水工建筑物课程设计123.docx

水工建筑物设计

一、确定坝顶高程H （分别按照设计情况和校核情况计算）
拦河坝为浆砌石重力坝，由溢流段和非溢流段组成，初步决定溢流段设在坝体中部。
重力坝的基本剖面为三角形剖面；
1、坝顶超高值△h重、静水压力、浪压力、泥沙压力、扬压力、冰压力、地震荷载等，常取1ｍ坝长进行计算。
自重W
坝体自重的计算公式： （kN） （3）
式中 Ｖ—坝体体积，ｍ3；由于取1ｍ坝长，可以用断面面积代替，通常把它分成如图3所示的若干个简单的几何图形分别计算重力；
—坝体混凝土的重度（本设计中混凝土的重度为24kN/m3）
静水压力 P
静水压力是作用在上下游坝面的主要荷载，计算时常分解为水平水压力ＰＨ和垂直水压力ＰＶ两种，如图2-1-3。PH计算公式为：
（kN） (4)
式中：Ｈ—计算点处的作用水头，ｍ；
γW—水的重度， kN／ｍ3；
VW ——斜坡面上水体的体积，m3。
⑶ 扬压力 U
图3 重力坝荷载计算示意图
泥沙压力 Ps
一般计算年限取50～100年，水平泥沙压力ＰskH为：
(kN) (5)
式中：γｓｂ——泥沙的浮重度，kN/m3；
hs——坝前淤沙厚度，ｍ；
φs——淤沙的内摩擦角，度。
竖直方向的泥沙压力Ｐｓｋｖ按作用面上的淤沙重量（按淤沙的浮重度）计算。
浪压力
当H>L/2时，可假定浪顶及水深等于L/2处的浪压力为零，静水位处的浪压力最大，并呈三角形分布，如图4，
图4 浪压力分布
则浪压力Pl为：
(6)
浪压力对坝底中点的力矩M为：
(7)
式中： H1---坝前水深，m；
y1、y2---分别是浪压力到坝底面形心的力臂，m。
其它荷载
地震荷载：一般地，当地震的设计烈度为6度及6度以下时，不考虑地震荷载。冰压力、土压力应根据具体情况来定。温度荷载一般可以采取措施来消除，稳定和应力分析时可以不计入。风荷载、雪荷载、人群荷载等在重力坝荷载中所占比例很小，可以忽略不计。
（7）荷载组合可分为基本组合和偶然组合，它们分别考虑的荷载见下表：
荷载组合

荷载作用
自重
静水
压力
扬压力
泥沙压力
浪压力
冰压力
动水压力
土
压力
地震力
基本组合
正常蓄水情况
+
+
+
+
+
0
0
+
0
设计洪水情况
+
+
+
+
+
0
+
+
0
冰冻情况
+
+
+
+
0
+
0
+
0
偶然组合
校核洪水情况
+
+
+
+
+
0
+
+
0
地震情况
+
+
+
+
+
0
0
+
+
注：1 应根据各种作用同时发生的实际可能性，选择计算中的最不利的组合；
2 分期施工得坝应按相应的荷载组合分期进行计算。
3 施工期的情况应作必要核算，作为特殊组合。
4 根据地质和其他条件，如考虑运用时排水设备，易于堵塞，须经常维修时，应考虑排水失效的情况，作为特殊组合。
5表中的“+”表示应考虑的荷载，“0”表示不考虑的荷载。
五、抗滑稳定分析（本设计采用抗剪强度计算公式进行稳定分析，计算公式如下）
(8)
式中： Ks---抗滑稳定安全系数，计算值应不小于表中规定值；
----作用于接触面上竖直向下的合力，kＮ；
----作用于接触面上水平方向的合力，kＮ；
-----接触面间的摩擦系数。
表 抗滑稳定安全系数
荷载组合
坝的级别
1
2、3
Ks
基本组合


特殊组合（1）


特殊组合（2）


六、应力分析
本设计分设计情况和校核情况两种情况分别分析水平截面上的正应力。因为假定按直线分布，所以按偏心受压公式计算上、下游的边缘应力。
注：其它应力的分析在本设计中不作分析。
七、方案的拟定
方案：
坝顶宽度b=7m，坝底露出宽度B=,具体看图形。

溢流坝的剖面设计
溢流重力坝既要挡水又要泄水，不仅要满足稳定和强度要求，还要满足泄水要求。因此需要有足够的孔口尺寸、较好体型的堰型，以满足泄水的要求；且使水流平顺，