A江水利枢纽—复杂地基上双曲拱坝设计计算书.doc

1、目 录第一章 调洪演算- 3 -1.1调洪演算的原理- 3 -1.2 泄洪方案的选择- 3 -1.2.3 确定坝高- 5 -第二章 大坝工程量比较- 6 -2.1 大坝剖面设计计算- 6 -2.2工程量比较- 10 -第三章 第一建筑物大坝的设计计算- 11 -3.1 拱坝形式尺寸及拱坝布置- 11 -3.1.1 坝型选择双曲拱坝- 11 -3.1.2拱坝的尺寸- 11 -3.2荷载组合- 13 -3.3拱坝的应力计算- 13 -3.3.1对荷载组合，使用FORTRAN程序进行电算- 13 -3.3.2对荷载组合进行手算- 14 -3.4坝肩稳定计算- 21 -3.4.1计算原理- 21 -3

2、.4.2验算工况- 22 -3.4.3验算步骤- 22 -第四章 泄水建筑物的设计- 25 -4.1 泄水建筑物的型式尺寸- 25 -4.2 泄槽设计计算- 25 -4.3 导墙设计- 26 -4.3 消能防冲计算- 26 -4.3.1 水舌挑距- 26 -4.3.2 冲刷坑深度- 27 -4.3.3 消能率计算- 27 -4.3.4 孔口应力计算及配筋- 28 -参考文献- 31 -附录一- 32 -附录二- 33 -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

3、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 m=0.48 , =412=48m 中孔：进口高程135m，出口高程130m，孔口宽7.5m，高7m 闸门开度a

4、=7m，孔口宽度B=27.5=15m， =0.96-0.227a /表1-1 四表孔二中孔泄流方案四表孔二中孔泄流水头（m）182186190194表孔下泄流量（m3/s）530.29051890.0753723.245928.828中孔侧收缩系数0.9272370.9297330.9318760.933736中孔下泄流量（m3/s）3003.3123133.1193257.7763377.85总下泄流量（m3/s）3533.6035023.1946981.0169306.678起调流量3871.603 m3/s，做出4表孔+2中孔的泄洪能力曲线及水库水位与所需的最大泄流量的曲线，由两条曲线的

5、交点可以得出：最大泄洪流量：设计6420 m3/s 校核7350 m3/s最高水位 ：设计188.3m 校核190.4m方案二：2浅孔+2中孔浅孔：进口高程164m，出口高程154m，孔口宽8.5m，高8m =0.96-0.227a / a=7m B=17m中孔：进口高程135m，出口高程130m，孔口宽7.4m,高7.4m =0.96-0.227a / a=7.4m B=14.8m表1-2 2浅孔2中孔泄流方案2浅孔2中孔泄流水头（m）182186190194浅孔侧收缩系数0.8843330.8951430.903250.909556浅孔下泄流量(m3/s)2609.8172853.3813

6、078.023287.524中孔侧收缩系数0.9252220.9278810.9301630.932143中孔下泄流量(m3/s)3119.3373255.2643385.7623511.43总下泄流量(m3/s)6067.1536446.6466801.7817136.953起调流量6067.2 m3/s，做出2浅孔+2中孔的泄洪能力曲线及水库水位与所需的最大泄流量的曲线，由两条曲线的交点可以得出：最大泄洪流量：设计6520 m3/s 校核7000 m3/s最高水位 ：设计186.9m 校核189.8m方案三：4中孔中孔：进口高程135m，出口高程130m，孔口宽7.5m，高7.5m =0.

7、96-0.227a / a=7.5m B=30m表1-3 4中孔泄流方案4中孔泄流水头182186190194中孔侧收缩系数0.9272370.9297330.9318760.933736中孔下泄流量(m3/s)6184.4486437.1386679.8046913.548起调流量6184.4 m3/s，做出4中孔的泄洪能力曲线及水库水位与所需的最大泄流量的曲线，由两条曲线的交点可以得出：最大泄洪流量：设计6540m3/s 校核6640 m3/s最高水位 ：设计186.9m 校核189.8m1.2.2 泄流方案的选择由下游容许下泄流量在设计情况下为6550 m3/s,校核情况下为7550 m

8、3/s.选择泄洪防方案，即设置两浅孔，孔口尺寸为8.5m8m，进口底高程为164m，出口底高程154m，两中孔，孔口尺寸为7.4m7.4m，进口底高程为135m，出口底高程为130m。设计洪水时，设计水位为186.9m，下泄流量为6520m3/s，小于允许流量6550m3/s,。校核洪水时，校核洪水位为189.8m，下泄流量为7000m3/s，小于允许下泄流量7550 m3/s。1.2.3 确定坝高1.2.3.1波浪三要素计算（采用官厅水库公式）坝顶超出水库静水位的高度h为 式中 V0计算风速, m/s； D库面吹程，m； 平均波高，m；平均波周期，s；H水深，m。1.2.3.2 坝顶高程计算

9、 坝顶高程= Max设计洪水位+h设，校核洪水位+h校 其中： h=2式中h1%累积频率1%的波浪高度（m）， hz波浪中心线高出静水位的高度 (m), 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）。经计算得：坝顶高程为192.3米，即拱坝坝高100.3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：坝前水深：189.8-92=97.8m最大坝高：192.3-92=100.3m基本剖面 根据应力条件，确定坝底最小宽度 式中 =24kN/m3 =10kN/m3 扬压力折减系数1取0.25则B=97.8/(24/10-0.25) 1

10、/2=68.4m 按稳定条件确定坝底最小宽度 式中=1.10 =0.7 =0 =0.25 则B=1.197.8/0.7(24/10+0-0.25)=73.3m综合，取坝底最小宽度B=74m实用剖面坝顶宽度：取坝高的810%，即（810%）100.3=(8.0210.03)m,取为10m下游坡度为1：0.75 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）100.3=(33.166.2)m,取为54m。上游折坡的坡度取为1：0.15坝底宽度为6+(100.3-2.48-13.33)0.75+10=81.47m排水位置设计洪水最大下泄流量为6520m3/s，则Z下=

11、114.4m，水头H=189.8-114.4=75.4m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）75.4=(3.777.54)m,取为6m。宽取2.5m，高取3m。荷载计算设计水位时坝体自重W1=1/264024=2880 kN/mW2=109524=22800 kN/mW3=1/26081.124=58392 kN/mW= W1+ W2+ W3=84072 kN/m水压力垂直水压力W水上=108.1(186.9-146)+108.154/2=5499.9kN/mW水下=1/210（114-92）0.75=1815 kN/m水平水压力P上=1

12、/20H上2=1/210(186.9-92)2=44175.5 kN/m P下=1/20H下2=1/210(114.0-92)2=2420.0 kN/m扬压力 =22m，m， U1=102281.47=17923.4 kN/m U2=100.2572.914.1=2569.71 kN/m U3=1/20.2572.967.3710=6139.09 kN/m U4=1/21014.154.675=3854.59 kN/m浪压力 =54.31 kN/m泥沙压力 垂直泥沙压力8.5230.15/2=337.2 kN/m 水平泥沙压力Ph=1/2nhn2tg2(45o-n/2)式中 n=8.5kN/m3 hn=115-92=23m n =10o 故 Ph=1/28.5232tg2(45o-10o/2)=1582.9kN/m稳定校核 设计状况 f(W-U)/ P=0.75/3（93575.4+5499.9+1815-17923.4-（2569.73+3854.591.1）-6139.091.2+337.2）+0.5/381.4710/（44174.5-2420+1582.971.2+54.311.2）=1.16K校核状况f(W-U)/ P=0.75/3（93575.4+5734.8+1898.4-18330.75-（2654.325+3981.571.1