水工建筑物課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)名稱： 混凝土重力壩設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 土木工程學(xué)院 專 業(yè)： 水利水電工程專業(yè) 年 級(jí)： 2012 學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 鄒爽老師 2015年7月16日目錄一、 設(shè)計(jì)壩頂高程TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"確定壩基開挖高程 1\o"CurrentDocument"計(jì)算壩頂高程 1二、 繪制壩基開挖線 2三、 設(shè)計(jì)非溢流壩段\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)實(shí)用剖面 3\o"CurrentDocument"實(shí)用壩體剖面穩(wěn)定及強(qiáng)度驗(yàn)算 4四、 設(shè)計(jì)溢流壩段\o"CurrentDocument"孔口形式及溢流壩前沿總長(zhǎng) 15\o"CurrentDocument"溢流面體型設(shè)計(jì) 15五、 溢流壩段穩(wěn)定驗(yàn)算\o"CurrentDocument"溢流壩段剖面圖 18設(shè)計(jì)洪水位狀況 19\o"CurrentDocument"校核洪水位情況 21六、 設(shè)計(jì)消能工\o"CurrentDocument"選擇鼻坎形式 24\o"CurrentDocument"確定挑角、鼻坎高程和反弧半徑 24\o"CurrentDocument"計(jì)算挑距和下游沖刷坑深度 24七、 壩體細(xì)部構(gòu)造擬定\o"CurrentDocument"橫縫布置 28\o"CurrentDocument"壩頂?shù)牟贾?28\o"CurrentDocument"廊道系統(tǒng) 28\o"CurrentDocument"橫縫灌漿，固結(jié)灌漿，排水措施 29八、 附錄重力壩設(shè)計(jì)資料 30一、設(shè)計(jì)壩頂高程確定壩基開挖高程由相關(guān)水文、地質(zhì)等資料初步估計(jì)壩高為50米左右，可建在微風(fēng)化至弱風(fēng)化上部基巖上，又下壩址河面高程1858.60m，綜合槽探、硐探、鉆探和地表地質(zhì)勘察資料，壩址區(qū)左右岸坡殘坡積層厚度達(dá)3?5m,局部地段深達(dá)10m，河床上第四紀(jì)沖積覆蓋層厚度為8.8m左右；結(jié)合風(fēng)化線深度，初步擬定壩基最低開挖高程為1843.50m。大壩校核洪水為500年一遇，壩體級(jí)別為4級(jí)。計(jì)算壩頂高程壩頂應(yīng)高于校核洪水位，壩頂上游防浪墻頂?shù)母叱虘?yīng)高于波浪頂高程，其與正常蓄水位或校核洪水位的高差，選擇兩者中防浪墻頂高程的高者作為選定高程。(1).相關(guān)資料吹程壩底高程校核水位設(shè)計(jì)水位防浪墻頂高程防浪墻頂高程取用風(fēng)速600m1843.50m1892.71m1892.50mH<+Vh設(shè)H<+Vh<20.7m/s(2).計(jì)算hl根據(jù)官?gòu)d公式計(jì)算：當(dāng)gD=20?250時(shí)，為累計(jì)頻率5%的波高h(yuǎn)；%當(dāng)占D=250?1000時(shí)，為累計(jì)頻率10%的波高h(yuǎn)；%本設(shè)計(jì)jd=(9.8X0.6X103)/20.72=13.723故取h小V2 L5%.V0

(3).計(jì)算防浪墻頂高程及基本剖面壩高設(shè)計(jì)洪水位m校核洪水位m壩前水深H=H"設(shè)-H底49.0049.21匕=0.0166匕5/4D1/30.6180.618L=10.4(h)0.8i7.0777.077h_兀h2cot2阻廣LcoL0.1790.178§D_V2V013.723(s-2)13.723(s-2)七%_1.24、0.7660.766安全加高h(yuǎn)c0.40.3Ah_h1%+h+h1.3451.244防浪頂高程1893.8451893.954最終防浪頂高程1893.954壩高50.454二、繪制壩基開挖線壩高超過100m時(shí)，壩可建在新鮮、微風(fēng)化或弱風(fēng)化下部基巖上；壩高在50?100m時(shí)，可建在微風(fēng)化至弱風(fēng)化上部基巖上；壩高小于50m時(shí)，可建在弱風(fēng)化中部至上部基巖上。本設(shè)計(jì)壩高為50.454m,根據(jù)地質(zhì)資料壩基建在弱風(fēng)化層上部基巖上。開挖線見CAD附圖。三、設(shè)計(jì)非溢流壩段設(shè)計(jì)實(shí)用剖面.壩頂寬度一般取壩高的8%~10%，且不小于2m；此處壩高范圍可取為：8%x50.454=4.036m、10%x50.454=5.045m。綜合取壩頂寬度為5m..上下游壩坡坡率根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，上游壩坡坡率為n=0~0.2，常做成鉛直、或上部鉛直，下部?jī)A斜；下游壩坡坡率為m=0.6~0.8?？紤]施工，樞紐布置，地質(zhì)條件等因素，壩體上游面設(shè)計(jì)為上部鉛直，下部?jī)A斜，轉(zhuǎn)折點(diǎn)取和淤沙高程等高，即為1876.25m，坡率為0.2；下游壩坡坡率取為0.8。故可得壩體底寬：B=49x0.8+(1876.25-1843.50)x0.2=45.75m。(3).壩體實(shí)用剖面參數(shù)序號(hào)部位項(xiàng)目單位數(shù)量備注1水庫(kù)壩高m50.4542壩頂寬度m53上游坡率0.24下游坡率0.85壩底寬度m45.756上游折點(diǎn)高程m1876.257下游折點(diǎn)高程m1886.258壩頂高程m1893.954

實(shí)用壩體剖面穩(wěn)定及強(qiáng)度驗(yàn)算帷幕灌漿中心線取距壩踵8m，取單寬1m進(jìn)行計(jì)算。砼的容重:Y二2.4t/m3，水的容重：Y 二1t/m3。(1).設(shè)計(jì)洪水位情況(正常蓄水位情況與此相同)a.實(shí)用剖面圖

b.計(jì)算簡(jiǎn)圖:基本數(shù)據(jù)壩頂高程1893.954m上游水位1892.500m壩基高程1843.500m相應(yīng)下游水位1861.290m三角形起點(diǎn)高程1892.500m泥沙高程1876.250m壩頂寬b5.000mf'抗剪斷摩擦系數(shù)0.850下游坡率m0.800c'抗剪斷凝聚力0.45MPa上游坡率n0.200r砼2.400t/m3揚(yáng)壓力折減系數(shù)0.25r水1.000t/m3上游起坡高程1876.250m泥沙內(nèi)摩擦角30o下游起坡高程1886.250mr沙0.800t/m3荷載計(jì)算取1延米計(jì)算，壩底寬B=45.75m。則：壩體自重：W2=r壩A2=2.4x(1886.25-1843.5)x34.2x0.5=1754.46tW.r壩A3=2.4x5x(1893.954-1843.5)=605.448tW4=r壩A4=2.4x(1876.25-1843.5)x6.55x0.5=576.240t水重：W1=r水A1=1.0x17.788x17.788x0.8x0.5=126.594tW5=r水A5=1.0x6.55x(1876.25-1843.5)x0.5=107.256tW.r水A6=1.0x(1892.50-1876.25)x6.55=106.438t水壓力：P1=0.5r水H12=0.5x1.0x(1892.50-1843.5)2=1200.5tP2=0.5r水H22=-0.5x1.0x(1861.29-1843.5)2=158.242t泥沙壓力：Ps=2rsbhS2tam(450-；)=0.5x0.8x(1876.25-1843.5)2xtan230o=143.008t揚(yáng)壓力：U=(1861.29-1843.5)x1.0x45.75=813.893t1U=(45.75-8)x(1892.5-1861.29)x1.0x0.25x0.5=147.27t2U=8x(1892.5-1861.29)x0.25x1.0=62.42t3U=8x(1892.5-1861.29)x0.5x1.0x(1-0.25)=93.63t4則Ew=W1+W2+W3+W4+W5+W6二1754.46+605.448+576.240+126.594+107.256+106.438=3276.436tEu=U1+U2+U3+U4=813.893+147.27+62.42+93.63二1117.213tEp=P1-P2+Ps=1200.5-158.242+143.008二1185.266t穩(wěn)點(diǎn)判定安全系數(shù)：K，—戶(￡W?U)+c'A_0.85(3276.436-1117.213)+45*45.75_3285>30

E 1185.266 . >.根據(jù)SL319-2005《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：荷載組合安全系數(shù) K，基本組合3.0特殊組合 （1）2.5(2)2.3滿足穩(wěn)點(diǎn)要求。

壩體應(yīng)力計(jì)算計(jì)算力矩：荷載大小t力臂m力矩tmW4壩自重576.2418.50810665.050w3壩自重605.44813.8258370.319W2壩自重1754.46-0.075-131.585W5上游水自重107.25620.6922219.341W6上游水自重106.43819.62086.185w1下游水自重126.594-18.131-2295.276p1上游靜水壓力1200.5-16.333-19607.767p2下游靜水壓力-158.242-5.93938.375pt泥沙壓力142.833-10.917-1559.308U1揚(yáng)壓力-813.89200.000U2揚(yáng)壓力-147.272.29-337.248U3揚(yáng)壓力-62.4218.875-1178.178U4揚(yáng)壓力-93.6320.21-1892.262水平截面上的正應(yīng)力:。二邑+旦二21592.24一6?27223.53=93.92枷yuBB2 45.75 45.752M￡wbydB221592.246M￡wbydB221592.246?27223.53

+ 45.75 45.752=550.00kpa剪應(yīng)力:t=(p—p-b)nu uuuyu=(10?49+8?32.75?tan2(30。)—10?49—393.92)?0.2=-61.32kpaTd=(p『Pd+by)m=(10?17.79-10?17.79+550)?0.8=440kpa水平正應(yīng)力:yub=(p—p)-(p—p—b)n2yu?32.75?tan2(30。))—(10?49+8?32.75?tan2(30。)-10?49-393.92)?0.22bxd=(pd-pud)+(pud-pd+bbxd=(pd-pud)+(pud-pd+byd)m2=352kpa主應(yīng)力:b=(1+n2b=(1+n2)b—(p—p)n21u=(1+0.04)?393.92—87.33?0.04=406.184kpab.=(1+m2)b—(p—p)m2=(1+0.64).393.92—87.33?0.64=590.138kpa=(p—p)=(10?49+8?32.75?tan2(30。)—10?49)=87.33kpab2u uuub=(p—p)=0kpaxd由上計(jì)算可得:運(yùn)用期：壩踵鉛直應(yīng)力393.92kpa>0kpa，沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足強(qiáng)度要求。壩址鉛直應(yīng)力較小，為550kpa，遠(yuǎn)小于壩基容許壓應(yīng)力。施工期：壩址鉛直應(yīng)力：b，=5—旦=河偵8—6.189037.48=99.88kpa為壓應(yīng)力，即滿足ydBB2 45.75 45.752拉應(yīng)力小于0.1Mpa，滿足強(qiáng)度要求。

(2).校核洪水位a.計(jì)算簡(jiǎn)圖基本數(shù)據(jù)壩頂高程1893.954m上游水位1892.710m壩基高程1843.500相應(yīng)下游水位1862.860m三角形起點(diǎn)高程1892.500m泥沙高程1876.250m壩頂寬b5.000mf'抗剪斷摩擦系數(shù)0.850下游坡率m0.800c'抗剪斷凝聚力0.45Mpa上游坡率n0.200r砼2.400t/m3揚(yáng)壓力折減系數(shù)2.5r水1.000t/m3上游起坡高程1876.250m泥沙內(nèi)摩擦角30o下游起坡高程1886.250mr沙0.800t/m3計(jì)算各荷載取1延米計(jì)算，壩底寬B=45.75m。則：壩體自重：W2=r壩A2=2.4x(1886.25-1843.5)x34.2x0.5=1754.46tW.r壩A3=2.4x5x(1893.954-1843.5)=605.448tW4=r壩A4=2.4x(1876.25-1843.5)x6.55x0.5=576.240t水重：W1=r^A1=1.0x19.36x19.36x0.8x0.5=149.92tW5=r水A5=1.0x6.55x(1876.25-1843.5)x0.5=107.256tW.r水A「1.0x(1892.71-1876.25)x6.55=107.813t水壓力：P1=0.5r水H12=0.5x1.0x(1892.71-1843.5)2=1210.81tP2=0.5r水H22=0.5x1.0x(1862.86-1843.5)2=187.40t泥沙壓力：Ps=2rsbhS2tam(450-；)=0.5x0.8x(1876.25-1843.5)2xtan230o=143.008t揚(yáng)壓力：U1=(1862.86-1843.5)x1.0x45.75=885.72tU=(45.75-8)x(1892.71-1862.86)x1.0x0.25x0.52=140.855tU=8x(1892.71-1862.86)x0.25x1.0=59.70t3U=8x(1892.71-1862.86)x0.5x1.0x(1-0.25)=89.55t4則Ew=W1+W2+W3+W4+W5+W6二1754.46+605.448+576.240+149.92+107.256+107.813=3301.137tEu=U1+U2+U3+U4=885.72+140.855+59.70+89.55二1175.825tEP=P+P+P=1210.81-187.40+143.008二1166.418t1 2S穩(wěn)定判定安全系數(shù):f'(EW-U)+c，A0.85(3301.137-1175.825)+45*45.751166.418K'=Ep= =3.小>八1166.418根據(jù)SL319-2005《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定:荷載組合安全系數(shù) K，基本組合3.0特殊組合 （1）2.5(2)2.3滿足穩(wěn)點(diǎn)要求。

壩體應(yīng)力計(jì)算計(jì)算力矩:荷載大小t力臂m力矩tmW4壩自重576.2418.50810665.050w3壩自重605.44813.8258370.319W2壩自重1754.46-0.075-131.585W5上游水自重107.25620.6922219.341W6上游水自重107.81319.62113.135w1下游水自重149.92-18.131-2718.200p1上游靜水壓力1210.81-16.403-19860.916p2下游靜水壓力-187.4-6.4531209.292pt泥沙壓力142.833-10.917-1559.308U1揚(yáng)壓力-885.7200.000U2揚(yáng)壓力-140.8552.29-322.558U3揚(yáng)壓力-59.718.875-1126.838U4揚(yáng)壓力-89.5520.21-1809.806水平截面上的正應(yīng)力：。二邑+旦二22148.62一6?29520.73*.50枷yuB B2 45.75 45.752_￡W_6^M_22148.626?29520.73_56875七\(yùn)—~^一 +—45.752 .Pa

剪應(yīng)力:剪應(yīng)力:Tu「(p廣PLyu^n=(10?49.21+8?32.75?tam(30。)-10?49.21-399.50).0.2=-62.43kpaT廣°u廣P/°y)m=(10?19.36-10?19.36+568.75)?0.8=455kpa水平正應(yīng)力:b=(p-p)-(p-p-b)n2xuuuu uuuyu?32.75?tan2(30。))-(8?32.75?tan2(30。)-399.5)?0.22=99.82kpa氣廣偵廣pu「+(pu廣pd+by)m2=(10?19.36-10?19.36+568.75)?0.82=364kpa主應(yīng)力:b=(1b=(1+n2)b-(p-p)n21u=(1+0.04)?399.50-87.33?0.04=(1+m2)b-(p-p)m2b1d=(1+0.64)?568.75-87.33?0.64=876.86kpa==876.86kpab2=(p-p)=(10?49.21+8?32.75?tan2(30。)-10?49.21)=87.33kpab=b=(p-p)=0kpaxd由上計(jì)算可得:運(yùn)用期：壩踵鉛直應(yīng)力399.50kpa>0kpa,沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足強(qiáng)度要求。壩址鉛直應(yīng)力較小，為568.75kpa，遠(yuǎn)小于壩基容許壓應(yīng)力。施工期：壩址鉛直應(yīng)力：b，=5-旦=河偵8-6.189037.48=99.88kpa為壓應(yīng)力，即滿足ydBB2 45.75 45.752拉應(yīng)力小于0.1Mpa，強(qiáng)度滿足要求。四、設(shè)計(jì)溢流壩段孔口形式及溢流壩前沿總長(zhǎng)采用孔口形式：開敞溢流式,溢流孔口設(shè)為3孔，每孔凈寬10m;采用平面閘門；堰頂高程為1888.000m，溢流段凈寬L=nb=3x10=30m。由工程經(jīng)驗(yàn)，采用平面閘門時(shí)需設(shè)閘門槽，工作閘門槽深0.5~2m，考慮工程級(jí)別，此處取1m;門槽處閘墩厚度不得小于1~1.5m，以保證有足夠的強(qiáng)度，此處取1.5m;平面閘門多采用活動(dòng)式啟閉機(jī)，機(jī)距取10m。由此溢流壩段溢流前沿總長(zhǎng)為L(zhǎng)=nb+(n-1)d=30+2x1.5=33m.溢流壩段0位于大壩中部。溢流面體型設(shè)計(jì)溢流面由頂部直線段、中間直線段和反弧段三部分組成。頂部曲線段WES壩面曲線的流量系數(shù)較大且剖面較度，工程量較省，此處采用WES曲線，壩面曲線由方程控制。坐標(biāo)原點(diǎn)為堰頂最高點(diǎn)，水平右向?yàn)閤軸，豎直向下為y軸。WES型溢流堰頂部曲線以堰頂為界分上游段和下游段兩部分。上游段采用三圓弧方法或下列形式的曲線繪制：4。5卻-。唯)式中：Hd為定型設(shè)計(jì)水頭，一般為校核洪水位時(shí)堰頂水頭的75%~95%。本設(shè)計(jì)采用三圓弧方法繪制上游段曲線：校核洪水位時(shí)的堰頂水：H=1892.71-1888.00=4.71m則0Hd=0.75x4.71~0.95x4.71=3.5325~4.4745m，取H「4m。三圓弧繪制數(shù)據(jù)如下:X1=-0.175Hd=-0.7mRX1=-0.175Hd=-0.7mR1=0.5Hd=2mX2=-0.276Hd=-1.104mR2=0.2H「0.8mX3=-0.282Hd=-1.128mR3=0.04Hd=0.16mWES型堰頂下游段曲線，當(dāng)壩體上游面鉛直時(shí)，按下式計(jì)算:X1-05=Z,QH/-a5y取值計(jì)算得下表:x1.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.00y0.150.551.172.003.024.235.637.218.9710.89中間直線段中間直線段坡率與非溢流壩段下游坡率一致，為1：0.8，與堰頂曲線相切與A點(diǎn)，對(duì)堰頂曲線方程少"偵h產(chǎn)％求一階導(dǎo)數(shù)，其斜率應(yīng)等于1：0.8。即：解得Xj5.7m,帶入堰頂曲線方程得YA=3.85m。c.反弧段a)確定反弧半徑本設(shè)計(jì)水頭為中水頭，且下游基巖較為堅(jiān)固，設(shè)計(jì)初步選用消能方式為挑流消能。本設(shè)計(jì)鼻坎采用連續(xù)式。下游反弧段反弧半徑R=(4~10)?，挑射角0一般采用20。?25。。hc為校核洪水閘門全開時(shí)反弧段最低點(diǎn)處的水深。R太小水流不平順，過大會(huì)導(dǎo)致向下游延生過長(zhǎng)，增加工程量。綜合取R=9hc,0=25。。查《水利學(xué)》得hc迭代公式：七+i—a：'2g(E-h)氣 0c式中q為單寬流量，校核洪水位時(shí):校核洪水時(shí)最大下泄流量756*門「『溢流壩段凈寬-亓=蕓8恤E。為以收縮斷面底部為基準(zhǔn)斷面的上游水流總能量。E=1892.71—1861.29=31.42m0a為流量系數(shù)。主要取決于上游堰高與設(shè)計(jì)水頭之比。P1/Hd=44.5/4=11.1>1.33,堰為高堰；堰頂全水頭與設(shè)計(jì)水頭之比H/Hd=4.71/4=1.17，查表計(jì)算a=1.9x0.502=0.954.迭代初值h°=0,帶入式子迭代得h1=1.06,h2=1.08,h3=1.08.故h=1.08m。反弧半徑R=9x1.08=9.72m。在實(shí)際工程中，反弧段半徑R遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以上取值，用經(jīng)驗(yàn)公式：R>|Fr2h。又u二魅'2g(S1-h1cos0)；得：V1=20.07m/s2.故Fr=v/何=21.07/J9.8?1.08=6.48。則：2 3 2 3R=3Fr2h=3?6.482?1.08=11.88m，取R=16m。b)確定反弧段反弧圓心反弧段圓心可由下列方法確定：作與壩體下游面相距為R的直線，再做與鼻坎最低點(diǎn)相距為R的水平線，兩線交點(diǎn)即為圓心。。由此，設(shè)反弧段反弧圓心為(O,O),則O=(1888.00-1864.36)-16=7.64m.

中間直線段的直線方程可求得:0.B則亦可求得與壩體下游面相距為R的直線方程為:y=—x-28.890.8帶入圓心縱坐標(biāo)可得反弧圓心為(29.22,帶入圓心縱坐標(biāo)可得反弧圓心為(29.22,7.64)。五、溢流壩段穩(wěn)點(diǎn)驗(yàn)算五、溢流壩段穩(wěn)點(diǎn)驗(yàn)算溢流壩段剖面圖188B1843.51876.25188B1843.51876.25設(shè)計(jì)洪水位狀況a.計(jì)算簡(jiǎn)圖（壩前水位1892.5m）b.荷載計(jì)算取1延米計(jì)算，由cad計(jì)算溢流壩段剖面面積A=1131.35m3.壩底寬B=45.75m。則：壩體自重：W1=r壩A=2.4x1286.76=3088.224t水重:W2=r水A水=1.0x[(1892.5-1876.25)+(1892.5-1843.5)]x0.5x6.55=213.69t水壓力：P1=0.5r水H2=0.5x1.0x(1888-1843.5)2=990.125tP2=r水Hd=1.0x(1888-1843.5)x1.53=68.085tP3=-0.5r水H2=-0.5x1.0x(1861.29-1843.5)2=-58.24t泥沙壓力：Ps=Irsbhs2tan2(450-1)=0.5x0.8x(1876.25-1843.5)2xtan230o=143.008t揚(yáng)壓力：U=(1861.29-1843.5)x1.0x45.75=813.89t1U=(45.75-8)x(1892.5-1861.29)x1.0x0.25x0.52=147.27tU=8x(1892.5-1861.29)x0.25x1.0=62.42t3U=8x(1892.5-1861.29)x0.5x1.0x(1-0.25)=93.63t4動(dòng)水壓力：PH=r水qV(cosa2-cosa1)/g=1.0x12.07x20.07x(0.9205-0.629)/9.8=7.2tP=r水qV(sina2-sina1)/g=1.0x12.07x20.07x(0.777+0.391)/9.8=28.86t則：Ew=W1+W2+P=3088.224+213.69+28.86=3330.77t&=U1+U2+U3+U4=813.89+147.27+62.42+93.63=1117.21tEp=P1+P2+P3+Ps-Ph=990.125+60.085-58.24+143.008-7.2=1127.78t穩(wěn)定判定安全系數(shù)：K，—f，(Ew-U)+c'A_0.85(3330.77-1117.21)+45*45.75_345>30Sp 1127.78 .>.

根據(jù)SL319-2005《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定:荷載組合安全系數(shù) K’基本組合3.0特殊組合 （1）2.5（2）2.3滿足穩(wěn)點(diǎn)要求。校核洪水位情況a.計(jì)算簡(jiǎn)圖（壩前水位1892.71m）b.荷載計(jì)算取1延米計(jì)算，由cad計(jì)算溢流壩段剖面面積A=1131.35m3.壩底寬B=40.05m。則：壩體自重：W1=r壩A=2.4x1286.76=3088.224t水重:W2=r水A水=1.0x[(1892.71-1876.25)+(1892.5-1843.5)]x0.5x6.55二181.63t水壓力：P1=0.5r水H2=0.5x1.0x(1888-1843.5)2=990.125tP2=r水Hd=1.0x(1888-1843.5)x1.61=71.645tP3=-0.5r水H2=-0.5x1.0x(1862.86-1843.5)2=-175.78t泥沙壓力：Ps=2rsbhS2tam(450-；)=0.5x0.8x(1876.25-1843.5)2xtan230o=143.008t揚(yáng)壓力：U1=(1862.86-1843.5)x1.0x45.75=885.72tU=(45.75-8)x(1892.71-1862.86)x1.0x0.25x0.52=140.85tU=8x(1892.71-1862.86)x0.25x1.0=59.7t3U=8x(1892.71-1862.86)x0.5x1.0x(1-0.25)=89.55t4動(dòng)水壓力：Pjr水qV(cosa2-cosa1)/g=1.0x25.2x21.07x(0.9205-0.629)/9.8二15.79tP=r水qV(sina2-sina1)/g=1.0x25.2x21.07x(0.777+0.391)/9.8=63.28t則Ew=W1+W2+P=3088.224+181.63+63.28=3333.134t&=U1+U2+U3+U4=885.72+140.85+59.7+89.55=1175.82tEp=Pi+P2+P3+Ps-Ph=990.125+71.645-58.24+143.008-15.79=1130.748tc.安全判定安全系數(shù)：K―f，(E舊U)+c，A_0.85(3333.134-1175.82)+45*45.75_344>25￡p 1130.748 .>.根據(jù)SL319-2005《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：荷載組合安全系數(shù) K，基本組合3.0特殊組合 （1）2.5（2）2.3滿足穩(wěn)點(diǎn)要求。六、設(shè)計(jì)消能工根據(jù)大壩所處地理環(huán)境、水文地質(zhì)條件，本壩體選用挑流消能。挑流消能設(shè)計(jì)包括：選擇鼻坎形式、確定鼻坎高程、反弧半徑、挑角、計(jì)算挑距和下游沖刷坑深度。選擇鼻坎形式連續(xù)式鼻坎設(shè)施簡(jiǎn)單，不易汽蝕，在相同水力條件下，挑距筆差動(dòng)式稍遠(yuǎn)，但水舌較集中，空中擴(kuò)散校差，對(duì)河床沖刷較深。綜合考慮壩體所處地理環(huán)境及地質(zhì)、水文條件，初步選擇鼻坎形式為連續(xù)式。確定挑角、鼻坎高程和反弧半徑由溢流壩剖面設(shè)計(jì)可得反弧半徑R=16m，挑角0=25o。由挑角得出鼻坎高程H=1865.94m。計(jì)算挑距和下游沖刷坑深度水舌挑射距離的估算公式為：L=—[v2sin0cos0+vcosBrv2sin20+2g(h+h)]

g1 1*1 1 2式中：L一自挑流鼻坎末端算起至下游河床床面的挑流水舌外緣挑距mv1一為坎頂水面流速；按鼻坎處平均流速的1.1倍取用。0一鼻坎的挑角(單位度)；h一為坎頂平均水深h在鉛直向的投影，hi=hcos0;氣一為坎頂至河床面的高差

沖刷坑深度在工程上按下式估算:t=aq0.5H0.25k式中：tk水墊厚度，自水面至坑底的距離，moq為單寬流量，H為上下游水位差。a為沖坑系數(shù)。a.設(shè)計(jì)洪水位情況a）.計(jì)算挑射距離反弧段挑射水流速度Vj魅2g（S1-々cos。）其中：由長(zhǎng)江流域規(guī)劃辦公室整理的經(jīng)驗(yàn)公式得中其中：由長(zhǎng)江流域規(guī)劃辦公室整理的經(jīng)驗(yàn)公式得中=:]—0.055；上游水，k0.51 E面至挑坎頂部的高差:Si=1892.5-1864.36=28.14m,h2=1865.13-1858.600=6.43m,(河床1875.600)o又單寬流量q-L-362=12.07m3/(s?m),貝J流能比k=—^=一12.07_=0.026,小='1-0055=0.870eS：.5<g28.141.5<9.8 3k0.5hcos9=?=1.08cos25。=0.99m,將上述結(jié)果帶入V=里J2g(S—hcos0)得V=20.07m/s2.V=20.07x1.1=22.077m/s2。1則挑射距離:L=*[22.082xsin25。cos25。+22.08cos25。(‘22.08xsin225。+2x9.8x(0.99+6.43)]=44.01mb).計(jì)算沖刷深度對(duì)于巖石河床，b).計(jì)算沖刷深度對(duì)于巖石河床，計(jì)算沖刷坑深度的經(jīng)驗(yàn)公式為:t=aq0.5H0.25其中：口為沖坑系數(shù)，由經(jīng)驗(yàn)規(guī)定取值取其中：口為沖坑系數(shù)，由經(jīng)驗(yàn)規(guī)定取值取1.2。單寬流量:q=牛=33|=12.07m3/(s?m)；上下游水位差H=1892.5-1861.29=31.21m則沖刷坑深度:沖刷坑后的下游水深h=1861.29-1858.60=2.69m。則沖刷坑深度:t七=aq0.5H0.25=1.2?12.070.5?31.210.25=9.85m了=七-h=9.85-2.69=7.2m4401一=6.30>2.5~5.0滿足要求。七-h9.85-2.86b.校核洪水位情況a).計(jì)算挑射距離反弧段水流挑射速度v1=%，2g(q-々cos0)其中：由長(zhǎng)江流域規(guī)劃辦公室整理的經(jīng)驗(yàn)公式得中=,1-21255，上游水3k0.5面至挑坎頂部的高差：S1=1892.71-1864.36=28.35m,h2=1864.36-1858.700=5.66m,又單寬流量q=牛=756=25.2m3/(s?m)；則流能比kE斗則流能比kE斗5應(yīng)25.2 =0.05，4=28.351.5<9.81-0055=0.910k0-5Ehcos0=4=1.08cos23o=0.99m，將上述結(jié)果帶入v=里J2g(S—hcos0)得V=21.07m/s2.V=1.1x21.07=23.18m/s2。1則挑射距離:L=*[23.182xsin25。cos25。+23.18cos25。偵23.18xsin225。+2x9.8x(0.99+6.43)]=47.22mb).計(jì)算沖刷深度對(duì)于巖石河床，計(jì)算沖刷坑深度的經(jīng)驗(yàn)公式為:t=aq0.5H0.25k其中：口為沖坑系數(shù)，由經(jīng)驗(yàn)規(guī)定取值取1.2，單寬流量：Q756q=~^="30=25.2m3/(s?m),上下游水位差H=1892.71-1862.86=29.85m,沖刷坑后的下游水深ht=1862.86-1858.60=4.26m。則沖刷坑深度:t=aq0.5H0.25=1.2?25.20.5?29.85o.25=14.08mk七=七-h=14.08-4.26=9.82mL 一4722—=5.01>2.5~5.0，滿足要求。14.08-4.26七、壩體細(xì)部構(gòu)造擬定橫縫布置橫縫的劃分主要取決于地基的特性，河谷變化，溫度變化，結(jié)構(gòu)布置和澆筑能力，作用為減小溫度應(yīng)力，適應(yīng)地基的不均勻變形和滿足施工要求。設(shè)永久性橫縫，橫縫做成做成鉛直平面，不設(shè)健槽，橫縫內(nèi)不灌漿。使各壩段獨(dú)立工作，設(shè)置止水，采用兩道金屬止水片，中間設(shè)置瀝青井，金屬止水片采用1.0?1.6(mm)厚的紫銅片，每側(cè)埋入混混凝土的長(zhǎng)度取25cm，考慮溢流壩段前沿長(zhǎng)度與橫縫布置要求，橫縫間距取為16m.壩頂?shù)牟贾脡雾斏舷掠卧O(shè)置欄桿，取高為1.2m。廊道系統(tǒng)灌漿廊道寬取3m，高取4m，位置：距壩體上游面為(1892.5-1843.5)x0.05~(1892.5-1843.5)x0.1=2.45~4.9m，取為6m；底部距基巖大于1.5x3=4.5m,取為5m.灌漿廊道沿河床向兩岸逐漸升高，坡度不陡于40o~45o。為了檢查、觀測(cè)和排除壩體排水，在靠近壩體上游面高度每隔15~30m設(shè)置檢查和排水廊道，本設(shè)計(jì)取20m.斷面形式采用城門洞型。寬度取1.5m，高度取2.5m。至上游面距離為0.05曠0.07H,且不小于3m,本設(shè)計(jì)取3m。各層廊道在左右岸各設(shè)一個(gè)出口，與電梯井或直井相連。橫縫灌漿，固結(jié)灌漿，排水措施。帷幕灌漿的目的是降低壩低滲流壓力，防止壩基產(chǎn)生機(jī)械或化學(xué)管涌，減少壩基滲流量。帷幕深入相對(duì)隔水層3?5m.帷幕灌漿灌漿設(shè)一排。由下壩址地質(zhì)剖面圖可查得最低相對(duì)透水層q=3Lu的地層高程為1817m,則可定本設(shè)計(jì)帷幕灌漿孔底距壩基的距離為30m,固結(jié)灌漿的目的是提高基巖的整體穩(wěn)定性和強(qiáng)度，降低地基的透水性。固結(jié)灌漿布置在壩踵和壩址附近，孔距和排距一般從10?20m開始，采用內(nèi)插逐步加密的方法，最終間距約為3?4m。孔深5?8m。壩基排水的目的是進(jìn)一步降低壩底揚(yáng)壓力。在防滲帷幕后設(shè)置排水孔幕，排水孔幕與防滲帷幕下游面的距離，在壩基面處取2m。排水孔幕向下游傾斜，與帷幕成15。夾角，排水孔孔距為2?3m，孔徑為150?200mm,孔深一般為帷幕深度的0.4~0.6倍。八、附錄重力壩設(shè)計(jì)資料（一）、水文、氣象及泥沙資料某水庫(kù)所在流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤(rùn)氣候，立體帶狀氣候明顯，其特點(diǎn)是“冬長(zhǎng)夏短，春秋相連、雨熱同季、干濕分明”流域內(nèi)無氣象觀測(cè)資料，其氣象資料參照威寧縣氣象站資料：多年平均氣溫10.4°C,最冷月1月平均1.9°C，最熱月7月平均17.7°C，極端最高氣溫30.6^（1963年5月29日），極端最低氣溫-15.3°C（1977年2月9日）。年平均相對(duì)濕度80%，最大在秋季，達(dá)85%左右，最小在春季，在73%上下，全年平均霧日數(shù)76.0d，年平均日照時(shí)數(shù)1805.4h，為貴州全省各縣之冠。全年無霜期208.6d，大風(fēng)日數(shù)29.3d，冰雹日數(shù)2.6d，雷暴日數(shù)66.4d，霧日天數(shù)83.7d，降雪日數(shù)32.2d，最大積雪深度27cmo多年平均風(fēng)速3.2m/s，最大風(fēng)速20.7m/s，全年以SE風(fēng)為多，頻率為17%。流域水汽主要來自印度洋孟加拉灣，由于地勢(shì)較高，多年平均相對(duì)濕度較其它地區(qū)低。流域內(nèi)地表徑流主要來自降雨，但降雨時(shí)空上分布不均，大多集中在每年5?10月，降雨量占全年降雨總量的80-90%。暴雨一般出現(xiàn)在5?10月，日降雨量大于100mm的暴雨主要出現(xiàn)在6?8月，汛期比其他地區(qū)出現(xiàn)晚，降雨量較其它地區(qū)少，根據(jù)威寧縣氣象站歷年實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)：多年平均降雨量為909.7mm，豐水期（5?10月）平均降雨量795.4mm，占全年降雨量的87.7%，枯水期（11月至次年4月）平均降雨量114.3mm，占全年降雨量的12.3%，最大一日降水量為105.9mm（1984年7月23日），降水量，0.1mm的日數(shù)193d，降水量\10.0mm的日數(shù)28d，降水量\25.0mm的日數(shù)7d，降水量，50.0mm的日數(shù)1.3d，多年平均水面蒸發(fā)量為1282.5mm（20cm蒸發(fā)皿）。吹程為600米。（二）特征水位表5-5 主要建筑物特征水位及流量序號(hào)部位項(xiàng)目單位數(shù)量備注1水庫(kù)校核洪水位（P=0.2%）m1892.712設(shè)計(jì)洪水位（P=2%）m1892.53正常蓄水位m1892.54死水位m1885.85校核洪水位最大下泄流量m3/s7566相應(yīng)下游水位m1862.867設(shè)計(jì)洪水位最大下泄流量m3/s3628相應(yīng)下游水位m1861.299淤沙高程m1876.25堰頂高程：1888.00，溢流孔口設(shè)為3孔，每孔凈寬10m。（三）、地質(zhì)資料1、地形地貌下壩址河谷深切，為橫向谷，河流由SE向轉(zhuǎn)向NE向。兩岸坡山體地形坡度較陡，其中在1890m高程以下地形坡度較陡，基巖裸露；上部地形稍緩，為坡耕地、林地和荒坡，殘坡積層厚度最大達(dá)10m，一般3?5m；地形為淺切中山地形，河谷地形呈較寬緩的“V”形谷，河床沖積層厚度達(dá)8.8m。右岸坡在1889.5m高程修建有一條通鄉(xiāng)油路，寬9m左右。兩岸地貌主要為侵蝕切割形成的尖棱狀山脊地貌，為侵蝕構(gòu)造類型。下壩址河面高程1858.60m，河面寬43m；壩線位置河谷地形在1894.5m高程時(shí)寬高比為3.0，下壩址河流位于二塘向斜北東翼，靠二塘向斜軸部發(fā)育。壩址區(qū)右岸坡上游80m位置發(fā)育一條小溪溝（即鍋廠小河），為下切侵蝕型溪溝，鍋廠小河交匯口高程1859.0m，溪溝地形隨著山體地形的抬高，溪溝河床在1890m高程以下基巖裸露，基本上無沖積層，兩岸多為耕地和林地，殘坡積層厚度不大，一般為3m左右。3、地層巖性下壩址出露基巖地層主要為二疊