第二章挡水建筑物设计

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1、第二章挡水建筑物设计2、非溢流重力坝剖面设计2、1非溢流重力坝剖面设计2、1、1坝顶高程重力坝坝顶超过最高静水位的高度按式（2-1）计算。图2-1坝顶超高计算简图（2-1）式中，—波浪高度，。V——库面上的风速，m/s。在正常蓄水位和设计洪水位时，宜采用相应洪水期多年平均最大风速的1.5～2.0倍；在校核洪水位时，宜采用相应洪水期多年平均最大风速；D——库面的波浪吹程，km。通常取为从坝算起沿库水面直到对岸的最大直线距离。—波浪的中心线超过静水位的高度，，m。L1—波浪长度，，m。H1—坝前水深，m。—安全加高，m，根据坝的级别和运

2、用情况按表2-1选取。25表2-1安全超高值（单位：m）坝的级别运用情况123设计情况（基本组合）0.70.50.4校核情况（特殊组合）0.50.40.3重力坝坝顶高程计算过程可以参照表2-2计算完成。表2-2重力坝坝顶高程计算表计算水位水库水位（m）计算风速（m/s）吹程（km）（m）（m）（m）计算坝顶高程（m）设计洪水位　　　　　　　校核洪水位　　　　　　　根据设计洪水位和校核洪水位的计算结果，最后选取计算坝顶高程中较大值作为最终的坝顶高程。2、1、2坝顶的宽度坝顶宽度的拟定主要考虑施工、交通等需要以及坝顶设备布置要求等。初步

3、拟定时可以采用式确定，还应考虑漂浮物，冰压力对坝顶的冲击力。当坝顶作为交通公路时，其宽度应按公路等级确定。在地震地区应设法减小坝顶的重量。坝顶路面应有适当的横向坡度，设置相应的排水沟并将集水引至上游水库或坝体排水管内。2、1、3非溢流重力坝剖面确定了坝顶高程和坝顶的宽度后，可根据工程经验初步拟定非溢流重力坝剖面。一般取上游坝坡n=0～0.3，下游坝坡m=0.6～0.85，底宽T=（0.7～0.9）H（坝高）。初步拟定的非溢流重力坝剖面形式及尺寸，还需通过重力坝稳定、应力计算成果和经济的要求，对其尺寸参数进行调整。常用的非溢流重力坝实

4、用剖面形式见图2-2。25图2-2非溢流重力坝实用剖面2、2重力坝荷载计算及荷载组合2、2、1荷载计算重力坝的荷载计算是沿坝轴线方向取单位坝宽作为计算单元。图2-3重力坝荷载计算简图作用在重力坝上的主要荷载有：①自重自重是坝体、闸墩、导墙等重量及其上永久性设施的重量：②上、下游坝面的静水压力a相应于正常蓄水位情况，上、下游坝面的静水压力。b相应于设计洪水位情况，上、下游坝面的静水压力。c相应于校核洪水位情况，上、下游坝面的静水压力。25③坝基面上的扬压力a相应于正常蓄水位情况时坝基面上的扬压力。b相应于设计洪水位情况时坝基面上的扬压

5、力。c相应于校核洪水位情况时坝基面上的扬压力。④重力坝上游的淤沙压力⑤浪压力⑥冰压力⑦泄放洪水时的动水压力⑧地震荷载2、2、2荷载组合荷载组合是将具有合理的同时出现机率的荷载进行最不利组合，作为建筑物上的设计荷载。根据《混凝土重力坝设计规范》(SDJ21-1978)，按安全系数法进行设计计算时，重力坝的荷载组合可按表2-3选择。表2-3重力坝的荷载组合荷载组合主要考虑的情况荷载类别自重静水压力扬压力淤沙压力浪压力冰压力动水压力地震荷载基本组合正常蓄水位情况①②a③a④⑤设计洪水位情况①②b③b④⑤⑦冰冻情况①②a③a④⑥特殊组合（1

6、）校核洪水位情况①②c③c④⑤⑦特殊组合（2）地震情况①②a③a④⑤⑧252、3重力坝的应力及稳定计算根据《混凝土重力坝设计规范》(SDJ21-1978)，重力坝的稳定计算方法是基于刚体极限平衡理论，重力坝的应力计算采用材料力学法，其计算工况（荷载组合）参照见表2-3。按照安全系数设计法进行重力坝应力及稳定计算时，可以参照表2-4的形式，按不同的计算工况，分别列表计算出作用于计算截面以上的合力在水平方向投影的代数和，作用于计算截面以上的合力在垂直方向投影的代数和（含扬压力），作用在计算截面以上坝体的全部荷载对计算截面形心的力矩总和，

7、以便于对计算过程进行检查和校核。表2-4重力坝应力及稳定计算荷载计算简式垂直力（kN）水平力（kN）力臂(m)弯矩(kN-m)↓↑→←╭╮求和根据表2-4的计算结果进行稳定校核和应力校核。2、3、1稳定校核稳定校核的计算公式有摩擦公式:（2-2）抗剪断强度公式:（2-3）式中，—设计规范规定的安全系数，见表2-5。f—滑动面上的摩擦系数。—抗剪断摩擦系数。—抗剪断凝聚力。A—滑动面面积。表2-5抗滑稳定安全系数K、K′25安全系数荷载组合坝的级别123K基本组合1.101.051.05特殊组合(1)1.051.001.00特殊组合(

8、2)1.001.001.00K′基本组合3.0特殊组合(1)2.5特殊组合(2)2.32、3、2边缘垂直正应力计算使计算截面产生边缘垂直正应力的合力是、。计算截面上下游边缘垂直正应力=（2-4）式中，—计算截面上，上游边缘垂直正应力，