以快乐为话题的作文-党章学习总结

第三章 非溢流重力坝设计
3.1基本剖面设计
3.1.1剖面设计原则
重力坝的设计断面应由基本荷 载组合控制，并以特殊荷载组合复合。设计断面要满足强
度和强度要求。非溢流坝剖面设计的基本原则是 ：①满足稳定和强度要求，保证大坝安全；
②工程量最小；③优选体形，运用方便；④便于施工，避免出 现不利的应力状态。
3.1.2基本剖面拟定

图3.1
重力坝的基本 剖面是指坝的基本剖面是指在自重、静水压力（水位与坝顶齐平）和扬压
力三项主要荷载作用下，满足稳 定和强度要求，并使工程量最小的三角形剖面，如图3.1。
在已知坝高H、水压力P、抗剪强度参数f 、c 和扬压力U 的条件下，根据抗滑稳定和强度
要求，可以求的工程量最小的三角形剖面尺寸。

3.1.3实用剖面的拟定
一、坝顶高程的拟定
坝顶高程应高于校核洪水位，坝 顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程。坝顶高程由静
水位+相应情况下的风浪涌高和安全超高定出。即

＝静+
h
式中：
h
＝
h
l
h
z
h
c
。式
中：
h
l
----为波 浪高度；
h
z
----为波浪中心线超出静水位的高度；
h
c
----为安全超高。
1、超高值
h
的计算
（1）基本公式
坝顶应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程，
h
可由式计算，
应选择三者中防浪墙较高者作为选定高程。

hh
1%
h
z
h
c
（2.1）
式中
h
—防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差
m
；

h
1%
—累计频率为1%的波浪高度
m
；

h
z

—波浪中心线至设计洪水位或校和洪水位的高差
m
；

h
c
——
安全超高 ；
h
c
的取值，根据下表3.1
表3.1
安全级别
运用情况
设计洪水位
校核洪水位
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
（1级） （2级） （3级）
0.7
0.5
0.5
0.4
0.4
0.3
故本设计坝的级别为2级，所以设计安全超高为0.5m，校核安全超高为0.4m。
对于h
l%
和h
z
的计算采用官厅公式计算：
h
l
0.0166V
0

h
z

54
D
13
，
L10.4(h
c
)
0.8

h
l
2
L
cth
2

H
式中：
L

V
0
----计算风速，ms, 在计 算
h
1%
和
h
z
时，设计洪水位和校核洪水位采用不同的计 算风
速值。计算风速在水库正常蓄水位和设计洪水位时，宜采用多年平均最大风速的1.5~2.0倍，校核洪水位时宜采用相应多年平均最大风速。
D
----吹程，
km
;
L
----波长，
m
；
H
----坝前水深，
m
；
（2）正常蓄水位
h
时计算

风速采用C 江地区多年平均风速的1.5～2.0倍，即：
风速
V
0
14228
m
s
，吹程
D5km
。
各波浪计算要素计算如下:
波高
h
l
0.0166V
0
2
54
D
13
0.016628
54
5
13
1.828m

由于
gDV
0
20~250
之间,则为累计频率5%的 波高，根据换算累计频率为
1%的波高为
h
1%
1.24h
5%
1.241.8282.267m
。
波长
L
=
10 .4(h
l
)
0.8
10.41.828
0.8
1 6.851m

2

H3.141.828
2
h
z
(cth)10.623m

LL16.851

h
l
2

则
hh
1%
h
z
h
c
2.2670.50.6 233.39m

（3）设计洪水位时
h
计算
风速采用C 江地区多年平均风速的1.5～2.0倍，即：
风速
V
0
141.521m
各波浪计算要素计算如下:
波高
h
l
0.0166V
0
2
54
s
，吹程
D5km
。
D
13
0.01662154
5
13
1.276m

由于
gDV
0
20~250
之间,则为累计频率5%的波高，根据换算累计频率为
1%的波高为< br>h
1%
1.24h
5%
1.241.2761.582m< br>。
波长
L
=
10.4(h
l
)
0.8< br>10.41.276
0.8
12.639m

2
H3.141.276
2
h
z
(cth)0.404m

LL12.639

h
l
2
则
hh< br>1%
h
z
h
c
1.5820.50.4042. 49m

（4）校核洪水位时
h
计算
风速采用C 江地区多年平均最大风速，即：
风速
V
0
14m
s
，吹程
D5km
。
各波浪计算要素计算如下:
波高
h
l
0.0166V
0
2
54
D
13
0.016614
54
5
13
0.769m

由于
gDV
0
250~1 000
之间,则为累计频率10%的波高，根据换算累计频率
为1%的波高为
h
1%
1.41h
5%
1.410.7691.09m
。
波长
L
=
10.4(h
l
)
0.8
10.4 0.769
0.8
8.426m

2

H3.140 .769
2
h
z
(cth)0.22m

LL8.426

h
l
2
则
hh
1%
h
z
h
c
1.090.40.221.71m
2、坝顶高程计算
根据以上设计及校核水位时的
h
计算结果，得出俩种状况下的坝顶高程：
（1）设计洪水位时的坝顶高程：
▽坝顶=设计蓄水位+
h
=236+2.486=238.49m
（3）校核洪水位时的坝顶高程：

▽坝顶=校核蓄水位+
h
=236.5+1.71=238.21m
保证大坝的安全运行，应该选用其中的较大值▽坝顶＝238.49m，
且坝顶高程要高
于校核洪水位，所以取坝顶高程为▽238.49m。
为保证大坝的安全运行，当坝顶设置
有 与坝体连成整体的防浪墙，高为1.2m时，可降低坝顶的高程，所以取坝顶高
程为▽238.49-1 .2=237.3m。
3、确定坝基高程

河床高程 137m，校核洪水位为 236.5m，地基开挖时河床上为冲积砂质粘土、沙砾
石等，所以开挖应按 100m 以上坝高标准要求考虑。根据规范，坝高超过 100m 时，可
建在新鲜、微风化至弱风化下部基岩上。
根据地质条件，河床底部有砂砾石覆盖层2m ，河床底部片岩石英岩相间存在，风化较轻，
故初步定出开挖深度为2.7m，地基考虑技术加固。可确 定坝基高程平均为134.3m。
因此，坝高H=坝顶高程-坝基高程=237.3-134.3=1 03m，取坝高为103m，即坝高
H=103m，故坝顶高程为237.3m。
二、拟定坝顶宽度
坝顶宽度应根据设备布置、运行、检修、施工和交通等需要确定并应满足抗震，特
大洪水时维护等要求。
根据规范的规定，坝顶宽度可采用坝高的 8%～10%取值，且不小于 2m 并应满足交
通和运行管理的需要。按坝高的 10%计算，即为 10.3米，由于本设计对公路要求不 高，
故设置为二级公路，根据《二级公路技术标准及主要指标》，双向俩车道行车道宽
3.5 27.0m
，俩边路肩各0.75m，即路基宽度为8.5m，有考虑到坝顶行人要求，俩
边 各设置1m行人道，各0.25m宽排水沟。故去坝顶宽度为11m，以满足大坝维修作业的
通行的需要 。
三、拟定实用剖面尺寸
图3.2
根据规范SL319-2005规定，非溢流 坝段的基本断面呈三角形，其顶点宜在坝顶附近。
常用的剖面形态，如图3.2，有三种，根据
f
、c的情况各有特点。本坝址河床岩层走
向大致与河流平行，倾向上游，为了为了便于布置进 口控制设备，又可利用一部分水重
帮助坝体维持稳定，本次设计采用上游坝面上部铅直，下部倾斜的形式 。该形式在实际
工程中经常采用的一种形式，具有比较丰富的工程经验。
实体重力坝上游坝坡 宜采用1∶0～1∶0.2，下游坝坡可采用一个或几个坡度，应根据稳
定和应力要求并结合上游坝坡同 时选定。下游坝坡宜采用1∶0.6～1∶0.8。坝坡采用折
面时，折坡点高程应结合电站进水口、泄 水孔等布置，以及下游坝坡优选确定。且根据
《水利水电工程专业毕业设计指南》可知，折点一般在坝高 13~23处，当在23处时，

折点距河床坝基为23×103=68.67m,故折点 取在上游坝面距坝基高程68m处，即折点高
程为202.3m。通过比较，可取上游坝坡为1：0.1 ，下游坝坡取1：0.8。
四、坝底宽度拟定
坝底宽度约为坝高的 0.7～0.9 倍，本工程的坝高为 103m，通过已经确定的上下游坝
坡坡率，计算得B=88.56m，为施工方 便取B=85m，在0.7～0.9范围之内。
五、基础灌浆廊道尺寸拟定
为了后续扬压力的计算，对灌浆廊道进行拟定。基础灌浆廊道有灌浆、排水和检查之用。
基础灌浆廊道的断面尺寸，一般宽为2.5～3m，高为 3～4m，为了保证完成其功能且可
以自由通行，本次设计基础灌浆廊道断面取 3.0×4.0m，形状采用城门洞型。
廊道的上游壁离上游侧面的距离应满足防渗要求，在坝踵附近距上游坝面0.05～0.1 倍
作用水头、且不小于 4～5m 处设置，本设计水头为103m，本次设计取10m，为满足压
力灌浆，基础灌浆廊道距基岩面不宜小于 1.5 倍廊道宽度，取 5m。
六、初步拟定实用剖面图
如图3.3
图3.3

3.2荷载计算
重力坝的主要荷载主要有：自重、静水压力、浪压力、泥沙压力、 扬压力、地震荷载等，
为计算方便取 1ｍ坝长进行计算。本设计进行的荷载组合有基本荷载组合和特殊 荷载组
合，其中基本荷载组合为正常蓄水位；特殊荷载组合为校核水位和地震情况。计算示意
图 如下图3.4

图3.4

各高程结合图3.3进行计算。
3.2.1正常水位
（1）自重W
坝体自重的计算公式：
W=V

c
（kN）
式中Ｖ----坝体体积，ｍ
3
；由于取 1ｍ坝长，可以用断面面积代替。通常把它分成如图 3.4
所示的若干个简单的几何图形分别计算重力；

----坝体混凝土容重，取钢砼为25KNm
3

W
11
=25×0.5×68×6.8=5780kN
W
12
=25×11×103=28325kN
W
13
=25×0.5×67.2×84=70560kN
W
1< br>=W
11
+W
12
+W
13
=104665kN
（2）静水压力

静水压力是作用在上下游坝面的主要荷载，计算时常分解为水平水压力 P
H
和垂直水压
力 P
V
两种。计算公式为
1

W
H
2

P
V


W
V
式中，
2
H ——计算点处的作用水头，ｍ；
P
H


w
——水的重度，常取9.81 kNｍ
3
；
V
——
斜坡面上水体的体积，m
3
；

正常水位时：上游水位232.2m 下游水位136.5m
所以，H
1
=232.2-134.3=97.9 H
2
=136.5-134.3=2.2m
H= H
1
-

H
2
=95.7m
计算各种情况下的静水压力：
2
上游水平压力 P
u
=0.5
×9.81×97.9=47011.53KN
上游垂直压力 P
22
=0.5×9.81×6.8×68=2268.07KN
P21=9.81
×6.8×29.9=1994.57 KN
下游水平压力 P
d
=0.5×9.81×2.2
2
=23.74 KN

下游垂直压力 P
3
=0.5×9.8×2.2×2.2×0.8=18.97KN
（3）扬压力
扬压力包括上浮力及渗流压力。扬压力分布如图3.4. 将扬压力分成四部分，U
1
，U
2
，
U
3
，U
4
。根据《混凝土重力坝设计规 范》在排水孔幕处的渗流压力为arH，a为折减系数。
根据规范河床坝段取为0.25.b=13m。
U
1
0.5b

(H
1
H
2< br>

H)0.5139.81(97.92.20.2595.7)4 576.73KN
U
2


Hb0.259.8195. 7133051.16KN
U
3
0.5

H(Bb) 0.50.259.8195.7(8513)8449.35KN
U
4
B

H
2
859.812.21834.47KN
 UU
1
U
2
U
3
17911.71KN
( 4)泥沙压力
根据库容关系，当为正常水位是，库容为9亿m
3
,根据已知条件，泥 沙平均多年
平均输沙量为215
×10
4
m
3
年，即库容输 沙量=418>100，故水库淤沙缓慢，一般不考
虑泥沙淤积的影响。
（5）浪压力
判断波浪类型
部分数据引用3.1.3节