重力坝抗滑稳定及应力计算

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1、项目名称：几内亚凯勒塔（KALETA）水电站工程项目阶段：复核阶段计算书名称：重力坝抗滑稳定及应力计算审查：校核：计算：黄河勘测规划设计有限公司YellowRiverEngineeringConsultingCo.,Ltd.二〇一二年四月18目录1.计算说明11.1目的与要求11.2基本数据12.计算参数和研究方法12.1荷载组合12.2计算参数及控制标准22.3计算理论和方法33.计算过程43.1荷载计算43.1.1自重43.1.2水压力43.1.3扬压力63.1.4地震荷载73.2安全系数及

2、应力计算94.结果汇总11181.计算说明1.1目的与要求下列计算是有关挡水坝段、溢流坝段、进水口、底孔坝段抗滑稳定性和基底应力计算。1.2基本数据正常蓄水位：110m；设计洪水位：112.94m；校核洪水位：113.30m；大坝设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇；坝址区地震动峰值加速度为0.15g（g=9.81m/s²），地震动反应周期为0.25s，相应的地震基本烈度为7度，本工程抗震设计烈度为7度。计算选取的挡水坝段坝顶高程114.00m，坝基底高程92.00m，坝高2

3、2m，坝顶宽5m。上游坝面竖直，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m高程以下坡度为1:0.75。计算选取的溢流坝段堰顶高程110.00m，坝基底高程96.00m，坝高14m，上游坝面竖直，下游坝坡在108.59m高程以上为Creager剖面，在108.59m高程以下坡度为1:0.85。正常蓄水位时，溢流坝段下游无水；设计洪水位112.94m时，下游水位104.80m；校核洪水位113.30m时，下游水位105.42m。进水口坝段顶高程114.00m，坝基底高程87.80m，坝高

4、26.2m，顶宽13.06m，上游坝坡为1:0.25，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m高程以下坡度为1:0.75。底孔坝段顶高程114.00m，坝基底高程83.50m，坝高30.5m，顶宽10.0m，上游坝面竖直，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m高程以下坡度为1:0.75。2.计算参数和研究方法2.1荷载组合作用在坝上的主要荷载包括：坝体自重、上下游水压力、扬压力、地震力。18基本组合：正常蓄水位情况（上游水位110.0m）设计洪水位情况（上游水位11

5、2.94m）特殊组合：校核洪水位情况（上游水位113.30m）地震情况（正常蓄水位+地震荷载）2.2计算参数及控制标准水容重γw：9.81KN/m3混凝土容重γc：24KN/m3坝址区岩体主要为坚硬的辉绿岩和砂岩，大坝的建基面基本上分布在弱风化的辉绿岩和砂岩上。坝基面抗滑稳定计算的岩体及混凝土物理力学参数按表1-1取值，坝基面抗滑稳定安全系数和坝基应力应满足表1-2规定的数值。由于碾压混凝土坝的碾压层面的结合质量受材料性质、混凝土配合比、施工工艺、施工管理水平以及施工现场气候条件等许多因素的影响

6、，容易成为坝体的薄弱环节，所以需要核算沿坝体混凝土碾压层面的抗滑稳定，坝体碾压层面的抗滑稳定计算采用抗剪断公式，安全系数值的控制标准应符合表1-2的要求。根据国内经验，碾压层面的抗剪断参数可取：f’=1.0，c’=1.0MPa。表1-1抗滑稳定计算岩体及混凝土力学参数岩性抗剪断强度（岩体）抗剪强度（岩体）抗剪断强度（砼/岩体）f′c′（MPa）fc（MPa）f′c′（MPa）辉绿岩1.21.50.7501.01.0砂岩1.01.10.6500.90.8表1-2抗滑稳定安全系数和坝基容许应力计算工

7、况抗滑稳定安全系数坝基应力（MPa）抗剪安全系数【K】抗剪断安全系数【K’】坝踵坝趾基本组合正常蓄水位情况1.053.0>0<坝基容许应力设计洪水情况1.053.0>0<坝基容许应力18特殊组合校核洪水情况1.002.5>0<坝基容许应力正常蓄水位+地震1.002.3>0<坝基容许应力重力坝坝基面坝踵、坝趾的垂直应力在运用期的各种荷载组合下（地震荷载除外），坝踵垂直应力不应出现拉应力，坝趾垂直应力应小于坝基容许压应力。2.3计算理论和方法混凝土重力坝坝体稳定采用刚体极限平衡法计算，分别计算各坝段

8、不同水平截面（包括坝体混凝土碾压层面、坝体混凝土-基岩结合面）上的外加荷载及应力，并计算出抗剪和抗剪断稳定安全系数，以及坝基截面的垂直应力。为了确保结构即使在排水系统失效时也能安全运行，本次设计时扬压力考虑全水头。（抗剪强度计算公式）（抗剪断强度计算公式）式中：K’—按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数；f—坝体混凝土与坝基接触面的抗剪摩擦系数；f’—坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断摩擦系数；C’—坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断凝聚力，KPa；A—坝基接触面截面积，m2；ΣW—作用于坝体上的全部荷载