重力坝稳定与应力计算

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1、......坝体强度承载能力极限状态计算及坝体稳定承载能力极限状态计算(一)、基本资料坝顶高程:1107.0m校核洪水位(P=0.5%)上游:1105.67m下游:1095.18m正常蓄水位上游:1105.5m下游:1094.89m死水位:1100.0m混凝土容重:24KN/m3坝前淤沙高程:1098.3m泥沙浮容重:5KN/m3混凝土与基岩间抗剪断参数值:f`=0.5c`=0.2Mpa坝基基岩承载力:[f]=400Kpa坝基垫层混凝土:C15坝体混凝土:C1050年一遇最大风速:v0=19.44m/s多年平均最大风速为:v0`=12.9m/s吹程D=1000m学习参考......(二)、坝体

2、断面1、非溢流坝段标准剖面(1)荷载作用的标准值计算(以单宽计算)A、正常蓄水位情况(上游水位1105.5m,下游水位1094.89m)①竖向力(自重)W1=24×5×17=2040KNW2=24×10.75×8.6/2=1109.4KNW3=9.81×(1094.5-1090)2×0.8/2=79.46KN∑W=3228.86KNW1作用点至O点的力臂为:(13.6-5)/2=4.3mW2作用点至O点的力臂为:W3作用点至O点的力臂为:学习参考......竖向力对O点的弯矩(顺时针为“-”,逆时针为“+”):MOW1=2040×4.3=8772KN·mMOW2=-1109.4×1.067=-

3、1183.7KN·mMOW3=-79.46×5.6=-445KN·m∑MOW=7143.3KN·m②静水压力(水平力)P1=γH12/2=9.81×(1105.5-1090)2/2=-1178.4KNP2=γH22/2=9.81×(1094.89-1090)2/2=117.3KN∑P=-1061.1KNP1作用点至O点的力臂为:(1105.5-1090)/3=5.167mP2作用点至O点的力臂为:(1094.89-1090)/3=1.63m静水压力对O点的弯矩(顺时针为“-”,逆时针为“+”):MOP1=1178.4×5.167=-6089KN·mMOP2=117.3×1.63=191.2KN

4、·m∑MOP=-5897.8KN·m③扬压力扬压力示意图请见下页附图:H1=1105.5-1090=15.5mH2=1094.89-1090=4.89m(H1-H1)=15.5-4.89=10.61m计算扬压力如下:U1=9.81×13.6×4.89=652.4KNU2=9.81×13.6×10.61/2=707.8KN∑U=1360.2KN学习参考......U1作用点至O点的力臂为:0mU2作用点至O点的力臂为:13.6/2-13.6/3=2.267m竖向力对O点的弯矩(顺时针为“-”,逆时针为“+”):MOU1=0KN·mMOU2=-707.8×2.267=-1604.6KN·m∑MOU

5、=-1604.6KN·m④浪压力(直墙式)浪压力计算简图如下:由确定坝顶超高计算时已知如下数据:单位:m学习参考......平均波长Lm波高h1%坝前水深H波浪中心线至计算水位的高度hZ7.6440.8315.50.283使波浪破碎的临界水深计算如下:将数据代入上式中得到:由判定条件可知,本计算符合⑴H≥Hcr和H≥Lm/2,单位长度上的浪压力标准值按下式计算:式中:γw──水的重度=9.81KN/m3其余计算参数已有计算结果。浪压力标准值计算得:对坝底中点O取矩为(顺时针为“-”,逆时针为“+”):MOPWK=(9.81×1.113×0.862/2)×(15.5+1.113/3)+(9.81

6、×3.822×0.862/2)×(15.5-3.822/3)=-(74.687+229.89)=-304.577KN·m⑤淤沙压力淤沙水平作用力:学习参考......式中:γSb──淤沙浮容重=5KN/m3hS──挡水建筑物前泥沙淤积厚度=8.3mψSB──淤沙内摩擦角=18°代入上式得到淤沙压力标准值PSK=-90.911KN对O点的力臂为(1098.3-1090)/3=2.767m对O点取矩MOPSK=-90.911×2.767=-251.552KN·m将计算的各荷载进行汇总整理。结论请见附表1。B、校核洪水位情况(上游水位1105.67m,下游水位1095.18m)①竖向力(自重)W1=

7、24×5×17=2040KNW2=24×10.75×8.6/2=1109.4KNW3=9.81×(1095.34-1090)2×0.8/2=111.9KN∑W=3261.3KNW1作用点至O点的力臂为:(13.6-5)/2=4.3mW2作用点至O点的力臂为:W3作用点至O点的力臂为:竖向力对O点的弯矩(顺时针为“-”,逆时针为“+”):MOW1=2040×4.3=8772KN·mMOW2=-110

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