***水库工程
上坝址重力坝方案消力池稳定计算稿
(可研阶段)
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2019年11月
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目录
1计算目的 (1)
2计算要求 (1)
3计算依据 (1)
4计算过程 (1)
4.1 基本参数 (1)
4.2 计算公式 (2)
4.3 计算过程 (4)
4.4 计算成果 (5)
4.5 结论 (5)
1计算目的
根据水工结构布置和水力学计算成果，计算可行性研究阶段上坝址重力坝方案消力池底板的抗浮条件，确定抗浮处理措施和工程量。
2计算要求
满足可行性研究阶段要求。
3计算依据
《混凝土重力坝设计规范》SL319-2018
《水工建筑物荷载设计规范》SL744-2016
《溢洪道设计规范》SL253-2018
《***水库工程上坝址重力坝方案水力学计算稿》
4计算过程
4.1基本参数
消力池底板总长30m，宽43m，底板厚2m，底板高程1349m。
消力池结合下游开挖布置，对基础进行固结灌浆处理，固结灌浆孔的间、排距均为2m，呈方形布置，坝基面孔深入基岩8m。
为增强护坦与基础连接布置基础插筋锚固，插筋为Φ25@2m×2m，入基岩深5.0m。
底流消能跃前水深按取泄槽末端的水深，根据泄槽水面线结果取末端水深。
4.2 计算公式
消力池底板抗浮稳定复核计算按照不设排水孔考虑，计算工况： (1)宣泄消能防冲的洪水流量。
(2)宣泄设计洪水流量。
(3)宣泄校核洪水流量。
根据《溢洪道设计规范》SL 253-2018规定，底板的抗浮稳定计算公式按照下式计算：
123
12
f P P P K Q Q ++=
+
式中：P 1—底板自重，KN ；
P 2—底板顶面上的时均压力，KN ；
P 3—当采用锚固措施时，地基的有效重量，KN ； Q 1—底板顶面上的脉动压力，KN ； Q 2—底板底面上的扬压力； (1)护坦自重
护坦长度30m ，宽度43m ，厚度2m ，混凝土容重24KN/m 3。
(2)时均压力
时均压力的计算公式按《水工建筑物荷载设计规范》SL744-2016中的要求，
cos tr w p h γθ=
式中：p tr —— 过流面上计算点的时均压强代表值(N/m 2)；
w γ—— 水的重度，(kg/m 3)； h —— 计算点的水深；
θ—— 结构物底面与水平面的夹角，θ=0。
脉动压力的计算公式按《水工建筑物荷载设计规范》SL744-2016计算：
f m f p p A β=±
式中：P f ——脉动压力，N ；
p f ——脉动压强，N/m 2； A ——作用面积，m 2；
m β——面积均化系数，按《水工建筑物荷载设计规范》SL744-2016
表7.5.1取值；
其中正、负号应按不利设计条件选定。
面积均化系数m β
注：L m -结构块顺流向的长度，m ；b-结构块垂直流向的长度，m ；h 2-第二共轭水深，m 。
2
3.02
w f p
v p K ρ=
式中：K p ——脉动压强系数，按《水工建筑物荷载设计规范》SL744-2016表7.5.2取值；
ρw ——水的密度，Kg/m 3；
v ——相应工况下水流计算断面的平均流速，m/s(对消力池水流，可
取收缩断面的平均流速)；
注：表中Fr 1为收缩断面的弗劳德数，x 为计算断面离消力池起点的距离，m ；L 为消力池的长度
扬压力计算时按照虽设有排水设施，但均考虑为不可靠的状态下进行计算，偏安全。
(5)锚固地基有效自重
按《溢洪道设计规范》SL253-2018中附录B.2.4计算：
3R TA
Pγ'
=
30 3
L
T S d
=--
式中：P3——锚固地基的有效重量，kN；
γ’R——岩石浮重度，KN/m3；
A ——n根锚筋护坦的计算面积，m2；
T——锚固地基的有效深度，m；
d——锚筋直径，m；
L——锚筋间距，m；
S——锚筋锚入地基的深度，m。
图4.4-1 锚固力计算简图
锚筋锚入地基的深度S=5.0m，锚筋的间距L=2m。
4.3计算过程
护坦宽度(m) 护坦厚度(m) 混凝土容重KN/m3护坦长度(m) 护坦重量KN
43 2 24 30 61920
计算工况起始水深(m) 跃后水
深(m)
水容重
(KN/m3)
护坦起始端
时均压强
(KN/m2)
护坦末端时
均压强
(KN/m2)
护坦时均压
力(KN/m2)
设计洪水0.139 4.777 9.81 1.363 46.864 31106.14 校核洪水0.218 5.993 9.81 2.134 58.791 39296.90 消能防冲0.122 4.477 9.81 1.198 43.916 29098.63
注：查表得，前段Kp=0.03，中段Kp=0.05，后段Kp=0.02。
4.4计算成果
4.5结论
各工况下抗浮稳定安全系数均大于1.2，该消力池设计满足规范要求。