A江水利枢纽百米级薄拱坝设计计算书.doc

1、目录第一章 调洪演算 21.1 调洪演算的原理 21.2 泄洪方案的选择 2第二章 大坝工程量比较 62.1 大坝剖面设计计算 62.2 工程量比较 10第三章 第一建筑物大坝的设计计算 113.1 拱坝的剖面设计以及拱坝的布置 113.2 荷载组合 133.3拱坝的应力计算 133.4 坝肩稳定验算 23第四章 泄水建筑物的设计 284.1 泄水建筑物的型式尺寸 284.2 坝身进水口设计 284.3 泄槽设计计算 294.4 导墙设计 304.5 消能防冲计算 314.6 孔口应力 32参考文献 35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

2、孔口泄洪能力曲线，再假定几组最大泄流量，对设计（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，库水位又相对比较低。1.2 泄洪方案的选择一 、对以下三种方案进行调洪演算：4表孔+2中孔2浅孔+2中孔4中孔下泄流量的计算堰流Q1=mB(2g)1/2H3/2 （1-1）式中Q1为下泄流量（m3/

3、s）；为侧收缩系数；B为孔口宽(m)；H为堰上水头(m)；孔口出流Q2=aB(2gH0)1/2 （1-2）式中Q2为下泄流量（m3/s）；为侧收缩系数；B为孔口宽(m)；H0为孔口上水头(m)；方案一: 4表孔+2中孔表孔: 堰顶高程179m，孔宽12m，m=0.48 , B=412=48m；中孔: 进口高程135m, 出口高程130m, 孔口宽7.5m, 高7.5m，u=0.96-0.227a/H0 （1-3）式中a为孔口开度（m）列表计算如下：表1-1水位（m）182185188190192表孔堰上水头H3.00 6.00 9.00 11.00 13.00 流量Q1(m3/s)530.35

4、6731500.0752755.81443723.70474784.1108中孔孔口中线以上水头H0(m)4851545658侧收缩系数0.92216670.9243920.92637040.92757140.9286897流量Q2(m3/s)3395.94613508.9093618.36423689.53923759.3724Q1+Q2+338（ m3 /s)4264.30285346.9846712.17867751.24388881.4832起调流量4264.3028 m3/s，作出水库水位与所需最大泄流量的关系曲线，4表孔+2中孔的泄洪能力曲线，由两条曲线的交点可以得出：最大泄洪流量

5、: 设计6600 m3/s校核7750 m3/s最高水位: 设计 187.8 m校核190m方案二: 2浅孔+2中孔浅孔: 进口高程164米, 出口高程154米, 孔口宽8.5米, 高8.0米 a=8.0m , B=82=16m中孔: 进口高程135米, 出口高程130米, 孔口宽7.5米, 高8.0米a=7.5m, B=8.02=16m列表计算如下：表1-2水位（）183185187189191线孔H0(m)25272931330.887360.8927410.89737930.90141940.9049697流量Q1(m3/s)2672.74952794.4462911.14253023.

6、40373131.6947中孔H0(m)49515355570.92293880.9243920.92573580.92698180.9281404流量Q2(m3/s)3434.0113508.9093582.2493654.12423724.6188Q1+Q2+338(m3/s)6444.76056641.3546831.39147015.52797194.3135起调流量644407605 m3/s，作出水库水位与所需最大泄流量的关系曲线，2浅孔+2中孔的泄洪能力曲线，由两条曲线的交点可以得出：最大泄洪流量: 设计67500 m3/s，校核7050m3/s；最高水位: 设计 186.4 m

7、，校核189.5 m。方案三: 4中孔中孔: 进口高程135米, 出口高程130米, 孔口宽7.5米, 高7.0米 a=7.5m, B=7.54=30m列表计算如下：表1-3水位（m）182184186188190192H0(m)48.550.552.554.556.558.50.927237110.9285346530.9297333330.9308440370.931876110.9328流量Q2(m3/s)6006.624346137.7981486266.2374786392.1066515.551726636.7Q2(m3/s)+3386344.624346475.798148660

8、4.2374786730.1066853.551726974.7起调流量6344.62434 m3/s，作出水库水位与所需最大泄流量的关系曲线，4中孔的泄洪能力曲线，由两条曲线的交点可以得出：最大泄洪流量: 设计6645 m3/s，校核6850m3/s；最高水位: 设计 186.45 m，校核189.68 m 二 、对三种方案进行比较：方案二即泄水建筑物采用2浅孔+2中孔时所需坝顶高程较小，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（方案一的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，该层拱圈削弱过多），故本设计选择2浅孔+2中孔的泄流方案，浅孔

9、位于两岸，中孔位于水电站进水口两侧，对称布置。设置两浅孔，孔口宽8.5m，高8.0m，进口底高程为164m，出口底高程为154m；两中孔，孔口宽7.5 m，高8.0 m，进口底高程为135m，出口底高程为130m，设计洪水时，下泄流量6750 m3/s，校核洪水时，下泄流量7050 m3/s，小于允许下泄流量（下泄流量6800 m3/s，校核洪水时，下泄流量7800m3/s），设计洪水位为186.4 m，校核洪水位为189.5 m。三 、对第二种方案（2浅孔+2中孔）计算坝顶高程坝顶超出水库静水位的高度h为 h=2h1+h0+hc （1-4）式中 2h1波浪高度h0波浪中心线高出静水位的高度

10、h0=4h12cth(H1/ LL) /(2LL) （1-5）hc安全超高2h1=0.0166Vf5/4D1/3 （1-6）式中Vf 计算风速D库面吹程(km)， D = 4 (km)正常情况下: Vf =12（1.52.0）=1824m/s，取20 m/s； h1%=1.3818 m Lm=11.3815m hz=4h12cth(H1/ LL) /(2LL) =0.38 m hc=0.7 m h=3.84 m校核情况下: Vf =12m/s h1%=0.8321 m Lm=6.8232 m hz=4h12cth(H1/ LL) /(2LL) =0.3186 m hc=0.5 m h=2.48

11、27 m 设计情况：186.4+3.84 =190.24 m 校核情况：189.5+2.4827=191.98 m， 取为 192 m故坝顶高程为192 m，坝高为192-92=100 m 第二章 大坝工程量比较2.1 大坝剖面设计计算混凝土重力坝：坝前最大水深H=186.4-92=94.4m最大坝高为192-92=100 m一、基本剖面按应力条件确定坝底最小宽度B=H/(c/0-1)1/2 （2-1）式中 c为混凝土重度，取24kN/m3；0为水的重度取10kN/m3； 1为扬压力折减系数取0.25；则B=94.4/(24/10-0.25) 1/2=66.49m按稳定条件确定坝底最小宽度B=KH/f(c/0+-1) （2-2） 式中 K=1.10 f=0.7 =0 1=0.25 则B=1.194.4/0.7(24/10+0-0.25)=73.08 m综合，取坝底最小宽度B=73.1 m二、实用剖面坝顶宽度取坝高的810%