拱坝毕业设计

山东科技大学学士学位论文共91页-1-摘要洞门山水利枢纽工程位于位于西南某河干流中下游，是一座中型水利枢纽工程，其主要任务有发电，灌溉和防洪。该工程主要由双曲拱坝、泄洪隧洞、取水建筑物以及厂房等组成。本文扼要介绍设计中进行的主要工作和设计成果：调洪计算，枢纽布置，拱坝坝体设计，坝体应力计算，坝肩稳定分析，泄洪隧洞的设计，坝身泄水孔的设计，坝体的细部构造以及地基处理等。设计最后提交的成果有：设计说明书一份，工程设计图纸3张以及其他计算附图附表等。关键字拱坝，调洪演算，应力分析，稳定分析。山东科技大学学士学位论文共91页-2-summaryDongMenmountainwaterconservancyhubprojectislocatedinthesouthwestarivermainstreammiddleandlowerreaches,isamedium-sizedwaterconservancyhubproject,itsmaintaskispowergeneration,irrigationandfloodcontrol.Theprojectmainlybythehyperbolicarchdam,tunnel,waterandfloodbuildingworkshopetc.Thispaperbrieflyintroducesthemainworkinthedesignandthedesignresults:floodregulatingcalculation,thegenerallayout,archdamdesign,damabutmentdamstresscalculation,stabilityanalysisofflooddischargetunnel,thedesign,thedesignofwaterleakage,includingtheinfluencesofthedetailstructureandfoundationtreatment,etc.Theresearchresultshavesubmitteddesign:thedesignspecificationa,theengineeringdrawingsthreeandothercalculationschedule,etc.TheappendeddrawingsKeywordsArchdam,floodregulatingcalculation,stressanalysis,stabilityanalysis.山东科技大学学士学位论文共91页-3-目录第一章工程概况………………………………...........(1)第二章设计基本资料及水库工程特性……………（3）1.设计基本资料………………………………………………（3）2.水库水位与库容关系及水位流量关系…………………（12）3.效益及淹没损失…………………………………………（13）4.施工组织设计和建议……………………………………（14）5.坝址地形图+其他…………………………………………（14）第三章工程等级划分及水库运行方式…………（15）1.确定工程等别和级别……………………………………（15）2.水库运用方式……………………………………………（15）第四章枢纽布置…………………………………（15）1.调洪演算…………………………………………………（15）1.1.基本资料的收集……………………………………（15）1.2.孔口尺寸拟定………………………………………（18）1.3.调洪演算……………………………………………（20）1.4.方案比较……………………………………………（34）1.5.坝高的确定…………………………………………（34）2.组成建筑物及枢纽布置…………………………………（35）第五章混凝土拱坝设计…………………………（36）1.拱坝形态和剖面尺寸的拟定……………………………（36）1.1.拱圈形式的选择……………………………………（36）1.2.拱冠梁剖面尺寸的拟定……………………………（36）1.2.1.坝顶厚度（TC）………………………………（36）1.2.2.坝底厚度（TB）………………………………（37）1.2.3.上游面曲线……………………………………（38）1.2.4.下游面曲线…………………………………(38)2.拱坝的布置………………………………………………(39)3.拱坝的荷载及其组合……………………………………（40）3.1.荷载计算……………………………………………（40）3.1.1.温度荷载……………………………………（40）山东科技大学学士学位论文共91页-4-3.1.2.净水压力+淤沙压力…………………………（41）3.1.3.地震荷载……………………………………（42）3.1.4.坝体自重……………………………………（42）3.1.5.扬压力………………………………………（42）3.1.6.风浪压力（不予考虑）………………………（43）3.2.荷载组合……………………………………………（43）3.2.1.基本组合……………………………………（43）3.2.2.特殊组合……………………………………（43）4.拱坝的应力分析…………………………………………（44）4.1.应力分析的基本方法………………………………（44）4.2.应力分析（纯拱法）………………………………（45）5.拱坝的稳定分析……………………………………………（48）5.1.稳定计算原理………………………………………（50）5.2.稳定验算……………………………………………（53）5.2.1.工况一：（正常蓄水位+温升）………………（54）5.2.1.1坝肩局部稳定验算………………………（54）5.2.1.2左岸整体稳定验算………………………（56）5.2.2.工况二：（校核洪水位+温升）………………（56）5.2.2.1坝肩局部稳定验算………………………(57)5.2.2.2左岸整体稳定验算………………………(59)第六章泄水建筑物…………………………………(59)1.泄水建筑物的形式尺寸…………………………………(59)2.泄水建筑物的布置………………………………………(60)2.1.坝身泄水孔的布置…………………………………(60)2.2.泄槽设计计算………………………………………(60)2.3.泄水隧洞的布置……………………………………(61)第七章坝体细部构造及地基处理………………….(62)1.坝体构造与细部结构设计………………………………(62)1.1.坝体与坝面…………………………………………(62)山东科技大学学士学位论文共91页-5-1.2.坝体分缝……………………………………………(63)1.3.坝内廊道……………………………………………(63)1.4.坝后工作桥…………………………………………(64)2.地基处理…………………………………………………(64)2.1坝基处理的基本要求………………………………(64)2.2地基的处理和开挖…………………………………（64）2.3.坝基灌浆……………………………………………（65）2.3.1固结灌浆………………………………………（65）2.3.2.帷幕灌浆………………………………………（66）2.4.坝基排水……………………………………………（66）设计专题：拱坝的稳定性分析……………………（68）附录：外文文献及翻译………………………………（77）参考文献……………………………………………..（89）结语……………………………………………………（90）山东科技大学学士学位论文共91页-1-第一章工程概况西南某河是南方河流中少有的多沙河流，为减少水库泥沙淤积量，通过设置底孔泄流排沙就可使水库基本处于冲刷状态，满足排沙要求，可使水库进出库泥沙保持平衡或略有冲刷。流域干流国内部分全长692km，落差2510m，流域面积34629km2。沿河多急滩，但无集中落差，河谷断面为“U”型和“V”型，水面宽多为60m～100m，河道狭窄，漫滩很少，岸坡30°～70°,成库库容较小。流域总的地势自西北向东南倾斜，绝大部份属山区或半山区地势，平坝面积不足5%。河谷深切，分水岭高程一般在2000m～3000m之间，河流最低水面高程约70米。洞门山水电站工程位于西南某河干流中下游。坝址处属炎热气候区，受河谷地带干热焚风的影响，气候干燥炎热，常年不结冰。多年平均年气温20℃～21℃，极端最高气温42.3℃，极端最低气温2.8℃，历年有霜日为0.7d，平均日照时数为2284h；降水地区分布的一般趋势为上游小、下游大，年际间变化不大，但年内分配不均，一般集中在5月～10月,占全年的85%左右；该区域多年平均蒸发量在2731mm～1565.9mm（φ20cm蒸发皿），相对湿度为68%～85%，多年平均风速2.8m/s～3.3m/s，年最多风向为C、ESE、SW，相应发生频率为37、21、21%，历年最大风速为20m/s（ESE、SSW）。洞门山电站为径流式日调节电站，可改善库区水环境质量。电站运用不改变径流的年际年内过程，不会恶化下游水环境。坝址处地震基本烈度Ⅶ度，水库区蓄水后无永久性渗漏问题，选定的下坝址坝基岩可以适应重力坝、拱坝及当地材料坝等各种坝型，山东科技大学学士学位论文共91页-2-天然建筑材料丰富，储量、质量基本满足要求。从地质的角度没有影响工程建设的制约因素。确定西南某河干流梯级综合规划的方针是以水电为先导，兼顾防洪、航运、灌溉和供水，因地制宜、综合规划；提出洞门山梯级的任务为以发电为主，远期兼顾防洪，为发展供水、航运创造条件。根据洞门山水电站开发任务以发电为主，远期兼顾供水和航运等。洞门山水库根据《防洪标准GB50201-94》、《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》(DL5180—2003），工程等别属Ⅱ等，工程规模为大（Ⅱ）型工程，永久性主要建筑物级别为2级，永久性次要建筑物为3级。发电进水口、放空排沙底孔进水口、溢洪道进水口洪水标准与大坝标准一致，发电厂房按100年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。洞门山水库无防洪任务，当上游来量小于或等于水库正常蓄水位的泄流能力时，水库按来水量下泄，水库水位维持在正常蓄水位；当上游来量大于水库正常蓄水位的泄流能力时，让洪水自由下泄。总体来看，洞门山水电站的建设，抓住国家实施“西部大开发”的历史机遇，以“西电东送”为突破口，把电力培植成仅次于烟草、有色金属之后的第三大支柱产业，拉动地方经济增长，改变地方能源结构，“以电代薪”，促进水土保持和生态建设，拉动工程建设所在地的经济发展，实施可持续发展战略有着重要的意义，工程建设是十分必要的。山东科技大学学士学位论文共91页-3-第二章设计基本资料及水库工程特性1.设计基本资料1.1.气象与水文资料1.1.1.气象资料多年平均年气温20℃～21℃；极端最高气温42.3℃；极端最低气温2.8℃；该区年平均降水量700mm～1200mm，降水一般集中在5月～10月，占全年降水量的85%，其中7、8月集中全年降水量的40%～50%；流域多年平均蒸发量在2731mm～1565.9mm（φ20cm蒸发皿）；相对湿度为68%～85%；多年平均风速2.8m/s～3.3m/s；年最多风向为C、ESE、SW，相应发生频率为37、21、21%；历年最大平均风速为17m/s；历年最大风速为20m/s（ESE、SSW）。1.1.2.水文资料径流年内分配极不均匀，每年6月～11月为汛期，径流量占年径流量的80%以上，12月～翌年5月为枯水期，径流量不足年径流量的20%，其中尤以3月～4月份最枯，径流量不足年径流量的4%。附近A站最丰水年年平均流量为315m3/s，最枯水年年平均流量为89.2m3/s，丰枯水年径流比3.53倍;附近B站最丰水年年平均流量为507m3/s(1971年6月～1972年5月)，最枯水年山东科技大学学士学位论文共91页