水工建筑物重力坝课程设计

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1、1工程总体布置工程等别及建筑物级别根据《水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）》，确定工程规模、工程等别、防洪标准及设计标准。灌溉农田在50万亩以上，属于Ⅱ等中型工程。发电在20万千瓦。根据规范，按各指标中最高等级确定工程等别：综合取水库工程等级为Ⅱ等中型工程。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）》中“水库大坝提级指标”表中的规定，混凝土和浆砌石重力坝大坝高度超过了100m，按提高一级的规定，大坝的建筑物级别提高为1级。其余永久性水工建筑物中的主要建筑物为2级，次要建筑物和临时建筑物为2级，而洪水标准不提高。2非溢流坝坝体设计2.1剖面拟定2.1.1剖面

2、设计原则1、设计断面要满足稳定和强度要求；2、力求剖面较小；3、外形轮廓简单；4、工程量小，运用方便，便于施工。2.1.2拟定基本剖面重力坝的基本剖面是指在自重、静水压力（水位与坝顶齐平）和扬压力三项主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，并使工程量最小的三角形剖面，如图3—1，在已知坝高H、水压力P、抗剪强度参数f、c和扬压力U的条件下，根据抗滑稳定和强度要求，可以求得工程量最小的三角形剖面尺寸。根据工程经验，一般情况下，上游坝坡坡率n=0～0.2，常做成铅直或上铅直下部倾向上游；下游坝坡坡率m=0.6～0.8；底宽约为坝高的0.7～0.9倍。图3-1重力坝的基本剖面图示2.1.3拟定实用剖面一

3、、确定坝顶高程1、超高值Δh的计算（1）基本公式坝顶高程应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程，防浪墙顶至设计洪水位或校核洪水位的高差Δh，可由式（3-1）计算。Δh=h1%+hz+hc（3-1）Δh—防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差，m；H1%—累计频率为1%时的波浪高度，m；hz—波浪中心线至设计洪水位或校核洪水位的高差，m；hc—安全加高，按表3－1采用,对于Ⅲ级工程，设计情况hc＝0.4m，校核情况hc＝0.3m。表2－1坝的安全加高hc运用情况坝的级别123设计情况（基本情况）0.70.50.4校核情况（特殊情况）0.50.40.3下面按官厅公式计算h1%，hz

4、。（适用于V0小于２０m/s，Ｄ小于２０km的峡谷水库）V0为计算风速，m/s，设计洪水位和校核洪水位采用不同的计算风速值。正常蓄水位和设计洪水位时，采用的最大风速１７m/s，西北偏西；校核洪水位时，采用多年平均最大风速１２m/s。D为吹程，km，按回水长度计算：正常蓄水位时回水长度为4.5km，设计洪水位时回水长度为4km，校核洪水位时回水长度为4km。波高hl，当gD/V02=20～250时，为累计频率5%的波高h5%；当gD/V02=250～1000时，为累计频率10%的波高h10%。规范规定应采用累计频率为1%时的波高，对应于5%波高，应乘以1.24；对应于10%波高，应乘以1.41。

5、首先计算波浪高度hl和波浪长度L和波浪中心线超出静水面的高度hz。（1）设计洪水位时Δh计算风速采用的风速217m/s，吹程D=4.5km。波浪三要素计算如下：波高hl=0.0166V05/4D1/3=0.0166×175/4×4.51/3=0.95m波长L=10.4(h1)0.8=10.4×0.950.8=9.98m壅高hz=πhl2/L=3.14×0.952/9.98=0.28mgD/V02=9.8×4500/172=152.60<250；h1%=1.24h5%=1.24×0.95=1.18m；hz=0.28m；hc=0.7mΔh=h1%+hz+hc=1.18+0.28+0.7=2.16m

6、（2）校核洪水位时Δh计算风速采用多年平均风速12m/s，D=4km。波浪三要素计算如下：波高hl=0.0166V05/4D1/3=0.0166×125/4×41/3=0.59m波长L=10.4(h1)0.8=10.4×0.590.8=6.86m壅高hz=πhl2/L=3.14×0.592/6.86m=0.16mgD/V02=9.8×4000/122=272.22>250；h1%=1.41h10%=1.41×0.59=0.83m；hz=0.16m；hc=0.5mΔh=h1%+hz+hc=0.83+0.16+0.5=1.49m2、坝顶高程计算坝顶高程按式（3-5）计算，并选用其中较大值坝顶高程=

7、设计洪水位+Δh设坝顶高程=校核洪水位+Δh校（3-5）根据以上两种水位时Δh计算结果，得出两种状况下坝顶高程。（1）设计洪水位时的坝顶高程：▽坝顶=设计洪水位+Δh=186.60+2.16=188.76m（2）校核洪水位时的坝顶高程：▽坝顶=校核洪水位+Δh=189.60+1.49=191.09m为保证大坝的安全运行，应该选用其中的较大值▽坝顶＝191.09m，且坝顶高程要高于校核洪水位，所以取