2023年-水工建筑物课程设计word.docx
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1、目录前言-2-第一章 基本资料-3-1.1 工程概况-3-1.2 水文条件-3-1.3 气象条件-3-1.4 工程地质-4-1.5 工程特性表-4-第二章 坝型选择与枢纽总体布置-6-2.1坝型的选择-6-2. 2水工建筑物的布置-7-第三章 重力坝非溢流坝段设计-8-3.1 基本剖面的拟定-8-3.1.3 设计洪水位计算-10-3.1.4 坝顶宽度-10-3.1.5 坝坡面的拟定-11-3.1.6 坝基的防渗与排水设施拟定-11-3.2 非溢流坝坝体荷载-11-1.2. 1 自重 w- 12-1.3. 2静水压力-12-1.4. 3 扬压力-13-1.5. 2. 4泥沙压力-14-1.6.
2、5 浪压力-15-3. 3重力坝抗滑稳定分析-17-3.1. 1抗滑分析-17-第四章 细部构造-18-4. 1坝体构造-18-4.1.1 非溢流坝段坝顶构造-18-4. 2坝体分缝和止水-18-1. 2. 1 横缝-18-4. 2. 2 纵缝-19-5. 2. 3水平施工缝-19-6. 2. 4坝体排水-19-4.3廊道系统-20-4.3. 1基础廊道-20-4. 3. 2坝体廊道-20-第五章 地基处理-21 -5.1 地基的开挖和清理-21 -5.2 坝基的防渗处理-21-致谢-22-3.1.2 校核洪水位计算由吗=0.0076 X U2(丝产3计算得到h= o.7(m)由丝=10 x
3、3000=33.3在(20250)之间因此h频率为5%v023772.97 c r 2.971 i、h(),0/ = x= 0.7 x= 1.07(/72)OJ/0 1.951.950.331xl5-1/215x(10Lm/2时浪压力按深水波计算,假定深水波浪顶及水深等于Lm/2处 的浪压力为零,静水位处的浪压力最大,呈三角形分布,计算时将浪压力分成两 个三角形进行,如图所示,1 o 35匕=x (二)2 x 10 = 109.28(KN)计算浪压力 221 9 35P/2 =-x考-x (4.675 + 0.395 + 1.09)x10 = 143.99(KN)浪压力分布图表1设计洪水位荷载
4、计算表荷载vi节荷载标准值(KN)If3U) + CA _ 1.1x(77577 .76 21726 ) + 750 x 3172.24EP -43245.97以上计算结果得出,设计洪水满足抗剪强度的要求。第四章 细部构造4.1 坝体构造坝顶构造包括非溢流坝段坝顶构造和溢流坝段坝顶构造两部分,由于本课程设计 只要求非溢流坝段设计,所以只做非溢流坝段坝顶构造。4.1.1 非溢流坝段坝顶构造坝顶结构考虑实体结构。非溢流坝段上、下游设置高为0.5m栏杆,采用固结的方法与大坝相连,宽 取0.3m。为了适应温度的变化和地基不均匀沉降,在坝体横缝处设伸缩缝,并 设止水。由于本设计在设计过程中,坝高设计综合
5、考虑了防浪的高度,无需在设 防浪墙,在上游面只设置护栏。坝顶路面应有一定的横向坡度,取为2%0,倾向上游,并设置相应的排水管 将集水引至上游水库。为了照明需要,在坝顶下游段每隔10m设置路灯。护拦护拦 /非溢流坝坝顶构造图4. 2坝体分缝和止水坝的分缝是为了满足施工要求以及为了防止坝在运行期间由于温度变化和 地基不均匀沉降等导致坝体出现裂缝,在坝体内需要进行分缝。横缝垂直于坝轴线设置,将坝体分成若干个坝段。横缝的间距主要取决于气 候条件,地形与地质特点,坝的高度,施工条件等因素。混凝土重力坝一般为15 20,很设计横缝间距设为20米。因为间距过大会产生裂缝,过小又无必要,反而 增加造价和对结构
6、不利。横缝有永久缝和临时缝两种。永久缝可分为沉降缝、温度缝和兼有两种作用 的温度沉降缝。本工程可采用温度沉降缝,永久横缝内需要设置专门的止水,止 水材料有金属片、橡胶、塑料和沥青等。对于高坝或很重要的坝,需设两道止水, 中间设沥青井,前面设混凝土塞。当止水失效时,混凝土塞可起临时止水作用。 本次设计采用两道止水片和一道防渗沥青井的布置。第一道止水离上游面约 0.52.0米,本工程设计取1.6m。一般采用1.01.5毫米厚的紫铜片,每侧埋入 混凝土中的长度约为2025厘米。第二道止水也可用不锈钢片或镀锌钢片。在气 候温和地区止水片可采用塑料,在寒冷地区可采用橡胶。沥青井为方形或圆形, 其一侧可用
7、预制混凝土块,长11.5米,后510厘米。沥青井尺寸大致为20X 20至30X30厘米,井内灌注的填料由H号或HI号石油沥青、水泥和石棉粉组成, 井内设加热设备。5. 2. 2纵缝为了适应混凝土浇筑能力和减小施工期温度应力,常用平行于坝轴线方向的 纵缝把一个坝段分成几块浇筑,待坝体降低到稳定温度后再进行接缝灌浆,使坝 段结成整体。本工程可采用垂直纵缝,间距可取为20米。为了使缝面能够传递剪力,常在 缝上设置三角形键槽,槽的短边和长边分别大致与第一和第二主应力方向正交。 4. 2. 3水平施工缝上、下层浇筑块之间的水平施工缝是新老混凝土的结合面,浇筑块的厚度可 取为2. 5米,施工时按50厘米的
8、浇捣层连续浇筑。在基岩表面需用0. 9米的薄层浇 铸以利散热、减少温升、防止开裂。水平施工缝一般不设止水,可在廊道前靠上 游边处的水平缝间插一道长0. 5米的止水片。6. 2. 4坝体排水在坝体的横缝面内虽已经设置了止水,但混凝土的渗水仍难完全避免。为了-ix. -a-刖 百通过本学期水工建筑物系统的学习,我们已经掌握了水工设计的基础知识。 为了进一步培养我们理论联系实际的能力,特别是为了能使我们尽快的适应即将 面临的工作,成为一名合格的水利水电工程技术人员,我们进行了历时一个星期 的课程设计。本次课程设计是设计者根据自己所学的知识、参考许多相关的教材、 设计手册和规范,并在指导教师的指导下独
9、立完成的。通过这次课程设计,我们 提高了如下的几方面的能力:综合运用所学理论知识分析和解决实际问题的能力;培养了我们的自学能力和科学研究能力,使我们逐步具有更新和丰富自 己科学知识的能力和创新能力;提高了我们设计、计算、绘图的能力以及编写设计说明书和计算书的能力;培养了我们严谨的工作作风和正确的设计思想。由于时间仓促,水平有限,本设计中难免有些不足之处,还希望各位老师批 评指正,本设计者将不胜感激。设计者:XXX2011年6月3日减小渗水的有害影响,还要设置相应的排水系统,将坝体的渗水由排水管排入廊 道,再由廊道汇集于集水井,自流或用抽水机排到下游。排水管幕距离上游坝面的距离,一般要求不小于坝
10、前水深的1/101/12,且 不小于2m,本设计可取排水管中心线距离上游坝面5. 2m,排水管之间的间距为3 米,管内径为150nll11,排水管施工时必须防止被混凝土和杂物堵塞。4. 3廊道系统为了进行帷幕灌浆,排泄渗漏积水,安装观测仪器,检查维修坝体等需要, 应在坝内设置各种廊道。廊道内必须有良好的排水条件,以及适宜的通风和足够 的照明设备。坝内设纵向(沿坝轴线)和横向(垂直于坝轴线)廊道,纵向廊道 按高程分层设置,一般沿坝高每隔1530m设置一层,本设计取25m,其断面形状 为城门洞形。4.3. 1基础廊道基础灌浆排水廊道:坝基的防渗帷幕灌浆工作和排水孔幕的钻设通常均在廊 道内进行。其优
11、点是:可以利用已完成部分坝体的重量来提高灌浆压力,保证灌 浆质量;浆液灌入坝体与基岩的接触面,可以提高坝的抗剪强度和抗渗能力;钻 孔,灌浆工作不影响坝体正常施工,能保证施工进度;在工程运用期间,能够根 据需要对帷幕作补充加固灌浆或补钻排水孔。灌浆排水廊道的位置应尽量靠近上游面和坝基,以便最有效地降低渗透压 力。但由于渗透坡降的限制和应力要求,又不能太近。一般要求廊道的上游侧距 上游坝面不得小于作用水头的0.050. 1,且不得小于45m,本设计取5m,廊道 底距基岩面,最好不小于廊道底宽的L5倍,以免被灌浆压力掀动开裂,本设计 取5m,廊道尺寸为高3. 5m,宽3m。4. 3. 2坝体廊道坝体
12、廊道为沿坝高布置在166. 5nl高程和195nl高程,其上游侧距离上游铅直面 5m,与基础廊道在同一竖直面上。坝体检杳和排水廊道:为检查和坝体排水设置 的蓝带,沿坝高每隔25m设置一层。检查排水廊道的断面形状,一般也用上圆下 方的标准廊道。第五章 地基处理4.1 地基的开挖和清理实体重力坝要求地基应具有足够的强度,以满足地基的应力要求:应具有足 够的整体性和均匀性,以满足坝基抗滑稳定和减少不均匀沉陷的要求:应具有足 够的不透水性,以满足坝基渗透稳定和减少渗漏的要求:应具有足够的抗侵蚀和 抗风化的能力,以满足建筑物的耐久性要求。但天然地基很复杂,必须通过适当 处理,才能达到上述要求。常有的坝基
13、处理措施包括开挖,清基,灌浆设置排水 及对有缺陷地基的处理。坝基开挖的基坑轮廓应尽量平顺,避免高差过分悬殊的突变以免应力集中造 成坝体裂缝。5. 2坝基的防渗处理为了减少坝底的渗透压力,防止渗透破坏和减少漏水,坝基及两岸均应进行 防渗处理。最常用的防渗方法是进行帷幕灌浆,即在坝踵附近钻孔,进行深层高 压灌水泥浆,充填岩基裂缝等渗水通道,形成一道垂直的防渗帷幕。经过论证, 也可以采用混凝土齿墙,防渗墙或水平防渗铺盖等措施。帷幕灌浆应由河床向两岸延伸一定距离与两岸相对不透水层衔接起来,形成 一道从左到右,从上到下的完整防渗帷幕。当两岸相对不透水层较深时,可将帷 幕深入原地下水位线与最高库水位交点以
14、内。帷幕灌浆的压力,应在不破坏岩体的原则下,尽量使用较高的压力,以使浆 液能压入岩石中大小缝隙内,保证帷幕的不透水性。具体压力的大小,应通过现 场试验确定。在基础灌浆廊道内钻设防渗帷幕和排水帷幕,防渗帷幕采用膨胀水泥做灌浆 材料,其位置布置在靠近上游坝面的坝基及两岸。帷幕的深度取20m,河床部分 深度由两岸逐渐变浅,帷幕孔直径取80nlm,方向竖直,孔距取2m,设置一排。排 水帷幕距防渗帷幕下游面约0. 51. 0倍帷幕孔距,本设计取0. 5倍帷幕孔距1m。 排水幕一般略向下游倾斜,与帷幕成1015交角。主排水孔孔距为23nl(在混 凝土坝体内预埋钢管),孔径约为150200mm。孔深一般为帷
15、幕深度的4060%。致谢经过一个星期的忙碌,本次课程设计已经接近尾声,作为一个高职生的课程 设计,由于经验的匮乏,难免有许多考虑不周全的地方,如果没有导师的督促指 导和同学的支持,想要完成这个设计是难以想象的。这次设计让我了解到要把书 上的知识利用到工程设计实际,真的不是件简单的事,让我知道以后所面对的困 难。另外,感谢校方给予我这样一次机会,能够独立地完成一个课程设计,并在 这个过程当中,给予我们各种方便,使我们在这学期快要结课的时候,能够将学 到的只是应用到实践中,增强了我们实践操作和动手应用能力,提高了独立思考 的能力。感谢指导老师刘老师。本课题在选题及进行过程中得到刘斌老师的悉心指 导
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