拱坝基本参数应力分析毕业论文目录第一章拱坝基本参数计算 (2)1.1坝顶高程的确定 (2)1.1.1坝顶超高计算 (2)1.1.2坝顶高程计算 (3)1.2坝型方案及结构布置 (3)第二章应力分析 (6)2.1 荷载计算 (6)2.1.1自重 (6)2.1.3泥沙压力 (9)2.1.4扬压力 (10)2.1.5温度荷载 (11)2.2 地基位移计算 (12)2.3拱冠应力分析（拱冠梁法） (15)γγ的确定 (38)2.2.3拱冠径向变位系数,i i2.2.4拱冠梁变位的计算 (41)2.2.5拱冠梁应力计算 (44)2.2.6拱圈应力计算 (52)第三章坝肩稳定分析 (56)3.1 稳定分析 (56)3.1.1计算式 (56)3.1.2分析过程 (57)第四章溢流设计及消能防冲设计 (60)4.1溢流面计算 (60)4.2下游消能防冲复核 (60)第一章拱坝基本参数计算1.1坝顶高程的确定1.1.1坝顶超高计算根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）规定：龙源口水库设计洪水标准采用50年一遇，校核洪水标准采用500年一遇，按照《浆砌石坝设计规》SL25—91，《砼拱坝设计规》SL282—2003中规定计算大坝需要的坝顶超高。

坝顶超高按下式计算：△h=Zh i+h0+h C式中：Zh i—波浪高（m）h0—波浪中心线至水库静水位的高度（m）h C—安全超高（m）（正常运行情况h C=0.4m，非常运行情况h C =0.3m）g(Zhi)/V△2=0.0076V0-1/12(gD/V02)1/3gLm/ V02=0.331 V0-7/15(gD/V02)4/15h0=[π（Zhi）2/Lm]Cth（2πH1/Lm）式中：L m—波长（m）D—吹程（D=3000m）V0—多年平均最大风速，V0=17.5m/s，正常运用条件下采用 V0′=1.5 V0 H1—水域平均水深（m）坝顶超高计算成果列如表1-4。

表1-4 坝顶超高计算成果表1.1.2坝顶高程计算坝顶高程计算结果列表于1-5。

表1-5 坝顶高程计算成果表取大值322.88m，本工程取323.00m。

1.2坝型方案及结构布置本工程按砌石拱坝进行设计，初拟坝底厚为10m 。

该坝址受地形、地质条件的限制，右岩山体下有一冲沟从坎肩后面通过，左岸山体稍欠单薄，拱端的位置由于受这些因素的制约，仅能在有限的围进行选择，拱坝的具体位置布置如图所示。

拱圈参数的拟定：1、中心角2φA ：砌石拱坝顶拱中心角可选用80°～110°，下层可采用40°～80°。

2、拱圈半径：初步拟定可按下式计算，拱圈半径R=L/(2sin φA)，式中L 为弦长。

3、拱冠梁的形式和尺寸坝顶高程处开挖后的河床宽度L 经多次布置，L 最终选定为138.47m 。

根据经验公式，可求得坝顶底厚度。

)3(01.04.0H L T C ++=10002)(0832..0632.0HH L H T B += 式中：c T 为坝顶厚度; b T 为坝底厚度;L 为开挖后坝顶高程河岸宽度;H 为坝高。

经计算Tc=3.5m Tb=15m已知Tc,Tb 后，可查《砌石坝设计》拱冠梁经验断面表格得出拱冠梁1-6 断面尺寸如下表拱圈几何尺寸拟定见下表1-7：表1-7 大坝几何尺寸表第二章 应力分析2.1 荷载计算拱坝受的荷载包括：自重、静水压力、动水压力、扬压力、泥沙压力、冰压力、浪压力、温度作用以及地震作用等，基本上与重力坝相同。

但由于拱坝本身的特点，有些荷载的计算及其对坝体应力的影响与重力坝不尽相同。

2.1.1自重由于永久性设备的自重相对于坝体自重可以忽略不计，所以自重计算只包括坝体自重计算。

由于拱坝各坝块的水平截面都呈扇形，如图2-1所示，截面A 1与A 2间的坝块自重G 可按辛普森公式计算，即：G=1m 21Z A 4A A 6（）m（2.1） 式中，γm —砌体容重，21.70kN/m 3； ΔZ —计算坝块高度，m ；A 1、A 2、A m —上、下两端和中间截面的面积，㎡；1图2-1 坝体自重计算图为了计算方便，教材还介绍下式计算：G=121Z A A 2（）γm （2.2） 取单位长度的坝块，2121.710.8(3.56.01)/211114.38k 113.71G N T 3221.710.8(6.018.59)/21710.83k 174.57G N T 4321.710.8(10.668.59)/22255.72k 230.18G N T 5421.710.8(10.6612.61)/22726.78k 278.24G NT6521.710.8(12.6115)/23235.34k 330.14G N T2.1.2静水压力静水压力是坝体承受的最主要荷载，由拱梁系统共同承担，可通过拱梁分载法来确定拱系和梁系的荷载分配。

但在拱梁分载法计算中，一般近似假定由梁承担，通过梁的变位考虑其对拱的影响。

上游静水压力应根据水库功能和荷载组合所规定的水库水位确定，下游静水压力应根据相应的不利下游水位根据SL282—2003《混凝土拱坝设计规》附录B.1计算确定。

水的容重宜采用9.8 KN/m 3。

1)水平静水压力根据SL282—2003《混凝土拱坝设计规》附录B.1，水平静水压力计算公式为： p=γw H （2.3） 式中，p —计算点处静水压力强度，kP a ； H —计算点处的作用水头，m ；γw — 水（或含泥沙水）的重度，kN/m 3 ； a 、设计洪水位（319.98m ）时 上游面： 截面Ⅰ：22w1H 9.800k /0/1上p N m T m截面Ⅱ：22w22H 9.8(319.98312.2)76.24k /7.78/上p N m T m 截面Ⅲ：22w33H 9.87.7810.8182.084k /18.58/上（）p N m T m 截面Ⅳ：22w44H 9.818.5810.8287.92k /29.38/上（）p N m T m 截面Ⅴ：22w55H 9.829.3810.8393.76k /40.18/上（）p N m T m 截面Ⅵ：22w66H 9.840.1810.8499.60k /50.98/上（）p N m T m下游面：截面Ⅴ处高程为279.8m ，高于下游水位276.70，故截面Ⅵ的水平水压力为： 截面Ⅵ：22w66H 9.8276.726975.46k /7.7/下（）p N m T mb 、校核洪水位（321.00m ）时上游面： 截面Ⅰ：22w11H 9.800k /0/上p N m T m截面Ⅱ：22w22H 9.8(321.00312.2)86.24k /8.8/上p N m T m截面Ⅲ：22w33H 9.88.810.8192.08k /19.6/上（）p N m T m 截面Ⅳ：22w44H 9.819.610.8297.92k /30.4/上（）p N m T m 截面Ⅴ：22w55H 9.830.410.8403.76k /41.2/上（）p N m T m 截面Ⅵ：22w66H 9.841.210.8509.6k /52/上（）p N m T m下游面：截面Ⅴ处高程为279.80m ，高于校核洪水位时下游水位277.7m 。

所以： 截面Ⅵ：22w 66H 9.8277.726985.26k /8.7/下（）p N m T m2）垂直静水压力 计算公式为：we u a S h （kN ） （2.4）式中，h —计算点的水深，m ；e a —坝体上游面混凝土块的径向投影长度，m ；u S —混凝土块上游面水平弧长，m （u S 近似取为1m ）；a 、设计洪水位319.98m 时 上游面： 截面Ⅰ：19.800k 0上N T截面Ⅱ： 29.8(3.080.906)(319.98312.2)1165.75k 16.91上N T 截面Ⅲ：39.89.8(5.51 3.08)(7.7810.8)1442.46k 45.15上N T 截面Ⅳ：49.8 6.64 5.517.7810.821325.35k 33.20上（）（）NT截面Ⅴ：59.8 6.64 6.647.7810.8310k 0上（）（）N T截面Ⅵ：69.8 5.29 6.6441674.47k 68.82上（）（7.78+10.8）NT下游面： 截面Ⅵ：69.89.71 6.94276.72691209.02k 21.33上（）（）N Tb 、校核洪水位时321.00m 上游面： 截面Ⅰ：19.800k 0上N T截面Ⅱ： 29.8(3.080.213)(321312.2)1247.25k 25.23上N T 截面Ⅲ：39.89.8(5.51 3.08)(8.810.8)1466.75k 47.63上N T 截面Ⅳ：49.8 6.64 5.5110.821336.65k 34.35上（）（8.8）N T截面Ⅴ：59.8 6.64 6.6410.8310k 0上（）（8.8）NT截面Ⅵ：69.8 5.29 6.6441687.96k 70.2上（）（8.8+10.8）NT下游面没有垂直静水压力。

2.1.3泥沙压力泥沙压力Ps221tan ()242s s s s P h ϕπγ=-式中：sγ为淤沙浮容重；sϕ为泥沙摩擦角；sh 为坝前泥沙淤积高度，m 。

大坝坝前百年泥沙淤积高程约286.0m ，泥沙浮容重取8KN/m 3，摩擦角取13º。

则泥沙压力Ps2a 1138tan ()43.02242（286-269）π=⨯⨯⨯-=KP s P 2.1.4扬压力扬压力包括浮托力和渗透压力，根据SL282—2003《混凝土拱坝设计规》附录B ·3，计算公式为：f u（2.5）(6)12uh TA r（2.6） 式中，ω—扬压力，kN ； f ω—浮托力，kN ；u ω—单位混凝土块所受的渗透压力，kN ；h —计算水位至各计算点的水深 m ； A —混凝土块计算截面面积 m 2； T —计算截面厚度 m ； r —计算截面平均半径 m ；a 、设计洪水位（319.98m ）时 截面Ⅱ：27.786.019.8 6.011(6)232.03k 23.681278.8N T截面Ⅲ：3(7.7810.8)8.599.88.591(6)799.28k 81.561264.985N T截面Ⅳ： 4(7.7810.82)10.669.810.661(6)1591.87k 162.441247.64N T截面Ⅴ：5(7.7810.83)12.619.812.611(6)2671.66k 272.621227.61N T截面Ⅵ：6(7.7810.847.7)159.8(276.7269)159.815(6)4792.64k 489.041216.58N T截面Ⅴ高于下游水位，所以下游没有浮托力。