A江水利枢纽—薄双曲拱坝设计计算书.doc

1、A江水利枢纽薄双曲拱坝设计目 录第一章 调洪演算11.1 调洪演算的原理11.2 泄洪方案的选择11.1.1 对以下三种方案进行调洪演算11.1.2 泄流方案的选择31.1.3 计算方案二的坝高4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11第三章 第一建筑物大坝的设计计算133.1 拱坝形式尺寸及拱坝布置133.2 荷载组合153.3 拱坝的应力计算153.3.1 对荷载组合，使用FORTRAN程序进行电算153.3.2对荷载组合进行手算183.4 坝肩稳定验算303.4.1验算原理303.4.2验算工况313.4.3验算过程及结果31第四章 泄水建筑物设计364.

2、1 泄水建筑物的型式尺寸364.2 坝身进水口设计364.3 泄槽设计计算374.4 导墙设计384.5 消能防冲计算38参考文献42附录一43附录二4443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

3、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1.1.1 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中孔方案一: 4表孔+2中孔表孔: 堰顶高程179m，孔宽12m(1-1)式中：m=0.48 B=412=48m H为泄孔中心水头中孔: 进口高程135m, 出口高程130m, 孔口宽7.5m, 高7.5m (1-2) 式中：闸门开度a=7.5m H0为泄孔中心水头孔口宽度B=27.5=15m (1-3) 表1-1 4表孔+2中孔调洪演算水位182186190194表孔H0371115m0.480.480.480.48Q1530.290

4、51890.0753723.245928.828中孔空中心线H048.2552.2556.2560.25侧收系数u0.9247150.9274160.9297330.931743流量Q23200.83340.5653474.7353603.932Q1+Q23731.0915230.647197.9759532.76Q1+Q2+3384069.0915568.647535.9759870.76起调流量4609.091m3/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6420 m3/s校核7400 m3/s最高水位: 设计

5、 187.4m校核189.4m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8.8米 , a=8.8m , B=8.52=17m 中孔: 进口高程135米, 出口高程130米, 孔口宽7.5米, 高7.2米 , a=7.5m, B=7.52=15m表1-2 浅孔+2中孔调洪演算水位182186190194浅孔孔中心线H023.627.631.635.6侧收缩系数U0.8753560.8892680.8982220.905163Q12817.8753095.7683345.8633578.762中孔空中心线H048.452.456.460.4侧收系数

6、u0.9262310.9288090.9310210.93294流量Q23082.5883216.3653344.8173468.531Q1+Q25900.4636312.1336690.687047.294Q1+Q2+3386238.4636650.1337028.687385.294起调流量6238.463m3/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6550 m3/s校核7050 m3/s最高水位: 设计 184.80m校核188.40m方案三: 4中孔中孔: 进口高程135米, 出口高程130米, 孔口宽7

7、.5米, 高7.0米 , a=7.0m, B=7.54=30m表1-3 4中孔调洪演算水位182186190194中孔空中心线H048.552.556.560.5侧收系数u0.9272370.9297330.9318760.933736流量Q16006.6246266.2376515.5526755.76344.6246604.2376853.5527093.7起调流量6344.624m3/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6550 m3/s校核6850 m3/s最高水位: 设计 185.0m校核188.8m1.1.

8、2 泄流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.方案一使得坝体堰顶以上失去空间结构作用，而方案三开孔过多，拱圈削弱过多，方案二水头最小，坝高也就最小，节省工程量。选择泄洪防方案，即设置两浅孔，孔口尺寸为8.58.8m，进口底高程为164m，出口底高程154m，两中孔，孔口尺寸为7.5m7.2m，进口底高程为135m，出口底高程为130m。设计洪水时，设计水位为184.8m，下泄流量为6550m3/s，小于允许流量6750m3/s,。校核洪水时，校核洪水位为188.4m，下泄流量为7050m3/s，小于允许下泄流量7750 m3/s。1.1.

9、3 计算方案二的坝高 坝顶超出水库静水位的高度h为 (1-4)式中： 2h1波浪高度 hz波浪中心线高出静水位的高度 hc安全超高 正常运用条件下，利用官厅公式V0=20 m/s ,Hm=184.8-92=92.8 m , =68 在20-250以内=1.113(1-5)假设，=1.95，hm=0.57, =1.38Lm =11.38Hz =0.52正常情况下hc=0.7h=21.38+0.526+0.7=3.986设计洪水位坝顶高程=184.8+3.986=188.79m校核情况下，Hm=188.4-92=96.4mhp=0.588,hm=0.344,h1%=0.832,Lm=6.835hz

10、=0.318mh=20.832+0.318+0.5=2.48校核洪水位坝顶高程=188.4+2.482=190.88m两者取其大的:故坝顶高程定为190.88米第二章 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=188.4-92=96.4m最大坝高为190.88-92=98.88m基本剖面按应力条件确定坝底最小宽度(2-1)式中 c=24kN/m3 0=10kN/m3 扬压力折减系数1取0.25则B=96.4/(24/10-0.25) 1/2=65.74m 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=1.196.4/0

11、.7(24/10+0-0.25)=70.46m综合，取坝底最小宽度B=71m实用剖面坝顶宽度：取坝高的810%，即（810%）98.88=(7.91049.888)m,取为10m下游坡度为H/B=98.88/71=1:0.72 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）98.88=(32.9665.92)m,取为40m。上游折坡的坡度取为1：0.15坝底宽度为71+400.15=77m图2-1 重力坝剖面图（单位：m）(三) 排水位置设计洪水最大下泄流量为6550m3/s，则Z下=114m，水头H=184.8-114=70.8m廊道上游壁到上游坝面距离不小于

12、0.050.1倍水头，且不小于45m， 即 （0.050.1）70.8=(3.547.08)m,取为5m。(四)荷载计算坝体自重W1=1/264024=2880 kN/mW2=1098.8824=23731 kN/mW3=1/261(98.88-13.93)24=62183 kN/mW= W1+ W2+ W3=88794 kN/m(2-3)水压力垂直水压力W水上=1/26（184.8-132）+(184.8-92)10=4368kN/mW水下=1/2(114-92)20.7210=1742.4kN/m水平水压力P上=1/20H上2=1/210(184.8-92)2=43059.2 kN/m P

13、下=1/20H下2=1/210(114 -92)2=2420 kN/m扬压力图2-2 扬压力计算简图 H上=184.8-92=92.8m H下=114-92=22m0H上=1092.8=928 kN/m20H下=1022=220 kN/m20H=0H上-0H下=708 kN/m20H=0.25708=177 kN/m2U=77220=16940kN/mU=1/211(708+177)=4867.5 kN/mU=1/266177=5841 kN/mU= U+ U+ U=27648.5 kN/m(2-4) 浪压力 PL=0（LL+2hL+h0）LL/2-0LL2/2=10(6.8+1.4+0.45) 6.8/2-106.82/2=62.9 kN/m (2-5) 泥沙压力 垂直泥沙压力Pn=1.21/22320.158.5=404.685 kN/m 水平泥