说明书-重力坝的设计-比赛作品-欢迎大家切磋

2010年水利系水工建筑物应用技术技能竞赛广东省水利电力职业技术学院2010年水利系水工建筑物应用技术技能竞赛设计说明书级别08水工2学生黄智黄铭楷李超鹏2010年5月9日2010年水利系水工建筑物应用技术技能竞赛2目录第一章综合说明...............................................................................31-1概述.........................................................................................31-2坝址地形地质条件................................................................31-3设计依据.................................................................................31-4主要采用数据.........................................................................4第二章非溢流坝断面设计.............................................................62-1坝顶高程.................................................................................62-2非溢流坝断面拟定................................................................92-3荷载及其组合.......................................................................122-4非溢流坝稳定及应力计算..................................................122-5非溢流坝断面优化..............................................................20第三章溢流坝断面设计...............................................................203-1溢流重力坝坝型选择..........................................................203-2堰顶高程与孔口尺寸的确定..............................................213-3溢流坝断面尺寸确定与消能方式......................................253-4溢流坝消能计算..................................................................32第四章重力坝断面细部结构设计...............................................354-1坝顶细部结构.......................................................................354-2坝体材料分区.......................................................................354-3坝体排水设施.......................................................................354-4坝基处理...............................................................................362010年水利系水工建筑物应用技术技能竞赛3第一章综合说明1-1概述某电站位于山区峡谷水库，坝址以上流域面积约为20k㎡，总库容15万m3，装机容量800kw，是一个以发电为主，兼顾灌概的小型水电枢纽工程。根据坝址的地质条件情况，混凝土重力坝为该工程主坝坝型的主要考虑方案。1-2坝址地形地质条件河床高程为659.00m，砂砾石覆盖层厚度为0.5～1.0m，风化岩层厚度为1.0m。坝基岩石允许承载力为3000pa，坝体混凝土与坝基的接触面间的抗剪摩擦系数0.65，坝体混凝土与坝基接触面间的抗剪断摩擦系数0.9，坝体混凝土与坝基接触面间的抗剪断凝聚力为1.0Mpa，河床最大抗冲单宽流量为40m3／(s·m)。1-3设计依据（一）工程等级：该工程库容为15（104m3），电站为引水式电站，装机容量为800kw，按SL252-2000规范规定为“V”等工程，建筑物按5级设计拦河坝，引水道，厂房主要建筑物为五等建筑物。（二）洪水标准（表1-1）洪水标准拦河坝厂房设计洪水频率P=5%P=3.33%较核洪水频率P=1%P=2%2010年水利系水工建筑物应用技术技能竞赛4（三）抗滑稳定安全系数（拦河坝）按抗剪强度公式计算参照《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）P21表6.4.1-2基本荷载组合K≥1.05特殊荷载组合K≥1.0（四）坝顶安全超高参照《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）P31表8.1.1正常运用状态下的超高：0.4ch米非常运用状态下的超高：ch0.3米（五）地震烈度根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）知，该工程区的地震动峰值加速度小于0.05g，故不考虑地震设防。1-4主要采用数据（一）水位及下泄流量（表1-2）洪水标准上游水位m下游水位m下泄流量m3/SP=5%洪水位685.06661.26317.22P=1%洪水位685.67661.82406.06正常蓄水位681.00--死水位668.00--（二）风速、吹程、游砂、容重数据多年平均最大风速14.1m/s2010年水利系水工建筑物应用技术技能竞赛5最大吹程3.7km坝前淤沙高程667m淤沙内摩擦角20°计算容重单位：（kN/m3）（表1-3）水淤沙混凝土岩石砂砾石1012.5242515（三）岩石及混凝土物理力学指标①岩石承载力坝基岩石[R]=3000kpa②混凝土容许压应力参照《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191-96)P11C15[R]=7500kpaC20[R]=10000kpaC25[R]=12500kpa③坝体混凝土与坝基的接触面间的摩擦系数及抗剪断凝聚力抗剪摩擦系数f=0.65抗剪断摩擦系数f′=0.9抗剪断凝聚力c′=1.0Mpa④最大冲坑单宽流量为403/msm冲坑系数1.5⑤坝基渗透系数排水帷幕0a=0.252010年水利系水工建筑物应用技术技能竞赛6第二章非溢流坝断面设计2-1坝顶高程非溢流坝坝顶应高于校核水位，坝顶上游防浪墙顶的高程应高于波浪顶高程，其与设计洪水位或校核洪水位的高差可由以下公式计算，参照《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）（8.1.1）1%zchhhh式中各参数由波浪计算确定。式中h—波浪高度，m，当gD/v02=20-250时，为累积频率5%的波高，当gD/v02=250-1000时，为累积频率10%的波高，计算浪压力时，规范规定应采用累积频率为1%的波高，对应于5%的波高，应乘以1.24，对应于10%的波高，应乘以1.41；1%h—累计频率1%的波高，m；zh—波浪中心线至正常或校核洪水位的高差，m；ch—安全超高，m；本工程设防浪墙，坝顶高程应满足以下两条件：坝顶高程≥设计洪水位+△h设坝顶高程≥校核洪水位+△h校（一）设计洪水情况波浪要素计算采用官厅水库公式进行计算，本工程资料多年平均风速为V=14.1m/s，设计情况取1.5V，吹程D=3.7Km。2010年水利系水工建筑物应用技术技能竞赛7参考《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）（8.1.1）设计水位情况下hc=0.4m。参考《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）P75（B.6.3-5）官厅水库公式：1/121/35%022000.0076()ghgDvvv1/2.151/3.75022000.331()mgLgDvvv参考《水利水电工程建筑物》P16(1-8)21%2mmhHcthLLzh式中：D——吹程，m，可取坝前沿水面到水库对岸水面的最大直线离，当水库水面特别狭长时，以5倍平均水面宽计算，本工程取3700m2计算；hz——波浪中心线至正常或校核洪水位的高差，m；vo——计算风速，m/s，设计情况取50年一遇风速，校核情况取多年平均最大风速；g——重力加速度，9.81m/s2；mL——平均波长，m2；H——挡水建筑物迎水面前的水深，m2；h1%——累计频率1%的波高，m2；h5%——累计频率5%的波高，m2；波高计算1/121/35%022000.0076()ghgDvvv5%h1.1634(m)2010年水利系水工建筑物应用技术技能竞赛81%5%1.241.443hh(m)波长计算1/2.151/3.75022000.331()mgLgDvvvmL11.789（m）波浪中心线高出静水位高度zh21%2mmhHcthLLzh0.555zh(m)设计水位情况下坝顶高程应为Z(坝顶高程)=Z设（设计洪水位）+h设(设计5洪水位)=Z设（设计洪水位）+1%zchhh=687.458(m)（二）校核洪水情况校核情况下，风速取多年平均风速值，参照《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）（8.1.1）查得ch=0.3m。波高计算1/121/35%022000.0076()ghgDvvv5%h0.700(m)1%5%1.240.868hh波长计算1/2.151/3.75022000.331()mgLgDvvvmL7.8546（m）波浪中心线高出静水位高度zh2010年水利系水工建筑物应用技术技能竞赛921%2mmhHcthLLzh0.3013zh(m)校核水位情况下坝顶高程应为Z(坝顶高程)=Z设（校核洪水位）+h设(校核洪水位)=Z设（校核洪水位）+1%zchhh=687.1393(m)坝顶高程(m)设计情况687.458校核情况687.1393参考《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）P31要求取设计洪水位和校核洪水位两种情况之大值，最后选定非溢流坝坝顶高程为687.5m。2-2非溢流坝断面拟定（一）坝顶宽度根据管理交通要求，布置单一车道宽3.5m，两旁人行道宽各为0.25m，故坝顶总宽可取4.0m。（二）上游坝坡参考《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）P6,混凝土重力坝一般采用1：0~1：0.2，本工程为混凝土重力坝，故取适当值采用1：0.2，折披点高程结合坝上发电引水管进水口考虑，采用677.5m。2010年水利系水工建筑物应用技术技能竞赛10（三）下游坝坡，参考《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）P6，混凝土重力坝一般采用1：0.6~1：0.8。由于取0.7计算得ck=1.11，取0.65计算得ck=1.046，下游坝坡由稳定条件控制，初步取下游坝坡为1：0.7，起坡点考虑到坝高与坡度的计算，取高程为681.79m。（四）廊道布置本工程基础灌浆和基础排水廊道采用同一廊道。根据《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）P32，要求宽度1.5~3.0m，高度3~4m，采用断面尺寸宽×高=2×3m，呈门洞形。廊道距坝基面4~5m，在本工程设计中采用5.0m，廊道底高程为662.0m，廊道距