A江水利枢纽工程混合曲线拱坝设计计算书.doc

1、目录第一章 调洪演算- 2 -1.1 调洪演算的原理- 2 -1.2 调洪方案的选择- 2 -1.2.1对以下四种方案进行调洪演算- 2 -1.2.2方案比较- 6 -1.2.3 2浅孔+2中孔方案选定后坝顶高程的计算- 6 -第二章 大坝工程量比较- 8 -2.1 大坝剖面设计计算- 8 -2.1.1混凝土重力坝设计- 8 -2.2 大坝工程量比较- 16 -2.2.1重力坝工程量- 16 -2.2.2拱坝工程量- 16 -2.2.3重力坝与拱坝工程量比较- 17 -第三章 第一主要建筑物的设计- 17 -3.1 拱坝的型式尺寸及布置- 17 -3.1.1坝型选择- 17 -3.1.2拱坝的

2、尺寸- 17 -3.2 荷载组合- 20 -3.2.1 正常水位+温降- 20 -3.2.2 设计水位+温升- 20 -3.2.3 校核水位+温升- 20 -3.2.4 正常水位+温降+地震- 20 -3.3 拱坝的应力计算- 20 -3.3.1对荷载组合1，2，3使用FORTRAN程序进行电算- 20 -3.3.2对荷载组合4进行手算- 22 -3.4 坝肩稳定验算- 37 -3.4.1计算原理- 37 -3.4.2验算工况- 38 -3.4.3验算步骤- 38 -4.1泄水建筑物的型式尺寸- 41 -4.2坝身进水口设计- 42 -4.2.1管径的计算- 42 -4.2.2进水口的高程-

3、42 -4.3泄槽设计计算- 42 -4.3.1坎顶高程- 42 -4.3.2坎上水深hc- 43 -4.3.3反弧半径R- 43 -4.3.4坡度（直线段）- 43 -4.3.5挑射角- 43 -4.4导墙设计- 44 -4.5消能防冲计算- 44 -4.5.1水舌挑距- 44 -4.5.2冲刷坑深度- 45 -4.5.3消能率计算- 46 -4.6泄水孔口应力及配筋- 48 -4.6.1孔口应力- 48 -4.6.2配筋- 51 -附录- 51 -参考文献54第一章 调洪演算1.1 调洪演算的原理先对一种泄洪方案，求得不同水头下的孔口泄洪能力，并作孔口泄洪能力曲线，再假定几组最大泄流量，对

4、设计（校核）洪水过程线进行调洪演算，求得这几组最大泄流量分别对应的水库存水量，查水位库容曲线，得出这几组最大泄流量分别对应的上游水位，并作最大泄流量与上游水位的关系曲线。上述两条曲线相交得出一交点，此交点坐标即为设计（校核）情况下的孔口最大泄流量及相应的水库水位，再对其它泄洪方案按同样的方法进行调洪演算，最后选定的泄洪方案孔口最大泄流量应接近并不超过容许值，并最好与所给限制流量差值在100m3/s以内。1.2 调洪方案的选择1.2.1对以下四种方案进行调洪演算4表孔+2中孔 2浅孔+2中孔 4中孔 坝身泄流与利用导流隧洞1.2.1.1方案一 4表孔+2中孔浅孔: 进口底高程为164m, 出口底

5、高程为154m， （1-1）式中：B孔口宽,m ； H孔口高,m ；A孔口面积(=BH)，m2；流量系数（=0.80）；H0出口中心处水头,m。中孔: 进口高程底135m, 出口底高程130m 式中：B孔口宽,m ； H孔口高,m ；A孔口面积(A=BH) ,m2；流量系数，（=0.96-0.227a/H0 ）；a孔口高度,m； H0-出口中心处水头，m。起调流量为表1-1 4表孔流量方案高宽出口高程上游水位流速系数侧收缩系数4孔面积起调流量（m）（m）(m)（m）（m3）（m3/s）1设计412.0179.0185.00.480.98192.001499校核412.0179.0185.00.

6、480.98192.001499表1-2 2中孔流量方案高宽出口高程上游水位出口中心处水头流量系数2孔面积起调流量（m）（m） （m） （m）（m） （m3）（m3/s）1设计7 6.5130.0 185.0 48.25 0.923 91.00 2700 校核7 6.5130.0 185.0 48.25 0.923 91.00 2700 表1-3 4表孔+2中孔最大泄洪量与最高水位结果表最高水位总起调流量（）最大泄洪量（）设计188.545386200校核190.7453873001.2.1. 2方案二 2浅孔+2中孔浅孔，中孔均用以下公式： （13）浅孔进口高程164m，出口高程154m，两

7、孔尺寸8m8m(宽 高)式中：B孔口宽,m ； H出口中心线高程,m ；A孔口面积(A=BH) ,m2；侧收缩系数，（=0.96-0.227a/H0 ）；a孔口高度,m； H0-出口中心处水头，m。表1-4 2浅孔流量方案高宽出口高程上游水位侧收缩系数2孔面积起调流量（m）（m）(m)（m）（m3）（m3/s）1设计88164185.00.88128.002630校核88164185.00.88128.002630表1-5 2中孔流量方案高宽出口高程上游水位出口中心处水头流量系数2孔面积起调流量（m）（m） （m） （m）（m） （m3）（m3/s）1设计7 6.5130.0 185.0 48

8、.25 0.923 91.00 3101 校核7 6.5130.0 185.0 48.25 0.923 91.00 3101表1-6 最大泄洪量与最高水位结果表最高水位总起调流量（）最大泄洪量（）设计187.360696270校核190.0606965101.2.1.3方案三 4中孔中孔: 进口底高程135m, 出口底高程130m （1-4）式中：B孔口宽,m ； H孔口高,m ； A孔口面积(=BH)，m2；流量系数（=0.97-0.3a/H0 ）； a孔口高度,m； H0出口中心处水头，m。 表17 4中孔流量4中孔高（m）宽（m）上游水位（m）进口高程（m）出口高程（m）两孔面积（）起调

9、流量（）设计771851351300.929733986126校核771851351300.929733986126 表 18 最大泄洪流量与最高水位结果表最高水位（m）总起调流量（）最大泄洪流量（）设计187.161266250校核190.1612664501.2.1.4方案四 坝身泄流与利用导流隧洞 因客观因素，现对坝身泄流与利用导流隧洞不进行调洪计算，只对其进行定性分析。1.2.2方案比较方案一即泄水建筑物采用2浅孔+2中孔时所需坝顶高程最小，加之方案一与方案三都存在对坝体的结构影响较大的问题（方案二的4表孔使得坝体堰顶以上失去空间结构作用，方案三的4中孔使得坝体同一高程开孔数量过多，该

10、层拱圈削弱过多），并由调洪演算结果看，故本设计选择2浅孔+2中孔的泄流方案，浅孔位于两岸，中孔位于水电站进水口两侧，对称布置。设计洪水时，允许泄量6500m3/s，校核洪水时，允许泄量7500m3/s。设置两浅孔，孔口宽8m，高8m，进口底高程为164m，出口底高程为154m；两中孔，孔口宽7.5m，高7m，进口底高程为135m，出口底高程为130m，设计洪水时，下泄流量6270m3/s，校核洪水时，下泄流量6510m3/s，均小于允许下泄流量，设计洪水位为187.3m，校核洪水位为190m。1.2.3 2浅孔+2中孔方案选定后坝顶高程的计算拱坝坝顶超出水库静水位的高度h为 （1-5）式中 h

11、b波高（m），当=20250时，为累计频率为5%的波高；当=2501000时，为累计频率为10%的波高；按式（1-6）求出； hz波浪中心线高出静水位的高度 (m),按式（1-7）、（1-8）计算； hc取决于坝的级别和计算情况的安全超高（等级为1级时：设计hc=0.7m，校核hc=0.5m）。 （1-6） （1-7） （1-8）式中 V0计算风速, m/s； D库面吹程，m； H水深，m。1.2.3.1设计洪水位情况下 H D V0gD/V02Lm hbcth(2H/Lm)hz95.3400018121.110.2410.9760.29 10.29查表得 ： hc=0.7m 坝顶=0.976+0.29+0.7+186.9=188.9m1.2.3.2校核洪水位情况下 H D V0gD/V02Lm hbcth(2H/Lm)hz99.25400012272.56.820.590.16 10.16 查表得 hc=0.5m 校核=0.59+0.16+0.5+189.8=191.25m综上：取坝顶高程为191.25m，坝高为99.25m。第二章 大坝工程量比较2.1 大坝剖面设计计算2.1.1混凝土重力坝设计坝前最大水深H=190-92=98m最大坝高=191.25-92=99.25m2.1.1.1基本剖面（1）. 按应力条件确定坝底最小宽度 （2-1）式中 c=24kN/m3 ；0=