水工建筑物重力坝课程设计-不计扬压力(szc)(2)

方案一 电站坝段在右岸

优点：1、进坝公路在左岸，便于交通运输；2、电站坝段在右岸主河槽位置，水轮机安装高程低，从而有利于发电。

缺点：左岸设溢流坝，冲刷坑部位地质条件较差。

方案二 电站坝段在左岸

优点：1、电站布置在左岸，地势开阔，布置方便；2、溢流坝位于右岸河床段，使冲刷避开左岸地质条件较差的区域。

缺点：增加开挖工程量，运输不方便

综上所述，方案一工程量小，运输方便，且左岸冲刷问题可经工程措施予以处理，保证大坝安全稳定，故选方案一

2、确定坝高

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。原则上应考虑技术加固处理后，在满足坝的强度和稳定的基础上，减少开挖。基础中存在的局部工程地质缺陷，例如表层夹泥裂缝、强风化区、断层破碎带、节理密集带及岩溶充填物等均应结合基础开挖予以挖除。由方案一，河床的片麻岩地基上修建实体重力坝，通过立视图上确定的坝基开挖线定出建基面最低开挖高程为▽124.0m。

因此，最大坝高为104m，属于高坝。

2.2.3 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。

因无特殊要求，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10.4 米，考虑到上游防浪墙、下游侧护栏、排水沟槽及两边人行道等，取坝顶宽为10m，以满足大坝维修作业通行需要。

2.2.4 拟定剖面尺寸

拟定坝体形状为基本三角形。坝的下游面为均一斜面，斜面的延长线与上游坝面相交于最高库水位处，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。该形式为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。

根据已知条件，上游坝坡坡率n=0.2，做成上铅直下部倾向上游；下游坝坡坡率m=0.6～0.8，取m=0.8。

在上下游坡率及坝顶高程已知的条件下，上游折线角高程185.0m，计算得坝底宽度为B=94.6m。

2.2.5 基础灌浆廊道尺寸拟定

高、中坝内必须设置基础灌浆廊道，兼作灌浆、排水和检查之用。

基础灌浆廊道的断面尺寸，应根据浇灌机具尺寸即工作要求确定，为了保证完成其功能且可以自由通行，设计基础灌浆廊道断面取3.0×4.5m，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。

初步拟定坝体形状剖面如图所示。

图2-2 非溢流坝段剖面尺寸图

第三章 稳定分析

3.1 荷载计算及其组合

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，常取1ｍ坝长进行计算。

荷载组合可分为基本组合与特殊组合两类。基本组合属于设计情况或正常情况，由同时出现的基本荷载组成。特殊组合属校核情况或非常情况，由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。设计时应从这两类组合中选择几种最不利的、起控制作用的组合情况进行计算，使之满足规范中规定的要求。

本次设计考虑的基本荷载组合为正常蓄水位和设计洪水位；特殊组合为校核洪水位和地震情况，它们分别考虑的荷载如下表所示。

2.分期施工的坝应按相应的荷载组合分期进行计算。

3.施工期的情况应作必要核算，作为特殊组合。

4.根据地质和其他条件，如考虑运用时排水设备，易于堵塞，须经常维修时，应考虑排水失效的情况，作为特殊组合。

5.地震情况的静水压力、扬压力、浪压力按正常蓄水位计算。

6.表中的“√”表示应考虑的荷载。

下面就各种情况计算相应荷载，计算示意图如下

W12

W2’

H1 W2’ W13 W3

W11 Pd H2 b3

U4 γH2

γH1 U2 U3 αγH

U1

图3-1 重力坝荷载计算示意图

3.1.1 自重W

坝体自重的计算公式： W =Vγc（kN） （3-6）

式中 V——坝体体积，m3；由于取1m坝长，可以用断面面积代替，通常把它分成如图3-1 所示的若干个简单的几何图形分别计算重力；

γc ——坝体混凝土的重度（本设计中混凝土的重度为24kN/ m3）

分解后的三部分自重：

W11=24×0.5×12.2×61=8930.4kN

W12=24×10×104=24960kN

W13=24×0.5×90.5×72.4=78626.4kN

W1=W11+W12+W13=112516.8kN

取坝底部中点为力矩作用中心点O，则

W1作用点至O点的力臂为： (47.3-12.2×2÷3) = 39.17m

W2作用点至O点的力臂为： 47.3-12.2-5=30.1m;

W3作用点至O点的力臂为： 25.1-72.4÷3=0.97

竖向力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：

MOW1 = 8930.4×39.17 = 349774 KN·m

MOW2 =24960×30.1 =751296KN·m

MOW3 =78626.4×0.97 =76005.52KN·m

∑MOW =349774+751296+76005.52=1177075.52 KN·m

3.1.2 静水压力P

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PH和垂直水压力PV两种。

根据水力学公式

水平水压力PH 计算公式为：

式中： Ｈ — 计算点处的作用水头，m；

γw —水的重度，常取9.81 kN／m3；

垂直水压力PV 按水重计算。

计算正常蓄水位情况下的上下游水深：

上游水深H1 =224.7-124.0=100.7m；下游水深H2 =138.4-124.0=14.4m

上游垂直水压力：Pv1=(0.5×12.2×61+39.7×12.2)×9.81=8401.68kN

下游垂直水压力：Pv2=14.4×0.8×14.4×0.5×9.81=813.68kN

水重：Pv= Pv1+ Pv2=8401.68+813.68=9215.36 kN（↓）

上游水平水压力：PH1 =－0.5×9.81×100.72=－49739.1kN（→）

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