1 水工建筑物水工建筑物课课程程设计计设计计算算说说明明书书 课课程程设设计计学生姓名：学生姓名： 林伯江林伯江 学学 号：号： 050902214 专业班级：专业班级： 水利水电（水利水电（2 ） 指导教师：指导教师： 邹盛堂邹盛堂 二二一二一二 年年 九九 月月 十四十四 日日2目录目录1.课程设计目的 .32.课程设计题目描述和要求 .32.1 设计的内容 .33.设计步骤 .43.1 工程等级的确定.43.2 拱坝形式的选择与坝高的确定.53.3 拟定圆心角与坝轴线半径.6轴R3.4 初步拟定拱冠梁的剖面尺寸.63.5 拱坝应力分析 .103.6 坝肩稳定分析 .123.7 坝体细部构造设计.154.结束语 .20参考书目： .2131.1.课程设计目的课程设计目的本课程设计的目的是为巩固和加强所学水工建筑物课程关于拱坝部分的知识，进一步理解拱坝的设计原理，为今后的工作学习设计拱坝做准备。本课程设计的任务是设计某河水库混凝土双曲拱坝体型设计的合理布置。2.2.课程设计题目描述和要求课程设计题目描述和要求2.1 设计的内容1选择拱坝的布置型式。2进行坝体平面布置及断面初选。3通过拱冠梁法对坝体应力及坝肩稳定进行分析计算。4通过消能计算评价所选定的消能防冲措施的安全可靠性。5通过设计成果分析，对所选定的拱坝体型布置提出评价或修改意见2.2 工程概况2.2.1 设计标准设计标准，本水库总库容 2.1 千万方。灌溉 2 万亩，电站装机 1 万千瓦2.2.2 坝址地形地质条件1坝址区峡谷呈“V” ”型，两岸谷坡陡削，高程 300 米以下较为对称，坡角 4050 度。唯右岸自高程 300 米以上地形转缓变为 2530 度。两岸附近山高均超出 400 米高程以上河谷底宽 11 米高程 260 米，左岸受冲沟切割后山脊较为单薄。2河床和岸坡有大片基岩课露，距河床高 47 米范围内形成岩石陡壁。以上为第四纪残、坡积的砂壤覆盖层。厚度左岸 25 米，右岸 35 米，坝址区基岩一般风化不深，剧风化垂直深度，左岸为 36 米，右岸为 48 米，河床为 03 米，微风化或新鲜基岩距地表深度，在 320 米高程以下：两岸为1020 米，河床为 4 米左右。坝址区岩性为坚硬致密的花岗岩，较为新鲜完整的物理力学指标甚高，抗压强度 1500kgcm2，岩石容重26KNm3。滑动面上岩石之间的摩擦系数f0.65、粘着力 c2kgcm2。基岩弹性模量 Ef（14）105kgcm2。泊松比0.2，坝体混凝土基岩摩擦系数 f0.65。两岸基岩无成组有规律的节理裂隙存在，主要受 F1、F3、F5 断裂切割影响。4F1 断裂切割右岸坝肩，其底板高程在 314 米，顶底岩层破碎。靠右岸在 314 米高程以上坝肩稳定须予重视。F3、F5 断裂在较接近拱坝坝后通过，在拱座推力作用下，将产生压缩变形因此在拱座推力作用范围内必须给予工程上的处理。3岩层抗冲刷条件：泄洪建筑物下游高速水流沿程河床和岸坡，基岩基本裸露、岩性坚硬，抗冲刷力强，大部不须抗冲处理，但在靠近坝体部分的岸坡段对断裂破碎带等出露地带必须封闭固结，适当扩大表层固结灌浆。4区域地震条件；本区地震基本裂度为六度。2.2.3 特征水位经水库规划计算结果、坝址上、下游特征水位如下：P0.2%校核洪水位 319m，相应尾水位 270.5m。P2%设计洪水位 316.8。相应尾水位 269m。正常高水位 316m死水位 298m淤砂高程 283m。坝顶溢流堰堰顶高程 310.2m坝顶高程 320m2.2.4荷载及荷载组合荷载应按实际情况进行分析，决定计算内容、荷载组合根据实际情况分析选取二种控制性的组合进行设计计算。有关荷载资料及设计系数如下，未经列出者由设计人自行拟定。1坝体自重，混凝土容重24KNm3。2上游砂压力，泥砂干容重g14KNm3，空隙率 n04， 淤砂内摩擦角16o。3温度荷载：均匀温度变化 t；按经验公式估算度）(39. 3471Tt4混凝土线膨胀系数1105（1/oC） 。5混凝土弹性模量 Eh=1.85105kgcm2（C10 砼） 。3.3.设计步骤设计步骤3.1 工程等级的确定本水库总库容 2.1 千万方。灌溉 2 万亩，电站装机 1 万千瓦。根据SL525-2000 表 2.1.2（水利水电工程分等指标）可以确定该工程等别为 III 级，5工程规模为中型。此外根据 SL525-2000 表 2.2.1（永久性水工建筑物的级别）可以确定本工程等别为 III 级，主要建筑物为 3 级，次要建筑物为 4 级。3.2 拱坝形式的选择与坝高的确定3.2.1 确定可用基岩等高线经充分研究坝址地形图、地质剖面图和地形地质报告，可以初步确定拱坝大致布置于高程 255320m 左右，属于中坝。根据2水工建筑物的建议，中坝坝基应当尽量开挖到微风化至弱风化中、下部。本工程坝址区基岩一般风化不深，剧风化垂直深度，左岸为 36 米，右岸为 48 米，河床为 03 米，微风化或新鲜基岩距地表深度，在 320 米高程以下：两岸为 1020 米，河床为4 米左右。所以本工程左岸基本沿建议开挖线开挖，只在高程 280290m 处修均。而右岸为了同左岸对称在高程 260320m 比建议开挖线多下挖46m。320m 以上基本控建议开挖线开挖，而对于河床部分为了不使拱坝底产生尖角，开挖至高程 255m，并回填混凝土至高程 260m,保证高程 260m 处河床宽度在 12.5m。3.2.2 拱坝形式的选择合理的拱圈型式应当是压力线接近拱轴线，使拱截面内的压应力分布趋于均匀。由于本工程河谷较为对称，且为初步设计，故本设计采用等截面圆弧拱圈，设计该拱坝为双曲拱坝。3.2.3 坝高确定已知坝顶高程为 320m，河谷高程为 260m，河谷底部强分化层的厚度为3.59m，为满足大坝底部应力要求，将河谷底部开挖至 256m，但地基处理时本设计回填混凝土至高程 260m,则可以确定大坝的高度为，同时可以确定大坝的开挖线见图 1图 1：mHHH60260320底顶6图 1 拟定的河谷开挖线3.3 拟定圆心角与坝轴线半径轴R拟定坝顶拱圈的圆心角为，已知坝顶高程为 320m，根据坝轴线与 320m111等高线的交点，在图纸上量出，所以，可以算出cmL3 .361，cmLR0 .2261. 01轴因为图与实际的比例是 1:500，所以，坝顶河谷宽坝轴线半径mL5 .1811mR0 .110轴为使拱坝布置对称于河谷，建议以顶拱圈园心与坝高拱圈的园心联线为基31准线来试探，在试探过程中要更多地照在坝高各拱环的对称性。并尽可2131能使该部位能获较优的中心角和与两岸等高线的夹角不小于35o。画出拱坝布置图，见1号大图。 3.4 初步拟定拱冠梁的剖面尺寸3.4.1坝顶宽度的拟定已知坝顶河谷宽，大坝的高度为。mL5 .1811mH60在选择拱冠梁的顶部厚度时，应考虑工程规模和运用要求，已知坝顶交通要求，有公路通过桥面宽6m。7根据美国垦务局建议公式：mmLHTC678. 2)5 .1812 . 160(01. 0)2 . 1(01. 01所以，大坝顶部的高程取6m。3.4.2 坝底厚度与的确定BTHT45. 0河谷的形状特征常用坝顶高程出的河谷宽度与最大坝高的比值，即使LH宽高比来表示。拱坝的厚薄程度，常以坝底最大厚度和最大的坝高的HL/TH比值，即厚高比来区分。HT /已知坝顶河谷宽，坝高，故mL5 .1811mH60,根据以往工程经验取，将带0 . 3025. 360/5 .181/HL22. 0/HTmH60入计算，可以得，大坝的厚度为。mHTB2 .136022. 022. 0所以，大坝的底部厚度为13.2m。根据美国垦务局建议公式mTTBH54.122 .1395. 095. 045. 03.4.3 凸点、凸度和倒悬度的计算对于双曲拱坝，拱冠梁的上游面得曲线可用凸点与坝顶的高差、)(100HZZ凸度和最大倒悬度（两点间的水平距离与其高差的比）)/(22HDASBA、来描述。根据对我国的东风、拉西