水工建筑物课程设计.doc

水工建筑物课程设计

重力坝

编写：田明武

水工教研室
2009年

一、设计要求：
（一）题目：混凝土实体重力坝
（二）内容：
1、拟定溢流重力坝（或非溢流重力坝）的典型剖面
2、确定溢流坝段前缘宽度、堰顶高程，拟定溢流孔口尺寸。
3挑流消能计算。
4、进行一个典型剖面的稳定分析及强度验算。
（1） 稳定分析计算采用抗剪强度公式。
（2） 强度验算只计算坝基面的边缘应力。并考虑扬压力及不考虑扬压力分别计算。
5、绘制1#工程图一张（白图纸或50×75cm方格纸），至少包括大坝平面图，下游主视图，一个或两个典型剖面图及横缝止水细部图。
6、编写说明书，整理计算书。
（二）任务：
1、设计内容中1、2、3、5、6每人必须全部完成。
2、设计内容中第4项内容，一大组内可分为两组计算，一组计算溢流重力坝，一组计算非溢流重力坝。
（三）时间：
整个课程设计时间为一周，其中设计、计算部分应在三天内完成，其余时间用来绘制工程图，编写说明书，整理计算书。
二、基本资料
（一）气象资料
本坝址位于四川仁寿县境内的鲫江上，流域内多年平均气温17.13℃，最高气温43℃，最低气温-4℃，霜期在11-2月间约100天，每次霜期约为3-4天。
流域内雨量充沛，多年均雨日121天，多年平均降雨量1036.3mm，雨量年内分布不均，7-8月雨量占全年总雨量的50%左右。
流域内多年平均最大风速为20m/s。
（二）地形、地质
坝址位于仁寿县鲫江上游峡谷地段，由于地质构造运动及长期风化剥蚀，库区多为平顶圆丘及丘陵间凹地，坝址处河谷不对称，谷地宽约为40m，覆盖层厚度小于3m。
库区位于龙泉山背斜末端仁寿背斜西翼轴以东，属于中生代上侏罗纪、白垩纪地层以及新生代第四纪沉积。坝址区地质构造处于仁寿背斜西翼的单斜层上，地层平缓，一般倾角5-8°。坝址属白垩纪嘉定统，为砖红色细粒、中细粒泥质、钙质胶结的块层砂岩。岩层一般强度不高，易风化，风化层深度5-7m。
坝址地震设计烈度为7度。
（三）有关技术指标及相关参数
1、库容：总库容3.3亿m3
防洪库容0.88亿m3
兴利库容2.36亿m3
死库容0.64亿m3
2、水位：正常蓄水位484.0m
死水位468.0m
3、淤沙高程：450.0m
淤沙容重：7.6KN/m3,
内摩擦角：18°
4、坝址处河谷底面新鲜基岩面高程：433.0m
5、坝顶宽度：根据交通要求取为6.6m
6、流量及水位：设计洪水位流量355 m3/s
相应下游水位440.9m
校核洪水位流量475 m3/s
相应下游水位441.4m

7、其他有关参数：
基岩与坝基面摩擦系数：f=0.8
坝体混凝土容重：24KN/m3
坝基扬压力折减系数：α=0.3
坝基排水孔中心线距坝踵处6.5m
水库吹程：1.22km
坝基部分混凝土标号：C15
坝址基岩许可应力：基本组合［σ］=10.0Mpa
考虑地震［σ］=12.0 Mpa
坝址下游基岩允许单宽流量：q=20.0m3/s.m
8、坝轴线已在地形图中标明
三、建议设计步骤
（一）泄流计算
1、由设计洪水流量及下游基岩允许单宽流量确定溢流前缘宽度。
2、由设计洪水流量确定溢流坝顶高程。
3、确定校核洪水位。
4、确定溢流孔口宽度孔数。
（二）确定非溢流坝坝顶高程
（三）在坝址河谷断面图上布置溢流坝及非溢流坝的位置（注意挑流尽可能落在下游河床中部）
（四）拟定非溢流坝剖面。（建议上游坝坡n取0.00-0.20,下游坝坡m取0.70-0.80）
（五）拟定溢流坝剖面
1、选定定型设计水头（可取设计洪水位），检查校核洪水位时堰顶负压值。
2、由WES曲线画出堰面曲线。
3、采用挑流消能方式，确定挑坎高程、挑角及反弧半径，进行挑流消能计算。
（六）荷载计算
参考书中各式列表计算。
（七）稳定分析
按抗剪强度公式验算基本荷载组合下的安全系数及考虑地震的特殊荷载组合下的稳定安全系数。如有时间也应验算校核洪水位时的抗滑稳定。（分小组分别计算溢流重力坝及非溢流重力坝的稳定情况）
（八）验算强度
验算非溢流重力坝或溢流重力坝的的强度。（分小组）
只计算基本组合下的坝基面边缘应力，应分别计入或不计入扬压力进行计算。
（九）根据稳定及强度计算的成果判断典型剖面的设计是否合理。
注意：因为f较小，首先应使典型剖面符合稳定要求后，再计算应力。
（十）绘图
要求：图面布置合理，投影正确，线条粗细分明，字迹端正。
（十一）编写说明书
1简要说明建筑物概况，如建筑物级别、坝址基岩、坝高、坝顶长、溢流坝及非溢流坝布置、消能方式及消能计算成果等。
2、稳定、强度计算说明：采用荷载组合，采用公式、计算结果等。
3、评价剖面设计是否合理及改进意见。
4、其他要说明的问题。
5注意文字简练通顺，层次分明，说理清楚，抄写整洁。
（十二）整理计算书
应附必要的简图，交待公式及所取参数依据，抄写清楚整齐。