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1、重力坝的设计,目 录,一，非溢流坝的剖面设计 1，坝顶高程的确定 2，非溢流坝剖面尺寸的拟定 3，坝体构造 二，非溢流坝稳定和应力计算 三，溢流坝剖面设计 1，剖面拟定 2，溢流坝坝底宽度,一、非溢流坝剖面设计,（1）坝顶高程的确定 1.设计洪水的情况 波浪高度：2h1=0.0166v5/4D1/3=0.0166x(1.5x14)5/4x19.51/3=2.0086(m) 波浪长度： 2L1=10.4（2hi）0.8=10.4x(2.0086)0.8=18.17(m) 波浪中心线到静水面的高度： hz=,安全超高：（一级建筑）hc=0.7m 坝顶高出水库静水位的高度: 设计洪水情况时坝顶或防浪
2、墙顶高程为： 305.1+4.27=308.4876m,2.校核洪水情况： 波浪高度：2hi=0.0166x145/4x19.51/3=1.209m 波浪长度：2L1=10.4x(21.2090.8)=12.1m 波浪中心线到静水面的高度：ho=3.14x1.2092/12.1=0.379m 查得安全超高（一级建筑）：hc=0.5m 坝顶高出水库静水位的高度：,校核洪水情况时坝顶或防浪墙顶高： 307.3+2.088=309.388 选取上述两种情况下的较大值并取防狼墙高度为：1.39m 坝顶高度：309.39-1.39=308m (2)非溢流坝剖面尺寸拟定： 坝剖面尺寸的拟定应考虑管理和应用
3、的需要，要满足地形地质，水利条件和结构上的要求，在通过稳定和强度校核，分析是否满足要求安全和经济要求。 坝顶的宽度：枢纽位置在山区峡谷无交通要求故,坝顶宽度：5m 坝坡的确定：根据工程经验挡水坝采用：1:0.8，上游坡采用：1:0.3 上游折坡点：取59m，即高程：249m 下游折坡点按地形和节约开挖要求定在高程295.31m，初拟非溢流坝剖面如图：,（2）坝体构造,坝顶构造：防浪墙设在坝顶上游面，墙顶高程1.39+118=119.39m 厚0.3的钢筋混凝土结构，在坝体横缝初设伸缩缝。坝顶下游设栏杆，照明设施的灯柱同栏杆一块考虑。坝顶呈龟背形，以5%波度向两侧倾斜。 分缝和止水：两岸挡水坝结
4、合地形按20m左右设置横缝。 横缝止水，上游设置两道止水片和一道防渗沥青井，缝中填塞沥青玛滞脂。止水片用铜片或不锈钢片，伸入两边坝体长度0.2m，伸入坝基0.30.5m并用混凝土固定。 廊道：基础灌浆廊道采用尺寸为2.5mx3.0m（宽x高）上圆下方的标准 廊道。廊道底高程：190.0+1.5x2.5=193.75m取194m距上游边缘4m,坝轴线方向沿地形向两岸逐渐抬高，倾斜度不大于40度，两岸下游洪水位以上均设有进出水口 坝体排水：沿坝轴线方向布置一排预制多孔混凝土竖向排水管，间距3.5m距上游2.5m直径0.15m并与廊道相连横向排水管坡降i=1/200管入口与廊道的集水沟相连，出口通向
5、下游。管径0.25m间距在坝的分段相适应的前提下按3050m左右布置（4）坝基处理 坝基开挖：坝基面在主河槽挖至190m高程 坝基帷幕灌浆：在坝址地质剖面图上找出相对隔水层，帷幕深度到180m高程 设一排帷幕孔钻孔斜向上游，倾角控制在5度以内，孔距3m,坝基排水：坝基主排水孔在防渗帷幕下游2m处，间距0.8m帷幕孔距2.4m孔径0.15m深达180m高程。次排水孔在厂房坝段设两排，孔距4m孔深至184m高程，主排水孔所排的水直接排入排水廊道，次排水管渗水由横向排向下游。 以非溢流坝稳定和应力计算 以正常蓄水位情况为例，进行荷载计算，稳定性计算和应力计算荷载计算见表，表中荷载符合和方向如图：,抗
6、滑稳定验算： 113750（kN）， 66197（kN） 3.333.0 满足要求。 坝基面强度验算： 113750（kN）， 66197（kN）， -1101078kN.m,上游边缘正应力 486（kPa） 0 下游边缘正应力 1052.1 （kPa） 上游边缘正应力 0，下游边缘正应力小于坝基容许压应力，满足强度要求。,溢流坝剖面设计,1.剖面拟定 孔口尺寸：由于重力坝地基较好，单宽流量取值范围q=5070 则单宽流量取 q=67 下泄流量，设计洪水时Q=6700 根据 L=Q/q=6700/67=100（m） 根据目前大口型坝闸门宽度常用816m.为了保证泄洪时闸门对称开启，设10孔闸门
7、，每孔宽10m,已知Q=6700 B=10 x10=100m； 在设计水头下（ 时） 流量系数m=0.502侧收缩系数与H0有关.设=0.9，因H0未知，无法判定出流情况，先假设自由出流，则=1.0，然后再校核：,用求得的 近似值代入 式中 n溢流孔数 -堰孔全水头 B每孔的净宽 -闸墩形状系数 -边墩形状系数 查水力学得，边墩形状系数=0.7 闸墩形状系数=0.45 因 应按 代入计算,用求得 近似值代入公式重新计算 校核洪水位为307.3m，设计水头 所以堰顶高程H=307.3-10.35=296.95m，由于相应下游水位214.5m小于296.95m满足自由出流的假设，故结果正确 堰顶上
8、游侧采用椭圆曲线，其方程为 所以a取0.3 故b=0.17,所以，椭圆方程为 上游坝面296.95m以上垂直，以下坡度与非溢流坝相同为1：0.3 堰顶溢流曲线，采用幂曲线，方程为 查表得 n=1.850 k=2.000 即 坐标原点设在曲线顶点 取直线斜率m=0.8，直线与堰顶曲线相切，切点坐标 可以微分概念入手，推导出如下公式：,其中：A=1.096，B=0.592， a=1/0.85， b=2.176， 所以 直线和反弧切点D 和反弧圆心坐标O 确定,根据鼻坝交于下游水位2m左右的要求。确定鼻坝高程为坝=216.5m取挑射角=26 匣墩厚度3m。孔数n=10，单孔宽b=10m则鼻坝处单宽流量 q坝=Q（）（）（） 初拟反弧半径，此时反弧最低点高程为 坝 m,附加鼻坎处削角厚度0.5m，堰顶上游侧椭圆段水平距离2.8m，上游坡度水平投影距离17.7m 溢流坝坝底宽 =17.7+0.5+86.57+2.8=107.57 m 水力验算： 溢流坝面过水能力验算 通过校核洪水时淹没系数=1，堰顶水头H0=307.3-296.95=10.35m,流量系数m，根据规范，幂曲线md=0.502, 有水力学相关资料可得m/md=1.0，故m=0.502, 侧收缩系数： 查得,所以 误差 （6700-6675）/6700=0.37%小于5%故满足泄洪能力要求,