高拱坝设计计算书.doc

1、目 录第一章调洪演算41.1 调洪演算的原理41.2 泄洪方案的选择41.2.1 对三种泄洪方案进行调洪演算41.2.2 泄洪方案的选择61.2.3 计算坝高6第二章大坝工程量比较82.1 大坝剖面设计计算82.1.1 基本剖面82.1.2 实用剖面82.1.3排水位置82.1.4 荷载计算92.2 工程量比较13第三章第一建筑物大坝的设计计算153.1 拱坝的剖面设计以及拱坝的布置153.1.1 坝型选择双曲拱坝153.1.2拱坝的尺寸153.2 荷载组合173.3 拱坝的应力计算173.3.1 对荷载组合，使用FORTRAN程序进行电算173.3.2 对荷载组合进行手算193.4 坝肩稳定

2、验算273.4.1 计算原理273.4.2 验算工况283.4.3 验算步骤28第四章 泄水建筑物设计344.1 泄水建筑物的组成与布置344.2 坝身泄水口设计344.2.1 管径的计算344.2.2 进水口的高程344.3 泄槽设计354.3.1 坎顶高程354.3.2 坎上水深hc354.3.3 反弧半径R354.3.4 坡度354.3.5 挑射角：挑射角=20o354.4 导墙设计354.5 消能放冲计算364.5.1 水舌挑距364.5.2 冲刷坑深度374.5.3 消能率计算37结 语39参 考 文 献40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

3、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1.2.1 对三种泄洪方案进行调洪演算4表孔+2中孔2浅孔+2中孔(两种)4中孔方案一: 4表孔+2中孔表孔: 堰顶高程179m，孔宽412=

4、48m流量： （其中： mz=0.48 =1 0=0.45k =0.7 圆形进口 =1-0.2n-10+kH0/(nb) ）中孔: 进口高程135m, 出口高程130m, 孔口宽8m, 高9.5m 流量： （其中： 孔口宽度 B=8m Ak=89.5=76m2 喇叭形进口=0.97-0.3D/Hz）表1-1 表中孔方案总结水位（m）182185190表孔堰上水头H3611流量Q1(m3/s)516.7021423.0193373.410中孔孔口中线以上水头H0(m)47.2550.2555.25侧收缩系数0.9100.9130.918流量Q2(m3/s)2105.0092179.3992298

5、.099Q1+Q2(m3/s)4726.725781.827969.61起调流量4726.72m3/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: 设计 6720 M3/S校核 8030 M3/S最高水位: 设计 187.85M校核 191.20M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9.5米, 高9米 流量： （其中： 孔口宽度 B=9.5m Ak=99.5=85.5m2 喇叭形进口=0.97-0.3D/Hz）中孔: 进口高程135米, 出口高程130米, 孔口宽7.5米, 高7米 流

6、量： （其中： 孔口宽度 B=7.5m Ak=7.57=52.5m2 喇叭形进口=0.97-0.3D/Hz）表1-2 浅中孔方案总结水位（m）182185190浅孔H0(m)23.526.531.50.8550.8680.884流量Q1(m3/s)1569.8921692.4461868.60中孔H0(m)48.551.565.50.92670.92920.933流量Q2(m3/s)1500.7881550.7171630.559Q1+Q2(m3/s)6141.366486.336998.32起调流量6141.36m3/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，

7、由两条曲线的交点可以得出：最大泄洪流量: 设计6740 M3/S校核7000 M3/S最高水位: 设计 187.18M校核191.00M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7.5米 流量： （其中： 孔口宽度 B=7.5m Ak=7.57.5=56.25m2 喇叭形进口=0.97-0.3D/Hz）表1-3 全中孔方案总结水位（m）182185190H0(m)48.2551.2556.250.9230.9260.930流量Q(m3/s)6392.276607.56951.46起调流量6392.27m3/s，作出水库水位与所需最大泄流量的关系曲线，4

8、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6730 M3/S校核6990 M3/S最高水位: 设计 186.99M校核191.80M1.2.2 泄洪方案的选择由下游容许下泄流量在设计情况下为6750 m3/s,校核情况下为7750 m3/s.选择泄洪方案，即设置两个浅孔，孔口尺寸为9m9.5m，进口底高程为164m，出口底高程154m，两中孔，孔口尺寸为7.0m7.5m，进口底高程为135m，出口底高程为130m。设计洪水时，设计水位为187.18m，下泄流量为6740m3/s，小于允许流量6750m3/s。校核洪水时，校核洪水位为191.00m，下泄流量为7000m3

9、/s，小于允许下泄流量7750 m3/s。1.2.3 计算坝高坝顶超出水库静水位的高度h为 h=2h1+h0+hc式中 2h1波浪高度 h0波浪中心线高出静水位的高度 hc安全超高2hL=0.0166Vf5/4 D1/3式中 Vf 计算风速 D库面吹程(km)h0=cth设计情况下: Vf =122=24m/s D=4 km 2h1=1.3818m 波长2LL=13.61m h0=4h12cth(H1/ LL) /(2LL) =1.38182/11.3815=0.5270m hc=0.7m h=1.3818+0.5270+0.7=2.6088m校核情况下: Vf =26m/s D=4 .0km

10、 2h1=0.8321m 波长2LL=6.8235m h0=4h12cth(H1/ LL) /(2LL) =0.3118m hc=0.5m h=0.8321+0.3188+0.5=1.6509m 设计情况：187.18+2.6088=189.7888m 校核情况：191+1.6509=192.6509m 取得坝高为193m 由此计算得到的坝顶高程为193m，最大坝高为101m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=191-92=99m最大坝高为193-92=101m2.1.1 基本剖面按应力条件确定坝底最小宽度B=H/(c/0-1)1/2式中 c=24kN/

11、m3 0=10kN/m3 扬压力折减系数1取0.25则B=101/(25/10-0.25) 1/2=67.33m 按稳定条件确定坝底最小宽度B=KH/f(c/0+-1) 式中 K=1.10 f=0.7 =0 1=0.25 则B=1.1101/0.7(25/10+0-0.25)=70.54m又B=（0.70.9）H=（70.790.9）所以取B=74m2.1.2 实用剖面坝顶宽度：取坝高的810%，即（810%）101=(8.0810.1)m,取为9m上游折坡的坡度取为1：0.15 上游设折坡，折坡点距坝底的高度取为坝高的1/32/3范围内，即（1/32/3）101=(33.6767.3)m,取

12、为40m。下游坡度为H/B=95.18/74=1:0.78（0.60.8）坝底宽度为74+400.15=80m2.1.3排水位置设计洪水最大下泄流量为6740m3/s，则Z下=114.28m，水头H=187.18-114.28=72.9m廊道上游壁到上游坝面距离不小于0.050.1倍水头，且不小于45m， 即 （0.050.1）72.9=(3.6457.29)m,取为6.5m。图2-1 重力坝基本剖面（单位：m）2.1.4 荷载计算校核洪水位：坝体自重W=（6402+9101+6583.62）25=93650 kN/m水压力垂直水压力 W水上=1/26（99+59)9.81=4649.94 kN/mW水下=1/222.2820.789.81=1899.1706 kN/m水平水压力 P上=1/20H上2=1/29.81(191-92)2=48073.905 kN/m P下=1/20H下2=1/29.8122.282=2434.8342 kN/m扬压力U=(22.28+22.28+19.18)659.81 12=20321.9055 kN/mU=1/215(19.18+22.28+99)9.81=10334.3445 kN/m U= U+ U=30656.25 kN/m浪压力PL=1/4Lm(h1%+hz)=1/49.816.8235(0.8321+0