[水工建筑物课程设计][16水工4班][陶嘉豪][2016100156][指导老师：王志强]目录一、总论 (1)（一）基本资料 (1)1.流域概况及枢纽任务 (1)2.地形地质 (1)3.建筑材料 (1)4.水文 (1)5.气象 (1)6.其他有关资料 (2)（二）工程综合说明 (2)二、坝型、坝址选择 (4)（一）坝型选择 (4)（二）坝址选择 (4)三、非溢流坝设计 (5)（一）剖面尺寸拟定 (5)1.坝顶高程的确定 (5)2.坝顶宽度 (5)3.坝面坡度 (5)4.坝基的防渗与排水设施拟定 (5)（二）荷载计算 (6)1.计算情况的选择 (6)2.计算截面的选择 (6)3.荷载计算 (7)（三）抗滑稳定分析 (8)（四）应力分析 (8)四、溢流坝设计 (9)（一）孔口设计 (9)（1）泄水方式的选择。

(9)（2）洪水标准的确定。

(9)（3）流量的确定。

(9)（4）单宽流量的选择。

(9)（5）孔口净宽拟定。

(9)（6）溢流坝段总长度（溢流孔口的总宽度）的确定。

(9)（7）堰顶高程的确定。

(9)（8）闸门高度的确定。

(10)（9）定型设计水头的确定。

(10)（10）泄流能力校核。

(10)（二）消能防冲设计 (10)1.反弧半径的确定 (11)2.水舌的挑距L及可能最大冲坑的深度t.估算 (11)（三）溢流坝剖面设计 (11)五、泄水孔设计 (13)（一）孔径D的拟定 (13)（二）进水口体形设计 (13)（三）闸门与门槽 (13)（四）渐变段 (13)（五）出水口 (13)（六）水力计算 (14)六、细部构造 (14)（一）坝顶构造 (14)（1）非溢流坝。

(14)（2）溢流坝。

(14)（二）分缝与止水 (15)（1）横缝 (15)（2）止水 (15)（3）纵缝 (15)（4）水平缝 (15)（三）廊道系统 (15)（四）坝体防渗与排水 (16)七、地基处理 (16)（一）基本资料一、总论（一）基本资料1.流域概况及枢纽任务某水库枢纽位于某河上游，全河流域面积3200km2，流向自北向南，干流的平均比降为2%~3%。

流域内多石山，小部分为丘陵，水土流失不严重。

本枢纽工程是以发电为主兼顾灌溉和供水的综合利用工程，水库的总库容为1200万m’，发电引水高程为347.5m，最大引水流量为74m2/s，发电装机容量4万kW.灌溉下游左岸耕地2.5万hm2，灌溉最大引水流量40m2/s，引水高程352.5m。

2.地形地质地形情况见附图（略）坝址处的岩体可大致分为新鲜岩石、微风化及覆盖层。

河槽高程为332.0m，河槽处为半风化的花岗岩，风化层厚度为2m，基岩具有足够的抗压强度，岩体较完整，无特殊不利地质构造。

两岸风化较深呈带状，覆盖层较少，厚度一般2~3m，风化层厚1~2m，坝址两岸均为花岗岩，岩石坚硬，裂隙不发育。

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。

地震的基本烈度为6度。

3.建筑材料砂料、卵石在坝址上、下游均有，坝址下游5km以内砂储量丰富，可供建筑使用（建筑材料分布图略）4.水文坝址以上控制集雨面积123.0km?，多年平均流量3.1m2/s，平均年径流量9776.2万m3水文水利规划成果如下：上游设计洪水位为385.4m，相应的下游水位334.3m，库容为1140万m’，溢流坝相应的泄量为1250m2/s；上游校核洪水位为386.7m，相应的下游水位335.2m，库容为1200万m2，溢流坝相应的泄量为1680m2/s上游正常高水位为383.5m，相应的下游水位为331.7m，库容为895万m2，死水位为350m，相应的库容为40万m3。

淤沙高程为345m，相应的库容为35万m25.气象本地区洪水期多年平均最大风速14m/s，水库的风区长度为2.6km。

6.其他有关资料河流泥沙计算年限采用50年，坝前淤沙高程为345m，泥沙的浮重度为9.5kN/m2，内摩擦角为12”。

坝体混凝土重度采用24kN/m'。

（二）工程综合说明根据工程的效益、库容确定本工程属于Ⅲ等工程，其主要建筑物为3级。

次要建筑物为4级，临时性建筑物为5级。

枢纽布置：本工程是以发电为主的综合利用工程，溢流坝段应布置在主河槽处，冲沙孔应布置在电站进水口附近，另外电站布置应考虑地形、交通及电站附属建筑物布置等条件。

本枢纽的主体工程由挡水坝段、溢流坝段、泄水底孔坝段、电站坝段及其建筑物组成。

电站为坝后式，该重力坝由18个坝段组成，每个坝段的长度大约为15m，从右岸至左岸依次为：1号~6号坝段为挡水坝段，7号、8号坝段为溢流坝段，9号、10号坝段为底孔坝段，11号~18号坝段为左岸挡水坝段，该坝的坝基面最低高程为327.0m，坝顶高程为386.7m，最大坝高为59.7m，坝体总长为277.5m。

枢纽工程布置见图2-25。

非溢流坝段：右岸全长90m，左岸全长123.5m，其中18号坝段长18.5m，其他各坝段均为15m。

坝顶宽度为7m，坝顶两侧各设一人行道，人行道宽1m。

坝顶的上游侧设置钢筋混凝土结构的防浪墙，墙高1.2m，宽0.3m，下游设置栏杆，沿坝轴线方向每隔20m设置一个照明灯。

坝的其他尺寸为：上游面为折面，起坡点高程为347m，坡度为1：0.2：下游面坡度为1：0.7，折坡点的高程为379.5m。

溢流坝段：全长34m，分2个坝段，每个坝段长17m，共分3孔。

溢流堰顶高程为376.4m，堰顶安装工作闸门和检修闸门，闸门宽?高=8m?m，工作闸门为平面钢闸门，采用坝顶门机启闭。

工作桥面高程与非溢流坝顶一致。

堰顶设有两个中墩，其厚度3m，边墩厚2m，缝设在闸孔中间，溢流堰面采用WES曲线，过堰水流采用连续式鼻坎挑流消能，坎顶高程为336.2m，反弧半径为18m，挑射角为25。

边墩向下游延伸成导水墙，其高度为3.5m，断面为梯形，顶宽为0.5m，底宽为2.0m，需分缝，缝距为15m。

电站坝段：电站的装机容量为2?万kW，坝段总长15m，坝顶高程为386.7m，坝顶宽度为16m，坝顶人行道与挡水坝段一致，门机与溢流坝段一致，上游突出2m，为拦污栅槽，引水口中心线高程为348.5m，孔径为3.0m，进口为三向收缩的喇叭口，进口前紧贴坝面布置拦污栅，进口处设置事故闸门和工作闸门，均为平面闸门。

在进口闸门后设置渐变段，渐变段为圆角过渡，长度为6m。

电站厂房采用坝后式，位于左岸非溢流坝段后，由主厂房、副厂房等组成。

副厂房在主厂房的上游侧，厂房与坝之间用缝分开，主厂房宽15m，高22m，内设两台2万kW的水轮发电机组，发电机层高程为332m。

副厂房宽10m。

枢纽的主要技术指标见表2-10。

表2-10 主要技术指标序号项目单位数量序号项目单位数量1流域面积Km²320010校核洪水位时最大泄量m³/s1680（一）坝型选择二、坝型、坝址选择（一）坝型选择坝址地形地质条件：河谷断面比较宽浅，两岸不对称。

坝址区域为花岗岩，完整性好，覆盖层及风化层均较薄。

建筑材料：经勘测，坝址附近5km以内有丰富的砂石料，但缺乏土料，只有2~3m 厚的表层风化坡积物。

根据以上情况进行综合分析如下：拱坝方案：河谷断面宽浅，不是V字形，两岸不对称，没有适宜的地形条件，故该方案不可取。

土石坝方案：坝址附近没有适宜的地形修建溢洪道，若开挖溢洪道，则开挖工程量较大，并且当地土料比较缺乏，故该方案也不可取。

重力坝方案：混凝土重力坝和浆砌石重力坝都能充分利用当地的自然条件，泄洪问题容易解决，施工导流容易。

浆砌石重力坝虽然可以节约水泥用量，但不能实现机械化施工，施工速度慢，施工质量难以控制，故不可取。

混凝土重力坝可以采用机械化施工，施工方便，施工速度较快，缩短工期，故本工程宜采用混凝土重力坝。

（二）坝址选择经地形地质勘测，坝址确定在峡谷出口处，峡谷上游是一巨大的山间盆地，建库后可以有较大的库容，并且坝轴线短，主体工程量小。

峡谷出口后地形开阔，河（一）剖面尺寸拟定岸边可以布置生活区。

由以上分析可知，坝址处有上下两条坝轴线可供选择。

上游坝轴线：基岩裸露，清基工程量可以减小，水流条件好，下泄水流与下游主流一致，可以防止下游河床发生冲刷：下游坝轴线：覆盖层较厚，清基工程量大，下泄水流与左岸弯曲段近，容易产生淤积。

两条坝轴线在地质、枢纽布置、施工条件、建筑材料等方面基本相似。

综合上述，上游坝轴线优于下游坝轴线，故应采用上游坝轴线。

三、非溢流坝设计（一）剖面尺寸拟定1.坝顶高程的确定按第一节中介绍的式（2-1）式（2-2）分设计、校核两种情况分别计算，计算成果见表2-11表2-11 坝顶高程计算成果经比较可以得出坝顶或防浪墙墙顶高程为387.9m，并取防浪墙高1.2m，则坝顶高程为：387.9-1.2=386.7m最大坝高为：386.7-327.0=59.7m2.坝顶宽度考虑交通要求，坝顶宽度取7m。

3.坝面坡度上游坝坡采用折线面，起坡点高程为347m，坡度为1：0.2；下游坡度为1：0.7。

因为基本三角形的顶点与校核洪水位齐平，故重力坝剖面的下游坡向上延伸应与校核洪水位相交，则可以得出下游坡的起坡点的高程379.5m。

4.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中心线在坝基面处距离坝踵分别7m和9m。

拟定的剖面尺寸如图2-26所示。

对初拟的剖面修改一校核一再修改的重复的计算过程略。

（二）荷载计算1.计算情况的选择在设计重力坝剖面时，应按照承载能力极限状态计算荷载的基本组合和偶然组合。

荷载基本组合有：正常蓄水位情况、设计洪水情况、冰冻情况；偶然组合有：校核洪水情况、地震情况。

设计时应对这五种情况分别进行计算。

本次设计仅以设计洪水情况为例进行荷载分析计算。

·2.计算截面的选择抗滑稳定的计算截面一般选择在受力较大、抗剪强度低、容易产生滑动破坏的截面，一般情况有以下几种：坝基面、坝基内软弱层面、坝基缓倾角结构面、不利的地形、混凝土的层面等。

应力分析的位置一般有：坝基面、折坡处的截面、坝体削弱部位等。

本次设计仅以坝基面为例来分析计算。

3.荷载计算先按第一节中介绍的式（2-3）~式（2-7）算出荷载作用的标准值，标准值乘以其分项系数即为荷载作用的设计值；然后，求出荷载作用点对滑动面截面形心的力臂、荷载所产生的力矩的标准值、设计值。

设计洪水情况下作用在坝基面上的荷载有：自重、静水压力、扬压力、淤沙压力、浪压力。

有关参数的选择：混凝土的重度为24kN/m2，水的重度为9.8lkN/m3，扬压力的折减系数为0.25，泥沙的浮重度为9.5kN/nm'，内摩擦角为12”，荷载作用的分项系数查表2-2。