1、第一章 基本資料1.1 工程概況順河水量豐沛，順河中游與豫運(yùn)河上游的禮河、還鄉(xiāng)河分水嶺均較單薄，并處于低山丘陵區(qū)，最窄處僅10余公里。通過禮河、洲河及輸水渠道，可通向唐山市；經(jīng)還鄉(xiāng)河、陡河可通秦皇島市。為解決唐山市、秦皇島市兩地區(qū)用水，國家決定修建順河水庫。順河水庫位于河北省唐山、承德兩地區(qū)交界處，壩址位于遷西縣揚(yáng)岔子村的順河干流上，控制流域面積33700平方公里，總庫容為25.5億立方米。水庫距遷西縣城35公里，有公路相通。 水庫樞紐由主壩、電站及泄水底孔等組成，水庫主要任務(wù)是調(diào)節(jié)水量，供天津市和唐山地區(qū)工農(nóng)業(yè)及城市人民生活用水，結(jié)合引水發(fā)電，并兼顧防洪要求，盡可能使其工程提前竣工獲得收益，

2、盡早建成。 根據(jù)水庫的工程規(guī)模及其在國民經(jīng)濟(jì)中的作用，樞紐定為一等工程，主壩為I級建筑物，其它建筑物按II級建筑物考慮。1.2 水文分析1.年徑流：順河水量較充沛，順河站多年平均年徑流量為24.5億立方米占全流域的53%，年內(nèi)分配很不均勻，主要集中在汛期七、八月份。豐水年時(shí)占全年5060%，枯水年占3040%，而且年際變化也很大。2.洪水：多發(fā)生在七月下旬至八月上旬，有峰高量大漲落迅速的特點(diǎn)，據(jù)調(diào)查近一百年來有六次大水，其中1883年最大，由紅痕估算洪峰流量約為2440027400m/s，實(shí)測的45年資料中最大洪峰流量發(fā)生在1962年為18800m/s。3.泥沙：本流域泥沙顆粒較粗，中值粒徑0

3、.0375毫米，全年泥沙大部分來自汛期七、八月份，主要產(chǎn)于一次或幾次洪峰內(nèi)且年際變化很大，由計(jì)算得，多年平均懸移質(zhì)輸沙量為1825萬噸多年平均含沙量7.45公斤/立方米。推移質(zhì)缺乏觀測資料?？捎?jì)入前者的10%，這樣總?cè)霂焐沉繛?010萬噸。淤砂浮容重為0.9噸/立米，內(nèi)摩擦角為12度。淤砂高程157.5米。1.3 氣象庫區(qū)年平均氣溫為10左右，一月份最低月平均產(chǎn)氣溫為零下6.8，絕對最低氣溫達(dá)零下21.7(1969年)7月份最高月平均氣溫25，絕對最高達(dá)39(1955年)，本流域無霜期較短(90180天)冰凍期較長(120200天)，順河站附近河道一般12月封凍，次年3月上旬解凍，封凍期約70

4、100天，冰厚0.40.6米，岸邊可達(dá)1米，流域內(nèi)冬季盛行偏北風(fēng)，風(fēng)速可達(dá)七、八級，有時(shí)更大些，春秋兩季風(fēng)向變化較大夏季常為東南風(fēng)，多年平均最大風(fēng)速為18米/秒，水庫吹程D=3公里。1.4 工程地質(zhì) 庫區(qū)地質(zhì)：順河水庫、庫區(qū)屬于中高山區(qū)，河谷大都為峽谷地形，只西城峪至北臺子一帶較為寬闊沿河兩岸階地狹窄，斷續(xù)出現(xiàn)且不對稱，區(qū)域內(nèi)無嚴(yán)重的坍岸及滲漏問題。第四大巖層(Ar I 4)為角閃斜長片麻巖。具粗粒至中間細(xì)粒纖狀花崗變晶結(jié)構(gòu)，主要礦物為斜長石、石英及角閃石，本層巖體呈厚層塊狀、質(zhì)地均一、巖性堅(jiān)硬、抗風(fēng)化力強(qiáng)、工程地質(zhì)條件較好，總厚度185米左右。巖石物理力學(xué)性質(zhì)：巖石容重為2.682.70噸/

5、立米，飽和抗壓強(qiáng)度，弱風(fēng)化和微分化巖石均在650公斤/厘米2以上，有的可達(dá)1100公斤/厘米2，混凝土與巖石的磨擦系數(shù)微分化及弱風(fēng)化化下部，可取=1.10,=7.5kg/cm2。地震：庫區(qū)附近歷史地震活動較為頻繁，近年來微繁。弱震仍不斷發(fā)生，其中1936年和1976年兩次發(fā)生6度左右地震，1977年6月國家地震局地震地質(zhì)大隊(duì)對本區(qū)域地震問題作了鑒定，水庫的基本烈度為6度，考慮到樞紐的重要性，和水庫激發(fā)地震的可能性攔河壩設(shè)防烈度采用7度。1.5 樞紐建筑物特性指標(biāo)項(xiàng) 目單 位指 標(biāo)備 注水位校核洪水位米227.2設(shè)計(jì)洪水位米225.7p=0.01%正常蓄水位米224.7p=0.1%汛期限制水位米

6、216.0死水位(發(fā)電)米180.0校核洪水位尾水位米156.8設(shè)計(jì)洪水尾水位米152.0正常尾水位米138.4庫容總庫容億立米25.5計(jì)入十年淤積調(diào)洪庫容億立米7.4興利庫容億立米19.5共用庫容億立米5.6死庫容億立米4.2計(jì)入十年淤積壩 型混凝土重力壩壩頂溢孔數(shù)孔19堰頂高程米210.0閘墩的中墩厚度為3米每孔凈寬米15.0（橫縫設(shè)在閘墩中間）工作閘門尺寸米米1515弧形鋼閘門啟閉機(jī)(270噸)臺19固定式卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)洪水下泄能力米3/秒32300校核水位下泄量42900限泄275003泄水孔進(jìn)口底高程米160.0底孔數(shù)目孔4工作閘門尺寸(寬高)米米57弧形鋼閘門啟閉機(jī)臺4設(shè)計(jì)水位泄水能力

7、米3/秒4340校核水位泄水能力米3/秒4430電站引水管道水管道進(jìn)口底高程米170.0三條引水管管線長度米121.0管 徑米5.0最大引水流量米3/秒104每條引水道工作閘門扇米米357平板鋼閘門工作閘門啟閉機(jī)臺324070噸液壓平板檢修門米米58.5式共用一扇檢修門啟閉機(jī)臺1400/25噸門機(jī)電站主廠房尺寸(長寬高)米米米7219.139.00機(jī)組間距米16水輪發(fā)電機(jī)組臺3裝機(jī)容量萬瓦36=18水輪機(jī)型號HL702-LJ330額定出力萬瓦6.18發(fā)電機(jī)型號TS-750/19036額定出力萬瓦6.0主要壓器型號SSPL-80000/220輸電線電壓千伏220共3臺第二章壩體剖面擬定2.1 剖

8、面擬定原則1、設(shè)計(jì)斷面要滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求；2、力求剖面較??；3、外形輪廓簡單；4、工程量小，運(yùn)用方便，便于施工。重力壩的基本剖面是指在自重、靜水壓力和揚(yáng)壓力三項(xiàng)主要荷載作用下，滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，并使工程量最小的三角形剖面，如圖21所示，在已知壩高H、水壓力P、抗剪強(qiáng)度參數(shù)f、c 和揚(yáng)壓力U 的條件下，根據(jù)抗滑穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，可以求得工程量最小的三角形剖面尺寸。圖2-1 重力壩的基本剖面圖示2.2 擬定實(shí)用剖面2.2.1 確定壩頂高程（1）高差h 的計(jì)算根據(jù)混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范（SL319-2005）8.1.1，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

9、核洪水位的高差，可由下邊公式（8.1.1）計(jì)算，應(yīng)選擇兩者中防浪頂高程中高者作為選定高程。 式中：-防浪墻頂至正常蓄水位或校核洪水位的高差，m; -波高，m； -波浪中心線至正常或校核洪水位的高差，m； -安全超高；根據(jù)基本資料可知：水庫吹程D=3103m，多年平均最大風(fēng)速V0=18m/s。該工程的結(jié)構(gòu)安全級別為級，故查得設(shè)計(jì)洪水位情況hc0.7m；校核洪水位情況hc0.7m。下面按官廳公式計(jì)算h1% ， hz。波高h(yuǎn)l：gD/V02=28(20250)，為累計(jì)頻率5%的波高h(yuǎn)5%規(guī)范規(guī)定應(yīng)采用累計(jì)頻率為1%時(shí)的波高，對應(yīng)于5%波高，應(yīng)乘以1.24；首先計(jì)算波浪高度hl 和波浪長度L 和波浪中

10、心線超出靜水面的高度hz。1）、 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)：設(shè)計(jì)洪水位時(shí)h 計(jì)算風(fēng)速采用50 年一遇的風(fēng)速2 V0 =218=36m/s，吹程D=3103m。波浪三要素計(jì)算如下：波高h(yuǎn)l=0.0166 V05/4 D1/3=2.11m波長L=10.4(hl)0.8 =19m壅高（一般峽谷水庫因，所以：）； 取hz=hl2/L=0.736m由規(guī)范SL319-2005中波浪爬高公式計(jì)算得出h=h5% =2.11m因gD/V02=28，h1%=1.24h5%=2.616m ； hz = 0.736m ； hc = 0.7mh = h1% + hz + hc=4.05m2）、 校核洪水位時(shí)：計(jì)算方法同上，V0 取

11、18 m/sh = h1% + hz + hc=1.10+0.26+0.5=1.85m（2）壩頂高程計(jì)算壩頂高程按下式計(jì)算，并選用其中較大值壩頂高程=設(shè)計(jì)洪水位+h 設(shè)=225.7+4.05=229.75m壩頂高程=校核洪水位+h 校=227.2+1.85=229.05m取設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的情況229.75m為保證壩體運(yùn)行安全，需設(shè)置防浪墻，取1.2m，為229.75m。2.2.2 確定壩高1、樞紐布置方案擬定樞紐布置是確定擋水壩段、溢流壩段、電站壩段、底孔壩段的相互位置，擋水壩段布置在河床兩岸，河床中間為溢流壩段、電站壩段、底孔壩，而溢流壩段與電站壩段不宜建在一起，故樞紐布置方案有兩種：方案一

12、電站壩段在右岸優(yōu)點(diǎn)：1、進(jìn)壩公路在左岸，便于交通運(yùn)輸；2、電站壩段在右岸主河槽位置，水輪機(jī)安裝高程低，從而有利于發(fā)電。缺點(diǎn)：左岸設(shè)溢流壩，沖刷坑部位地質(zhì)條件較差。方案二 電站壩段在左岸優(yōu)點(diǎn)：1、電站布置在左岸，地勢開闊，布置方便；2、溢流壩位于右岸河床段，使沖刷避開左岸地質(zhì)條件較差的區(qū)域。缺點(diǎn)：增加開挖工程量，運(yùn)輸不方便綜上所述，方案一工程量小，運(yùn)輸方便，且左岸沖刷問題可經(jīng)工程措施予以處理，保證大壩安全穩(wěn)定，故選方案一2、確定壩高根據(jù)規(guī)范，壩高超過100m 時(shí)，可建在新鮮、微風(fēng)化至弱風(fēng)化下部基巖上。原則上應(yīng)考慮技術(shù)加固處理后，在滿足壩的強(qiáng)度和穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，減少開挖?；A(chǔ)中存在的局部工程地質(zhì)缺陷

13、，例如表層夾泥裂縫、強(qiáng)風(fēng)化區(qū)、斷層破碎帶、節(jié)理密集帶及巖溶充填物等均應(yīng)結(jié)合基礎(chǔ)開挖予以挖除。由方案一，河床的片麻巖地基上修建實(shí)體重力壩，通過立視圖上確定的壩基開挖線定出建基面最低開挖高程為126.0m。因此，最大壩高為228.55 -126=102.55m屬于高壩。2.2.3 壩頂寬度壩頂寬度應(yīng)根據(jù)設(shè)備布置、運(yùn)行、檢修、施工和交通等需要確定并應(yīng)滿足抗震，特大洪水時(shí)維護(hù)等要求。因無特殊要求，根據(jù)規(guī)范的規(guī)定，壩頂寬度可采用壩高的8%10%取值，且不小于2m 并應(yīng)滿足交通和運(yùn)行管理的需要。按壩高的10%計(jì)算，即為10.4 米，考慮到上游防浪墻、下游側(cè)護(hù)欄、排水溝槽及兩邊人行道等，取壩頂寬為10m，以

14、滿足大壩維修作業(yè)通行需要。2.2.4 壩坡的確定擬定壩體形狀為基本三角形。壩的下游面為均一斜面，斜面的延長線與上游壩面相交于最高庫水位處，為了便于布置進(jìn)口控制設(shè)備，又可利用一部分水重幫助壩體維持穩(wěn)定，本次設(shè)計(jì)采用上游壩面上部鉛直，下部傾斜的形式。該形式為實(shí)際工程中經(jīng)常采用的一種形式，具有比較豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)已知條件，上游壩坡坡率n=0.2，做成上鉛直下部傾向上游；下游壩坡坡率m=0.60.8，取m=0.8。在上下游坡率及壩頂高程已知的條件下，上游起點(diǎn)高程為185.0m，下游起波點(diǎn)高程為228.55m2.2.5 基礎(chǔ)灌漿廊道尺寸擬定高、中壩內(nèi)必須設(shè)置基礎(chǔ)灌漿廊道，兼作灌漿、排水和檢查之用?；?/p>

15、礎(chǔ)灌漿廊道的斷面尺寸，應(yīng)根據(jù)澆灌機(jī)具尺寸即工作要求確定，為了保證完成其功能且可以自由通行，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)灌漿廊道斷面取3.04.5m，形狀采用城門洞型。廊道的上游壁離上游側(cè)面的距離應(yīng)滿足防滲要求，在壩踵附近距上游壩面0.050.1 倍作用水頭、且不小于45m 處設(shè)置，本次設(shè)計(jì)取9m，為滿足壓力灌漿，基礎(chǔ)灌漿廊道距基巖面不宜小于1.5 倍廊道寬度，取6m。初步擬定壩體形狀剖面如圖所示。圖2-2 非溢流壩段剖面尺寸圖第三章 穩(wěn)定分析3.1 荷載計(jì)算及其組合重力壩的主要荷載主要有：自重、靜水壓力、浪壓力、泥沙壓力、揚(yáng)壓力、地震荷載等，常取1壩長進(jìn)行計(jì)算。荷載組合可分為基本組合與特殊組合兩類?；窘M合屬于設(shè)

16、計(jì)情況或正常情況，由同時(shí)出現(xiàn)的基本荷載組成。特殊組合屬校核情況或非常情況，由同時(shí)出現(xiàn)的基本荷載和一種或幾種特殊荷載組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從這兩類組合中選擇幾種最不利的、起控制作用的組合情況進(jìn)行計(jì)算，使之滿足規(guī)范中規(guī)定的要求。本次設(shè)計(jì)考慮的基本荷載組合為正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位；特殊組合為校核洪水位和地震情況，它們分別考慮的荷載如下表所示。表3-1 荷載組合考慮情況荷載自重（水重）靜水壓力揚(yáng)壓力泥沙壓力浪壓力地震荷載動水壓力泥沙壓力基本組合校核洪水位情況 注：1.應(yīng)根據(jù)各種作用同時(shí)發(fā)生的實(shí)際可能性，選擇計(jì)算中的最不利的組合；2.分期施工的壩應(yīng)按相應(yīng)的荷載組合分期進(jìn)行計(jì)算。3.施工期的情況應(yīng)作必要核算，作為

17、特殊組合。4.根據(jù)地質(zhì)和其他條件，如考慮運(yùn)用時(shí)排水設(shè)備，易于堵塞，須經(jīng)常維修時(shí)，應(yīng)考慮排水失效的情況，作為特殊組合。5.地震情況的靜水壓力、揚(yáng)壓力、浪壓力按正常蓄水位計(jì)算。6.表中的“”表示應(yīng)考慮的荷載。下面就各種情況計(jì)算相應(yīng)荷載，計(jì)算示意圖如下 W12 W2H1 W2 W13 W3 W11 Pd H2 b3 U4 H2 H1 U2 U3 H U1圖3-1 重力壩荷載計(jì)算示意圖3.1.1 自重W壩體自重的計(jì)算公式： W =Vc（kN） （3-6）式中 V壩體體積，m3；由于取1m壩長，可以用斷面面積代替，通常把它分成如圖3-1 所示的若干個(gè)簡單的幾何圖形分別計(jì)算重力；c 壩體混凝土的重度（本設(shè)

18、計(jì)中混凝土的重度為24kN/ m3）分解后的三部分自重：W= W1 + W2 + W3 =240.511.859+2410102.55+240.591.2573=112464kN3.1.2 靜水壓力P靜水壓力是作用在上下游壩面的主要荷載，計(jì)算時(shí)常分解為水平水壓力PH和垂直水壓力PV兩種。根據(jù)水力學(xué)公式水平水壓力PH 計(jì)算公式為： 式中： 計(jì)算點(diǎn)處的作用水頭，m；w 水的重度，常取9.81 kNm3；垂直水壓力PV 按水重計(jì)算。計(jì)算正常蓄水位情況下的上下游水深：上游水深H1 =227.2-124.0=103.2m；下游水深H2 =156.8-124.0=32.8m上游垂直水壓力：Pv1=8022

19、.5kN 下游垂直水壓力：Pv2=30.80.830.80.59.81=3720kN 水重：Pv= Pv1+ Pv2=8022.5+3720=11742.5 kN（）上游水平水壓力：PH1 =0.59.81102.552=51533kN（）下游水平水壓力：PH2=0.59.8130.82=4650kN（）泥沙壓力Ps一般計(jì)算年限取50100 年，水平泥沙壓力Ps 為：式中：sb泥沙的浮容重，0.99.8kN/m3；hs 壩前淤沙厚度，157.5-126=31.5ms 淤沙的內(nèi)摩擦角，( 12)。故泥沙壓力為Ps=1/20.99.8133.52tan2（45- 12/2）=2889kN浪壓力1.

20、波浪要素計(jì)算及波態(tài)判別根據(jù)規(guī)范SL319-2005，波浪要素按官廳水庫公式計(jì)算（適用于V020m/s 及D20km）：h 當(dāng)gD/V02=20250 時(shí)，為累積頻率5%的波高h(yuǎn)5%；當(dāng)gD/V02=2501000 時(shí)，為累積頻率10%的波高h(yuǎn)10%由剖面計(jì)算結(jié)果知，取累積頻率5%的波高h(yuǎn)5%Lm 平均波長（m）；波浪中心線至水庫靜水位的高度hz 按下式計(jì)算：其中，平均波長Lm按下式計(jì)算：=0.331V0-1/2.15(gD/V02)1/3.75V02/g=9.44m2.波浪壓力計(jì)算各種情況均按深水波計(jì)算浪壓力，如圖所示。深水波浪壓力分布浪壓力計(jì)算公式為h1%=1.1 hz = 0.26m Pl

21、=Lm(h1%+hz)/4=9.819.444（1.10.26）=32kN（）3.1.3 揚(yáng)壓力U 揚(yáng)壓力為滲透壓力和浮托力 浮托力：UF =9.81(156.8-126) 93=28100 KN滲透壓力：由混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范河谷段 =0.20.3 岸坡段=0.30.4選取0.3 h=0.3（227.2-126）=30m滲透壓力：U1 =17825 KN所以揚(yáng)壓力：U= U1 + UF = 28100+17825=45385 KN水平推力：P=PL + PS - P H=32+51533+2889-4650=49804KN 鉛直應(yīng)力：W= Pv + G+PS, +PV, =8022.5+11

22、2464+876+3720=117862.5 KNC, A=75093=69750 KN3.2 穩(wěn)定分析重力壩的抗滑穩(wěn)定分析按單一安全系數(shù)法和分項(xiàng)系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)算。抗滑穩(wěn)定分析的目的是核算壩體沿壩基面或沿地基深層軟弱結(jié)構(gòu)面抗滑穩(wěn)定的安全度。抗滑穩(wěn)定計(jì)算時(shí)取單寬作為計(jì)算單元。U壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算簡圖正常蓄水位情況按單一安全系數(shù)法驗(yàn)算,計(jì)算公式如下：式中：Ks 按抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f 壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷摩擦系數(shù)，f=1.10c 壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷凝聚力，KPa，c=75kg/cm2=735.75KPa；A 壩基接觸面截面積，單寬，A=94.6m2

23、。W 作用于壩體上全部荷載（包括揚(yáng)壓力）對滑動平面的法向分值，kN；P 作用于壩體上全部荷載對滑動平面的切向分值，kN；按抗剪斷強(qiáng)度公式（3-18）計(jì)算的壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Ks值應(yīng)不小于3.0 =(1.1（117862.545385）6975049804=3.72所以，Ks（K）=3滿足規(guī)范要求。第四章 應(yīng)力分析應(yīng)力分析的目的是為了檢驗(yàn)大壩在施工期和運(yùn)用期是否滿足強(qiáng)度要求，同時(shí)也是研究解決設(shè)計(jì)和施工期中的某些問題，如混凝土標(biāo)號區(qū)分和某些部位的配筋等提供依據(jù)。在一般情況下，壩體的最大、最小正應(yīng)力和主應(yīng)力都出現(xiàn)在上下游壩面，所以重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，應(yīng)核算上下游壩面的應(yīng)力是否滿足強(qiáng)度要求。應(yīng)力分

24、析的過程是：首先進(jìn)行荷載計(jì)算和荷載組合，然后選擇適宜的方法進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，最后檢驗(yàn)壩體各部位的應(yīng)力是否滿足強(qiáng)度要求。依據(jù)規(guī)范，本次應(yīng)力分析用材料力學(xué)法進(jìn)行計(jì)算。材料力學(xué)法三個(gè)基本假定：1.壩體混凝土為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的彈性材料。2.視壩段為固接于地基上的懸臂梁，不考慮地基變形對壩體應(yīng)力的影響，并認(rèn)為各壩段獨(dú)立工作，橫縫不傳力。3.假定壩體水平截面上的正應(yīng)力按直線分布，不考慮廊道等對壩體應(yīng)力的影響。4.1計(jì)算截面以上全部荷載對截面垂直水流流向的形心軸的力矩（1）壩體自重產(chǎn)生的力矩 MW1 = 750250KNm MW2 =116640KNm MW3 =305320KNm（2）上游壩坡上產(chǎn)生的力

25、矩Mpv1 =9.811.846.2(11.8/2+10+25.5)=221182.3 KNmMpv2 =9.8 0.55911.8(47.311.8/3)=147940 KNm（3）泥沙自重產(chǎn)生的力矩MPSH =28881/3(157.5126)=30324 KNmMPSV =9.80.531.511.8(47.311.87/3)=78942 KNm（4）上游靜水壓力產(chǎn)生的力矩：MPH =515331/3101.2=1738379.9 KNm（5）浪壓力產(chǎn)生的力矩波長L=19.02m 壩前水深H=99.7m h1% =2.6m，hz=0.73my1，y2分別為浪壓力三角形形心到壩基面中心的距

26、離y1=94.47m，y2=87mM=1/49.819.0294.47(19.02/2+2.6+0.73) 87/29.8(19.02/2)2 =17960 KNm（6）水自重產(chǎn)生的力矩MPh，=ph，1/3(156.8 126) = 4648.321/3(156.8-126) =47723KNmMPv, = pv2/3（156.8 126）=76356.7 KNm（7）不計(jì)揚(yáng)壓力產(chǎn)生的力矩4.2上、下游邊緣應(yīng)力yu和yd計(jì)算公式其中：W作用于計(jì)算截面以上全部荷載的鉛直分力的總和，kN；M作用于計(jì)算截面以上全部荷載對壩基截面垂直水流流向形心軸的力矩總和，kNm；B計(jì)算截面的長度，m。W=117

27、86.25 kNM=75025011664030532014940-3032478942-1738379.9351066.3179604772376356.7=249205.6kNmB=93m =117862.5/936249205.6/932=1094 kPa=117862.5/93249205.6/932=1238 kPayu和yd均大于0,壩踵、壩址處均沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足工程規(guī)范要求。4.3主應(yīng)力計(jì)算 kPa kPa壩體混凝土材料C20拉壓強(qiáng)度為20Mpa。計(jì)算結(jié)果表明，重力壩在正常蓄水位情況下應(yīng)力滿足規(guī)范要求。第五章 細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)5.1 壩頂構(gòu)造壩頂路面應(yīng)具有23的橫向坡度，并設(shè)置砼

28、排水溝(3030cm)以排出壩頂雨水，壩頂上游的防浪墻（寬0.5m，高1.2m）要承受波浪和漂浮物的作用，因此墻身應(yīng)有足夠的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性，宜采用與壩體連成整體的鋼筋砼結(jié)構(gòu)，而下游側(cè)則可設(shè)防護(hù)欄，為滿足運(yùn)用要求和交通要求，在壩頂上布置照明設(shè)施，即在上游側(cè)每隔25m 設(shè)一對照明燈，一只朝向壩頂路面方向，一只朝向水庫方向。根據(jù)大壩正常運(yùn)行需要，在壩頂還要設(shè)置通向壩體內(nèi)部各層廊道、電站的電梯井，便于觀測和維修人員快速進(jìn)出。5.2 分縫止水5.2.1 壩體分縫1、橫縫：減小溫度應(yīng)力，適應(yīng)地基不均勻變形和滿足施工要求；2、縱縫：適應(yīng)砼的澆筑能力和減小施工期的溫度應(yīng)力，在平行壩軸線方向設(shè)置。一般情況下

29、橫縫為永久縫，也有臨時(shí)縫，垂直壩軸線，用于將壩體分成為若干獨(dú)立的壩段；縱縫為臨時(shí)縫，可分為鉛直縱縫、斜縫和錯(cuò)縫三種，縱縫縫面應(yīng)設(shè)水平向鍵槽，鍵槽呈斜三角形，槽面大致沿主應(yīng)力方向，在縫面上布置灌漿系統(tǒng)進(jìn)行接縫灌漿，為了灌漿時(shí)不使?jié){液從縫內(nèi)流出，必須在縫的四周設(shè)止?jié){片。3、水平施工縫：是上、下層澆筑塊之間的接合面。澆筑塊厚度一般為1.54.0m；在靠近基巖面附近用0.751.0m 的薄層澆筑，以利于散熱，減少溫升，防止開裂。5.2.2 止水設(shè)計(jì)橫縫內(nèi)需設(shè)止水，止水材料有金屬片、橡膠、塑料及瀝青等，對于高壩應(yīng)采用兩道止水片，中間設(shè)瀝青井，金屬片止水一般采用1.01.6mm 后的紫銅片，第一道止水治上

30、游面的距離應(yīng)有利于改善壩體頭部應(yīng)力，一般為0.52.0m（本設(shè)計(jì)采用1.0m），每側(cè)埋入砼的長度約為2025cm（本設(shè)計(jì)采用25cm），在止水片的安裝時(shí)要注意保證施工質(zhì)量，瀝青井為方形或圓形（本設(shè)計(jì)采用方形），其一側(cè)可用預(yù)制砼塊，預(yù)制塊長1.01.5m，厚510cm（本設(shè)計(jì)采用1m10cm），瀝青井尺寸大致為15cm15cm 至25cm25cm（本設(shè)計(jì)采用20cm20cm），井內(nèi)灌注的填料由二號或三號是由瀝青，水泥和石棉粒組成，井內(nèi)設(shè)加熱設(shè)備（通常采用電加熱的方法），將鋼筋埋入井中，并以絕緣體固定，從底部一直通到壩頂，在井底設(shè)置瀝青排出管，以便排除老化的瀝青，重填新料，管徑可為1520cm。止

31、水片及瀝青井需伸入巖基一定深度，約3050cm，井內(nèi)填滿瀝青砂，止水片必須延伸到最高水位以上，瀝青井需延伸到壩頂。5.3 混凝土標(biāo)號分區(qū)砼重力壩壩體各部分的工作條件及受力條件不同,對砼材料性能指標(biāo)的要求也不同,為了滿足壩體各部分的不同要求,節(jié)省水泥用量及工程費(fèi)用,把安全與經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一起來，通常將壩體砼按不同工作條件進(jìn)行分區(qū),選用不同的強(qiáng)度等級和性能指標(biāo),一般分為6 個(gè)區(qū),見下圖。區(qū)上、下游水位以上壩體表層砼，其特點(diǎn)是受大氣影響；區(qū)上、下游水位變化區(qū)壩體表層砼，既受水位的作用也受大氣影響；區(qū)上、下游最低水位以下壩體表層砼；區(qū)壩體基礎(chǔ)砼；區(qū)把體內(nèi)部砼；區(qū)抗沖刷部分的砼。為了便于施工，選定各區(qū)域砼等級時(shí)

32、，各類別應(yīng)盡量少,相鄰區(qū)的強(qiáng)度等級不得超過兩級，分區(qū)的厚度一般不得小于25m，以便澆筑施工，分區(qū)對混凝土性能的要求見下表，表中“+”表示選擇各區(qū)同等級的主要控制因素，有“+” 的表示需要提出要求；有“-”的為不需要提出要求。表5-1 壩體各區(qū)對混凝土性能的要求表5-1 壩體各區(qū)對混凝土性能的要求分區(qū)強(qiáng)度抗?jié)B抗凍抗沖刷抗侵蝕低熱最大水灰比選擇各區(qū)厚度的主要因素嚴(yán)寒寒冷地區(qū)溫和地區(qū)I+-+-+0.550.60抗凍II+-+0.450.50抗凍、抗裂III+-+0.500.55抗?jié)B、抗裂IV+-+0.500.55抗裂V+-+0.650.65VI+-+0.450.45抗沖、耐磨5.4 壩體排水壩體排水

33、為了減小滲水對壩體的不利影響，在靠近壩體上游面需要設(shè)置排水管幕，排水管應(yīng)通至縱向排水管道，其上部應(yīng)通至上層廊道或壩頂（溢流面以下），以便于檢修管距可采用采用3m，排水管幕距上游壩面的距離，一段要求不小于壩前水深的1/101/12，且不少于2m，（1/101/12）（104.14107.1）=（8.6810.71）m，故根據(jù)規(guī)定排水管設(shè)置在距上游面9m 處，以使?jié)B透坡降控制在允許范圍內(nèi)。排水管采用預(yù)制多孔混凝土管，內(nèi)徑可為15cm25cm（取20cm），隨著壩體混凝土的澆筑而加高。滲入排水管的水可匯集到下層縱向廊道，沿積水溝或集水管經(jīng)橫向廊道的排水溝匯入集水井，再用水泵或自流排水排向下游，排水溝

34、斷面常用30cm30cm，低坡3%，排水管施工時(shí)必須防止被混凝土的雜物等堵塞。排水管與廊道的連通采用直通式。5.5 廊道系統(tǒng)為了滿足施工運(yùn)用要求，如灌漿，排水，觀測，檢查和交通的需要，在壩體內(nèi)設(shè)置各種廊道，這些廊道互相連通，構(gòu)成廊道系統(tǒng)。5.5.1 壩基灌漿廊道帷幕灌漿需要在壩體澆灌到一定高度后進(jìn)行，以便利用混凝土壓重提高灌漿壓力，保證灌漿質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)基礎(chǔ)灌漿廊道斷面取3.04.5m，形狀采用城門水洞型。廊道的上游壁離上游側(cè)面的距離應(yīng)滿足防滲要求，在壩踵附近距上游壩面0.050.1 倍作用水頭、且不小于45m 處設(shè)置，本次設(shè)計(jì)取10m，為滿足壓力灌漿，基礎(chǔ)灌漿廊道距基巖面不宜小于1.5 倍廊

35、道寬度，取5m。灌漿廊道兼有排水作用，并在其上游側(cè)設(shè)排水溝，下游側(cè)設(shè)壩基排水孔幕，在靠近廊道最低處設(shè)置集水井，匯集從壩基和壩體的滲水，然后經(jīng)由水泵抽水排至下游壩外。5.5.2 檢查及壩體排水廊道為了檢查巡視和排除滲水，常在靠近壩體上游面適當(dāng)高度方向每隔1530m設(shè)置檢查和排水廊道，斷面形式多采用城門洞形，最小寬度為1.2m，最小高度為2.2m，距上游面的距離應(yīng)不少于0.050.07 倍水頭，且不小于3m,該重力壩選取7m，上游測設(shè)排水溝。各層廊道在左右兩岸應(yīng)各有一個(gè)出口，并用鉛直的井使各層廊道連通。排水廊道斷面尺寸統(tǒng)一擬定為2m2.5m，城門洞形。第六章 地基處理設(shè)計(jì)天然地基，由于經(jīng)受長期的地質(zhì)作用，一般都有風(fēng)化、節(jié)理、裂隙等缺陷，有時(shí)還有斷層、破碎帶和軟弱夾層，所有這些都需要采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧鼗幚淼闹饕蝿?wù)是：（1）防滲；（2）提高基巖的強(qiáng)度和整體性。6.1 清基開挖6.1.1 開挖原則地基開挖與清理的目的是使壩體坐落在穩(wěn)定、堅(jiān)固的地基上。開挖深度應(yīng)根據(jù)壩基應(yīng)力、巖石強(qiáng)度及完整性，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)對地基的要求和地基加固處理的效果、工期和費(fèi)用等研究確定，原則上應(yīng)考慮技術(shù)加固處理后，在滿足壩的強(qiáng)度和穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，減少開挖。壩高超過100m 時(shí)，可建在新鮮、微風(fēng)化或弱風(fēng)化下部的基巖上。6.1.2 開挖設(shè)計(jì)靠近壩基