课程设计：混凝土重力坝设计专业班级：12级水利水电工程卓越班*名：**学号：2012102196指导教师：***工程学院水利与生态工程学院印制2015——2016学年第一学期第一章基本资料1.1 基本资料一、地质河床高程332m。
约有2～3m覆盖层，岩石为石灰岩，较完整，结理不发育，风化层后1～2m无特殊不利地质构造。
坝基的力学参数：抗剪断系数（混凝土与基岩之间）为f'=0.9,c'=700kPa。
基岩的允许抗压强度3000kPa。
地震的设计烈度为6度。
二、水文本枢纽属中型Ⅲ等工程。
永久性重要建筑物为3级，按规要求，采用50年一遇洪表1 水文计算结果经水文水利计算，有关数据如表1所示：三、气象本地区多年平均最大风速为14m/s，水库吹程为2.96km。
四、其它有关数据河流泥沙计算年限采用50年，据此求得坝前淤沙高程345m。
淤沙的浮重度为9.5kN/m3，摩擦角为12°。
坝体混凝土重度采用24kN/m3。
五、枢纽总体布置根据地形、地质、天然建筑材料等因素的考虑，本工程选用混凝土重力坝方案，重力坝由非溢流坝段和溢流坝段组成。
第二章 非溢流坝设计2.1 剖面设计重力坝剖面设计的原则是：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；重力坝的基本剖面是指坝体在自重、静水压力（水位与坝顶齐平）和扬压力3项主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，并使工程量最小的三角形剖面。
在拟好的基本三角形基础上，根据已确定的坝顶高程及宽度，初拟主要防渗，排水设施，即可得到重力坝实用剖面。
剖面尺寸的初步似定主要容有：坝顶高程，坝顶宽度，坝顶及上、下游起坡点的位置。
一、 坝顶高程的确定波浪要素按官厅公式计算。
公式如下：314500166.0DV H l =8.04.10l h L =LH cthLh H l Z ππ22=库水位以上的超高对于安全级别为Ⅱ级的坝，查得安全超高设计洪水位时为0.5 m ，校核洪水位时为0.4 m 。
计算成果见下表2-1表2-1坝顶高程计算成果表经比较可以得出坝顶或防浪墙顶高程为387.8m ，并取防浪墙高度1.2m ， 则坝顶高程为： 387.8-1.2=386.6m最大坝高为： 386.6-327=59.6m二、 坝顶宽度考虑交通要求，坝顶宽度取7m 。
三、 坝面坡度考虑利用部分水重增加坝体稳定，上游坝面采用折坡，起坡点按要求为32~31坝高，该工程拟折坡点高程为347.0m ，上部铅直，下部为1：0.2的斜坡，下游坝坡取1：0.7，基本三角形顶点位于坝顶，376.30m 以上为铅直坝面。
四、 坝体防渗排水分析地基条件，要求设防渗灌浆帷幕和排水幕，灌浆帷幕中心线距上游坝踵7m ，排水孔中心线距防渗帷幕中心线9m 。
拟设廊道系统，实体重力坝剖面设计时暂不计入廊道的影响。
拟定的非溢流坝剖面如图所示。
确定剖面尺寸的过程归纳为：初拟尺寸——稳定和应力校核——修改尺寸——稳定和应力校核的重复计算过程。
2.2 荷载计算一、 计算情况的选择在设计重力坝剖面时，应按照承载力极限状态计算荷载的基本组合和偶然组合。
基本组合有正常蓄水位情况和设计洪水情况，偶然组合有校核洪水情况和地震情况。
考虑的主要荷载有自重、水压力、浪压力、淤沙压力及扬压力。
从以上荷载组合中分别选一种基本组合（如设计洪水位情况）和一种偶然组合（如校核洪水位情况）计算。
二、 计算截面的选择滑动面一般有以下几种情况：坝基面、坝基软弱层面、基岩缓倾角结构面等。
对于本工程，岩石较完整，结理不发育，可仅分析沿坝基面的抗滑稳定。
三、 荷载计算1．坝体自重计算 坝顶宽度=7(m)坝基宽度=(386.60-327)×0.7+(347-327)×0.2=45.72(m)W 1=1/2×24×20×20×0.2×1=960(kN) 力臂=45.72/2－2/3×20×0.2=20.19(m) 力矩=960×20.19=19382.4(kN •m)W=24×7×(386.60-327)×1=10012.8(kN)2力臂=45.72/2－20×0.2－7.0/2=15.36(m)力矩=10012.8×15.36=153796.61(kN•m)=1/2×24×(376.30-327)×(376.30-327)×0.7×1=20416.116(kN)W3力臂=(376.30-327)×0.7×2/3－45.72/2=0.15(m)力矩=20416.116×0.15=3062.417(kN•m)2. 静水压力（校核洪水位）=1/2×9.81×(386.96-327)×(386.96-327)×1=17248.383(kN)PH1力臂=1/3×(386.96-327)=19.77(m)力矩=-17248.383×19.77=-341000.53(kN•m)=-1/2×9.81×(335.2-327)×(335.2-327)×1=-329.812(kN)PH2力臂=1/3×(335.2-327)=2.73(m)力矩=329.812×2.73=900.387(kN•m)P=9.81×(386.96-347)×(347-327)×0.2=1542.132(kN)V1力臂=45.72/2－20×0.2×1/2=20.755(m)力矩=1542.132×20.755=32006.95(kN•m)P=1/2×9.81×20×20×0.2=392.4(kN)V2力臂=45.72/2－20×0.2×1/3=21.42(m)力矩=392.4×21.42=8405.21(kN•m)P=1/2×9.81×(335.2-327)×(335.2-327)×0.7=230.87(kN)V3力臂=45.72/2－(335.2-327)×0.7×1/3=20.842(m)力矩=-230.87×20.842=-4811.80(kN•m)扬压力（校核洪水位）U=－9.81×（335.2-327.0）×45.51×1=－3660.9(kN)1力臂=0(m) 力矩=0(kN•m)=－9.81×9.0×0.25×(386.96-335.2)=－1127.9(kN)U2力臂=45.72/2－9.0/2=18.255(m)力矩=－1127.9×18.255=－20589.81(kN•m)=－9.81×1/2×(45.72－9.0)×0.25×(386.96－335.2)=－2287.77(kN) U3力臂=2/3×(45.72－9.0)－45.51/2=1.585(m)力矩=-2287.77×1.585=－3626.12(kN•m)=－9.81×1/2×9.0×(1－0.15)×(386.96-335.2)=－1691.86(kN)U4力臂=45.72/2－1/3×9.0=19.55(m)力矩=-1691.86×19.55=－33422.69(kN•m)4．泥沙压力=1/2×9.5×（345-327）×（345-327）×tan2(45°－12°/2)=1009.20(kN) PSH力臂=1/3×18=6(m) 力矩=-1009.20×6=-6055.20(kN•m)=1/2×9.5×18×18×0.2=307.8(kN)PSV力臂=45.51/2－18×0.2×1/3=21.555(m)力矩=307.8×21.555=6634.629(kN•m) Array表2-3 校核洪水位情况下荷载计算成果2.3 抗滑稳定分析重力坝沿坝面失稳的机理是：首先在坝踵处基岩和胶结面出现微裂松弛区，随后在坝趾处基岩和胶结面出现局部区域的剪切屈服，进而屈服围逐渐增大并向上游延伸，最后，形成滑动通道，导致坝的整体失稳。
=1.0 =1.0 f'=0.9 c'=700kPa 校核洪水位情况∑W =( P V1+ P V2+ P V3)+(W1+W2+W3)-（U 1+ U 2+ U 3）- P SV=25093（↓） ∑P= P H1-P H2+P SH =17942(→)基本组合：0.313.31749251.45700254129.0'''>=⨯+⨯=+=∑∑PAc W f K由以上计算可知，在设计和校核洪水情况下坝基面均满足抗滑稳定极限状态要求。
2.4 应力分析一、 分析目的应力分析的目的是检验所拟坝体断面尺寸是否经济合理，并为确定坝材料分区、某些部位配筋提供依据。
二、 分析的方法应力分析的方法有理论理论计算和模型试验两类。
设计时一般使用理论计算的方法，理论的计算方法有材料力学法、弹性理论和弹塑性理论的方法。
三、 材料力学法校核洪水位情况∑W==( P V1+ P V2+ P V3)+(W1+W2+W3)-（U 1+ U 2+ U 3）-P SV=25093（↓） ∑P=17942(→) ∑M=∑M=W1+W2-W3+P V1+P V2+P V3-U 1-U 2-U 3–U 4=-185314基本组合 对于坝踵处：074.6551.45170061651.4525412622>=⨯-=+=∑∑kPa B M BW yuσ 对于坝趾处:)(7500.4300004.105151.45170061651.4525412622kPa B MBW yd=>=⨯+=-=∑∑σ 由以上计算可知：设计洪水位和校核洪水位情况下，坝址和坝踵应力符合强度要求。
第三章 溢流坝设计3.1 孔口设计一、 泄水方式的选择：为使水库具有较大的超泄能力，采用开敞式孔口。
二、 洪水标准的确定。
本次设计的重力坝是3级建筑物，根据相关规可知：采用50年一遇的洪水标准，500年一遇的洪水标准校核。