水工建筑物程设计123.doc

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1、水工建筑物设计A.非溢流坝段剖面计算一、确定坝顶高程H（分别按照设计情况和校核情况计算）拦河坝为浆砌石重力坝，由溢流段和非溢流段组成，初步决定溢流段设在坝体中部。重力坝的基本剖面为三角形剖面；1、坝顶超高值△h的计算式中：——波浪高度（m）；——波浪中心高于静水面的高度（m）；——安全超高（m），按下表选用。安全超高表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（1）计算波浪高度hl式中：——计算风速（m/s）,是指水面以上10m高处的风

2、速，在正常运用条件下的Ⅰ，Ⅱ级坝，采用多年平均最大风速的1.5～2.0倍，在设计中，取1.5倍的最大风速；——风作用于水域的长度（km），即为吹程。（本设计中有库区地形图量得D=1.2km）L——波长，以m计。因此，设计情况=0.0166×（1.8*1.5）5/4×1.21/3=0.061053（m）=10.4×0.0610530.8=1.110705（m）校核情况=1.238521（m）=12.34116（m）（2）计算波浪中心高于静水面的高度hz设计情况式中:h——坝前水深，以m计；cth—

3、—数学中对数曲线函数，值约等于1。=0.010538（m）校核情况=0.390284(m)（3）安全超高hc根据本工程的建筑物级别3级，查《安全超高表》知：设计情况校核情况hc=0.4（m）hc=0.3（m）（4）计算坝顶超高值△h①设计情况=0.061053+0.010538+0.4=0.471591（m）②校核情况=1.928805(m)2.坝顶高程H的计算①设计情况H=设计洪水位+△h=236.26+0.471591=236.7316（m）②校核情况H=校核洪水位+△h=237.17+1.

4、928805=239.099（m）坝顶高程取值为239.148m；设有1.2米的防浪墙，则防浪墙顶高程为240.299米。3.坝前设计水深:H1=239.099-182.4=57.299（m）4.坝坡系数和起坡点高度的确定。根据工程经验，上游坝坡系数常采用n=0～0.2；下游坝坡系数常采用m=0.6～0.8；在此坝的设计中，采用上游坝坡系数n=0.2,上游起坡点高度57.299*1／3=19.10m；经过m取各值的比较计算，采用下游坝坡系数m=0.7。.二、坝底高程的确定根据本工程所处地质条件及

5、《混凝土重力坝设计规范》（SDJ21—78）要求：100~50m的中坝可建在微风化层至新鲜的基岩上；预估本坝的高度在此范围内，故地基开挖至新鲜基岩上则坝底高程=182.4m因此，坝高=坝顶高程H顶－坝底高程H底=240.299－182.4m=57.899（m）三、坝顶及坝底宽度的确定因无特殊要求，根据规范的规定，坝顶宽度可采用坝高的8%～10%取值，且不小于2m并应满足交通和运行管理的需要。取10%的坝高，即为5.7米，考虑到两边人行道等，取整为7米。坝底的宽度约为坝高的0.7～0.9倍，这里取

6、0.8倍，即B=0.8*57.899=46.319m。下游起坡点高度57.299-7÷0.7=47.299m2.4非溢流坝段剖面设计一、坝体形状的确定为了便于布置进口控制设备，又可利用一部分水重帮助坝体维持稳定，本设计采用上游坝面上部铅直，下部倾斜；下游坝面亦为上部铅直，下部倾斜的形式。该形式为实际工程中经常采用的一种形式，具有比较丰富的工程经验。具体的上、下游的起坡点的高度将通过设定的不同的方案比较选择最优的来确定。（详见非溢流坝剖面图。）二、坝顶宽度根据规范的规定，坝顶宽度一般取坝高的8%-

7、-10%，且不小于2m并应满足交通和运行管理的需要。对本坝来说坝高57.899m，则坝顶宽度应在4.632m—5.790m之间，但考虑到交通要求，取坝顶宽度为7m。三、坝底宽度坝底宽度约为坝高的0.7—0.9倍，本工程的坝高为57.899米，即坝底宽度在（40.5293m---52.1091m）之间。具体确定坝底宽度将通过最优方案的比较，最后确定。经计算机编程和方案最优比较，最终确定的坝底宽度B=50.0m。四、重力坝的应力分析1、荷载计算及组合重力坝的主要荷载主要有：自重、静水压力、浪压力、泥

8、沙压力、扬压力、冰压力、地震荷载等，常取1ｍ坝长进行计算。⑴自重W坝体自重的计算公式：（kN）（3）式中Ｖ—坝体体积，ｍ3；由于取1ｍ坝长，可以用断面面积代替，通常把它分成如图3所示的若干个简单的几何图形分别计算重力；—坝体混凝土的重度（本设计中混凝土的重度为24kN/m3）⑵静水压力P静水压力是作用在上下游坝面的主要荷载，计算时常分解为水平水压力ＰＨ和垂直水压力ＰＶ两种，如图2-1-3。PH计算公式为：（kN）(4)式中：Ｈ—计算点处的作用水头，ｍ；γW—水的重度，常取9.81kN／ｍ3；VW