复杂地基下双曲拱坝设计计算书.doc

1、目录目录1第一章 调洪演算31.1 调洪演算的原理31.2 泄洪方案的选择31.2.1对以下三种方案进行调洪演算31.2.2对三种方案进行比较：71.2.3计算坝顶高程8第二章 大坝工程量比较92.1 大坝剖面设计计算92.1.1基本剖面92.1.2实用剖面92.1.3排水位置102.1.4荷载计算112.2 工程量比较122.2.1重力坝工程量122.2.2拱坝工程量计算122.2.3工程量比较13第三章 第一建筑物大坝的设计计算133.1 拱坝的剖面设计以及拱坝的布置133.1.1坝型选择双曲拱坝133.1.2拱坝的尺寸133.2 荷载组合153.3拱坝的应力计算153.3.1用FORTR

2、AN程序进行电算153.3.2 对荷载组合进行手算173.4 坝肩稳定验算283.4.1计算原理283.4.2验算工况293.4.3验算步骤30第四章 泄水建筑物的设计344.1 泄水建筑物的型式尺寸344.2 坝身进水口设计344.2.1 管径的计算344.2.2 进水口的高程344.3 泄槽设计计算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（直线段）：364.3.5挑射角=20o364.4 导墙设计364.5 消能防冲计算364.5.1水舌挑距364.5.2冲刷坑深度374.5.3消能率计算384.6 孔口应力394.6.1计算工况394.6

3、.2计算方法39参考文献41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对以下三种方案进行调洪演算4

4、表孔+2中孔2浅孔+2中孔4中孔下泄流量的计算堰流 （1-1）式中Q1为下泄流量（m3/s）；为侧收缩系数；B为孔口宽(m)；H为堰上水头(m)；孔口出流 （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7m， （1-3）式中a为孔口开度（m）。 列表计算如下：表1-1水位（m）182185188191表孔H3.006.009.0012.00Q1(m3/s)530.271506.

5、442755.354242.14中孔H0(m)48.2551.2554.2557.250.920630.92320.9254310.927416268Q2(m3/s)2974.123073.843170.063263.58Q1+Q2(m3/s)3504.394580.285925.417505.72起调流量3504.39m3/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：图1-1最大泄洪流量: 设计5780 m3/s校核6500m3/s最高水位: 设计 187.6m校核189.1m方案二: 2浅孔+2中孔浅孔: 进口高程164米, 出口高程

6、154米, 孔口宽8米, 高8.5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米a=8m, B=7.52=15m列表计算如下：表1-2水位（m）182185188191中孔孔口中线以上水头H0(m)48.2551.2554.2557.25侧收缩系数0.92060.92320.92540.9274流量Q2(m3/s)2974.123073.843170.063263.58浅孔孔口中线以上水头H0(m)23.7526.7529.7532.75侧收缩系数0.87880.88790.89510.9011流量Q2(m3/s)2579.942

7、766.402941.063106.47Q1+Q2(m3/s)5554.065840.246111.126370.05起调流量5554.06m3/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6380 m3/s，校核6600 m3/s；最高水位: 设计 185.8m，校核187.7m。图1-2方案三: 4中孔中孔: 进口高程135米, 出口高程130米, 孔口宽7米, 高7.5米 a=7.5m, B=74=28m列表计算如下：表1-3水位（m）182185188191中孔孔口中线以上水头H0(m)48.2551.2554

8、.2557.25侧收缩系数0.92060.92320.92540.9274流量Q2(m3/s)5948.246147.686340.126527.16起调流量5948.24m3/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6200m3/s，校核6380 m3/s；最高水位: 设计 185.8m，校核187.8m。图1-31.2.2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

9、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8m，高8.5m，进口底高程为164m，出口底高程为154m；两中孔，孔口宽7.5m，高8.0m，进口底高程为135m，出口底高程为130m，设计洪水时，下泄流量6380m3/s，校核洪水时，下泄流量6600m3/s，小于允许下泄流量（下泄流量6650 m3/s，校核洪水时，下泄流量6750m3/s），设计洪水位为185.8m，校核洪水位为187.8m。1.2.3计算坝顶高程坝顶超出水库静水位的高度h为 （1-4）式中 h1波浪高度h0波浪中心线高出

10、静水位的高度 （1-5）hc安全超高 （1-6）式中Vf 计算风速D库面吹程(km)正常情况下: Vf =121.5=18,即18m/s； h1%=1.21m Lm=10.25m hz=4h12cth(H1/ LL) /(2LL) =0.897m hc=0.7m h=2.807m校核情况下: Vf =12m/s h1%=0.832m Lm=6.83m hz=4h12cth(H1/ LL) /(2LL) =0.636m hc=0.5m h=1.968m 设计情况：185.8+2.807=188.6m 校核情况：187.8+1.968=189.7m取坝顶高程为190.0m，坝高为190.0-92.

11、0=98.0m。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=185.8-92=93.8m最大坝高为190-92=98m2.1.1基本剖面按应力条件确定坝底最小宽度 （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=93.8/(24/10-0.25) 1/2=63.97m按稳定条件确定坝底最小宽度 （2-2） 式中 K=1.10 f=0.7 =0 1=0.25 则B=1.193.8/0.7(24/10+0-0.25)=68.56m综合，取坝底最小宽度B=69.0m2.1.2实用剖面坝顶宽度取坝高的

12、810%，即（810%）98.0=(7.849.8)m,取为10m下游坡度取下游坡度为1:0.8上游折坡的坡度取为1：0.2 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）98=(32.765.4)m,取为54m。坝底宽B则折坡上部分宽B1=0.254=10.8m ,B2=920.8=77.6mB=B1+B2=10.8+77.6=88.4m2.1.3排水位置设计洪水最大下泄流量为6650 m3/s，则Z下=114.15m，水头H=185.8-114.15=70.85m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）70.85=(3.647)m,取为6m。图2-1重力坝剖面图（单位：M）2.1.4荷载计算取设计水位185.8m计算荷载，校核稳定和应力。1.荷载列表计算如下：表2-1荷载计算 荷载 垂直力(KN/M) 水平力(KN/M)对坝底截面形心力臂 力矩（KN.M） 逆时针顺时针自重W12352028.4667968W268546.40.8759635W36998.437258941静水压力