南昌工程学院
课程设计（论文）任务书
一1 课程设计(论文)题目重力坝课程设计
2课程设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求
某枢纽以了发电为主, 兼顾防洪灌溉. 水库建成后. 还可以提高下游二个水电站的出力的发电量. 该工程坝型为混凝土重力坝.
(一)水库特征;
一水库水位. 1.正常蓄水位--349M. 2. 设计洪水位---349.9M 3校核洪水位---350.4M 二下游流量及相应下游水位..
1 千年一遇洪水的下泄流量.13770 米3/秒.. 相应下流水位271.90米
2 五千年一遇洪水的下泄流量.15110 米3/秒.. 相应下流水位272.63米
三. 库容: 总库容为17.9亿. 考虑开挖后. 坝基面高程269M
(二) 综合利用效益: 装机容量20万千瓦, 年发电量.7.4亿度.,
防洪: 可将千年一遇洪峰流量以18200米3/秒削减至13770米3/秒: 可将五千年一遇洪峰流量以21200米3/秒削减至15110米3/秒: 可灌溉农田30万亩: 此外还可以改善航运条件, 库区可从事养殖.
(三)自然条件.
1 地形. 坝址位于峡谷出口段. 左岸地势较低.山坡较缓.右岸地势较高.山坡较陡.
2 地质. 坝址出露岩层为志留系圣母山绿色含砾片岩.岩性坚硬完整.新鲜岩石饱和极限抗压强度在60—80MPA以上. 坝上游坡角为绢云母绿泥石英片岩. 饱和极限抗压强度在30—40MPA.
坝基坑剪断擦系数F经野外试验及分析研究确定为 1.0—1.1: 坝基坑剪断凝聚力为为0.6—0.8MPA.
3 水文地质坝址水文地质较简单.相对不透水层埋藏深度一般在35米以内.库区无渗漏问题
4 气象资料最高气温为42度. 最低气温为-8度.多年平均最大风速为14米/秒. 水库吹程为1.4KM
5 淤泥:百年后坝前淤沙高程为286.6米.淤积泥沙内摩擦角取0度.淤沙浮容重为8000N/M
二、工程的等别和建筑物级别
水利部、能源部颁布的水利水电工程的分等分级指标，将水利水电工程根据其工程规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等。

水利水电工程中的永久性水工建筑物和临时性水工建筑物，根据其所属工程等别及其在工程中的作用和重要性划分为五级和三级。

永久性建筑物系指工程运行期间使用的建筑物。

根据其重要性分为：①主要建筑物，如堤坝、水闸、电站厂房及泵站等。

②次要建筑物，如挡土墙、导流墙及护岸等。

临时性建筑物系指工程施工期间使用的建筑物，入导流建筑物、施工围堰的。

对于本枢纽工程，由于工程同时兼有防洪、发电、灌溉、渔业等综合利用，所以枢纽工程等别等为Ⅰ等，相应的永久性主要建筑物为1级，永久性次要建筑物为3级。

三、重力坝非溢流坝段设计
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。

㈠ 非溢流坝剖面设计
⑴ 坝顶高程。

坝顶高程有静水位＋相应情况下的风浪壅高和安全超高定出。

即： ▽＝静水位＋△h △h ＝h l ＋h z ＋h c
h l ＝0.0166V 05/4D 1/3
① L=10.4(h l )0.8
② L
H
cth
L hl h z ππ22
=
③
由于建筑物级别为1级，查规范可知，设计工况下安全加高h c ＝0.7m ，校核工况
下安全加高h c ＝0.5m 。

⒈ 设计工况
设计洪水位H＝349.9 m 实测最大风速V0＝21m/s 吹程D＝1.4㎞由以上公式①可得h l＝0.834826m 由公式②得L＝9.00140m 由公式③可得h z＝0.243115m 又h c＝0.7m
则△h＝h l＋h z＋h c＝0.834826＋0.243115＋0.7＝1.777941m
坝顶高程▽＝静水位＋△h＝349.9＋1.777941=1351.6779m
⒉校核工况
设计洪水位H＝350.4m 多年平均最大风速V0＝14m/s 吹程D＝1.4㎞由以上公式①可得h l＝0.502895m 由公式②得L＝6.00088m
由公式③可得h z＝0.132333m 又h c＝0.5m
则△h＝h l＋h z＋h c＝0.502895＋0.132333＋0.5＝1.35228m
坝顶高程▽＝静水位＋△h＝350.4＋1.35228=351.75228m 经过比较选取大者，可以得出坝顶或放浪墙顶高程为351.75228 m，并取放浪墙高1.2 m，则坝顶高程为：351.75228+1.2＝352.95228 m
最大坝高为：352.95228－269＝82.75228m
三、坝顶及坝底宽度的确定
因无特殊要求，根据规范的规定，坝顶宽度可采用坝高的8%～10%取值，且不小于2m并应满足交通和运行管理的需要。

我取10%的坝高，即为8.27米.取整为 9米。

坝底的宽度约为坝高的0.7～0.9倍，这里取0.8倍，即B =0.8*82.75228 =66.201824 m。

取66.5米.
根据工程经验，上游坝坡系数常采用n=0～0.2；下游坝坡系数常采用m=0.6～0.8；在此坝的设计中，采用上游坝坡系数n=0.2,上游起坡点高度82.75228*1/2=41.376144经过m取各值的比较计算，采用下游坝坡系数m=0.7。

非溢流坝剖面图及有关计算尺寸
㈡荷载计算（取1m坝长进行计算）
⑴设计工况下的荷载计算
⒈自重W 取γc=24.0 kN/m3根据自重公式：W=Vγc 得：W1=1/2×8.28×41.38×24＝4111.5168KN↓
W2=9×82.75×24＝17874 KN↓
W3=（82.75－12.79）×（66.5－17.28）×24×1/2＝41321.1744 KN ↓
⒉水压力水深为H时，单位宽度上的水平静水压力P为P＝1/2γH2
斜面、折面、曲面承受的总静水压力，除水平静水压力外，还应计入其垂直分力。

垂直水压力按水重计算。

γ水＝9.81 kN/m3。

P H1＝1/2×9.81×（351.75－269）2＝33587.294KN→
P H2＝1/2×9.81×（271.9－269）2＝41.25KN←
P V1＝（349.9－310.38）×8.28×9.81＝3210KN↓
P V2＝1/2×41.38×8.28×9.81＝1680.58KN↓
P V3＝1/2×（271.9－269）×8.28×9.81＝117.78KN↓
⒊泥沙压力百年后坝前淤沙高程为286.6m，淤沙浮容重为8 kN/m3，内摩擦角为0°。

竖直方向的泥沙压力P SKV按作用面上的淤沙重量（按淤沙的浮重度）计算，水平压力按P SKH＝1/2γsb h s2tg2（45°－φs/2）计算。

P SKH＝1/2γ
h s2tg2（45°－φs/2）＝1/2×8×（286.6－269）2×tg2（45°－0°／2）＝1239.04KN→
sb
P SKV＝Vγ=1/2×（286.6－269）2×0.2×8＝247.8KN↓
⒋浪压力当＞L／2时，可假定浪顶以及水深等于L／2处的浪压力为零，静水位处的浪压力最大，并呈三角形分布。

L＝9m ，h l＋h z＝0.834826＋0.243115 Pi=[r×(h1+hz) ×L]/4=23.79KN→
P L1＝（h l＋h z＋L/2）×L/2×1/2×9.81＝123.12KN→
P L2＝L/2×L/2×9.81＝198.65KN←
⒌扬压力扬压力包括渗透压力和浮托力两部分。

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；浮托力是由下游水面淹没计算截面而产生向上的水压力。

扬压力分布图如计算简图所示。

扬压力折减系数α＝0.25。

U1＝B×γH2＝66.5×9.81×（271.9－269）＝1892KN↑
U2＝12×αH＝12×0.25×9.81×（349.9－271.9）＝2296KN↑
U3＝（B－12）×αγH×1/2＝（66.5－12）×0.25×9.81×78×1/2＝5213KN↑U4＝12×（γH1―γH2―αγH）×1/2＝12×（9.81×80.9－9.81×2.9－0.25×
9.81×78）×1/2＝3443KN↑
合力计算以及力矩计算如下表所示：
非溢流坝荷载计算成果汇总（设计工况）。