5.1重力壩剖面設(shè)計及原則之巴公井開創(chuàng)作創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十日5.1.1剖面尺寸簡直定重力壩壩頂高程1152.00m,壩高H=40.00m.為了適應(yīng)運用和施工的需要，壩頂必需要有一定的寬度.一般地，壩頂寬度取壩高的8%?10%,且不小于2m.若有交通要求或有移動式啟閉設(shè)施時，應(yīng)根據(jù)實際需要確定.綜合考慮以上因素，壩頂寬度810%考慮壩體利用部份水中增加其抗滑穩(wěn)定，根據(jù)工程實踐，上游邊坡坡率n=0?0.2,下游邊坡坡率m=0?0.8.故上游邊坡坡率初步擬定為0.2,下游邊坡坡率初步擬定為0.8.上游折坡點位置應(yīng)結(jié)合應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)電引水管、泄洪孔等建筑物的進(jìn)口高程來定，一般折坡點在壩高的1/3?2/3附近，故初擬上游折坡點高程為1138.20m.下游折坡點的位置應(yīng)根據(jù)壩的實用剖面形式、壩頂寬度，結(jié)合壩的基本剖面計算獲得（最經(jīng)常使用的是其基本剖面的極點位于校核洪水位處），故初擬下游折坡點高程為1148.50m.5.1.2剖面設(shè)計原則重力壩在水壓力及其他荷載的作用下，主要依靠壩體自重發(fā)生的抗滑力維持抗滑穩(wěn)定；同時依靠壩體自重發(fā)生壓應(yīng)力來抵消由于水壓力引起的拉應(yīng)力以滿足強度要求.非溢流壩剖面設(shè)計的基來源根基則是：①滿足穩(wěn)定和強度要求，保證年夜壩平安；②工程量小，造價低；③結(jié)構(gòu)合理，運用方便；④利于施工，方便維修.創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十日遵循以上原則擬訂出的剖面，需要經(jīng)過穩(wěn)定及強度驗算，分析是否滿足平安和經(jīng)濟(jì)的要求，壩體剖面可以參照以前的工程實例，結(jié)合本工程的實際情況，先行擬定，然后根據(jù)穩(wěn)定和應(yīng)力分析進(jìn)行需要的修正.重復(fù)以上過程直至獲得一個經(jīng)濟(jì)的剖面.5.2重力壩擋水壩段荷載計算5.2.1基來源根基理與荷載組合重力壩的荷載主要有：自重、靜水壓力、揚壓力、泥沙壓力、浪壓力、動水壓力、冰壓力、地動荷載等.本次設(shè)計取單元長度的壩段進(jìn)行計算.相關(guān)荷載組合見表4.5.表4.5荷載組合表組合情況相關(guān)工況自重靜水壓力揚壓)}泥沙壓力浪壓力冰壓)}地動荷載動水壓力土壓力基本組合正常水位■JVVV設(shè)計水位V4V冰凍VV?JV特殊組合校核水位VVVV地動情況VVVVVV5.2.2壩體自重計算5.1壩體自重計算公式壩體自重W(KN)的計算公式：w=yxV (4.5)

創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十日式中：丫一壩體體積(m3),以單元長度的壩段為單元，通常把其斷面分成若干個簡單的幾何圖形分別計算；丫_壩體砌石的重度，一般取23kN/m3.C力矩作以下規(guī)定：以壩底中心為力矩，逆時針為正，順時針為負(fù).5.2按實體重力壩計算壩體自重及力矩圖4.1實體重力壩自重計算圖一區(qū)：M=WL=985.53x16.03=15798.05KN.相（逆時針）111二區(qū)：（逆時針）TOC\o"1-5"\h\zM=WL=7935x9.5=75382.50KN.m2 22三區(qū)：M=WL=311.89x3.1l=969.98KN.n? （逆時針）3 33四區(qū)：M=WL=2698.79x2.33=6288.1SKNjv（逆時針）4 44(順時針(順時針)M=WL=5834.84x6.72=39210.12KN.m5 55六區(qū)：M=WL=116.44x17.30=2014.41KN.W（逆時針）6 66七區(qū)：M=WL=1712.93x8.28=14183.06KN.m（逆時針）7 77八區(qū)：M=WL=1712.93x8.28=141S3.06KN.m （順時針）88九區(qū):M=WL=186.30x17.75=3306.83KN.in (順時針)99表4.6實體壩計算匯總表分區(qū)自重(kN)力臂(m)力矩(kNm)順時針逆時針一區(qū)二區(qū)7935三區(qū)四區(qū)五區(qū)六區(qū)七區(qū)八區(qū)九區(qū)Z5.2.3靜水壓力計算靜水壓力計算公式靜水壓力是作用在上、下游壩面的主要荷載，計算時常分解為水平水壓力P和垂直水壓力W兩種.靜水壓力依照3種工況進(jìn)行計算，分別是設(shè)計工況、校核工況、正常使用工況.1、水平水壓力P的計算公式：P=(l/2"H2 (4.6)W式中： h-計算點處的作用水頭(m)；y_3.w2、垂直水壓力W按水重計算創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十日在設(shè)計工況下，上游壩前水位1149.76m由水位流量關(guān)系知,下游水位為1123.15m.圖4.2設(shè)計工況靜水壓力計算圖水平向：一區(qū)：M=5104.67x15.26=77897.26KN?M（順時針）1五區(qū)：M=156.58x6.38=998.98KN?M（逆時針）TOC\o"1-5"\h\z5 ' ,垂直向：二區(qū)：M=尸xL=469.49x16.73=7854.57KN?M（逆時針）2 2 2三區(qū)：M=PxL=420.35x17.42=1322.50KN?M（逆時針）3 3 3四區(qū)：M=PxL=125.26x18.64=2334.85KN?M（順時針）4 4 4表4.7 設(shè)計工況下靜水壓力匯總表分區(qū)水平力（kN）垂直力（kN）力臂(m))力矩(kN.rn)順時針逆時針一區(qū)二區(qū)三區(qū)四區(qū)五區(qū)—在校核工況下，上游壩前水位1150.55m由水位流量關(guān)系知,下游水位為1123.95m.圖4.2校核工況靜水壓力計算圖水平向：M=5357.74xl5.52=83152.12KN?M（順時針）1五區(qū)：TOC\o"1-5"\h\zM=204.06x6.65=1357.00KN?M（逆時針）5 ' '垂直向：二區(qū)：M=PxL=50L58xl6.73=8391.43KN?M（逆時針）2 2 2三區(qū)：M=PxL=420.35x17.42=7322.50KN?M（逆時針）3 3 3四區(qū)：M=PxL=163.25x18.43=3008.70^（順時針）4 4 4表4.7 校核工況下靜水壓力匯總表分區(qū)水平力(kN)垂直力(kN)力臂（m））力矩（kN.m）順時針逆時針一區(qū)二區(qū)三區(qū)四區(qū)五區(qū)—在正常使用工況下，上游壩前水位1148.00m由水位流量關(guān)系知，下游水位為1121.50m.圖4.2正常工況靜水壓力計算圖水平向：一區(qū)：M=4562.88x14.67=66931A5KN?M（順時針）1五區(qū)：M=78.48x5.83=457.54KN?M（逆時針）TOC\o"1-5"\h\z5 ' ,垂直向：二區(qū)：M=PxL=398.01x16.73=6658.7\KN?M（逆時針）2 2 2三區(qū)：M=PxL=420.35x17.42=7322.50KN?M（逆時針）3 3 3四區(qū)：M=PxL=62.78x19.08=1195.96KN?M(順時針)4 4 4表4.7 正常工況下靜水壓力匯總表分區(qū)水平力垂直力(kN)力臂(m)力矩（kNm）順時針逆時針(kN))一區(qū)二區(qū)三區(qū)四區(qū)五區(qū)—5.2.4揚壓力計算揚壓力包括滲透壓力和托浮力兩部份.滲透壓力是由上、下游水位差h發(fā)生的滲流在壩內(nèi)或壩基面上形成的水壓力；托浮力是由下游水面淹沒計算截面而發(fā)生向上的水壓力.揚壓力分三種工況進(jìn)行計算，分別是設(shè)計工況、校核工況，正常使用工況.圖4.6揚壓力分區(qū)示意圖設(shè)計工況下，上游水深為32.26m,下游水深為5.65m.查得滲透壓力強度系數(shù)取0.30,滲透壓力分項系數(shù)為1.2,浮托力分項系數(shù)為L0,則設(shè)計值為0.3.W=917.37x8.28=7595.82KN（順時針）W=720.45x11.95=8609.38KN（順時針）W=398.74x3.68=1467.36KN（順時針）W=840.56X13.48=11330.75^（順時針）W=88.42X4.90=433.26ATN（順時針）W=917.37X8.28=7595.82KN（逆時針）W=448.92X5.52=2478.04KN(逆時針)7表4.8設(shè)計工況下?lián)P壓力匯總表分區(qū)垂直力(kN)力臂(m))力矩（kN.m）順時針逆時針一區(qū)二區(qū)三區(qū)四區(qū)五區(qū)六區(qū)七區(qū)X-校核工況下，上游水深為33.05m,下游水深為6.45m.查得滲透壓力強度系數(shù)取0.30,滲透壓力分項系數(shù)為1.2,浮托力分項系數(shù)為L0,則設(shè)計值為0.3.W=1047.12X8.28=8670.15KN（順時針）1W=720.27X11.95=8607.23（順時針）2W=398.66x3.68=1467.07KN（順時針）3W=840.24X13.48=11326.44/C7V（順時針）4W=88.38x4.90=433.06KN（順時針）5W=1047.12x8.28=8670.15KN（逆時針）6W=448.84x5.52=2477.60KN（逆時針）7表4.8校核工況下?lián)P壓力匯總表分區(qū)垂直力(kN)力臂(m))力矩（kN.m）順時針逆時針

一區(qū)二區(qū)三區(qū)四區(qū)五區(qū)六區(qū)七區(qū)Z-3.正常使用工況正常使用工況下，上游水深為30.50m,下游水深為4.00m.查得滲透壓力強度系數(shù)取0.30,滲透壓力分項系數(shù)為1.2,浮托力分項系數(shù)為1.0,則設(shè)計值為0.3.W=649.42x8.28=5377.20KN（順時針）IW=717.51x11.95=8574.24KN（順時針）W=397.12x3.68=1461.40^（順時針）W=837.11X13.48=11284.24KN（順時針）W=88.05x4.90=431.45KN（順時針）W=649.42x8.28=5377.20KN（逆時針）W=447.10x5.52=2467.99KN（逆時針）表4.8正常工況下?lián)P壓力匯總表分區(qū)垂直力(kN)力臂(m))力矩（kN.m）順時針逆時針一區(qū)二區(qū)三區(qū)四區(qū)五區(qū)六區(qū)七區(qū)-5.2.5淤沙壓力水平淤沙壓力公式1( 中］P=_yhitan45osk2sbI 2J(4.7) Y=7'-(1sbsd(4.8)式中：丫「淤沙浮容重；sbh一淤沙高度；s“s-淤沙內(nèi)摩擦角?本工程主要擋水建筑物設(shè)計基準(zhǔn)期為50年，壩前淤積高程計算年限也取50年，根據(jù)預(yù)測年淤積量和庫容曲線，壩前泥沙淤積高度取1132.85m,參考有關(guān)資料及本區(qū)情況，泥沙浮容重v3,內(nèi)摩擦角6取15°S S泥沙淤積高度：h=1132.85-1117.50=15.35ms泥沙的浮谷重：y=9.0kNIm3sb水平泥沙壓力：垂直泥沙壓力：P=yV=9.0x1x15.35x3.07=212.06^Vsb 2其他荷載根據(jù)基本資料可知，土壓力、冰壓力等其他荷載在重力壩荷載中所占比例很小，可以忽略不計.5.2.6海浪壓力海浪壓力公式海浪壓力及其力矩也分二種工況考慮，分別為設(shè)計工況、校核工況，其作用分項系數(shù)為1.2,力矩規(guī)定同前.由“”可知，H>L/2均成立，故海浪為深水波.深水海浪壓力計算公式：P=巴。+h)(4.9)/ 4 1%z1.設(shè)計工況h=0.578>h=0.426

1% zh=0.309，h=0.2571% z5.3抗滑穩(wěn)定計算本次設(shè)計采納分項系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計法進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計算.根據(jù)基本資料尸=0.85，c,=0.7-自重的分項系數(shù)取為L0,靜水壓力的分項系數(shù)取為1.0,淤沙壓力分項系數(shù)取為1.2,浪壓力的分項系數(shù)取為1.2,揚壓力(主排水孔之前)分項系數(shù)取為LL摩擦系數(shù)九R5.3.1承載能力極限狀態(tài)設(shè)計式Y(jié)\\iS(F,a)<—/?(/,a) (4.10)0dkydkd式中：s(?)一一作用效應(yīng)系數(shù)/?(.)抗力函數(shù)Y——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)W——設(shè)計狀況系數(shù)尸一一作用的設(shè)計值d丫——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0”——幾何參數(shù)kf——資料性能的設(shè)計值d丫一一結(jié)構(gòu)系數(shù)d1.作用效應(yīng)函數(shù)S（?）=zP （4.11）/?（?）=/Xw+cA. （4.12）其中，Xp一壩基面水平作用力之和

廣一壩基面抗剪斷摩擦系數(shù)

C，一壩基面抗剪斷凝聚力a設(shè)計洪水位情況：設(shè)計水位荷載計算匯總表作用重度（KN/m3）力（MN）水平垂直自重靜水壓力揚壓力—淤沙壓力浪壓力合計故滿足抗滑穩(wěn)定驗算b校核水位情況：創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十日校核水位荷載計算匯總表作用重度（KNIm3）力（kN）水平垂直自重靜水壓力揚壓力淤沙壓力浪壓力合計故滿足抗滑穩(wěn)定驗算C正常水位情況：正常水位荷載計算匯總表作用重度（KN/mi）力（AN）水平垂直自重靜水壓力揚壓力淤沙壓力浪壓力合計故滿足抗消穩(wěn)定驗算故滿足抗滑穩(wěn)定分析綜上所述，重力壩在基本組合和特殊組合情況下均滿足承載能力極限狀態(tài)下的抗滑穩(wěn)定要求.創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十日5.4擋水壩段應(yīng)力分析5.4.1基本假定一、壩體為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的彈性體資料.二、不考慮地基變形對壩體應(yīng)力的影響，并認(rèn)為各壩段自力工作，橫縫不傳力.三、假定壩體上水平截面上的正應(yīng)力按直線分布，不考慮廊道對壩體應(yīng)力的影響.5.4.2考慮揚壓力時的邊緣應(yīng)力的計算在一般情況下，壩體的最年夜和最小應(yīng)力都呈現(xiàn)在壩面.正常水位荷載計算匯總表（計入揚壓力）作用重度(kN/m3)力（kN）力矩(kN.m)水平垂直順時針逆時針自重靜水壓力揚壓力淤沙壓力浪壓力合計2設(shè)計水位荷載計算匯總表（計入揚壓力）作用'R 度(KN/irn)力（ZN）力矩(kNm)水平垂直順時針逆時針自重靜水壓力揚壓力淤沙壓力浪壓力合計2校核水位荷載計算匯總表（計入揚壓力）作用重度（KN/m3）力（AN）力矩(kN.m)水平垂直順時針逆時針自重靜水壓力揚壓力淤沙壓力浪壓力Ml-2a、水平截面上的正應(yīng)力上游邊緣應(yīng)力。和下游邊緣應(yīng)力。yu yd。（4.13）yuB B2,HwjLm （4.14）ydBB2式中：Zw——作用于計算截面以上全部荷載的鉛直分力的總和KNZM——作用于計算截面以上的全部荷載對截面垂直水流流向的力矩總和KN?MB——計算截面的長度b、剪應(yīng)力上游邊緣剪應(yīng)力T和下游截面剪應(yīng)力Tu dT=^p-p-QX （4.14）uuuuyut=C+p-p\i （4.15）dydudd式中：p——上游面水壓力強度KPau

p——下游面水壓力強度KPadn一—上游壩坡坡率n=tan(|),取0.2.m——下游壩坡坡率相=tan巾，取0.8.dC水平正應(yīng)力上有邊緣的水平正應(yīng)力。和下游正應(yīng)力°xu xdo=P-p-tn

xuuuhu(4.16)o-p-p+tm

xddudd(4.17)d、主應(yīng)力b=(+“2% —(/?-p)〃2\u yuuuu(4.18)oul+mzl—(p—p)m2\d yddud(4.19)(4.20)(4.20)(4.21)°=P_P2uuuu算設(shè)計洪水位與ZW=18389.9弘NEm=—28576.3=-433L8"N?ma、水平截面上的正應(yīng)力TOC\o"1-5"\h\z上游邊緣應(yīng)力b和下游邊緣應(yīng)力。yu ydb、剪應(yīng)力上游邊緣剪應(yīng)力t和下游截面剪應(yīng)力tu dC、水平正應(yīng)力上游邊緣的水平正應(yīng)力b和下游正應(yīng)力bxu xdd、主應(yīng)力校核洪水位時ZW=1820L26fcN =-33043.39^?mZu=-4590.63fcN?ma、水平截面上的正應(yīng)力TOC\o"1-5"\h\z上游邊緣應(yīng)力°和下游邊緣應(yīng)力。yu ydb、剪應(yīng)力上游邊緣剪應(yīng)力t和下游截面剪應(yīng)力Tu d上有邊緣的水平正應(yīng)力°和下游正應(yīng)力bXU xd表4.12應(yīng)力計算結(jié)果（計入揚壓力）（單元：Mpa）計算情況壩踵處壩趾處yuTUXUQluQluQydTdQxdo\da2d基本組合00.450.450.420.521.050.19特殊組合0.020.460.470.420.541.070.20創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十日5.4.3不考慮揚壓力時的邊緣應(yīng)力計算在一般情況下，壩體的最年夜和最小應(yīng)力都呈現(xiàn)在壩面.正常水位荷載計算匯總表（未計入揚壓力）作用重度(kN1m3)力（kN）力矩（kN』）水平垂直順時針逆時針自重靜水壓力淤沙壓力浪壓力合計2設(shè)計水位荷載1才算匯總表（未計入揚壓力）作用'R 度(KN/m3)力（kN）力矩(kN-m)水平垂直順時針逆時針自重靜水壓力淤沙壓力浪壓力合計校核水位荷載計算匯總表（未計入揚壓力）作用重度（KN/m3）力（&N）力矩(kN.m)水平垂直順時針逆時針自重靜水壓力淤沙壓力浪壓力合計2a、水平截面上的止應(yīng)力上游邊緣應(yīng)力。和下游邊緣應(yīng)力。yu ydG_%+忑” (4.13)ywBB2?_ElV6Em (4.14)ydBB2式中：zW——作用于計算截面以上全部荷載的鉛直分力的總和KNZM——作用于計算截面以上的全部荷載對截面