混凝土坝毕业设计(6)

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hs—坝前淤沙厚度，单位m；

?s—淤沙的内摩擦角，单位度，12°。

竖直方向的淤沙压力PSKV按作用面上的淤沙重量（按淤沙浮重度）计算。分项系数1.2。

Pskv?v?sb式 （12）

五 浪压力

当H1?L2时，可假定浪顶及水深等于L/2处的浪压力为零，静水位处的浪压力最大，并呈三角形分布，分项系数1.2。如图（5）所示。

H1波浪中心线hlhz静水位

rL/2 图 （5）波浪压力图

则浪压力PL为：

PL??Lm4(h100?hz)L/2式 （13）

式中；?—水密度 单位kN/m3,取9.81 kN//m3； L—波长，单位m。

六 静冰压力

在寒冷地区的冬季，水库表面结冰，冰层厚度自数厘米至1m以上。当气温升高时，冰层膨胀，对建筑产生的压力称为静冰压力。静冰压力的大小与冰层厚度、开始升温时的气温及温升率有关，参照表2确定。静冰压力作用点在冰面以下1/3冰厚处。

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表2 静冰压力

冰厚（m) 静冰压力KN/ 0.4 85 0.6 180 0.8 215 1.0 245 1.2 280

七 地震荷载

地震引发地层表面作随机运动，能使水工建筑物产生严重破坏。可分为地震惯性力和地震动水压力。

1 地震惯性力

坝体分为如图（6）三块计算水平地震惯性力。

图（6）

（1） 坝体截面面积的计算

S?S1?S2?S3 式 （14）

?4333.5m2

（2） 各截面形心坐标的计算

形心C（x,y）计算公式为

x??xAii?1niA总 18

式 （15）

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计算得到第一块的形心C1(36.7,25.4)，C2(23.3,73.4)，C3(16.5,99.4）。

y??yAii?1niA总式 （16）

（3） 水平向地震惯性力计算

当设计烈度为8度、9度的Ⅰ级、Ⅱ级重力坝，应同时计入水平向地震作用。混凝土重力坝沿高度作用于质点i的水平向地震惯性力代表值Fi可按下式计算：

Fi??h?GEi?i/g 式 （17）

式 （18）

1?4(hi/H)4?h?1.4nG1?4?Ej(hj/H)4j?1GE式中：Fi—作用在质点i的水平向地震惯性力代表值，单位kN;

?h—水平向设计地震加速度代表值，设计烈度为7度、8度、9度时，分

别取0.1g、0.2g、0.4g；

?—地震作用的效应折减系数，一般取0.25,； GEi—集中在质点i的重力作用标准值，单位kN; ?i—质点的动态分布系数; n—坝体计算质点总数；

H—坝高，溢流坝应算至闸墩顶，单位m； hi,hj—分别为质点i，j的高度，单位m； 计算得地震动态分布系数值如下表3

表3 地震动态分布系数值

质点i 分布系数 ?i 1 1.13 2 2.18 3 4.62 2 地震动水压力

单位宽度上的总地震动水压力F0为

F0?0.65?h??wH2 式 （19）

作用点位于水面以下0.54H处。

当迎水面由折坡时，若水面以下直立部分的高度等于或大于水深的一半，则可近似取作铅直；否则应取水面与坝面的交点和坡脚点的连线作为代替坡度θ。计算地震动水

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压力时，应乘以折减系数?90?。本设计的折减系数为0.93。计算如下：

1 224.7?182.0?42.7??102.7?51.4m

2102.7?83.3? 则 ??arctan12 所以

?90??0.93

以上所有荷载在不同设计水位时，计算公式代入数值后计算结果如下表4

表4 计算值总结表 单位kN 荷载作用及其分项系数 正常水位 8640.0 1.0 22852.8 72573.5 5026.6 3531.6 1.0 923.5 51734.5 1319.2 1.0 13852.1 2709.1 1.2 5934.7 5418.3 1..1 1.2 1.2 135.0 0.61 1157.0 286.0 2402.1 882.4 1.2 231.5 1564.1 40.6 水位情况 设计水位 8640.0 22852.8 72573.5 5026.6 3531.6 3090.2 51734.5 4414.5 25339.2 2282.2 4999.4 4564.4 135.0 0.27 1157.0 286.0 2402.1 882.4 231.5 1564.1 40.6 20

校核水位 8640.0 22852.8 72573.5 5320.9 3531.6 4768.1 54283.8 5940.2 29393.5 2210.0 4641.3 4420.0 135.0 0.27 1157.0 286.0 2402.1 882.4 231.5 1564.1 40.6 方向 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ → ← ↑ ↑ ↑ ↑ → → → ↓ → → → → → 重力W1 W2 W3 PV1 冰压力 波浪力 泥沙压力 地震惯性力 地震动水压力

静水压力PV2 PV3 PH1 PH2 U1 扬压力U2 U3 U4 Fb PL PSH PSV F1 F2 F3 F01 F02 兰州交通大学毕业设计(论文)

第五章 坝体稳定和应力分析

一 荷载组合

荷载组合分为基本组合和特殊组合两种。基本组合属设计情况和正常情况，由同时出现的基本荷载组成，特殊荷载属校核情况和非常情况，由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。见表5

表5 荷载组合

荷载 荷载主要考虑情况 组合 基本组合 特殊组合 正常蓄水位 设计洪水位 校核洪水位 地震情况 自重 √ √ √ √ 扬压力 压力 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 泥沙浪压力 荷载 √ √ √ √ 地震冰压力

根据对应的荷载组合，计算出正常，设计、校核情况，地震情况荷载作用值及相应的力矩值见附表1，表2，表3。

二 抗滑稳定分析 1 分析目的

核算坝体沿坝基面或地基深层软弱结构面的抗滑稳定的安全度（按平面问题进行分析）。

2 滑动面的选择

滑动面的选择是稳定分析的重要环节。其基本原则是：研究坝基地质条件和坝体剖面形式，选择受力较大、抗剪强度低、最容易产生滑动的截面作为计算截面。一般有以下几种情况：①坝基面；②坝基内软弱层面；③岩基缓倾角结构面；④不利的地形；⑤碾压混凝土层面等。

本次设计选取坝基面滑动面，如图（7）

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