(整理)混凝土重力坝设计

精品文档精品文档华北水利水电学院继续教育学院NorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPower毕业论文题目河北潘家口水库混凝土重力坝枢纽设计专业水工层次专升本姓名学号精品文档精品文档精品文档精品文档前言关键词：重力坝剖面稳定应力细部构造地基处理本次设计内容为河南南潘家口水利枢纽，坝型选择为混凝土重力坝，坝轴线选择和枢纽布置见1号图SG-01潘家口水库平面图所示。整座重力坝共分53个坝段，主要有非溢流挡水坝段、溢流表孔坝段、溢流底孔坝段和电站厂房坝段。其中非溢流挡水坝段每坝段宽15米，分布于大坝两端；厂房坝段每段宽16米，布置在靠近右岸的主河床上，装机3台机组；底孔坝段每段宽22米，布置在厂房坝段左侧的主河床上；溢流坝段每段宽18米，布置在滦河主河床上。详见1号图SG-02下游立视图。挡水坝段最大断面的底面高程为128米，坝顶高程为228米，防浪墙高1.2米，最大坝高为101.2m，属高坝类型。坝顶宽12米，最优断面的上游坝坡坡率为1:0.2，上游折坡点高程为181米，下游坝坡坡率为1:0.7，下游折坡点高程688.98英尺，详细情况参见1号图SG-03挡水坝剖面图。溢流坝段最大断面的底面高程为126米，堰顶高程210米，溢流堰采用WES曲线设计，直线段坡率为1：0.7，反弧段半径取25.0米，鼻坎高程取159米，上游坝坡坡率取1：0.2，折坡点高程为181米，上游坝面与WES曲面用1/4椭圆相连，详细情况见1号图SG-02溢流堰标准横断面图所示。本枢纽溢流堰采用挑流方式消能，挑角取250。止水采用两道紫铜中间加沥青井的形式。坝基防渗处理（主要依据上堵下排的原则），上游帷幕灌浆（两道），下游侧设置排水管。以非溢流挡水坝段为计算选择断面，进行了抗滑稳定分析和应力分析，分别采用抗剪断计算法和材料力学法计算法进行计算，最终验算满足抗滑稳定，上游坝踵没有出现拉应力，设计剖面合理可行。本次设计只是部分结构物设计，考虑问题较单一，采用基础资料一般以书本为主，跟实际情况难免有出入，敬请读者批评指正。编者2008.9精品文档精品文档目录第一部分设计说明书第一章潘家口混凝土重力坝枢纽基本资料……………………………………………2一、枢纽概况及工程目的…………………………………………………………………………2二、设计基本资料（参见附录一）………………………………………………………………………2附录一…………………………………………………………………………………………………3附录二水市库规划及建筑特性指标………………………………………………………………12第二章坝轴线、坝型选择和枢纽布置方案比较………………………………………14第一节、坝轴线选择…………………………………………………………………………………14第二节、坝型选择……………………………………………………………………………………17第三节、枢纽布置方案………………………………………………………………………………20第三章坝工设计…………………………………………………………………………………26第一节、挡水坝剖面设计……………………………………………………………………………26第二节、挡水坝剖面设计……………………………………………………………………………28第三节、溢流坝剖面拟定……………………………………………………………………………33第四节、挡水坝稳定计算……………………………………………………………………………43第四章细部构造设计……………………………………………………………………………56第一节、坝顶构造…………………………………………………………………………………56第二节、分缝止水…………………………………………………………………………………56第三节、混凝土标号分区…………………………………………………………………………58第四节、排水………………………………………………………………………………………60第五节、廊道系统…………………………………………………………………………………61第五章地基处理…………………………………………………………………………………63第一节、清基开挖…………………………………………………………………………………63第二节、防渗措施…………………………………………………………………………………64第三节、断层破碎带的处理………………………………………………………………………66第四节、软弱夹层处理……………………………………………………………………………67精品文档精品文档第二部分计算书表1设计水位作用情况设计值计算表…………………………………………………………69表2荷载计算表（设计水位情况）…………………………………………………………………70表3校核水位作用情况设计值计算表…………………………………………………………71表4荷载计算表（校核洪水位情况）………………………………………………………………72精品文档精品文档第一部分设计说明书精品文档精品文档第一章潘家口混凝土重力坝枢纽基本资料一、枢纽概况及工程目的：潘家口水库位于河北省唐山市和承德市两地区交界处，坝址位于迁西县洒河桥上游十公里扬查子村的栾河干流上。控制流域面积3.37万km2，总库容为25.5亿m3。水库枢纽由主坝、电站及泄水底孔等组成，水库主要任务是调节水量，供天津市和唐山地区工农业用水和城市人民生活用水，结合引水发电。并兼顾防洪，要求：尽可能使其工程提前受益，尽早建成。根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用，枢纽定为一等工程，主坝为Ⅰ级建筑物，其它均按Ⅱ级建筑物考虑。二、设计基本资料(参见附录一)：设计任务和基本要求：(一)设计任务：1、根据地质、地形条件和枢纽建筑物的作用进行坝线、坝型的选择，枢纽布置方案比较通过初步分析确定。绘制枢纽平面布置及下游立视图。2、进行溢流坝的剖面设计，内容包括：拟定断面，水力计算稳定应力分析等，并绘制设计图纸。(采用可靠度理论法、编程序计算)3、进行非溢流坝的剖面设计，内容包括：拟定挡水坝剖面，稳定应力分析等，并绘制设计图。(采用可靠度理论法、编程序计算)4、进行细部构造设计和地基处理设计，包括：混凝土标号分区、分缝、止水、廓道、排水以及开挖、清理、灌浆、断层处理等，并绘制有关设计图。5、设计绘图要求结构合理、工艺性好、表达完整清晰，符合GB规定，体现CAD绘图能力。(二)选作内容：精品文档精品文档根据设计者完成设计任务的具体情况，可选作导墙、廓道、闸墩、工作桥等结构设计内容，包括：结构计算、配筋计算和绘制设计图纸。根据设计基本资料，确定导流设计标准及导流时段，并进行导流方案比较。通过论证和计算，选定施工导流方案。编制控制性的施工总进度计划，并绘制施工导流程序图。(三)基本要求：1、设计者必须发挥独立思考能力，创造性的完成设计任务，在设计中应遵循技术规范，尽量采用国内外的先进技术与经验。2、设计者对待设计计算绘图等工作，应具有严肃认真一丝不苟的工作作风，以使设计成果达到较高水平。3、设计者必须充分重视和熟悉原始资料，明确设计任务，在规定的时间内圆满完成要求的设计内容，成果包括：设计说明、计算书各一份、设计图纸4张。附录一潘家口水库混凝土重力坝毕业设计基本资料一、水文分析：1、年径流：栾河水量较充沛，潘家口水文站多年平均年径流量为24.5亿m3，占全流域的53%。年内分配很不均匀，主要集中汛期七、八月份。丰水年时占全年50—60%，枯水年占30—40%，而且年际变化也很大。2、洪水：多发生在七月下旬至八月上旬，有峰高量大涨落迅速的特点，据调查，近一百年来有六次大洪水。其中1883年最大，由洪痕估算洪峰流量约为24400—27400m3/s，实测的45年资料中最大洪峰流量发生在1962年为18800m3/s。洪峰历时三天左右，由频率分析法求得：几个重现期所对应的洪峰流量值（见下表表一、表二所示）。精品文档精品文档表一项目千年一遇洪水流量万年一遇洪水流量千年一遇三天洪量万年一遇三天洪量指标40400m3/s59200m3/s26.1亿m345.4亿m3表二重现期(年)102050100洪峰流量(m3/s)7520117001780022800三日洪量(亿m3)8.0611.416.019.7枯水期洪水过程线表三时段：9月1日至次年6月30日频率：5%日期月、日、时流量m3/s日期月、日、时流量m3/s日期月、日、时流量m3/s6.16.2656.17.24906.18.244047248804430672610106420879877284001079107301039012861269012380141231466014360161231661016350181301856018330201372052020310221882249022300242312445024280精品文档精品文档表四设计洪水过程线表流量：米3/秒重现期(年)日期1020501007.25.2871201952215110180300340825437857666311604117012901460141504183019002290171860263037504510203790537076509200235210735010450126007.26.260008150116001400056800883012000152008723011400162001960011722011700178002280014734010400148001780017543077001100013200表四续表设计洪水过程线表流量：米3/秒重现期第日期1020501907.26.2037805350762091602328604040576069407.27.2210029604220503051670236033604050814402080291035001113001840262031501422701700235028401712501680220026002011001600205025002310501580183021007.28.2100014501700205059501350160018808900115015501850118701100150018001485010451450170017820100014001670精品文档精品文档3、泥沙：本流域泥沙颗粒较粗，中值粒径0.0375mm，全年泥沙大部分来自汛期七、八月份，主要产于一次或几次洪峰内且年际变化很大，由计算得，多年平均悬移质输沙量为1825万t多年平均含沙量7.45kg/m3。推移质缺乏观测资料。可计入前者的10%，这样总入库沙量为2010万吨。淤砂浮容重为0.9t/m3，内摩擦角为12°。二、气象：库区年平均气温为10℃左右，一月份最低月平均气温为零下6.8℃，绝对最低气温达零下21.7℃(1969年)；7月份最高月平均气温25℃，绝对最气温高达39℃(1955年)，多年平均气温见下表（表五）。表五多年平均气温、水温表单位：℃月份123456789101112气温-6.8-3.43.5512.1119.1422.8625.1124.016.6710.202.85-4.4水温10.417.121.424.623.618.511.63.4本流域无霜期较短(90—180天)，冰冻期较长(120—200天)，潘家口站附近河道一般12月封冻，次年3月上旬解冻，封冻期约70—100天，冰厚0.4—0.6米，岸边可达1米。流域内冬季盛行偏北风，风速可达七、八级，有时更大些，春秋两季风向变化较大，夏季常为东南风，多年平均最大风速为21.5m/s，水库吹程D=3km。流域内多年平均降雨量约为400—700mm，多年平均降水天数及降水量见表六：表六多年月平均降水天数及降水量表单位：mm月份123456789101112降水天数月平均1.