西山水利枢纽重力坝设计计算书

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1、水利水电工程专业专项设计说明书水工建筑物课程设计题目：重力坝设计（西山水利枢纽）班级：水电1141姓名韩磊指导教师：边军长春工程学院水利与环境工程学院水工教研室2013年3月3日57目录1挡水坝段11.1剖面轮廓及尺寸11.1.1坝顶高程的确定11.2坝体稳定应力分析41.2.1挡水坝段荷载计算41.2.2稳定验算181.2.3坝基面应力计算191.2.4坝体内部应力的计算252溢流坝段342.1孔口尺寸和泄流能力342.1.1确定孔口尺寸和孔口数量342.1.1.2溢流坝最大高度和坡度的拟定。352.1.2泄洪能力的验算352.2检修门槽空蚀性能验算372.2.1校核洪水位时堰顶压力验算3

2、72.2.2平板门门槽空蚀验算372.3溢流坝曲面设计372.3.1上游前缘段计算372.3.2顶部曲线段382.3.3中间直线段382.3.4反弧段382.3.5桥面布置392.4堰面水深的校和计算402.4.1堰面水深计算402.4.2直线段水深计算412.4.3反弧段水深计算412.4.4渗气后水深计算422.5消力池的计算422.5.1判断消能方式422.5.2判断是否要修消力池422.5.3消力池尺寸的计算432.5.4基本组合(2)442.6溢流坝算段的稳定、应力计482.6.1荷载计算482.6.2稳定验算522.6.3坝基面应力计算532.6.4坝体内部应力的计算543、设计

3、参考资料55谢辞55571挡水坝段1.1剖面轮廓及尺寸1.1.1坝顶高程的确定由于设计洪水位低于正常洪水位，故取正常洪水位和校核洪水位作为控制情况。坝底高程取挡水坝段最低点▽440.00m，坝顶高程为正常蓄水位▽480.00m，校核洪水位▽481.0m，确定静水面以上的高度Δh后，加上相应水位，取二者之间较大的作为水库坝顶高程。公式：教材《水工建筑物》[3—56]教材《水工建筑物》[2—4]教材《水工建筑物》[2—5]=πhl2/L教材《水工建筑物》[2—6]式中：△h——静水面以上最低高度，m；hl——波浪爬高高度，m；hz——波浪中心线至静水位的高度，m；L——波长，m；H——坝前水深，

4、以m计；V0——计算风速,m/s,水库为正常蓄水位和设计洪水位时，宜采用相应洪水期多年平均风速的1.5—2.0倍；校核洪水位时,宜采用相应洪水期最大风速的多年平均值，多年平均值为11.7m/s；D——库面的波浪吹程,km，本库区吹程为1KM；hc——安全超高（m），据三级建筑物查教材P7857表3-10，正常蓄水位为0.4m；校核洪水位为0.3m。1、正常蓄水位：hz=πhl2/L=π×0.7492/8.253=0.214mm因此设计蓄水位时坝顶高程▽=480.0+1.363=481.363m2、校核洪水位：hz=πhl2/L=π×0.3592/4.583=0.135m因此校核洪水位时坝顶高

5、程▽=481.0+0.794=481.794m取1、2两种情况的最大值为481.794m，取整最后坝顶高程取为482.00m。挡水坝段的剖面设计基本剖面如下图1—1所示57图1—1根据基本假定，运用材料力学公式计算坝底应力，坝踵处应力为0，得到如下式《水工建筑物》上册（张光斗、王光纶著）对于重力坝沿坝基面的抗滑稳定性，对于初选坝面的初略计算，采用较为简单的抗剪强度公式，对于图示基本剖面有：《水工建筑物》上册（张光斗、王光纶著）同时由折减前后扬压力相等，有下式：αγH=γ１H2B+1/2α1γ(H1-H2)*(1-λ)B+α1γ(H1-H2)λB+1/2(1-α1)γ(H1-H2)λB符号意义

6、：B——坝底宽，(米)；H——坝高，(米)；57H1、H2——上下游水位λ——上游坝坡的水平宽度与坝底宽的比值λ=nH/B；n——上游坝面坡度比；γ——水的容重，取9.8KN/m3；γh——混凝土的容重，取24KN/m3；α——扬压力的折减系数，河床坝段α=0.2～0.3，岸坡坝段α=0.3～0.5；f——混凝土与基岩之间的摩擦系数，一般取0.5～0.8之间；Ks——抗滑稳定安全系数，基本组合1.05，特殊组合1.00。其中，坝高为，▽440为坝底开挖线高程，查工程地质图得到。根据已建工程实例，廊道的最小宽度2～2.5m取2.5m。距离坝踵最小距离4m，取坝内廊道距坝踵6.0m。联立以上三个

7、方程，解得，B31.0m。上游坡度为1：n，即n=λB/H=0.01×31.0430.001，由于其值较小，为施工方便，将坝体上游面作成铅直面，故视为边坡为垂直，即上游坝坡坡率为n=0。下游坡度为1：m，即m=B/H=31.0/43≈0.73,本设计取0.70。坝顶宽度参照设计说明书解说，取实用坝面坝顶宽度12m，其图如后所示。1.2坝体稳定应力分析1.2.1挡水坝段荷载计算本工程计算荷载组合情况说明参见《说