282.65KN2 2U U U U U 28655.9 855.1 84441.11 1282.65 39237.75KNb.校核洪水位时:U 1 wH 2B 10 34.28 91 31194.80KNU 2wHB 1 0.25 10 84.03 4 840.30KN11U 3— w HB 2— 0.25 10 84.09 79 8297.96 KN4.泥沙压力:U 4 H 2U 1 U 2 U 3 U 4 H B 1110 118.31 34.28 0.25 84.03 4 1260.45KN231194.8 840.3 8297.96 1260.45 41593.51KNsb10KN /m 3, h s 11.99m ,300P ssbh :tan 2450i 1011."2 tan2 45030K s按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数(3)对以上两种情况进行非溢流坝的整体稳定计算,校核其安全性;附表§材料性館分项系数Y重力坝的抗滑稳定分析按单一安全系数法和分项系数极限状态设计进行计算和验算, 设计洪水位情况和校核洪水位情况按承载能力极限状态验算。
1.单一安全系数法:f W U cA K sPf'――坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断摩擦系数,f '1.1c ' —坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断凝聚力,KPa c' 1.1 103 kpaA――坝基接触面截面积,m2工W-―作用于坝体上全部荷载(包括扬压力)对滑动平面的法向分值,kN;工P―― 作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值,kN;按上式抗剪断强度公式计算的坝基面抗滑稳定安全系数K s值应不小于下表的规定。
故K s=3.0设计洪水位时:1.1 134784.74 39237.75 1.1 10391匚 3.2331.1 68445 4958.1K s K s,满足要求校核洪水位时:1.1 138813.51 41593.75 1.1 10391K s 3.2610.37 69986.28 5875.59K s K s,满足要求2.分项系数极限状态设计法:承载能力极限状态设计式:1 o S g R gd抗滑稳定极限状态作用效应函数为:工P,坝基面上全部切向作用之和,即作用设计值水平方向的代数和抗滑稳定极限状态抗力函数:R g f' W c'A工W为坝基面上全部作用的法向作用设计值之和,既法向力设计值代数和。
和c的分项系数由附表5可查:f '分项系数为1.3 , c 分项系数为3.0a.设计洪水位时:作用效应函数:S g P R P 巳68445 31.1 4958.1 63518KN坝基面抗剪断系数设计值:f ' 110.7933坝基面抗剪断黏聚力设计值:c d 366.67 KPa3 抗滑稳定抗力函数:R g f ' W c 'A0.79 134784.74 39237.75 366.67 91108849.09 KN验算抗滑稳定性:查附表4知:持久状况(基本组合)设计状况系数1.0 ;结构重要性参数 0 1.0,本组合结构系数d1.2。
根据式1S g R gdS g 1 1 63518 63518 KN6351890707.58计算结果表明,重力坝在设计洪水位情况下满足承载能力极限状态下的抗滑稳定要 求。
b.校核洪水位时:11.2108849.0990707.58 KN69986.28 10.37 5875.5964121.06 KN坝基面抗剪断系数设计值:f '0.7933坝基面抗剪断黏聚力设计值:c 10366.67 KPa3构系数d 1.2。
根据式0 S g 1 0.85 64121.06 54502.9 KN54502.9 89201.98计算结果表明,重力坝在设计洪水位情况下满足承载能力极限状态下的抗滑稳定要 求。
(4)对非溢流坝的几个代表性水平截面(坝底及变截面处)的边缘应力以及底部截面的内部应力计算,校核其强度1.用材料力学法计算边缘应力。
在一般情况下,坝体的最大和最小应力都出现在坝面,应校核坝体边缘应力是否满足强度要求。
在各种荷载组合下(地震荷载除外),坝踵垂直应力不应出现拉应力,坝趾垂直应力应小于坝基容许压应力10.05MPa抗滑稳定抗力函数:R g f ' W c 'A0.79 138813.51 41593.51 366.67 91110170.77 KN验算抗滑稳定性:持久状况(基本组合)设计状况系数1.0 ;结构重要性参数1.0,本组合结11.2110170.7791808.98 KNa.设计洪水位:采用单一安全系数法:d W 6 My2B B工W —作用于计算截面以上全部荷载的铅直分力的总和, kN;工作用于计算截面以上全部荷载对坝基截面垂直水流流向形心轴的力矩总和, kN • m;B —计算截面的长度,mM 34560 39.6 99852.84 7.17 3718.97 37.63855.1 39.5 8444.11 7.17 1282.65 41.5 68445 4958.1 10.5 239.6 4 31.1 39 830351.65KNgm W 6 M B B 2137591.81 39237.756 ( 830351.65)91912479.18KPa 0坝踵铅直应力没有出现拉应力,符合规范要求。