重力坝设计阐明书水工建筑物课程设计姓 名：专 业：学 号： 基本资料一、基本状况本重力坝水库坝高53.9m，坝底高程31.0m，坝顶高程84.9m，坝基为微、弱风化花岗岩层，致密坚硬，强度高，抗冲能力强。水库死水位51.0m，死库容0.3亿m3，正常水位80.0m，设计状况时上游水位82.5m、下游水位45.5m，校核状况上游戏水位84.72m、下游水位46.45m。二、气候特性1、依照本地气象局50年记录资料，近年平均最大风速14m/s，重现期50年最大风速23m/s，设计洪水位时2.6km，校核洪水位时3.0km；2、最大冻土层深度为125m；3、河流结冰期平均为150天左右，最大冰层1.05m。三、工程地质条件1、坝址地形地质（1）、左岸：覆盖层2-3m，全风化带厚3-5，强风化加弱风化带厚3m，微风化层厚4m；（2）、河床：岩面较平整，冲积沙砾层厚约0-1.5m，弱风化层厚1m左右，微风化层厚3-6m；坝址处河床岩面高程约在38m左右，整顿个河床皆为微、弱风化花岗岩层，致密坚硬，强度高，抗冲能力强；（3）、右岸：覆盖层3-5m，全风化带厚5-7，强风化加弱风化带厚1-3m，弱风化带厚1-3m，微风化层厚1-4m。2、天然建筑材料：粘土料、砂石料和石料在坝址上下游2-3km均可开采，储量足。粘土料各项指标均满足土坝防渗体土料质量技术规定。砂石料满足砼重力坝规定。大坝设计一、工程级别本水库死库容0.3亿m3，最大库容未知，估算约为5亿m3左右。依照现行水电枢纽工程级别划分及设计安全原则（DL5180-），按水库总库容拟定本工程等别为等，工程规模为大（2）型水库。枢纽重要建筑物挡水、泄水、引水系统进水口建筑物为2级建筑物，施工导流建筑物为3级建筑物。二、坝型拟定坝型选取与地形、地质、建筑材料和施工条件等因素关于。本枢纽坝址区为较坚硬砂岩，本地石料丰富，拟定本水库大坝为浆砌块石重力坝。三、基本剖面拟定重力坝承受重要荷载是水压和自重，控制剖面尺寸重要指标是稳定和强度规定。由于作用于上游面水压力呈三角形分部，因此重力坝基本剖面是三角形，依照提供资料，拟定坝底宽度为43.29m（约为坝高0.8倍），下游边坡m=0.8，上游面为铅直。四、坝高计算按重力坝设计规范中关于规定，本水库坝顶高程波浪高+浪高中心线高出静水位高度+安全超高（1）最大波浪在坝坡上爬高R计算： 风浪要素计算A、风速：本水库近年平均最大风速14.0m/s，重现期最大风速23.0m/s ：B、风区吹程长度D：风作用于水域长度；D设计=2600m，D校核=3000m。 风浪爬高计算：采用莆田实验站公式计算风浪各要素及波浪爬高，计算得：h设计=2.05m，h校核=1.11m。（2）浪高中心线高出静水位高度：h设计0=0.62m，h校核0=0.33m（3）安全加高值 ：A设计=0.5m，A校核=0.4m。（4）坝体安全超高成果：设计坝顶高程=82.5+2.05+0.62+0.5=85.67m，校核坝顶高程=84.72+1.11+0.33+0.4=86.56m；水库坝顶高程为84.9m，需设防浪墙高1.7m，即：防浪墙顶高程为86 .6m。四、挡水坝段剖面设计1、坝顶高度拟定依照资料提供，拟定坝顶高程为84.90米。2、坝顶宽度坝顶宽度B=0.1H=0.1*(84.9-31)=5.39m为适应施工和运用检修需要，并考虑坝体各某些尺寸协调，坝顶宽度取坝高10%左右，即5.5米。构造计算一、荷载及其组合1、计算状况拟定荷载组合分二种（1）、基本组合为设计洪水位状况，其荷载组合：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力；（2）、特珠组合为校核洪水位状况，其荷载组合：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。设计洪水状况荷载计算表荷载计算荷载垂直力（KN）水平力（KN）力臂（m）力矩（kN.m）方向 - + + -自重G1681840.54276416G22053025.21517473GW419.81.93810.2水压力P11326117.2227651P210514.85081扬压力PL1627721.6135867PL243841.318115PL3218326.257263PL465842.027605浪压力U17.851.3398泥沙压力Pn10923253共计955727768133781051799780467151校核洪水状况荷载计算表荷载计算荷载垂直力（KN）水平力（KN）力臂（m）力矩（kN.m）方向 - + + -自重G1681840.54276416G22053025.21517473GW4772.06983.5水压力P11442917.9258379P211945.26146.6扬压力PL1668821.6144802PL245441.318743PL3225926.259243PL468042.028550浪压力U1853.7417泥沙压力Pn10923253共计1008127826145461194801019510388二、挡水坝抗滑稳定分析计算1、抗滑稳定计算（一） 荷载计算1荷载组合： （1）基本荷载组合： 坝体自重 设计洪水位坝体上游静水压力 设计洪水位扬压力 设计洪水位泥沙压力（2）特殊荷载组合：坝体自重校核洪水位上下游静水压力校核洪水位扬压力校核洪水位泥沙压力2、抗滑稳定验算1 按抗剪断公式计算（f1W+C1A）K1= PK1抗剪断计算抗滑稳定安全系数f1滑动面上抗剪断摩擦系数C滑动面上抗剪断凝聚力A滑动面截面积P 计算截面上所有切向力W作用于计算截面上所有法向力2参数拟定按地质资料砼和微风化岩石抗剪断系数为C1=700Kpa f1=1.03.抗滑稳定计算见附表5抗滑稳定按抗剪断公式计算抗滑稳定安全系数，计算过程见下表，-抗滑稳定计算项目WfACPKK结论校核水位183101.043.2970013334.03.652.5满足规定设计洪水位187581.043.2970012308.33.993.0满足规定计算成果见下表。 稳定计算表类型荷载组合计算安全系数K容许安全系数（K）非溢流坝基本组合3.653.0特殊组合3.992.5满足规范规定。4.抗滑稳定按承载力极限状态验算稳定安全系数，计算成果见下表，基本公式：0.S(.)R(.)/d抗滑稳定验算项目0fRWRCRAS(。）S(。)R(。）/d校核水位10.850.7717745233.343.29133521134919792正常水位110.7718211233.343.2913378133781 稳定验算表类型荷载组合计算值0S(.)容许值R(.)/d非溢流坝基本组合1134919792特殊组合133781满足规范规定。三、挡水坝边沿应力分析与强度计算3、应力分析依照砌石坝设计规范SL25-91，实体重力坝应力计算以材料力学为基本分析办法，计算各种荷载组合下坝体垂直正应力和坝体主应力。荷载组合分基本组合与特殊组合二种。（1）基本组合（设计洪水位）应力计算1边沿应力计算（1） 坝基面y下计算不计扬压力时： W 6M 27768 6571477y下= - = + =2471KpaT T2 43.29 43.292计入扬压力：W 6W 18758 6332628y下= - = + =1498KpaT T2 43.29 43.292（1）特殊组合（校核洪水位）应力计算1边沿应力计算（2） 坝基面y下计算不计扬压力时： W 6M 27826 6541969y下= - = + =2378KpaT T2 43.29 43.292计入扬压力：W 6W 18310 6290631y下= - = + =1353KpaT T2 43.29 43.292抗拉强度验算项目TWMW/T+6M/T2比较结论校核洪水位不计扬压力43.292782654196923780满足规定计入扬压力43.291831029063113530满足规定设计洪水位不计扬压力43.292776857147724710满足规定计入扬压力43.291875833262814980满足规定 (2)坝体边沿主应力上、下计算上游边沿按不计扬压力状况计算，按下式计算上=y上（1+n2）-P上n2上坝体上游边沿主应力下坝体上游边沿垂直正应力n坝体上游边坡P上上游坝面水压力强度（涉及泥沙压力）下游边沿按如下两种状况校核不计扬压力