远盛水工 重力坝辅助设计系统用户使用手册

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1、重力坝辅助设计系统用户使用手册（V1.0测试版）中国水利水电科学研究院长沙远盛科技有限公司2012-0979一、功能概述本系统分为三部分：前处理、核心计算、后处理。用户能应用该系统对重力坝项目进行建模，快捷地输入大坝断面尺寸、水位、材料、地质信息、震级等各项计算参数；系统自动完成重力坝的应力计算、稳定分析等，并对设计参数进行优化；系统最终生成设计报告并批量生成设计图。系统提供材料力学法和有限单元法等两种方法，在各种水位条件、不同荷载组合情况下进行重力坝的坝体断面设计和稳定分析。二、编制原理1、编制依据（1）《混

2、凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）（2）《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）（3）《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）（4）《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）（5）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252）（6）《重力坝设计》潘家铮水利电力出版社1987年2、计算参数采用的单位该系统中如无特别说明，高程、几何尺寸的单位均为米；力的单位为kN；弯矩单位为kN·m；材料容重的单位为kN/m3；应力的单位为kN/m2。3、坐标系x轴以水平指向坝体下游为正；y轴

3、以竖直向上为正；转角以x轴正方向为起点，逆时针为正。进行应力、稳定分析时，取坝体纵向单位长度的坝段为计算单元进行分析。791、作用力计算作用在坝上的荷载分为基本荷载和特殊荷载，分列如下：4.1基本荷载1）坝体及其上永久设备自重；2）正常蓄水位或设计洪水位时大坝上、下游面的静水压力（选取一种控制情况）；3）扬压力；4）淤沙压力；5）正常蓄水位或设计洪水位时的浪压力；6）冰压力；7）土压力；8）设计洪水位时的动水压力；9）其他出现机会较多的荷载。4.2特殊荷载10）校核洪水位时大坝上、下游面的静水压力；11）校核洪

4、水位时的扬压力；12）校核洪水位时的浪压力；13）校核洪水位时的动水压力；14）地震荷载；15）其他出现机会很少的荷载。4.3荷载计算公式4.3.1坝体及其上永久设备自重坝体自重作用产生的体积力，作用位置位于计算截面以上部分的形心处，方向竖直向下。G＝　γc×A（2.4.3-1）79式中：γc——　坝体材料容重（kN/m3）；A——　计算单元的面积（m2）。永久设备自重分为点荷载和线荷载，由用户使用系统提供的图形交互工具输入。4.3.2大坝上、下游面的静水压力静水压力是分布力，沿作用面分布，垂直指向作用面。Pw

5、＝　γw×H（2.4.3-2）式中：Pw——　计算点处的静水压强（kN/m2）；γw——　水的重度（kN/m3），一般采用9.81kN/m3，对多泥沙河流应根据实际情况确定，系统中提供操作界面供用户输入该参数；H——　计算点处的作用水头（m），按计算水位与计算点出高差确定。4.3.3扬压力4.3.3.1岩基上各类重力坝底面扬压力分布图形按下列三种情况分别确定：1、当坝基设有防渗帷幕和排水孔时，坝底面上游（坝踵）处的扬压力作用水头为H1，排水孔中心线处为H2＋α（H1－H2），下游（坝趾）处为H2，其间各段依次以

6、直线连接［见图2.4.3-1（a）、（b）、（c）］；2、当坝基设有防渗帷幕和上游主排水孔，并设有下游副排水孔及抽排系统时，坝底面上游处的扬压力作用水头为H1，主、副排水孔中心线处分别为α1H1、α2H2，下游处为H2，其间各段依次以直线连接［见图2.4.3-1（d）］；3、当坝基未设防渗帷幕和上游排水孔时，坝底面上游处的扬压力作用水头为H1，下游处为H2，其间以直线连接［见图2.4.3-1（e）］。上述情况中，渗透压力强度系数α、扬压力强度系数α1及残余扬压力强度系数α2可按表2.4.3-1采用。79图2.4

7、.3-1坝底面扬压力分布表2.4.3-1坝底面的渗透压力、扬压力强度系数794.3.3.2坝体内部计算截面上的扬压力分布图形，当设有坝体排水管时，可按图2.4.3-2确定。其中排水管处的坝体内部渗透压力强度系数α3可按下列情况采用：1．实体重力坝及空腹重力坝的实体部位采用0.2；2．宽缝重力坝、大头支墩坝的无宽缝部位采用0.2，有宽缝部位采用0.15。当未设坝体排水管时，上游坝面处扬压力作用水头为H1，下游坝面处为H2，其间以直线连接。79图2.4.3-2坝体计算截面上扬压力分布4.3.4淤沙压力作用于坝面单位

8、长度上的水平淤沙压力按下式计算：Psk＝1/2×γsb×hs2×tg2(45°－φs/2)（2.4.3-3）式中：Psk——淤沙压力值，kN/m；γsb——淤沙的浮重度，kN/m3，γsb＝γsd－（1－n）γw；γsd——淤沙的干重度，kN/m3；79n——淤沙的孔隙率；hs——坝前淤沙的淤积厚度，m；φs——淤沙的内摩擦角，度。当坝面倾斜时，应计及竖向淤沙压力。4.3.5浪压力4.