5.1重力坝剖面设计及原则5.1.1剖面尺寸的确定重力坝坝顶高程1152.00m，坝高H=40.00m。

为了适应运用和施工的需要，坝顶必须要有一定的宽度。

一般地，坝顶宽度取坝高的8%～10%，且不小于2m。

若有交通要求或有移动式启闭设施时，应根据实际需要确定。

综合考虑以上因素，坝顶宽度m。

B10考虑坝体利用部分水中增加其抗滑稳定，根据工程实践，上游边坡坡率n=0～0.2，下游边坡坡率m=0～0.8。

故上游边坡坡率初步拟定为0.2，下游边坡坡率初步拟定为0.8。

上游折坡点位置应结合应力控制标准和发电引水管、泄洪孔等建筑物的进口高程来定，一般折坡点在坝高的1/3～2/3附近，故初拟上游折坡点高程为1138.20m。

下游折坡点的位置应根据坝的实用剖面形式、坝顶宽度，结合坝的基本剖面计算得到（最常用的是其基本剖面的顶点位于校核洪水位处），故初拟下游折坡点高程为1148.50m。

5.1.2剖面设计原则重力坝在水压力及其他荷载的作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力维持抗滑稳定；同时依靠坝体自重产生压应力来抵消由于水压力引起的拉应力以满足强度要求。

非溢流坝剖面设计的基本原则是：①满足稳定和强度要求，保证大坝安全；②工程量小，造价低；③结构合理，运用方便；④利于施工，方便维修。

遵循以上原则拟订出的剖面，需要经过稳定及强度验算，分析是否满足安全和经济的要求，坝体剖面可以参照以前的工程实例，结合本工程的实际情况，先行拟定，然后根据稳定和应力分析进行必要的修正。

重复以上过程直至得到一个经济的剖面。

5.2重力坝挡水坝段荷载计算5.2.1基本原理与荷载组合重力坝的荷载主要有：自重、静水压力、扬压力、泥沙压力、浪压力、动水压力、冰压力、地震荷载等。

本次设计取单位长度的坝段进行计算。

相关荷载组合见表4.5。

表4.5 荷载组合表5.2.2坝体自重计算5.3.2.1坝体自重计算公式坝体自重W （KN ）的计算公式：V w c ⨯=γ（4.5）式中：V -坝体体积(m 3)，以单位长度的坝段为单位，通常把其断面分成若干个简单的几何图形分别计算；c γ-坝体砌石的重度，一般取23kN/m 3。

力矩作以下规定：以坝底中心为力矩，逆时针为正，顺时针为负。

5.3.2.2按实体重力坝计算坝体自重及力矩图4.1 实体重力坝自重计算图一区：KN W 53.9852170.2014.4231=⨯⨯⨯=m L 03.1665.1414.411=+⨯=m KN L W M .05.1579803.1653.985111=⨯== （逆时针）二区：KN W 793550.340.10232=⨯⨯= m L 5.95.40.10212=+⨯=mKN L W M .50.753825.97935222=⨯== （逆时针）三区：KN W 89.3112182.566.4233=⨯⨯⨯=m L 11.366.4323=⨯=m KN L W M .98.96911.389.311333=⨯== （逆时针）四区：KN W 79.269818.2566.4234=⨯⨯=m L 33.266.4214=⨯=m KN L W M .18.628833.279.2698444=⨯== （逆时针）五区：KN W 84.58342115.2018.25235=⨯⨯⨯=m L 72.615.20315=⨯=m KN L W M .12.3921072.684.5834555=⨯== （顺时针）六区：KN W 44.1162150.425.2236=⨯⨯⨯=m L 30.1755.1625.2316=+⨯=m KN L W M .41.201430.1744.116666=⨯== （逆时针） 七区：KN W 93.171255.1650.4237=⨯⨯=m L 28.855.16217=⨯=m KN L W M .06.1418328.893.1712777=⨯== （逆时针）八区：KN W 93.171255.1650.4238=⨯⨯=m L 28.855.16218=⨯=m KN L W M .06.1418328.893.1712888=⨯== （顺时针） 九区：KN W 30.1862/160.350.4239=⨯⨯⨯=m L 75.1755.166.3319=+⨯=m KN L W M .83.330675.1730.186999=⨯== （顺时针）表4.6 实体坝计算汇总表5.2.3静水压力计算5.3.3.1静水压力计算公式静水压力是作用在上、下游坝面的主要荷载，计算时常分解为水平水压力P 和垂直水压力W 两种。

静水压力按照3种工况进行计算，分别是设计工况、校核工况、正常使用工况。

1、水平水压力P 的计算公式：2)2/1(H P w γ=（4.6）式中： H -计算点处的作用水头(m)； w γ-水的重度取9.81kN/m 3。

2、垂直水压力W 按水重计算 a.设计工况在设计工况下，上游坝前水位1149.76m 由水位流量关系知，下游水位为1123.15m 。

上游水位1149.76m ，上游水深1149.76-1117.50=32.26m下游水位1123.15m ，下游水深1123.15-1117.50=5.65m图4.2 设计工况静水压力计算图水平向： 一区：KN P 67.510426.3281.95.021=⨯⨯=m L 26.1550.43/26.321=+=M KN M •=⨯=26.7789726.1567.51041（顺时针）五区：KN P 58.15665.581.95.025=⨯⨯=m L 38.650.43/65.55=+=M KN M •=⨯=98.99838.658.1565（逆时针）垂直向： 二区：KN W 49.46956.1114.481.92=⨯⨯=m L 73.1614.6614.45.02=+⨯=M KN L P M •=⨯=⨯=57.785473.1649.469222（逆时针） 三区：KN W 35.4207.2014.481.95.03=⨯⨯⨯=m L 42.1766.143/14.423=+⨯=M KN L P M •=⨯=⨯=50.732242.1735.420333（逆时针）四区：KN W 26.12565.552.481.95.04=⨯⨯⨯=m L 64.1863.153/252.44=+⨯=M KN L P M •=⨯=⨯=85.233464.1826.125444（顺时针）表4.7 设计工况下静水压力汇总表b.校核工况在校核工况下，上游坝前水位1150.55m 由水位流量关系知，下游水位为1123.95m 。

上游水位1150.55m ，上游水深1150.55-1117.50=33.05m 下游水位1123.95m ，下游水深1123.95-1117.50=6.45m图4.2 校核工况静水压力计算图水平向： 一区：KN P 74.535705.3381.95.021=⨯⨯=m L 52.1550.43/05.331=+=M KN M •=⨯=12.8315252.1574.53571（顺时针）五区：KN P 06.20445.681.95.025=⨯⨯=m L 65.650.43/45.65=+=M KN M •=⨯=00.135765.606.2045（逆时针）垂直向：二区：KN W 58.50135.1214.481.92=⨯⨯=m L 73.1614.6614.45.02=+⨯=M KN L P M •=⨯=⨯=43.839173.1658.501222（逆时针） 三区：KN W 35.4207.2014.481.95.03=⨯⨯⨯=m L 42.1766.143/14.423=+⨯=M KN L P M •=⨯=⨯=50.732242.1735.420333（逆时针）四区：KN W 25.16345.616.581.95.04=⨯⨯⨯=m L 43.1899.143/216.54=+⨯=M KN L P M •=⨯=⨯=70.300843.1825.163444（顺时针）表4.7 校核工况下静水压力汇总表c.正常使用工况在正常使用工况下，上游坝前水位1148.00m 由水位流量关系知，下游水位为1121.50m 。

上游水位1148.00m ，上游水深1148.00-1117.50=30.50m 下游水位1121.50m ，下游水深1121.50-1117.50=4.00m图4.2 正常工况静水压力计算图水平向： 一区：KN P 88.456250.3081.95.021=⨯⨯=m L 67.1450.43/5.301=+=M KN M •=⨯=45.6693767.1488.45621（顺时针）五区：KN P 48.780.481.95.025=⨯⨯=m L 83.550.43/45=+=M KN M •=⨯=54.45783.548.785（逆时针）垂直向：二区：KN W 01.39880.914.481.92=⨯⨯=m L 73.1614.6614.45.02=+⨯=M KN L P M •=⨯=⨯=71.665873.1601.398222（逆时针） 三区：KN W 35.4207.2014.481.95.03=⨯⨯⨯=m L 42.1766.143/14.423=+⨯=M KN L P M •=⨯=⨯=50.732242.1735.420333（逆时针）四区：KN W 78.620.42.381.95.04=⨯⨯⨯=m L 08.1995.163/22.34=+⨯=M KN L P M •=⨯=⨯=96.119508.1978.62444（顺时针）表4.7 正常工况下静水压力汇总表5.2.4扬压力计算扬压力包括渗透压力和托浮力两部分。

渗透压力是由上、下游水位差H 产生的渗流在坝内或坝基面上形成的水压力；托浮力是由下游水面淹没计算截面而产生向上的水压力。

扬压力分三种工况进行计算，分别是设计工况、校核工况，正常使用工况。

图4.6 扬压力分区示意图1.设计工况设计工况下，上游水深为32.26m ，下游水深为5.65m 。

查得渗透压力强度系数取0.30，渗透压力分项系数为1.2，浮托力分项系数为1.0，则设计值为0.3。

21/47.31626.3281.9m KN H =⨯=γ 22/43.5565.581.9m KN H =⨯=γ 221/04.261m KN H H H =-=γγγ2/31.7804.2613.0m KN H =⨯=αγ KN U 37.91755.1643.551=⨯= KN W 82.759528.837.9171=⨯=(顺时针)KN U 45.72020.931.782=⨯= KN W 38.860995.1145.7202=⨯=(顺时针)KN U 74.39835.725.543=⨯= KN W 36.146768.374.3983=⨯=(顺时针)KN U 56.84020.973.1825.04=⨯⨯= KN W 75.1133048.1356.8404=⨯=(顺时针)KN U 42.8835.706.245.05=⨯⨯= KN W 26.43390.442.885=⨯=(顺时针)KN U 37.91755.1643.556=⨯= KN W 82.759528.837.9176=⨯=(逆时针) KN U 92.44855.1625.545.07=⨯⨯= KN W 04.247852.592.4487=⨯=(逆时针)表4.8 设计工况下扬压力汇总表2.校核工况校核工况下，上游水深为33.05m ，下游水深为6.45m 。