IX某水利樞紐混凝土面板堆石壩第一主要建筑物設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u243451.1大壩的輪廓尺寸及防滲體設(shè)計(jì) 2292771.1.1壩體組成 2325511.1.2壩頂高程 257531.1.3壩頂寬度及L型擋墻設(shè)計(jì) 289951.1.3.1壩頂寬度 287511.1.3.2L型擋墻設(shè)計(jì) 379711.2堆石料的設(shè)計(jì) 11159881.3壩坡穩(wěn)定分析 14206501.3.1穩(wěn)定分析方法 14290521.3.2穩(wěn)定分析計(jì)算原理、流程、成果分析 14206951.3.2.1壩坡穩(wěn)定分析 14216931.4壩頂構(gòu)造 15278631.5壩體沉降量估算 16235741.6混凝土面板 17160991.1.1面板厚度 17162011.1.2面板分縫設(shè)計(jì) 17216041.1.3面板配筋設(shè)計(jì) 17246101.1.3.1面板混凝土指標(biāo)確定： 17291591.1.3.2面板配筋設(shè)計(jì) 1869191.1.3.3面板撓度 19194671.7底座設(shè)計(jì) 1973591.7.1趾板的布置 2011731.7.2趾板的結(jié)構(gòu)尺寸 20285911.7.3趾板穩(wěn)定計(jì)算 22300151.7.4趾板分縫、配筋與錨筋 22173851.7.5趾板基礎(chǔ)處理 23240751.8分縫及止水 23206661.8.1周邊縫及止水 23315151.8.2面板分縫及止水 23255001.8.3防浪墻接縫及止水 23262071.9副壩設(shè)計(jì) 2440171.9.1副壩型式 2429681.9.2強(qiáng)度及穩(wěn)定驗(yàn)算 2419004①承載能力極限狀態(tài)壩趾的抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算 2527003②正常使用極限狀態(tài)壩踵拉應(yīng)力驗(yàn)算： 2525515②正常使用極限狀態(tài)壩踵拉應(yīng)力驗(yàn)算： 2728930①承載能力極限狀態(tài)壩趾的抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算 282612②正常使用極限狀態(tài)壩踵拉應(yīng)力驗(yàn)算： 2972111.9.3副壩與主壩的連接 29107701.9.4副壩的防滲設(shè)計(jì) 30244931.9.4.1防滲帷幕的設(shè)計(jì) 30247981.9.4.2固結(jié)灌漿的設(shè)計(jì) 30305801.9.4.3壩基排水 3093811.10大壩基礎(chǔ)處理 30194281.10.1河床基礎(chǔ)處理 3011871.10.2壩肩基礎(chǔ)處理 31241041.11工程量清單 311.1大壩的輪廓尺寸及防滲體設(shè)計(jì)1.1.1壩體組成混凝土面板堆石壩擋水防滲體系包括：面板、趾板、趾板以下基巖固結(jié)灌漿和帷幕灌漿、周邊縫和板間縫止水結(jié)構(gòu)、壩頂防浪墻。面板是大壩的主要防滲結(jié)構(gòu)。周邊縫和板間縫是防滲體系中保證防滲連續(xù)性的結(jié)構(gòu)。趾板則是布置在防滲面板的周邊，坐落在河床及兩岸巖基上的混凝土結(jié)構(gòu)。趾板和面板共同作用于壩基之上形成防滲體。通過趾板下巖石地基的固結(jié)灌漿和帷幕灌漿，使趾板下巖石地基的滲流通道封閉，形成完整的防滲體系。因此，趾板是防滲系統(tǒng)的一個(gè)連接環(huán)節(jié)，其主要功能是：作為趾板板下巖基的灌漿的蓋板：保證面板和壩基基巖間的不透水聯(lián)系；當(dāng)采用滑動(dòng)模板施工時(shí)，趾板又可以作為滑動(dòng)模板施工的開始面。1.1.2壩頂高程由4.4節(jié)計(jì)算可得，防浪墻頂高程280.2m，根據(jù)混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范可知，防浪墻頂高出壩頂1-1.2m，且防浪墻底高于正常蓄水位。取防浪墻頂高出壩頂1.2m，壩頂高程▽壩頂=280.2-1.2=279.0m1.1.3壩頂寬度及L型擋墻設(shè)計(jì)1.1.3.1壩頂寬度壩頂寬度主要取決于構(gòu)造、交通、施工及運(yùn)行等要求，通常壩高小于100m時(shí)，壩頂寬度宜采用4-8m，本工程高53.5m，壩頂高程小于100m，所以壩頂寬度B取為6m。1.1.3.2L型擋墻設(shè)計(jì)(1)L型防浪墻尺寸選擇

在面板堆石壩中，通常都將鋼筋混凝土防浪墻設(shè)置在壩頂上游邊緣處，來降低壩頂高度，減少工程量，降低造價(jià)，加快施工進(jìn)度的目的。防浪墻通常為懸臂式結(jié)構(gòu)，上游部分底面應(yīng)與面板頂面連結(jié)，共同構(gòu)成防水整體。因各段壩高不同，各段壩頂?shù)某料菖c下游位移量難免有所差異，為防止產(chǎn)生的不均勻變形裂縫與溫度裂縫，防浪墻應(yīng)設(shè)置伸縮接縫。

壩頂上游側(cè)設(shè)置L型防浪墻，根據(jù)防浪墻底部高程宜高于正常蓄水位的要求，取防浪墻底部高程略高于正常蓄水位，取為271.2m,則墻高h(yuǎn)=280.2-271.2=4.0m，

壩頂上游側(cè)底部設(shè)0.8m寬的檢修走道。

L型擋墻尺寸如圖6-1所示：尺寸單位mm,高程單位m=2\*GB2⑵L型擋墻配筋及底部抗滑穩(wěn)定性計(jì)算=1\*GB3①設(shè)計(jì)狀況當(dāng)上游水位低于271.2m時(shí)，即擋墻上游無水的情況下為最不利工況，應(yīng)按此工況進(jìn)行配筋計(jì)算。=1\*alphabetica土壓力計(jì)算計(jì)算中土的各項(xiàng)參數(shù)采用A組堆石試驗(yàn)參數(shù)。土壓力采用庫侖理論計(jì)算：（6-1）該工況下土壓力為主動(dòng)土壓力。主動(dòng)土壓力系數(shù)：式中—內(nèi)摩擦角，38.58°解得=0.232則主動(dòng)土壓力：(6-2)產(chǎn)生彎矩：式中—結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，構(gòu)件安全級(jí)別為=2\*ROMANII級(jí)，取=1.0；—持久工況系數(shù)，=1.0；—永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，=1.05；解得=1.95kN·m=2\*alphabeticb配筋計(jì)算環(huán)境級(jí)別為二類，保護(hù)層厚度a=30mm取單位寬度1m進(jìn)行計(jì)算，混凝土采用C25，則軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值＝12.5N/mm2。鋼筋采用=2\*ROMANII級(jí)鋼筋，=310N/mm2截面抵抗矩系數(shù)：（6-3）式中—結(jié)構(gòu)系數(shù)，=1.2解得=0.0030=0.0030<=0.544，屬于適筋破壞。鋼筋面積：=51.9mm2計(jì)算的配筋率：=0.00121%<=0.15%故采用最小配筋率配筋：＝705mm2選配（=679㎜2），誤差在5%以內(nèi)，滿足要求。在上游側(cè)采用構(gòu)造對(duì)稱配筋，配，分布鋼筋采用，底板取2-2截面進(jìn)行配筋計(jì)算，結(jié)果亦按構(gòu)造配筋，配，分布鋼筋采用。=3\*alphabeticc抗滑穩(wěn)定性分析取單寬1m計(jì)算。豎向荷載：=42kN=48kN=127.93kN豎向合力=217.93kN水平荷載：主動(dòng)土壓力=34.61kN對(duì)底板中心求矩：＝39.9kN·m，＝83.15kN·m，＝32.3kN·m＝10.95kN·m，其中B為單寬，L為底板長度解得＝58.59k，＝50.38k＝1.16<[]抗滑穩(wěn)定系數(shù)，其中為水平合力。解得＝1.70>1.25滿足抗滑穩(wěn)定要求抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算采用公式（6-4）式中─擋土墻抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)，特殊組合（施工期）1.40，正常組合（正常蓄水位）1.50，取為1.50；─作用于墻身各力對(duì)墻的穩(wěn)定力矩；─作用于墻身各力對(duì)墻的傾覆力矩=32.3KN.m=479.11KN.m==14.83＞〔〕=1.50，滿足抗傾覆穩(wěn)定要求地基承載力的計(jì)算=1\*alphabetica偏心距e=式中e為墻底壓力的偏心距離，對(duì)于硬土e≤B/5；B為墻底寬，4.0m；C為墻底面上垂直力的作用點(diǎn)與墻身前趾間的距離；為作用在墻上的垂直力=2\*alphabeticb計(jì)算判別e==-0.050m＜B/5=0.8m=3\*alphabeticc基底應(yīng)力墻前基底處應(yīng)力==42.86kN/m墻后基底處應(yīng)力=59.99kN/m、均小于25，滿足地基承載要求，且、均大于0，無拉應(yīng)力出現(xiàn)，所以L型擋墻滿足應(yīng)力條件。=2\*GB3②校核狀況 同樣，對(duì)L型防浪墻的豎直部分簡(jiǎn)化為懸臂梁進(jìn)行計(jì)算當(dāng)上游水位低于271.6m時(shí)，即防浪墻上游無水的情況下為最不利工況，應(yīng)按此工況進(jìn)行配筋計(jì)算。主動(dòng)土壓力：E=12.64kN產(chǎn)生彎矩：10.175kN.m校核水壓力：=11.036KN產(chǎn)生彎矩：1.622KN.m總彎矩：=10.174-1.622=3.55kN.m總彎矩小于設(shè)計(jì)狀況下彎矩，采用對(duì)稱配筋，在上游側(cè)采用構(gòu)造對(duì)稱配筋，配，分布鋼筋采用底板配筋（=2\*ROMANII-=2\*ROMANII截面）＝127.93kN =32.4kN對(duì)彎矩的影響很小，可忽略不記對(duì)=2\*ROMANII-=2\*ROMANII面產(chǎn)生的彎矩：=77.19kN.m對(duì)=2\*ROMANII-=2\*ROMANII截面進(jìn)行配筋計(jì)算取單位寬度進(jìn)行計(jì)算，保護(hù)層厚度取30mm截面抵抗矩系數(shù)：0.034<=0.544，屬于適筋破壞。鋼筋面積：=570.71mm2計(jì)算的配筋率：=0.12%<=0.15%故采用最小配筋率配筋：＝705mm2也按構(gòu)造配筋，與設(shè)計(jì)情況一樣抗滑穩(wěn)定性分析取單寬1m計(jì)算。豎向荷載：42kN=48kN＝127.93kN11.772kN 豎向合力＝42+48+127.93+11.772=229.702kN水平荷載：靜土壓力＝34.61kN（←）靜水壓力＝19.62kN（→）浪壓力=14.38kN（→）水平合力＝19.62+14.38－34.61＝-0.61kN對(duì)底板中心求矩：＝42×（2-0.8-0.25）=39.9kN.m(逆時(shí)針)＝127.93×(2-2.7/2)=83.15kN.m(順時(shí)針)＝11.772×(2-0.4)＝18.84kN.m(逆時(shí)針)＝1/2×20.601×2.8×0.4286×2.8/3=32.30kN·m(逆時(shí)針)＝1/2×9.81×2×2/3=13.08kN·m(順時(shí)針)＝=12.74kN·m(順時(shí)針)＝17.93kN·m解得＝64.15k ＝50.71k<[][]抗滑穩(wěn)定系數(shù),特殊組合，取為2.0滿足抗滑穩(wěn)定要求。抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算采用公式（6-5）式中─擋土墻抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)，特殊組合，取為1.40─作用于墻身各力對(duì)墻的穩(wěn)定力矩─作用于墻身各力對(duì)墻的傾覆力矩=32.3KN.m=517.82KN.m滿足抗傾覆穩(wěn)定要求。地基承載力的計(jì)算=1\*alphabetica偏心距e=（6-6）式中e為墻底壓力的偏心距離，對(duì)于硬土e≤B/5B為墻底寬，4.0mC為墻底面上垂直力的作用點(diǎn)與墻身前趾間的距離為作用在墻上的垂直力=2\*alphabeticb計(jì)算判別e===-0.23m＜B/5=0.8mc基底應(yīng)力墻前基底處應(yīng)力===35.65kN/m墻后基底處應(yīng)力==73.20kN/m、均小于25，滿足地基承載要求，且、均大于0，無拉應(yīng)力出現(xiàn)，所以L型擋墻滿足應(yīng)力條件。綜上所述，L型擋墻滿足要求。1.2堆石料的設(shè)計(jì)1.2.1堆石料基本特性參數(shù)1.2.2壩體分區(qū)因本工程當(dāng)?shù)囟咽霞皯?yīng)力狀態(tài)因素，參照水布埡面板堆石壩典型斷面圖（水工設(shè)計(jì)手冊(cè)第2版第6卷p196）將大壩大致分區(qū)如下：圖6-2面板堆石壩典型斷面圖1.2.2.1墊層區(qū)參照其他工程，本工程墊層水平寬度取3m。1.2.1.2過渡區(qū)本工程取水平寬度為4m。1.2.2.3堆石區(qū)主堆石區(qū)承受水壓力采用硬巖。次堆石區(qū)使用與主堆石區(qū)相同的石料。1.2.3分區(qū)設(shè)計(jì)1.2.3.1墊層設(shè)計(jì)：規(guī)范《SL228-2013》中明確規(guī)定細(xì)粒率小于0.1mm的含量應(yīng)保持在4%~8%。經(jīng)過壓實(shí)后的材料均應(yīng)具備內(nèi)部滲透力穩(wěn)定性、較低的壓縮性和較高的耐受力及較強(qiáng)的抗剪能力,且具備良好的建筑施工性能。因?yàn)殇伭显谶M(jìn)行施工過程中時(shí)會(huì)發(fā)生分離,為了發(fā)揮滲流控制作用，小于5mm的顆粒含量宜控制在35%～55%。本設(shè)計(jì)則采用下限。圖6-3墊層料級(jí)配曲線由于未進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)碾壓實(shí)驗(yàn)和砂礫石實(shí)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)根據(jù)規(guī)范經(jīng)驗(yàn)，因此以下標(biāo)準(zhǔn)僅供參考，具體情況應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。墊層區(qū)（2A）的填筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置如下表6-4所示：1.2.3.2過渡區(qū)設(shè)計(jì)根據(jù)國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)《SL228-2013》的規(guī)定：過渡料的最大粒徑一般不應(yīng)超過300mm，級(jí)配連續(xù)，壓實(shí)后的過渡料須具有低壓縮性和高抗剪強(qiáng)度，能自由排水。以往常有墊層和過渡層寬度之和達(dá)到6m的情況，且在水工設(shè)計(jì)手冊(cè)中明確要求，過渡層水平寬度也不宜小于3m，考慮到施工方便，因此本設(shè)計(jì)采用過渡層和墊層區(qū)水平寬度等寬，為3m。本次過渡區(qū)設(shè)計(jì)為最大粒徑取300mm，粒徑0.075～2mm的含量5%～15%。圖6-4過渡區(qū)級(jí)配曲線由于未進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)碾壓實(shí)驗(yàn)，因此本設(shè)計(jì)根據(jù)規(guī)范經(jīng)驗(yàn)以下標(biāo)準(zhǔn)僅供參考，具體情況應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。過渡區(qū)（3A）的填筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置如下表6-5所示：1.2.3.3主堆石區(qū)設(shè)計(jì)根據(jù)規(guī)范《SL228-2013》的明確規(guī)定，用于建造主堆石區(qū)的硬巖堆石料壓實(shí)后應(yīng)具有自由排水性能、較高的抗剪強(qiáng)度和較低的壓縮性。主堆石區(qū)最大粒徑應(yīng)不超過壓實(shí)層厚度，小于5mm顆粒含量不宜超過20%，小于0.075mm顆粒含量不宜超過5%。由于壩址處有大量優(yōu)質(zhì)千枚巖，屬硬巖，滿足強(qiáng)度要求，因此采用當(dāng)?shù)夭牧锨稁r進(jìn)行筑壩。因此主堆石區(qū)（3B）的石料級(jí)配曲線如圖6-5所示。圖6-5主堆石區(qū)區(qū)級(jí)配曲線由于未進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)碾壓實(shí)驗(yàn)，因此本設(shè)計(jì)根據(jù)規(guī)范經(jīng)驗(yàn)給以下標(biāo)準(zhǔn)僅供參考，具體情況應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。堆石區(qū)（3B）的填筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置如下表6-6所示：1.2.3.4下游堆石區(qū)設(shè)計(jì)下游堆石區(qū)分為浸潤線以上和以下兩段，設(shè)計(jì)成一種與主堆石地段相同的填筑材料。1.3壩坡穩(wěn)定分析規(guī)范《SL228—2013》明確規(guī)定了面板堆石壩壩坡宜考慮參照現(xiàn)有的已建設(shè)工程進(jìn)行選擇,可不對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性的分析。當(dāng)系統(tǒng)中存在規(guī)定情況之一時(shí),應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的穩(wěn)定性分析：因此本工程雖參照已建工程確定的壩坡，且由硬巖堆砌，但由于符合了規(guī)范（壩基有軟弱夾層，細(xì)砂層粉砂層粘性土夾層），因此需要進(jìn)行壩坡穩(wěn)定分析。此外由于本工程地處6度地震區(qū)，不必進(jìn)行地震穩(wěn)定分析。1.3.1穩(wěn)定分析方法常用的土石壩壩坡穩(wěn)定分析方法有:瑞典圓弧法和折線法。瑞典圓弧法較適用于土壩，厚土斜心墻和厚土心墻堆石壩。折線法較適用于混凝土面板堆石壩，薄土斜心墻和薄土心墻堆石壩。本工程為混凝土面板堆石壩，所以采用折線法。由于在計(jì)算分析堆石體上游坡面的穩(wěn)定程度時(shí)，不考慮上游的庫水壓力的作用，因而上下游坡面的穩(wěn)定計(jì)算的方法基本相同。且相對(duì)于上游，下游的邊坡問題更加嚴(yán)重，所以選用下游進(jìn)行穩(wěn)定分析。1.3.2穩(wěn)定分析計(jì)算原理、流程、成果分析規(guī)范《SL228—2013》規(guī)定壩體穩(wěn)定計(jì)算方法及最小安全系數(shù)應(yīng)按SL274執(zhí)行。1.3.2.1壩坡穩(wěn)定分析假定壩坡為1.4，按文獻(xiàn)《基于折線滑動(dòng)面法的1土石壩壩坡穩(wěn)定分析方法》方法折線法算，在cad里作出大致模型，（以下游壩坡為例）圖中A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，X軸水平指向下游，Y軸垂直指向地基，建立直角坐標(biāo)系。假設(shè)滑動(dòng)面的三個(gè)點(diǎn)A、C、D。計(jì)算中將滑動(dòng)土體ACD分成兩個(gè)滑塊，P1為相鄰兩土體滑動(dòng)面上的作用力，假設(shè)其方向平行于AD，將滑動(dòng)土體分為ABCD和CDE兩塊，各塊重量分別為W1和W2，兩塊土體底面的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)假設(shè)為φ1、φ2，采用擬靜力法，計(jì)算中所有力都可以簡(jiǎn)化到形心處，只考慮力的平衡。ABCD塊的平衡方程為：（1）CDE塊的平衡方程為：（2）聯(lián)立方程求解，設(shè)計(jì)水位下，計(jì)算得：P=301075N，K=1.583級(jí)土石壩，最小Kc=1.2，合理。1.4壩頂構(gòu)造混凝土面板堆石壩壩頂上側(cè)應(yīng)放防浪墻，墻頂比大壩的頂端高1～1.2m，且與面板的頂部的銜接，比水庫正常蓄水位高。防浪墻底部高程以上的壩體，用細(xì)堆石料填筑，并鋪設(shè)路面。防浪墻立墻上游的底板上，宜設(shè)寬度0.6m～0.8m的檢查用人行便道。本工程設(shè)計(jì)采用L型防浪墻，墻高4.0m，擋墻頂高出壩頂1.2m。檢查用人行便道寬度為0.6m。防浪墻采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，墻頂部厚0.5m.防浪墻底高程271.2m頂高程280.2m壩頂細(xì)部構(gòu)造如圖6-6。1.5壩體沉降量估算《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》中介紹面板堆石壩的壩體沉降量主要是由于壩高、壩體壓縮模量、河谷形狀等各種環(huán)境因素的作用影響而產(chǎn)生，通常與壩高的平方成正比，與壓縮模量成反比。利用這一關(guān)系，可以用工程類比法根據(jù)已建面板壩的實(shí)測(cè)壩體沉降量，按下式（6-17）計(jì)算待建壩的壩體沉降：S2式中：S1、S2—已建壩1、待建壩2的壩體沉降；H1、H2—已建壩1、待建壩2的壩高；E1、E2—已建壩1、待建壩2的壩體壓縮模量巖石泊松比：弱風(fēng)化千枚巖：=0.25～0.3，巖石的彈性模量：弱風(fēng)化千枚巖：E=（0.8～1.0）×104MPa千枚巖與片巖、板巖類似，在水工設(shè)計(jì)手冊(cè)p290的堆石壓縮模量統(tǒng)計(jì)中只有片麻巖（科特梅爾），蓄水前堆石的壓縮模量Erc=50MPa而《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》給出施工期壩體自重引起的最大沉降量公式（6-18）為：S=λ式中：S—壩體最大沉降量；λ—堆石密度，t/m3；H—壩高，m；Erc—堆石壓縮模量，MPa計(jì)算得S1=141.135mm，則S2=41.076mm1.6混凝土面板混凝土面板主要是防止壩體墊層滲漏，總體上有一定柔性，但部分剛度較大。1.1.1面板厚度根據(jù)《SL228—2013》規(guī)定，中低壩，可采用0.3～0.4m的等厚面板。本工程采用0.4m的等厚面板。1.1.2面板分縫設(shè)計(jì)因地區(qū)的氣候條件、地基類型、施工條件的不同，在面板內(nèi)部及其周邊上將產(chǎn)生不同的溫度應(yīng)力的沉降變形應(yīng)力。有可能產(chǎn)生極其有害的裂縫發(fā)生。為保證混凝土面板整體性和防滲能力，可以對(duì)面板及其周邊進(jìn)行合理分縫，以增加面板整體柔性，并在縫中設(shè)立止水設(shè)施，防止?jié)B漏。按照接縫在面板中的位置及作用，可分為周邊縫；垂直縫（縱縫）；水平縫。本設(shè)計(jì)采用的面板分縫如下圖（6-7）所示：1.1.3面板配筋設(shè)計(jì)1.1.3.1面板混凝土指標(biāo)確定：《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》針對(duì)面板混凝土給出以下指標(biāo)：強(qiáng)度指標(biāo)：本工程選取C25強(qiáng)度等級(jí)混凝土?？?jié)B性指標(biāo)：提高抗?jié)B指標(biāo)對(duì)承受高水力比降的薄面板耐久性是有利的。則本工程選取W12抗?jié)B等級(jí)混凝土。3.耐久性指標(biāo)：混凝土的抗凍指標(biāo)大致反映耐久性指標(biāo)，而南方地區(qū)絕大多數(shù)沒有抗凍要求。為保證耐久性，在無抗凍要求條件下，設(shè)計(jì)時(shí)其抗凍性能指標(biāo)也不得低于F100。4.抗裂性指標(biāo)：鑒于目前的研究水平，可借鑒大體積水工混凝土的經(jīng)驗(yàn)，取極限拉伸應(yīng)變作為面板混凝土的抗裂性指標(biāo)，參考以下表（6-9）。取80則本工程選取混凝土極限拉伸值為80×10-6。綜上，本工程面板混凝土采用C25W12F100。1.1.3.2面板配筋設(shè)計(jì)規(guī)范《SL228—2013》規(guī)定，面板宜采用單層雙向配筋，鋼筋可置于面板界面中部或偏上位置，每向配筋率宜為0.3%～0.4%，水平向配筋率可小于順坡向配筋率。本設(shè)計(jì)中則采用順坡向配筋率為0.4%，水平向配筋率為0.3%。鋼筋采用HRB335熱軋鋼筋。取單寬（1m）截面分析：因面板長期處于淡水水下環(huán)境，因此屬于二類環(huán)境類別，取a=25mm。則h0=h-a=400-25=375mm按配筋率計(jì)算的順坡向As=1500mm2，縱坡向As=1125mm2。則順坡向配筋選取4B22（As=1520mm2），縱坡向配筋選取4B18（As=1256mm2），且縱坡向鋼筋布置在順坡向鋼筋上層。配筋圖見圖（6-8）：圖（6-8）面板配筋圖1.1.3.3面板撓度《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》關(guān)于面板撓度給出如下公式：1.面板在水荷載作用下的撓度可按下式計(jì)算δn式中：δnH—壩高，m；Erc—蓄水前堆石的壓縮模量，MPa。計(jì)算得δn2.長期蓄水的穩(wěn)定撓度通常河谷寬高比大于3.1為寬河谷。本工程主壩寬度237.55m，則寬高比4.5針對(duì)寬河谷，《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》給出如下公式：（6-20）計(jì)算得=78.87mm。1.7底座設(shè)計(jì)底座亦稱趾板，是壩身防滲體（面板）和壩基防滲體的連接結(jié)構(gòu)，底座與面板用周邊縫連接。趾板的橫截面如圖6－13示1.7.1趾板的布置圖6－13趾板結(jié)構(gòu)圖圖6－13趾板結(jié)構(gòu)圖圖6－14趾板布置圖(a)趾板底面開挖成與該段岸坡平行或接近相同坡度的平面，以趾板軸線為控制線。這種布置的優(yōu)點(diǎn)在于趾板地基開挖較少，但其趾板有一定的橫向坡度，不利于機(jī)械施工。圖6－14趾板布置圖圖6－15趾板開挖方式(b)趾板橫截面上其底面線為水平線，但不同的地段趾板不等，但這種情況“x-x”線可能在趾板之外，且開挖量大。圖6－15趾板開挖方式(c)岸坡趾板幾何形狀與河床段趾板相同，但不同的趾板的角不同，將趾板橫剖面底面線開挖成與水平線具有一定的夾角，優(yōu)、缺點(diǎn)與(a)相同。本設(shè)計(jì)采用方案C。1.7.2趾板的結(jié)構(gòu)尺寸a.趾板的寬度S：根據(jù)規(guī)范得：趾板的寬度一般可根據(jù)趾板下基巖的允許水力梯度和地基處理措施確定，其最小寬度宜為3m。允許的水力梯度宜符合下表的規(guī)定。由于此工程屬于強(qiáng)風(fēng)化巖層，S=H（1/5～1/10），河床段取S=4.2m圖6－16DF段趾板尺寸取AB段：3m，BC段：4m，CD段：4.2m，DF段4.2m，EF段：4.2m，F(xiàn)G段：4m，GH段：3m圖6－16DF段趾板尺寸b.趾板厚度h：取趾板厚度0.4m。c.趾板端部斜長度：該段作為面板滑模施工時(shí)的起始工作面，要求該段與防滲面板在同一平面上，該段的坡度與面板坡度相同，該段的長度通常要求不小于0.8m。d.本工程a區(qū)1.0m，在靠近壩軸線趾板，a取0.8m。e.趾板的坡度角：根據(jù)《混凝土面板壩工程》得橫剖面上面板迎水面與水平線的夾角，公式如下：（6-7）當(dāng)CB平行壩軸線時(shí)，則公式變?yōu)椋河缮鲜龉轿覀兛梢杂?jì)算得出面板的迎水平面與水平線之間的夾角,從而確定趾板各個(gè)剖面的尺寸。AB段：23.10BC段：28.530CD段：31.560DE段：33.690EF段：24/180FG段：30.320GH段：21.33601.7.3趾板穩(wěn)定計(jì)算根據(jù)規(guī)范，趾板通?？刹蛔鞣€(wěn)定分析，當(dāng)趾板厚度大于2m時(shí)，須進(jìn)行穩(wěn)定和應(yīng)力分析。故本工程不需要。1.7.4趾板分縫、配筋與錨筋為充分適應(yīng)溫度的變化、地形的變化和混凝土干縮的影響，趾板可沿壩軸線方向每隔6～8m設(shè)置伸縮縫一道，縫內(nèi)設(shè)置止水并需與周邊縫內(nèi)止水焊接牢固。本工程采用8m一縫。圖6－17趾板鋼筋分布示意圖1－構(gòu)造鋼筋；2－錨筋圖6－17趾板鋼筋分布示意圖1－構(gòu)造鋼筋；2－錨筋根據(jù)《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》得：趾板宜采用單層雙向鋼筋，每向配筋率可采用0.3%～0.4%。巖基上趾板鋼筋的保護(hù)層厚度為10cm～15cm；非巖基上趾板，鋼筋宜布置在趾板截面的中部。每向配筋率為0.3%，共為0.6%。由于此工程水頭較低，趾板厚度較低，故采用雙向構(gòu)造配筋，配筋率為0.4%，保護(hù)層厚度為15cm.在周邊接縫處加配構(gòu)造鋼筋。取單寬1m，=0.4％，則：查《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》附錄三表一，選用。由于趾板地基的帷幕與固結(jié)灌漿，通常都在趾板上進(jìn)行，底座又起了灌漿頂蓋的作用，在底座內(nèi)設(shè)置錨筋將趾板固定在基巖上。錨筋按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)：采用直徑28mm鋼筋兩向間距1m，伸入基巖5m，頂端彎成180°，彎鉤與頂面鋼筋勾連。為使其在灌漿時(shí)不被抬起，常用螺紋鋼筋，間距1.2～1.5m，錨入基巖的深度3～4m?；炷帘砻鎽?yīng)預(yù)留灌漿用鐵管，以避免灌漿鉆孔時(shí)切斷鋼筋。1.7.5趾板基礎(chǔ)處理趾板采取固結(jié)灌漿和帷幕灌漿，帷幕灌漿布置在趾板中心線，固結(jié)灌漿布置與帷幕灌漿的兩側(cè)。1.8分縫及止水1.8.1周邊縫及止水圖6-18周邊縫止水布置圖具體布置見圖6-18。圖6-18周邊縫止水布置圖1.8.2面板分縫及止水在拉應(yīng)力區(qū)，面板的水平距離為6m,在受壓區(qū)，面板的水平距離為12m。“B”型垂直縫采用一道“W”型止水銅片，將銅片設(shè)置于面板底部的混凝土墊層上?！癆”型垂直縫，采用雙重止水，底部設(shè)一道“W”型止水銅片，在接縫頂部的預(yù)留三角形槽內(nèi)，設(shè)置有向外凸起的“IGAS”填料，并以聚氯乙烯薄膜覆蓋。1.8.3防浪墻接縫及止水防浪墻與面板間的接縫應(yīng)按周邊縫設(shè)計(jì)，除設(shè)底部銅片止水外，縫內(nèi)填柔性填料；由于此接縫高程高于正常蓄水位，縫內(nèi)中、下部柔性填料用瀝青浸漬木板代替，其中底部銅片止水應(yīng)和面板垂直縫的銅止水片連接。1.9副壩設(shè)計(jì)為降低造價(jià)，減小壩軸線，右岸布置一副壩。1.9.1副壩型式按照《NB/T35026—2014》的要求，結(jié)合國家相關(guān)技術(shù)規(guī)范和實(shí)際大壩選址調(diào)查資料,則可將副壩放在270m高程以上的全風(fēng)化巖石上。本次副壩設(shè)計(jì)選擇布置在右岸埡口右上處且開挖到270m高程，壩頂高度與主壩相同，為279m。采用重力式混凝土擋墻，考慮到汽車上壩要求，取壩頂寬寬度與主壩相同為8m。其中，壩底最小寬度：B=式中：H—壩高,H=279－270=9m；—混凝土容重,=24kN/m3；—水容重,=9.81kN/m3；—揚(yáng)壓力折減系數(shù),取為0.25；則B=1.07m，則B取為10m。1.9.2強(qiáng)度及穩(wěn)定驗(yàn)算正常蓄水位混凝土重力壩壩基面荷載名稱分項(xiàng)系數(shù)序號(hào)荷載大?。╧N）力臂(m)彎矩（kN·m）（逆時(shí)針為正）自重1.0①1965.3210.871709.83水壓力1.0②122.6251.67-204.375揚(yáng)壓力1.2③39.240.33-12.94921.2④19.624-78.481.2⑤39.244.33-168.9092浪壓力1.2⑥22.713.9626-90應(yīng)力復(fù)核：γ0=1.0，γd=1.2，Ψ=1.0①承載能力極限狀態(tài)壩趾的抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算∑Wr=1965.321-1.2*（39.24+19.62+39.24）=1847.601kN∑M=1709.83-204.374-1.2*（12.9492+78.48+168.9092+90）=1085.0489kN·mTR=4.13mJR=1/12bh3=83.33m4壩趾抗壓強(qiáng)度作用效應(yīng)計(jì)算公式：S（?）=（計(jì)算得：S（*）=130.98kPaR（*）=fc=14.3MPaγ0*Ψ*S（*）=130.98kPa≦R（*）/γd=11911.67kPa故壩趾滿足抗壓強(qiáng)度要求。②正常使用極限狀態(tài)壩踵拉應(yīng)力驗(yàn)算：∑Wr=1965.321-（39.24+19.62+39.24）=1867.221kN∑M=1709.83-204.374-（12.9492+78.48+168.9092+90）=1154.12kN·mTR=5.87mJR=1/12bh3=83.33m4壩踵抗拉強(qiáng)度作用效應(yīng)計(jì)算公式：S（?）=（計(jì)算得：S（*）=268.092kPa＞0故壩踵拉應(yīng)力滿足要求。穩(wěn)定分析：《SL319—2018》規(guī)定抗滑穩(wěn)定計(jì)算主要核算壩基面滑動(dòng)條件，采用剛體極限平衡法應(yīng)按抗剪強(qiáng)度公式計(jì)算壩基面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。抗剪強(qiáng)度公式：K=f∑W式中：∑w=1965.321-（39.24+19.62+39.24）=1867.221kN∑P=122.625+22.71=145.335kN則計(jì)算得K=1.42而按照《SL319—2018》的規(guī)定，采用上述公式計(jì)算的壩基面抗滑穩(wěn)安全系數(shù)K值不應(yīng)小于下表所規(guī)定。荷載組合壩的級(jí)別1級(jí)2級(jí)3級(jí)基本組合1.101.051.05特殊組合（1）1.051.001.00（2）（擬靜力法）1.001.001.00則K=1.42＞1.05，滿足抗滑穩(wěn)定要求。設(shè)計(jì)洪水位混凝土重力壩壩基面荷載名稱分項(xiàng)系數(shù)序號(hào)荷載大小（kN）力臂(m)彎矩（kN·m）（逆時(shí)針為正）自重1.0①1965.3210.871709.83水壓力1.0②278.122.51-698.0812揚(yáng)壓力1.2③59.09540.33-19.50151.2④29.54774-118.19091.2⑤59.09544.33-251.08浪壓力1.2⑥22.711.4926-147.4469應(yīng)力復(fù)核：γ0=1.0，γd=1.2，Ψ=1.0①承載能力極限狀態(tài)壩趾的抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算∑Wr=1965.321-1.2*（59.0954+29.5477+59.0954）=2150.7138kN∑M=1709.83-698.0812-1.2*（19.5015+118.1909+251.08）=539.222kN·mTR=4.13mJR=1/12bh3=83.33m4壩趾抗壓強(qiáng)度作用效應(yīng)計(jì)算公式：S（?）=（計(jì)算得：S（*）=188.35kPaR（*）=fc=14.3MPaγ0*Ψ*S（*）=188.35kPa≦R（*）/γd=11911.67kPa故壩趾滿足抗壓強(qiáng)度要求。②正常使用極限狀態(tài)壩踵拉應(yīng)力驗(yàn)算：∑Wr=1965.321-（59.0954+29.5477+59.0954）=1817.5825kN∑M=1709.83-698.0812-（19.5015+118.1909+251.08+147.4469）=470.5295kN·mTR=5.87mJR=1/12bh3=83.33m4壩踵抗拉強(qiáng)度作用效應(yīng)計(jì)算公式：S（?）=（計(jì)算得：S（*）=214.90kPa＞0故壩踵拉應(yīng)力滿足要求?！苭=1965.321-（59.0954+29.5477+59.0954）=1817.5825kN∑P=278.12+22.71=300.83kN則計(jì)算得K=3.02而按照《SL319—2018》的規(guī)定，安全系數(shù)K值不應(yīng)小于下表所規(guī)定的數(shù)值。荷載組合壩的級(jí)別1級(jí)2級(jí)3級(jí)基本組合1.101.051.05特殊組合（1）1.051.001.00（2）（擬靜力法）1.001.001.00則K=3.02＞1.05，滿足抗滑穩(wěn)定要求。校核蓄水位混凝土重力壩壩基面荷載名稱分項(xiàng)系數(shù)序號(hào)荷載大?。╧N）力臂(m)彎矩（kN·m）（逆時(shí)針為正）自重1.0①1965.3210.871709.83水壓力1.0②341.09682.8-969.07104揚(yáng)壓力1.2③65.92320.33-21.546561.2④32.96164-131.84641.2⑤65.92324.33-285.4475浪壓力1.2⑥10.3687.7163-80應(yīng)力復(fù)核：γ0=1.0，γd=1.2，Ψ=0.95①承載能力極限狀態(tài)壩趾的抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算∑Wr=1965.321-1.2*（65.9232+32.9616+65.9232）=1767.5514kN∑M=1709.83-969.07103-1.2*（21.54656+131.8464+285.4475）=214.15kN·mTR=4.13mJR=1/12bh3=83.33m4壩趾抗壓強(qiáng)度作用效應(yīng)計(jì)算公式：S（?）=（計(jì)算得：S（*）=165.14kPaR（*）=fc=14.3MPaγ0*Ψ*S（*）=157.83kPa≦R（*）/γd=11911.67kPa故壩趾滿足抗壓強(qiáng)度要求。②正常使用極限狀態(tài)壩踵拉應(yīng)力驗(yàn)算：∑Wr=1965.321-（65.9232+32.9616+65.9232）=1800.513kN∑M=1709.83-969.07103-（21.54656+131.8464+285.4475）=301.9185kN·mTR=5.87mJR=1/12bh3=83.33m4壩踵抗拉強(qiáng)度作用效應(yīng)計(jì)算公式：S（?）=（計(jì)算得：S（*）=201.32kPa＞0故壩踵拉應(yīng)力滿足要求?！苭=1965.321-（65.9232+32.9616+65.9232）=1800.513kN∑P=341.0968+10.368=351.4648kN則計(jì)算得K=2.53而按照《SL319—2018》的規(guī)定，采用上述公式計(jì)算的安全系數(shù)K值不應(yīng)小于下表所規(guī)定的數(shù)值。荷載組合壩的級(jí)別1級(jí)2級(jí)3級(jí)基本組合1.101.051.05特殊組合（1）1.051.001.00（2）（擬靜力法）1.001.001.00則K=2.53＞1.05，滿足抗滑穩(wěn)定要求。1.9.3副壩與主壩的連接副壩與主壩采用圓弧連接，內(nèi)圓弧半徑15m，外圓弧半徑25m。在副壩側(cè)面設(shè)置錨固鋼筋，插入主壩堆石體內(nèi)，使其緊密連接。混凝土面板與副壩緊密相連，其接縫采用與主壩一致的止水措施。1.9.4副壩的防滲設(shè)計(jì)副壩設(shè)計(jì)為一小型混凝土重力壩，防滲系統(tǒng)采用防滲帷幕與固結(jié)灌漿相結(jié)合的方式。1.9.4.1防滲帷幕的設(shè)計(jì)根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL319—2018），帷幕排數(shù)在考慮帷幕上游區(qū)的固結(jié)灌漿對(duì)加強(qiáng)基礎(chǔ)淺層的防滲作用后，壩高100以下的可采用一排帷幕孔距可為1.0～3.0m，排距宜比孔距略小，則本設(shè)計(jì)采用孔距3m，排距2m。壩基主排水孔宜設(shè)置在基礎(chǔ)灌漿廊道內(nèi)防滲帷幕的下游，在建基面上主排水孔與帷幕孔的距離不宜小于2m。主排水孔的孔距可為2～3m，輔助排水孔的孔距可為3～5m。主排水孔深應(yīng)為帷幕深的0.4～0.6倍，本設(shè)計(jì)則為m，副排水孔深可為6～12m。1.9.4.2固結(jié)灌漿的設(shè)計(jì)