远盛水工重力坝辅助设计系统用户使用手册

远盛水工重力坝辅助设计系统用户使用手册

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时间:2018-07-18

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1、重力坝辅助设计系统用户使用手册80一、功能概述本系统分为三部分:前处理、核心计算、后处理。用户能应用该系统对重力坝项目进行建模,快捷地输入大坝断面尺寸、水位、材料、地质信息、震级等各项计算参数;系统自动完成重力坝的应力计算、稳定分析等,并对设计参数进行优化;系统最终生成设计报告并批量生成设计图。系统提供材料力学法和有限单元法等两种方法,在各种水位条件、不同荷载组合情况下进行重力坝的坝体断面设计和稳定分析。二、编制原理1、编制依据(1)《混凝土重力坝设计规范》(SL319-2005)(2)《水工混凝

2、土结构设计规范》(SL191-2008)(3)《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)(4)《水工建筑物荷载设计规范》(DL5077-1997)(5)《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252)(6)《重力坝设计》潘家铮水利电力出版社1987年2、计算参数采用的单位该系统中如无特别说明,高程、几何尺寸的单位均为米;力的单位为kN;弯矩单位为kN·m;材料容重的单位为kN/m3;应力的单位为kN/m2。3、坐标系x轴以水平指向坝体下游为正;y轴以竖直向上为正;转角以x轴正方向为起点,逆时针

3、为正。进行应力、稳定分析时,取坝体纵向单位长度的坝段为计算单元进行分析。801、作用力计算作用在坝上的荷载分为基本荷载和特殊荷载,分列如下:4.1基本荷载1)坝体及其上永久设备自重;2)正常蓄水位或设计洪水位时大坝上、下游面的静水压力(选取一种控制情况);3)扬压力;4)淤沙压力;5)正常蓄水位或设计洪水位时的浪压力;6)冰压力;7)土压力;8)设计洪水位时的动水压力;9)其他出现机会较多的荷载。4.2特殊荷载10)校核洪水位时大坝上、下游面的静水压力;11)校核洪水位时的扬压力;12)校核洪水位

4、时的浪压力;13)校核洪水位时的动水压力;14)地震荷载;15)其他出现机会很少的荷载。4.3荷载计算公式4.3.1坝体及其上永久设备自重坝体自重作用产生的体积力,作用位置位于计算截面以上部分的形心处,方向竖直向下。G= γc×A(2.4.3-1)80式中:γc—— 坝体材料容重(kN/m3);A—— 计算单元的面积(m2)。永久设备自重分为点荷载和线荷载,由用户使用系统提供的图形交互工具输入。4.3.2大坝上、下游面的静水压力静水压力是分布力,沿作用面分布,垂直指向作用面。Pw= γw×H(2.

5、4.3-2)式中:Pw—— 计算点处的静水压强(kN/m2);γw—— 水的重度(kN/m3),一般采用9.81kN/m3,对多泥沙河流应根据实际情况确定,系统中提供操作界面供用户输入该参数;H—— 计算点处的作用水头(m),按计算水位与计算点出高差确定。4.3.3扬压力4.3.3.1岩基上各类重力坝底面扬压力分布图形按下列三种情况分别确定:1、当坝基设有防渗帷幕和排水孔时,坝底面上游(坝踵)处的扬压力作用水头为H1,排水孔中心线处为H2+α(H1-H2),下游(坝趾)处为H2,其间各段依次以直线

6、连接[见图2.4.3-1(a)、(b)、(c)];2、当坝基设有防渗帷幕和上游主排水孔,并设有下游副排水孔及抽排系统时,坝底面上游处的扬压力作用水头为H1,主、副排水孔中心线处分别为α1H1、α2H2,下游处为H2,其间各段依次以直线连接[见图2.4.3-1(d)];3、当坝基未设防渗帷幕和上游排水孔时,坝底面上游处的扬压力作用水头为H1,下游处为H2,其间以直线连接[见图2.4.3-1(e)]。上述情况中,渗透压力强度系数α、扬压力强度系数α1及残余扬压力强度系数α2可按表2.4.3-1采用。8

7、0图2.4.3-1坝底面扬压力分布表2.4.3-1坝底面的渗透压力、扬压力强度系数804.3.3.2坝体内部计算截面上的扬压力分布图形,当设有坝体排水管时,可按图2.4.3-2确定。其中排水管处的坝体内部渗透压力强度系数α3可按下列情况采用:1.实体重力坝及空腹重力坝的实体部位采用0.2;2.宽缝重力坝、大头支墩坝的无宽缝部位采用0.2,有宽缝部位采用0.15。当未设坝体排水管时,上游坝面处扬压力作用水头为H1,下游坝面处为H2,其间以直线连接。80图2.4.3-2坝体计算截面上扬压力分布4.3.

8、4淤沙压力作用于坝面单位长度上的水平淤沙压力按下式计算:Psk=1/2×γsb×hs2×tg2(45°-φs/2)(2.4.3-3)式中:Psk——淤沙压力值,kN/m;γsb——淤沙的浮重度,kN/m3,γsb=γsd-(1-n)γw;γsd——淤沙的干重度,kN/m3;80n——淤沙的孔隙率;hs——坝前淤沙的淤积厚度,m;φs——淤沙的内摩擦角,度。当坝面倾斜时,应计及竖向淤沙压力。4.3.5浪压力4.3.5.1系统将浪压力近似按直墙式挡水建筑物的情况进行计算。作用于铅直迎水

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