混凝土重力坝毕业设计计算书(共40页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录毕业设计(论文)任务书题 目 车家坝河水利枢纽 (碾压重力坝设计) (任务起止日期 2010 年 3 月29日 2010年 6月18 日) 河海 院 水利水电 专业 03 班学生姓名 谢龙 学 号 指导教师 张建梅 教研室主任 许光祥 院 领 导 周华君 第一章 非溢流坝设计 1.1坝基面高程de确定由混凝土重力坝设计规范可知,坝高10050米时,重力坝可建在微风化至弱风化中部基岩上,本工程坝高为50100m,由于本坝址岩层分布主要为石英砂岩,故可确定坝基面高程为832.0 m。由水位库容曲线查de该库容为0.03108m3,故可知该工程等级为级。1.2坝顶高程计
2、算 1.2.1基本组合情况下:1.2.1.1 正常蓄水位时:坝顶高程分别按设计和校核两种情况,用以下公式进行计算:波浪要素按官厅公式计算。公式如下: 库水位以上de超高:式中-波浪高度,m-波浪中心线超出静水位de高度,m-安全超高,m-计算风速。水库为正常蓄水位和设计洪水位时,宜用相应洪水期多年平均最大风速de1.52.0倍;校核洪水位时,宜用相应洪水期多年平均最大风速,m/sD-风区长度;mL-波长;MH-坝前水深1.2.1.2 设计洪水位时:根据水库总库容在之间可知,大坝工程安全级别为级计算风速取相应洪水期多年平均最大风速de1.8倍,即=47.7m/s根据公式,可知波浪高度=2.71m
3、根据公式,可知波长L=23.19m根据公式,可知波浪中心线超静水位高度=0.m可知库水位超高 =4.1m可知坝顶高程=890.00+4.1=894.1m 1.2.1.2 校核洪水位时:计算风速取相应洪水期多年平均最大风速,即=26.5m/s根据公式,可知波浪高度=1.30m根据公式,可知波长L=7.0034m根据公式,可知波浪中心线超静水位高度=0.7577m可知库水位超高 =2.355m可知坝顶高程=890.00+2.355=892.355m1.2.2特殊组合情况下: Vo=26.5 m/s故按莆田试验站公式计算: =6.4310-3故 hm=0.4603 m =1.1146故 Tm=3.0
4、11 s综合(1)、(2),可知最大坝顶高程取894.1m1.3坝宽计算为了适应运用和施工de需要,坝顶必须有一定de宽度。一般地,坝顶宽度取最大坝高de8%10%。,且不小于3m所以坝顶宽度=6m,并可算出坝底宽为 78.5m1.4 坝面坡度上游坝坡采用折线面,一般起坡点在坝高de2/3附近,建坝基面高程为832m,折坡点高程为873.4m, 坡度为1:0.2;下游坡度为1:0.8。因为基本三角形de顶点与正常蓄水位齐平,故重力坝剖面de下游坡向上延伸应与正常蓄水位相交,具体尺寸见下图图1.1 重力坝剖面图1.5 坝基de防渗与排水设施拟定由于防渗de需要,坝基须设置防渗帷幕和排水孔幕。据基
5、础廊道de布置要求,初步拟定防渗帷幕及排水孔廊道中心线在坝基面处距离坝踵5.5m。 第二章 非溢流坝段荷载计算 2.1 计算情况de选择作用在坝基面de荷载有:自重、静水压力、扬压力、淤沙压力、浪压力、土压力,常取坝长进行计算。2.2 荷载计算2.2.1 自重自重在正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位完全一样计算步骤如下;坝体自重de计算公式: 式中:可知: W1=0.56302.49.81=2118.96 KNW2=662.12.49.81=8772.494 KNW3=0.566.557.32.49.81=44856.62KNW=W1+W2+W3=55748.47KN 坝体自重=55748.4
6、7KN2.2.2 静水压力及其推力 静水压力与作用水头有关,所以在正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位时静水压力各不相同,应分别计算; 静水压力是作用在上下游坝面de主要荷载,计算时常分解为水平压力和垂直压力两种。de计算公式为: 式中: 计算点de作用水头,; 水de重度,常取;(1)基本组合:正常蓄水位情况:F1=0.59.81582=16500.42KN W1=0.5 (58+28) 69.81=2538.72KN设计洪水位情况:F1=0.59.8158.092= 16551.67KNF2=0.59.8121.72= -2309.715KNW1=0.5 (58.09+28.09) 69.8
7、1= 2536.277KN W2=0.5 21.727.1259.81= 2887.144KN(2)特殊组合:校核蓄水位情况: F1=0.59.8160.332=17852.77KNF2=0.59.8117.52=1502.156KN W1=0.5 (60.33+30.33) 69.81=2668.124KN W2=0.523.6229.5259.81= 3420.651KN2.2.3 扬压力de计算规范:当坝基设有防渗帷幕和排水孔时,坝底面上游(坝踵)处de扬压力作用水头为, 排水孔中心线处为(,下游(坝趾)处为,其间各段依次以直线连接,则:A 坝踵处de扬压力强度为,坝址处de扬压力强度为
8、,帷幕灌浆和排水孔处de渗透压力为(,de取值如表2-1所示)。B 扬压力de大小等于扬压力分布图de面积。图2.1扬压力计算图示 表 2.1 坝底面de渗透压力、扬压力强度系数坝型及部位坝 基 处 理 情 况(A) 设置防渗帷幕及排水孔(B) 设置防渗帷幕及主、副排水孔并抽排部位坝 型渗透压力强度系数主排水孔前de扬压力 强度系数1残余扬压力强度系数2河 床 坝 段实体重力坝0.250.20.5宽缝重力坝0.20.150.5大头支墩坝0.20.150.5空腹重力坝0.25-岸 坡实体重力坝0.35-宽缝重力坝0.3-则:帷幕灌浆处de,排水孔处de。(1)正常蓄水情况下:H1=890.083
9、2.0=58.0H2=0 U1= H2=0 U2=-11.50.39.8158=-1962.981 KNU3=-0.5670.39.8158=-5718.249 KNU4=0Ucc=-(0+1962.981+5718.249+0)=-7681.23 KN(2) 设计洪水情况:H1=890.9832.0=58.09H2=21.7 U1= H2=-212.877 KN U2=-11.50.39.8158.09=-1966.027 KNU3=-0.5670.39.8158.09=-5727.122 KNU4=-0.511.536.39=-209.2425 KNUcc=-(212.877 +1966.
10、027+5727.122+209.2425)=-8115.269 KN(3)校核洪水位情况:H1=60.33H2=17.5U1= H2=-171.675 KNU2=11.50.39.8160.33=-2041.839 KNU3=-0.5670.39.8160.33=-5947.965 KNU4=-0.511.542.83=-246.2725 KNUcc=-(171.675 +2041.839+5947.965+246.2725)=-8407.751 KN2.2.4 淤沙压力及其推力 图2.3 淤沙压力计算图示(1)水平泥沙压力 为:式中: ,水平方向: (2)竖直方向:Psv=7.360.5(
11、17.8+4) 4=80.224KN2.2.5 波浪压力波浪压力计算公式:式中: (1)基本组合(设计和正常情况):Hz=0.7577m;Lm=7.0m;h1%=1.30m (2)特殊组合(校核):Hz=0.05402m;Lm=2.488m;h1%=0.207m; 2.2.6 土压力(1)正常蓄水情况: (2)设计及校核洪水位情况: 第三章 坝体抗滑稳定性分析3.1 总则A、按抗剪断强度de计算公式进行计算,按抗剪断强度公式计算de坝基面抗滑稳定安全系数值应不小于表3-1规范规定;B、它认为坝体混凝土与坝基基岩接触良好,属于交界面;C、基础数据:;A=178.5=78.5 m2。此时其抗滑稳定
12、安全系数de计算公式为:式中:表 3.1 坝基面抗滑稳定安全系数 K荷 载 组 合K基 本 组 合3特 殊 组 合(1)2.5(2)2.3表3.2 全部荷载计算结果荷载水平力垂直力正常工况设计工况校核工况正常工况设计工况校核工况自重.97.97.97水压力67144.5460426.660333.519025.2014775.915784.29扬压力-25586.66-57222.22-59984.09波浪力4.874.871.59淤沙力3614.423614.423614.42964.13964.13964.13土压力-805.0748.6448.646688.24511.194511.19
13、总计69958.7664094.5363998.16.80.0.493.2 抗滑稳定计算(1)正常蓄水情况 W=51617.23 KNP=16889.85 KNK=3.056113.0(2)设计洪水情况W=54067.9 KN P=14953.2 KNK=3.2.5 (3)校核洪水情况W=54440.77 KN P=17061.85 KN K=3.2.33.3 抗剪断强度计算(1)正常蓄水情况 W=51617.23 KNP=16889.85 KN 3.0(2)设计洪水情况W=54067.9 KN P=14953.2 KN 2.5(3)校核洪水情况W=54440.77 KN P=17061.85
14、 KN K=3.2.3 2.3故非溢流坝段抗滑稳定满足设计规范要求。第四章 应力分析4.1 总则4.1.1大坝垂直应力分析根据SL319-2005混凝土重力坝设计规范,按下列公式进行应力计算:图4.1应力计算图示(1)上游面垂直正应力:(2)下游面垂直正应力:式中: 4.1.2大坝垂直应力满足要求由混凝土重力坝设计规范SL3192005可知:重力坝坝基面:运用期:要求上游面垂直正应力不小于0,下游面垂直正应力应小于坝基容许压应力4.0Mpa=4000Kpa。;施工期:坝趾垂直应力可允许由小于0.1Mpa(100Kpa)de拉应力;重力坝坝体截面:运用期:坝体上游面不出现拉应力(计扬压力),下游
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