重力坝设计课件.ppt

1、重力坝的设计 目 录 一，非溢流坝的剖面设计 1，坝顶高程的确定 2，非溢流坝剖面尺寸的拟定 3，坝体构造 二，非溢流坝稳定和应力计算 三，溢流坝剖面设计 1，剖面拟定 2，溢流坝坝底宽度一、非溢流坝剖面设计（1）坝顶高程的确定 1.设计洪水的情况 波浪高度：2h1=0.0166v5/4D1/3=0.0166x(1.5x14)5/4x19.51/3=2.0086(m)波浪长度：2L1=10.4（2hi）0.8=10.4x(2.0086)0.8=18.17(m)波浪中心线到静水面的高度：hz=697.0085.91114.317.18214.322)2(3221222XcthXLHcthLh安全

2、超高：（一级建筑）hc=0.7m坝顶高出水库静水位的高度:设计洪水情况时坝顶或防浪墙顶高程为：305.1+4.27=308.4876mm27.4243.12czhhhh设 2.校核洪水情况：波浪高度：2hi=0.0166x145/4x19.51/3=1.209m 波浪长度：2L1=10.4x(21.2090.8)=12.1m 波浪中心线到静水面的高度：ho=3.14x1.2092/12.1=0.379m 查得安全超高（一级建筑）：hc=0.5m 坝顶高出水库静水位的高度：m088.243.122czhhhh设 校核洪水情况时坝顶或防浪墙顶高：307.3+2.088=309.388 选取上述两种

3、情况下的较大值并取防狼墙高度为：1.39m 坝顶高度：309.39-1.39=308m(2)非溢流坝剖面尺寸拟定：坝剖面尺寸的拟定应考虑管理和应用的需要，要满足地形地质，水利条件和结构上的要求，在通过稳定和强度校核，分析是否满足要求安全和经济要求。坝顶的宽度：枢纽位置在山区峡谷无交通要求故 坝顶宽度：5m 坝坡的确定：根据工程经验挡水坝采用：1:0.8，上游坡采用：1:0.3 上游折坡点：取59m，即高程：249m 下游折坡点按地形和节约开挖要求定在高程295.31m，初拟非溢流坝剖面如图：（2）坝体构造 坝顶构造：防浪墙设在坝顶上游面，墙顶高程1.39+118=119.39m 厚0.3的钢筋

4、混凝土结构，在坝体横缝初设伸缩缝。坝顶下游设栏杆，照明设施的灯柱同栏杆一块考虑。坝顶呈龟背形，以5%波度向两侧倾斜。分缝和止水：两岸挡水坝结合地形按20m左右设置横缝。横缝止水，上游设置两道止水片和一道防渗沥青井，缝中填塞沥青玛滞脂。止水片用铜片或不锈钢片，伸入两边坝体长度0.2m，伸入坝基0.30.5m并用混凝土固定。廊道：基础灌浆廊道采用尺寸为2.5mx3.0m（宽x高）上圆下方的标准 廊道。廊道底高程：190.0+1.5x2.5=193.75m取194m距上游边缘4m 坝轴线方向沿地形向两岸逐渐抬高，倾斜度不大于40度，两岸下游洪水位以上均设有进出水口 坝体排水：沿坝轴线方向布置一排预制

5、多孔混凝土竖向排水管，间距3.5m距上游2.5m直径0.15m并与廊道相连横向排水管坡降i=1/200管入口与廊道的集水沟相连，出口通向下游。管径0.25m间距在坝的分段相适应的前提下按3050m左右布置（4）坝基处理 坝基开挖：坝基面在主河槽挖至190m高程 坝基帷幕灌浆：在坝址地质剖面图上找出相对隔水层，帷幕深度到180m高程 设一排帷幕孔钻孔斜向上游，倾角控制在5度以内，孔距3m 坝基排水：坝基主排水孔在防渗帷幕下游2m处，间距0.8m帷幕孔距2.4m孔径0.15m深达180m高程。次排水孔在厂房坝段设两排，孔距4m孔深至184m高程，主排水孔所排的水直接排入排水廊道，次排水管渗水由横向

6、排向下游。以非溢流坝稳定和应力计算 以正常蓄水位情况为例，进行荷载计算，稳定性计算和应力计算荷载计算见表，表中荷载符合和方向如图：抗滑稳定验算：113750（kN），66197（kN）3.333.0 满足要求。坝基面强度验算：113750（kN），66197（kN），-1101078kN.mWWPAcWfkMPP 上游边缘正应力 486（kPa）0 下游边缘正应力 1052.1 （kPa）上游边缘正应力 0，下游边缘正应力小于坝基容许压应力，满足强度要求。26TMTWy26TMTWyy溢流坝剖面设计 1.剖面拟定 孔口尺寸：由于重力坝地基较好，单宽流量取值范围q=5070 则单宽流量取 q=6

7、7 下泄流量，设计洪水时Q=6700 根据 L=Q/q=6700/67=100（m）根据目前大口型坝闸门宽度常用816m.为了保证泄洪时闸门对称开启，设10孔闸门，每孔宽10m)(3msm)(3msmsm3已知Q=6700 B=10 x10=100m；在设计水头下（时）流量系数m=0.502侧收缩系数与H0有关.设=0.9，因H0未知，无法判定出流情况，先假设自由出流，则?=1.0，然后再校核：sm3dHH 0mgLmQHm39.102320泄 用求得的 近似值代入 式中 n溢流孔数 -堰孔全水头 B每孔的净宽 -闸墩形状系数 -边墩形状系数 查水力学得，边墩形状系数=0.7 闸墩形状系数=0

8、.45 因 应按 代入计算0HnbHnk0012.010Hok104.11039.100bH10bH905.01017.045.01102.0112.0100nbHnk用求得 近似值代入公式重新计算校核洪水位为307.3m，设计水头所以堰顶高程H=307.3-10.35=296.95m，由于相应下游水位214.5m小于296.95m满足自由出流的假设，故结果正确堰顶上游侧采用椭圆曲线，其方程为所以a取0.3故b=0.17 0H)(35.102100502.0905.00.16700232320mggLmQHm泄)(32.990.0mHHod1)()()(222dddbHybHaHx259.11

9、32.919098.2971dHP77.13.0387.0ba80.232.93.0daH58.132.917.0dbH 所以，椭圆方程为 上游坝面296.95m以上垂直，以下坡度与非溢流坝相同为1：0.3 堰顶溢流曲线，采用幂曲线，方程为 查表得 n=1.850 k=2.000 即 坐标原点设在曲线顶点 取直线斜率m=0.8，直线与堰顶曲线相切，切点坐标 可以微分概念入手，推导出如下公式：158.1)58.1(8.2222yXykHxndn1yyx336.1332.9285.085.1),(ccyxbdcadcBHyAHx)(tan,)(tan11 其中：A=1.096，B=0.592，a=

10、1/0.85，b=2.176，所以 直线和反弧切点D 和反弧圆心坐标O 确定25.18.011tan1m)(28.1325.132.9096.185.01mxc)(97.825.132.9592.100176.2myc),(DDyx),(ooyx根据鼻坝交于下游水位2m左右的要求。确定鼻坝高程为坝=216.5m取挑射角=26匣墩厚度3m。孔数n=10，单孔宽b=10m则鼻坝处单宽流量q坝=Q（）（）（）初拟反弧半径，此时反弧最低点高程为 坝msmsVSKEqKEE/43.3901.928.92844.01.1g21.101.9229.2153.307844.0019.0055.01/055.0

11、1019.0)29.2153.307(8.976.52g35.035.05.15.1反弧最低点流速反弧最低点高程上游水位坝m83.67tan1.2597.816.7728.13tan16.7766.6934.51cos12ycosy69.66=227.29-296.95=。y坐 标标y的o圆心227.29m=12cos26+216.5=Rcos+坝=。高程符合要求的反弧圆合要，12m=R，故取反弧半径hc）108满足（R反弧半径1.314m=352.76/39.4=q/v=hc反弧的最低处弧的101为直线和反弧切点cDcDoDyyxxmRDmRxxxRD57.86sin;366.69,20.7

12、720.77sin51.341283.67sinxxxO0o1D为鼻坝到堰顶的水平距离）溢流坝坝顶底宽度溢流坝剖面如图）则圆心左边为（坐标为的圆心坝顶Q附加鼻坎处削角厚度0.5m，堰顶上游侧椭圆段水平距离2.8m，上游坡度水平投影距离17.7m溢流坝坝底宽=17.7+0.5+86.57+2.8=107.57 m 水力验算：溢流坝面过水能力验算通过校核洪水时淹没系数?=1，堰顶水头H0=307.3-296.95=10.35mQ2/302 HglmQm)()1(2.0100bnHnk45.07.00k流量系数m，根据规范，幂曲线md=0.502,有水力学相关资料可得m/md=1.0，故m=0.502,侧收缩系数：查得902.010035.10)450.097.0(2.01smHgbmQ/667523230 所以 误差 （6700-6675）/6700=0.37%小于5%故满足泄洪能力要求