水工建筑物课程设计.doc

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1、课程设计：混凝土重力坝设计专业班级：12级水利水电工程卓越班姓名：饶宇学号：2012102196指导教师：王志强工程学院水利与生态工程学院印制2015——2016学年第一学期第一章基本资料1.1基本资料一、地质河床高程332m。约有2～3m覆盖层，岩石为石灰岩，较完整，结理不发育，风化层后1～2m无特殊不利地质构造。坝基的力学参数：抗剪断系数（混凝土与基岩之间）为f'=0.9,c'=700kPa。基岩的允许抗压强度3000kPa。地震的设计烈度为6度。二、水文本枢纽属中型Ⅲ等工程。永久性重要建筑物为3级，按规要求，采用50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。特征水位上游水位（m)下

2、游水位（m)库容（万m³）溢流坝泄量（m³/s)校核洪水位386.96335.212001696设计洪水位385.4334.311401250正常蓄水位383.96331.7895死水位350.040表1水文计算结果经水文水利计算，有关数据如表1所示：三、气象本地区多年平均最大风速为14m/s，水库吹程为2.96km。四、其它有关数据河流泥沙计算年限采用50年，据此求得坝前淤沙高程345m。淤沙的浮重度为9.5kN/m3，摩擦角为12°。坝体混凝土重度采用24kN/m3。五、枢纽总体布置根据地形、地质、天然建筑材料等因素的考虑，本工程选用混凝土重力坝方案，重力坝由非溢流坝段和溢流坝段

3、组成。第二章非溢流坝设计2.1剖面设计重力坝剖面设计的原则是：①满足稳定和强度要求，保证大坝安全；②工程量小，造价低；③结构合理，运用方便；④利于施工，方便维修；重力坝的基本剖面是指坝体在自重、静水压力（水位与坝顶齐平）和扬压力3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。在拟好的基本三角形基础上，根据已确定的坝顶高程及宽度，初拟主要防渗，排水设施，即可得到重力坝实用剖面。剖面尺寸的初步似定主要容有：坝顶高程，坝顶宽度，坝顶及上、下游起坡点的位置。一、坝顶高程的确定波浪要素按官厅公式计算。公式如下：库水位以上的超高对于安全级别为Ⅱ级的坝，查得安全超高设计洪水位时

4、为0.5m，校核洪水位时为0.4m。计算成果见下表2-1风速(m/s)波高(m)波长(m)雍高(m)安全加高(m)超高(m)坝顶高程（m）281.4113.680.460.52.37387.8140.596.840.160.41.15386.6表2-1坝顶高程计算成果表经比较可以得出坝顶或防浪墙顶高程为387.8m，并取防浪墙高度1.2m，则坝顶高程为：387.8-1.2=386.6m最大坝高为：386.6-327=59.6m二、坝顶宽度考虑交通要求，坝顶宽度取7m。三、坝面坡度考虑利用部分水重增加坝体稳定，上游坝面采用折坡，起坡点按要求为坝高，该工程拟折坡点高程为347.0m，上部

5、铅直，下部为1：0.2的斜坡，下游坝坡取1：0.7，基本三角形顶点位于坝顶，376.30m以上为铅直坝面。四、坝体防渗排水分析地基条件，要求设防渗灌浆帷幕和排水幕，灌浆帷幕中心线距上游坝踵7m，排水孔中心线距防渗帷幕中心线9m。拟设廊道系统，实体重力坝剖面设计时暂不计入廊道的影响。拟定的非溢流坝剖面如图所示。确定剖面尺寸的过程归纳为：初拟尺寸——稳定和应力校核——修改尺寸——稳定和应力校核的重复计算过程。2.2荷载计算一、计算情况的选择在设计重力坝剖面时，应按照承载力极限状态计算荷载的基本组合和偶然组合。基本组合有正常蓄水位情况和设计洪水情况，偶然组合有校核洪水情况和地震情况。考虑的

6、主要荷载有自重、水压力、浪压力、淤沙压力及扬压力。从以上荷载组合中分别选一种基本组合（如设计洪水位情况）和一种偶然组合（如校核洪水位情况）计算。二、计算截面的选择滑动面一般有以下几种情况：坝基面、坝基软弱层面、基岩缓倾角结构面等。对于本工程，岩石较完整，结理不发育，可仅分析沿坝基面的抗滑稳定。三、荷载计算1．坝体自重计算坝顶宽度=7(m)坝基宽度=(386.60-327)×0.7+(347-327)×0.2=45.72(m)W1=1/2×24×20×20×0.2×1=960(kN)力臂=45.72/2－2/3×20×0.2=20.19(m)力矩=960×20.19=19382.4(k

7、N•m)W2=24×7×(386.60-327)×1=10012.8(kN)力臂=45.72/2－20×0.2－7.0/2=15.36(m)力矩=10012.8×15.36=153796.61(kN•m)W3=1/2×24×(376.30-327)×(376.30-327)×0.7×1=20416.116(kN)力臂=(376.30-327)×0.7×2/3－45.72/2=0.15(m)力矩=20416.116×0.15=3062.417(kN•m)2.