1兵团广播电视大学开放教育（专科）题目：混凝土重力坝设计分校：姓名：学号：专业：指导教师：目录目录 (1)第一章非溢流坝设计 (5)1.1坝基面高程的确定 (5)1.2坝顶高程计算 (5)1.2.1基本组合情况下： (5)1.2.1.1 正常蓄水位时： (5)1.2.1.2 设计洪水位时： (6)1.2.2特殊组合情况下： (6)1.3坝宽计算 (7)1.4 坝面坡度 (7)1.5 坝基的防渗与排水设施拟定 (8)第二章非溢流坝段荷载计算 (9)2.1 计算情况的选择 (9)2.2 荷载计算 (9)2.2.1 自重 (9)2.2.2 静水压力及其推力 (9)2.2.3 扬压力的计算 (11)2.2.4 淤沙压力及其推力 (13)2.2.5 波浪压力 (14)2.2.6 土压力 (15)第三章坝体抗滑稳定性分析 (17)3.1 总则 (17)3.2 抗滑稳定计算 (18)3.3 抗剪断强度计算 (19)第四章应力分析 (21)4.1 总则 (21)4.1.1大坝垂直应力分析 (21)4.1.2大坝垂直应力满足要求 (22)4.2计算截面为建基面的情况 (22)34.2.1 荷载计算 (23)4.2.2运用期（计入扬压力的情况） (24)4.2.3运用期（不计入扬压力的情况） (24)4.2.4 施工期 (24)第五章溢流坝段设计 (26)5.1 泄流方式选择 (26)5.2 洪水标准的确定 (26)5.3 流量的确定 (26)5.4 单宽流量的选择 (27)5.5 孔口净宽的拟定 (27)5.6 溢流坝段总长度的确定 (27)5.7 堰顶高程的确定 (28)5.8 闸门高度的确定 (29)5.9 定型水头的确定 (29)5.10 泄流能力的校核 (29)5.11.1 溢流坝段剖面图 (30)5.11.2 溢流坝段稳定性分析 (30)（1）正常蓄水情况 (30)（2）设计洪水情况 (31)（3）校核洪水情况 (31)第六章消能防冲设计 (32)6.1洪水标准和相关参数的选定 (32)6.2 反弧半径的确定 (32)6.3 坎顶水深的确定 (33)6.4 水舌抛距计算 (34)6.5 最大冲坑水垫厚度及最大冲坑厚度 (35)第七章泄水孔的设计 (37)7.1有压泄水孔的设计 (37)7.2孔径D的拟定 (37)7.3 进水口体形设计 (37)7.4 闸门与门槽 (38)7.5渐宽段 (38)7.6 出水口 (38)7.7 通气孔和平压管 (39)参考文献 (40)5 第一章 非溢流坝设计1.1坝基面高程的确定由《混凝土重力坝设计规范》可知，坝高100~50米时，重力坝可建在微风化至弱风化中部基岩上，本工程坝高为50~100m ，由于本坝址岩层分布主要为石英砂岩，故可确定坝基面高程为832.0 m 。

由水位—库容曲线查的该库容为0.03×108m 3，故可知该工程等级为Ⅳ级。

1.2坝顶高程计算 1.2.1基本组合情况下： 1.2.1.1 正常蓄水位时：坝顶高程分别按设计和校核两种情况，用以下公式进行计算： 波浪要素按官厅公式计算。

公式如下：1/31/121022000.0076gh gD v v v -⎛⎫= ⎪⎝⎭1/3.751/2.15022000.331gL gD v v v -⎛⎫= ⎪⎝⎭212z h Hh cthLLππ=库水位以上的超高h ∆：1c z h h h h ∆=++式中1h --波浪高度，mz h --波浪中心线超出静水位的高度，m c h --安全超高，mo v --计算风速。

水库为正常蓄水位和设计洪水位时，宜用相应洪水期多年平均最大风速的1.5~2.0倍；校核洪水位时，宜用相应洪水期多年平均最大风速，m/sD-风区长度；m L--波长；M H--坝前水深1.2.1.2 设计洪水位时：根据水库总库容在880.210~0.2510⨯⨯之间可知，大坝工程安全级别为III 级 计算风速o v 取相应洪水期多年平均最大风速的1.8倍，即o v =47.7m/s根据公式1/31/121022000.0076gh gD v v v -⎛⎫= ⎪⎝⎭，可知波浪高度1h =2.71m 根据公式1/3.751/2.15022000.331gL gD v v v -⎛⎫= ⎪⎝⎭，可知波长L=23.19m根据公式212z h Hh cthLLππ=，可知波浪中心线超静水位高度z h =0.994274m 可知库水位超高 1c z h h h h ∆=++=4.1m可知坝顶高程=890.00+4.1=894.1m 1.2.1.2 校核洪水位时：计算风速o v 取相应洪水期多年平均最大风速，即o v =26.5m/s根据公式1/31/121022000.0076gh gD v v v -⎛⎫= ⎪⎝⎭，可知波浪高度1h =1.30m 根据公式1/3.751/2.15022000.331gL gD v v v -⎛⎫= ⎪⎝⎭，可知波长L=7.0034m根据公式212z h Hh cthLLππ=，可知波浪中心线超静水位高度z h =0.7577m 可知库水位超高 1c z h h h h ∆=++=2.355m 可知坝顶高程=890.00+2.355=892.355m1.2.2特殊组合情况下：Vo=26.5 m/s7 故按莆田试验站公式计算：()()0.450.720220.720000.0018/gh 0.130.7v 0.130.7/mm m gD V gH th th V th gH V ⎧⎫⎡⎤⎛⎫⎪⎪⎢⎥=⎨⎬⎪⎡⎤⎢⎥⎝⎭⎪⎪⎣⎦⎢⎥⎣⎦⎩⎭=6.43×10-3故 hm=0.4603 m0.5m200gh gT 13.9v v m ⎛⎫= ⎪⎝⎭=1.1146故 Tm=3.011 s综合（1）、（2），可知最大坝顶高程取894.1m1.3坝宽计算为了适应运用和施工的需要，坝顶必须有一定的宽度。

一般地，坝顶宽度取最大坝高的8%~10%。

，且不小于3m所以坝顶宽度=6m ，并可算出坝底宽为 78.5m1.4 坝面坡度上游坝坡采用折线面，一般起坡点在坝高的2/3附近，建坝基面高程为832m ，折坡点高程为873.4m ， 坡度为1：0.2；下游坡度为1：0.8。

因为基本三角形的顶点与正常蓄水位齐平，故重力坝剖面的下游坡向上延伸应与正常蓄水位相交，具体尺寸见下图图1.1 重力坝剖面图坝顶高程 894.1m1.5 坝基的防渗与排水设施拟定由于防渗的需要，坝基须设置防渗帷幕和排水孔幕。

据基础廊道的布置要求，初步拟定防渗帷幕及排水孔廊道中心线在坝基面处距离坝踵5.5m。

9 第二章 非溢流坝段荷载计算2.1 计算情况的选择作用在坝基面的荷载有：自重、静水压力、扬压力、淤沙压力、浪压力、土压力，常取1m 坝长进行计算。

2.2 荷载计算 2.2.1 自重自重W 在正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位完全一样计算步骤如下； 坝体自重()W KN 的计算公式：c W Vr =式中：331c V m m r --坝体体积，，由于取坝长，可以用断面面积替代，通常把它分成如图所示的若干个简单的几何图形分别计算；坝体混凝土的重度，取24KN/m 。

可知：W 1=0.5⨯6⨯30⨯2.4⨯9.81=2118.96 KN W 2=6⨯62.1⨯2.4⨯9.81=8772.494 KN W 3=0.5⨯66.5⨯57.3⨯2.4⨯9.81=44856.62KNW=W 1+W 2+W 3=55748.47KN坝体自重W =55748.47KN2.2.2 静水压力及其推力① 静水压力P 与作用水头H 有关，所以在正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位时静水压力P 各不相同，应分别计算；② 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压力H P 和垂直压力V P 两种。

H P 的计算公式为：212H w P r H =式中：H ——计算点的作用水头，m ；w r ——水的重度，常取39.81/KN m ； （1）基本组合： 正常蓄水位情况：F 1=0.5⨯9.81⨯582=16500.42KNW 1=0.5⨯ (58+28) ⨯6⨯9.81=2538.72KN设计洪水位情况：F 1=0.5⨯9.81⨯58.092= 16551.67KN F 2=－0.5⨯9.81⨯21.72= -2309.715KN W 1=0.5⨯ (58.09+28.09) ⨯6⨯9.81= 2536.277KN W 2=0.5⨯ 21.7⨯27.125⨯9.81= 2887.144KN（2）特殊组合： 校核蓄水位情况：F1=0.5⨯9.81⨯60.332=17852.77KN F2=－0.5⨯9.81⨯17.52=－1502.156KN W1=0.5⨯ (60.33+30.33) ⨯6⨯9.81=2668.124KN W2=0.5⨯23.62⨯29.525⨯9.81= 3420.651KN11 2.2.3 扬压力的计算规范：当坝基设有防渗帷幕和排水孔时，坝底面上游（坝踵）处的扬压力作用水头为1H ， 排水孔中心线处为2a H +（12H H -，下游（坝趾）处为2H ，其间各段依次以直线连接,则：A 2w r H ,帷幕灌浆和排水孔处的渗透压力为w ar H （12,a 的取值如表2-1所示）。

B 扬压力的大小等于扬压力分布图的面积。

γh图2.1扬压力计算图示γh表2.1 坝底面的渗透压力、扬压力强度系数（1）正常蓄水情况下：H1=890.0－832.0=58.0H2=0U1= γH2=0U2=-11.5⨯0.3⨯9.81⨯58=-1962.981 KNU3=-0.5⨯67⨯0.3⨯9.81⨯58=-5718.249 KNU4=0Ucc=-（0+1962.981+5718.249+0）=-7681.23 KN （2）设计洪水情况：13H1=890.9－832.0=58.09H2=21.7U1= γH2=-212.877 KNU2=-11.5⨯0.3⨯9.81⨯58.09=-1966.027 KNU3=-0.5⨯67⨯0.3⨯9.81⨯58.09=-5727.122 KNU4=-0.5⨯11.5⨯36.39=-209.2425 KNUcc=-（212.877 +1966.027+5727.122+209.2425）=-8115.269 KN （3）校核洪水位情况：H1=60.33H2=17.5U1= γH2=-171.675 KN图2.3 淤沙压力计算图示（1）水平泥沙压力()skH P KN 为：220.5tan (45/2)skH sb s s P r h ϕ︒=-式中:3;m sb s s r h ϕ---︒淤沙的浮重度，KN/m 坝前淤沙厚度，;淤沙的内摩擦角，（）。