拱坝设计计算书(共32页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上某拱坝设计计算书一、 工程概况某水利枢纽正常水位相应库容982万m3；设计水位675.09m；校核洪水位676.01m，相应库容1027万m3。拱坝以50一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。二、拱坝坝高及体型设计1. 1坝顶高程计算：拱坝中间为溢流坝段，两端为挡水坝段。溢流坝段为2孔泄流，孔口尺寸为74m，采用弧形闸门，堰顶高程为671.00m。校核洪水频率P=0.2%，坝前校核洪水位676.01m，坝下校核洪水位595.72m。设计洪水频率P=2%，坝前校核洪水位676.01m，坝下设计洪水位595.31m。坝顶高于静水位的超高值h=hl+hz+hchl波浪高度（m

2、）。hz波浪中心线至正常或校核洪水位的高差（m）。hc安全加高（m）。（混凝土重力坝规范P43）坝的安全级别为级，校核洪水位时hc=0.3m，设计洪水位hc=0.4m。hl=0.0166V05/4D1/3L=10.4（hl）0.8V0计算风速（m/s）D 风作用于水域的长度（km），称为吹程。相应季节50年重现期的最大风速为20m/s，相应洪水期最大风速的多年平均风速为9.90 m/s。吹程为0.4km。hz=H坝前水深（m）,校核洪水位H=73.41m，设计洪水位H=72.49m。1.2校核洪水位时：hl=0.01669.90.4=0.215mL=10.4 （0.215）0.8=3.041m

3、hz=0.048mh=0.215+0.048+0.3=0.56m校核洪水位坝顶防浪墙高：Z校坝=Z校核水位+hZ校坝=676.01+0.563=676.57m1.3设计洪水位时：hl=0.0166200.4=0.517mL=10.4 （0.517）0.8=6.135mhz=0.137m h=0.517+0.137+0.4=1.054m设计洪水位坝顶防浪墙高：Z设坝=Z设计水位+hZ设坝=675.09+1.0555=676.14m坝顶高程取以上结果较大值676.60m。2、拱坝坝体尺寸的初步拟定2.1坝顶宽度为5.00m，最大坝高H=80.6m，1=0.65 ，凸度2=0.18最大倒悬度S=0.

4、25。Z0=1H=0.6580.6=52.39mDA=2H=0.1880.6=14.51m 2.2拱冠梁厚度设计TC=5m，T52.39=21m，TB=24m3、WES溢流堰剖面设计 采用WES实用堰，2表孔溢流，堰顶高程671.00m，空口尺寸为47（高宽）。3.1堰顶O点上游三段圆弧的半径及其水平坐标值为：Hd=675.09671.00=4.09mR1=0.50 Hd=0.504.09=2.045mX1=-0.175 Hd=-0.1754.09=-0.716mR2=0.20 Hd=0.204.09=0.818mX2=-0.276 Hd=-0.2764.09=-1.129mR2=0.04 H

5、d=0.044.09=0.164mX2=-0.282 Hd=-0.2824.09=-1.153m 3.2 O点下游的曲线方程 按上式算得的坐标值如下：X（m）123456789y（m）0.1510.5441.1531.9622.9654.1555.5267.0748.7973.3坡度m=0.7的下游直线段CD与曲线OC相切于C点。C点坐标XC，YC如下求得：对堰面曲线求一阶导数 直线CD的坡度为 故 XC=5.38m YC=3.396m2. 4鼻坎挑流的泄洪方式，=14.588m/s挑流鼻坎水深h1=q/v=21.42314.588=1.468m为R=（410）h1反弧半径R=6.00m，挑射

6、角=25二、拱坝水力学计算1、挑流消能计算1.1.1校核水位工况 校核水位工况挑流消能计算，校核水位676.01m,校核水位下游水位605.02，河床高程599.20。溢流堰顶宽度14m ，挑流鼻坎宽度15.24m。最大下泄流量326.5m，鼻坎单宽流量q=21.423m3/s.m。L自挑流鼻坎摸段末端起至下游河床床面的挑流水舌外缘挑距，m挑流水舌水面出射角，近视可取用鼻坎挑角，（）h1挑流鼻坎末端法向水深，mh2鼻坎坎顶至下游河床高差，m，v挑坎坎顶至水面流速，m/s，可按鼻坎处平均流速v的1.1倍计。关于鼻坎的平均流速。适用范围，Ss=16.47m 1821.4232/3=138.84m此

7、公式使用v鼻坎末端断面平均流速，m/sZ0鼻坎末端断面水面以上的水头，m流速系数hf泄槽沿程损失，mhj泄槽各项局部水头损失之和，m，可取hj/Z0为0.05S泄槽流程长度，mQ泄槽单宽流量，m3/（s.m）Z0=11.66m=0.22m=0.931=14.588m/s挑流鼻坎水深h1=q/v=21.42314.588=1.468mL= =57.72m1.1.2冲刷坑最大水垫深度T自下游水面至坑底最大水垫深度mq鼻坎末端断面单宽流量m3/（s.m）Z上下游水位差mK综合冲刷系数Z=70.99m k=1.2 q=21.423 m3/（s.m） =16.12m冲坑深度：T1=16.13-5.82=

8、10.31m1.2.1设计水位工况 设计水位工况挑流消能计算，设计水位675.09m，设计水位下游水位604.24m，河床高程599.20m。溢流堰顶宽度14m ，挑流鼻坎宽度15.24m。最大下泄流量264.8m，鼻坎单宽流量q=17.375m3/s.m。L自挑流鼻坎摸段末端起至下游河床床面的挑流水舌外缘挑距，m挑流水舌水面出射角，近视可取用鼻坎挑角，（）h1挑流鼻坎末端法向水深，mh2鼻坎坎顶至下游河床高差，m，v挑坎坎顶至水面流速，m/s，可按鼻坎处平均流速v的1.1倍计。5.2关于鼻坎的平均流速。适用范围，Ss=16.47m 1823.322/3=146.9m此公式使用v鼻坎末端断面平

9、均流速，m/sZ0鼻坎末端断面水面以上的水头，m流速系数hf泄槽沿程损失，mhj泄槽各项局部水头损失之和，m，可取hj/Z0为0.05S泄槽流程长度，mQ泄槽单宽流量，m3/（s.m）h1=0.05m Z0=10.46m=0.234m=0.928=13.789m/sh1=q/v=17.37513.789=1.260mL= =53.99m1.2.2冲刷坑最大水垫深度T自下游水面至坑底最大水垫深度mq鼻坎末端断面单宽流量m3/（s.m）Z上下游水位差mK综合冲刷系数Z=70.85m k=1.2 q=17.375 m3/（s.m） =14.51m冲坑深度：T1=14.51-5.04=9.47m三、荷

10、载计算及表数1静水压力水的容重=1t/m32动水压力溢流坝面的反弧段上的动水压力强度式中：Pr垂直与反弧面的动水压力t/m2 q泄洪单宽流量 m3/s.mg重力加速度 9.81m/s2rd反弧段的曲率半径 mv反弧段上的平均流速 m/sv=13.349m/sh1为跃前水深按水力学公式计算，hf为头损失，z为水库水位至反弧段最低点的距离。Z=10.83 m h1=1.747m动水压力的水平分力 =6.3535()=8.945t/m2垂直分力 =6.3535()=38.229t/m23扬压力浮托力PU=下=18.675=8.75t/m2渗透压力 P=1145.44+0.9157.97+0.7854

11、.6=240.78t/m4浪压力 =0.0166200.4=0.517mL=10.4（）0.8 =10.4 （0.517）0.8=6.135mhz=0.137m=4.012t/m25淤沙压力坝前淤沙高程Z沙=631.24m淤沙r=14KN/m3 空隙率n=0.4 内摩察角=18 6、拱坝计算参数汇总、 校核洪水位高程676.01m，校核洪水下游水位605.02m。设计洪水位高程675.09m，设计洪水下游水位604.24m。正常蓄水位高程675.00m。死水位高程634.00m，堰顶高程676.60m。、 淤沙高程631.24m，干容重r=1.4t/m3，孔隙率n=0.4，内摩察角=18、 坝

12、体最大平均温度变化见附表1，计算分收缩和膨胀、 渗透压力 、 浪高hl=0.517m、 坝体材料：C10小石子混凝土砌块石砌体r=23.5t/m3，砌体弹模Ed=6109Pa，线膨胀系数=810-6/C，抗压强度44.7Mpa。、 岩石为三迭系上统须家河组浅灰色厚层石屑砂岩夹少量灰质页岩、泥岩和灰质页岩透镜体，岩层走向88/NW36。石英砂岩干抗压强干=138.957.7Mpa，湿抗压强湿=83.443.9Mpa，、 地基弹模分区见下游正视图，节理裂隙见下图，裂隙随机分布，地温12。 走向320330/SW5055 走向5060/SE6070 走向335345/SW6580 走向310320/

13、SW5878节理裂隙连通率0.7，有节理面无充泥f=0.7，c=0.2；有节理面有充泥f=0.25，c=0.02。、 荷载组合按规范要求。可先计算以下、两种组合。算出坝内应力及左坝头稳定成果电传给我，以便选择方案使用。 组合：自重 组合：正常水位+浪压+淤沙+温升+下游水位正常水位+浪压+淤沙+温降+下游水位、 坝头稳定计算，以节理面控制为主，岩层倾向上游，没有夹泥层亦不受大的影响。、 温度荷载计算（见附表1）四、工程量计算1、拱坝工程量 拱坝最大坝高为80.6m，坝顶高程为676.60，坝体中间有2个，泄流表孔，尺寸为1.1土石方开挖根据地质报告， 拱坝河床建基面高程596.00m；坝肩径向

14、开挖，630.00m高程以下，始基岩面水平开挖深度10m；630.00m高程以上，水平开挖深度由10m渐变到坝顶高程20m；建基面在弱风化带顶板下10.0m左右。开挖边坡比：墙风化岩带为2:1，弱风化岩带为3：1。专心-专注-专业附表1 温度荷载计算截面高程（m）拱厚（m）水深（m）(T2/hr)1/2(A2+B2)1/2上游变幅A1上游变幅A2（A1+A2）/2Qm平均温度变化年中间年中间年中间年中间年中间年中间1 676.60 5.00 0.00 0.707 4.272 0.94 0.180 10.700 8.20 10.70 8.20 10.700 8.20 10.058 1.476 1

15、1.534 2 666.00 9.85 9.00 1.393 8.415 0.71 0.080 9.425 0.00 10.70 8.20 10.062 4.10 7.144 0.328 7.472 3 656.00 13.41 19.00 1.896 11.457 0.46 0.065 8.007 0.00 10.70 8.20 9.354 4.10 4.303 0.267 4.569 4 646.00 16.37 29.00 2.315 13.986 0.34 0.055 6.590 0.00 10.70 8.20 8.645 4.10 2.939 0.226 3.165 5 636.00

16、 18.76 39.00 2.653 16.028 0.30 0.050 5.173 0.00 10.70 8.20 7.936 4.10 2.381 0.205 2.586 6 626.00 20.70 49.00 2.927 17.685 0.26 0.048 3.756 0.00 10.70 8.20 7.228 4.10 1.879 0.197 2.076 7 616.00 22.22 59.00 3.142 18.984 0.24 0.040 2.338 0.00 10.70 8.20 6.519 4.10 1.565 0.164 1.729 8 606.00 23.34 69.00

17、 3.301 19.941 0.23 0.035 0.921 0.00 10.70 8.20 5.811 4.10 1.336 0.144 1.480 9 596.00 24.00 79.00 3.394 20.505 0.22 0.032 0.000 0.00 10.70 8.20 5.350 4.10 1.177 0.131 1.308 石灰岩砌体热扩散系数h2=0.0057m2/h分20个开挖断面计算工程量，计算见下表1开 挖 工 程 量 石方开挖量 土方开挖量断面H1（m）H2（m）H1+H2/2坝厚纵向 宽度（m）横向 宽度（m）工程量（m3）H1（m）H2H1+H2/2（m）纵向宽

18、度（m）横向 宽度（m）工程量（m3）1000.00 5.00 05.00 0.0 012.76.35 26.818.18 1391.7 2000.00 5.00 05.00 0.0 12.714.0913.40 8.4111.70 1317.7 307.323.66 5.00 8.586.22 195.3 14.0915.5714.83 8.5814.86 1890.2 47.3213.2310.28 12.98 1016.41 1685.6 15.5712.914.24 1026.95 3836.0 513.2317.0915.16 17.48 1022.53 3416.1 12.99.3

19、311.12 1033.14 3684.0 617.0918.2517.67 19.84 1025.73 4546.5 9.335.897.61 1035.43 2695.8 718.2518.9518.60 21.57 1027.77 5165.2 5.892.954.42 1036.18 1599.2 818.9514.4216.69 22.80 1028.36 4732.1 1.500.75 1034.30 257.2 914.429.5211.97 23.77 1027.76 3322.9 000.00 1031.75 0.0 109.525.837.68 24.00 1026.56

20、2038.4 000.00 1029.12 0.0 115.837.966.90 24.00 1026.30 1813.3 000.00 1028.60 0.0 127.9610.089.02 23.53 1026.54 2393.6 000.00 1029.54 0.0 1310.0810.9610.52 22.59 1026.10 2745.4 000.00 1029.60 0.0 1410.9614.0312.50 21.36 1025.53 3189.3 000.00 1029.69 0.0 1514.039.8211.93 20.01 1023.99 2860.2 05.492.75

21、 1029.33 805.2 169.827.098.46 18.41 1021.23 1794.9 5.4910.417.95 1028.02 2227.7 177.096.076.58 16.29 1018.48 1216.2 10.4117.413.91 1027.63 3841.8 186.076.156.11 12.84 1014.88 909.0 17.417.5617.48 1025.65 4484.2 196.1503.08 5.00 12.46.03 229.7 17.5616.9717.27 12.415.68 3357.4 20000.00 5.00 28.45.00 0

22、.0 16.9708.49 28.49.24 2227.2 合计41045.7 33050.8 石方开挖工程量41045.7m3，土方开挖工程量33050.8 m3。1.2拱坝坝体工程量截面高程(m)右中心角(度)右外半径(m)S1(m2)右内半径(m)S1(m2)S1-S2(m2)工程量(m3)左中心角(度)左外半径(m)S3(m2)右内半径(m)S4(m2)S3-S4(m2)工程量(m3)1676.645.1892.983406.987.983050.3356.651.9898.004354.393.003921.3432.985342.576468.62666.048.1685.6030

23、78.075.752410.3667.653.5292.654007.182.803200.4806.747589.119121.23656.049.5680.372792.266.961938.2854.053.4788.393643.774.982622.01021.79022.3410902.24646.049.6875.242453.158.871501.8951.352.7183.273187.966.902057.71130.29414.089674.35636.047.0569.882004.051.121075.4931.547.0377.652473.458.981422.6

24、1050.78739.969674.36626.041.6164.7701522.644.07704.9817.740.6770.711773.650.01887.19886.447278.297739.67616.034.5659.01049.336.78407.8641.533.1463.011147.640.79480.96669.75290.215450.18606.024.7053.83624.330.49200.3424.024.0155.94653.032.50221.2431.792990.422975.29596.012.5048.23253.624.2364.01189.6

25、11.9448.23242.2524.2361.14181.1110合计55667.063086.31.3小石子混凝土工程量 拱坝面层C20三级配混凝土，596.00m高程厚度为500cm，676.60m高程厚度为30cm，从下至上逐渐变薄。截面高程 (m) 右中心角 (度)右外半径 (m)右外弧 (度)宽度 (m)面积 (m2)工程量 (m3)左中心角(度)左外半径 (m)左外弧(度)面积 (m2)工程量 (m3)1676.60 45.18 92.98 73.28 0.30 21.98 51.9898.00 88.86 26.66 2666.00 48.16 85.60 71.91 1.08

26、 77.67 498.1 53.5292.65 86.50 93.42 600.61 3656.00 49.56 80.37 69.48 1.68 116.73 965.4 53.4788.39 82.45 138.51 1152.28 4646.00 49.68 75.24 65.21 2.22 144.76 1304.9 52.7183.27 76.57 169.98 1539.75 5636.00 47.05 69.88 57.35 2.74 157.15 1509.1 47.0377.65 63.71 174.55 1722.60 6626.00 41.61 64.77 47.01 3

27、.25 152.80 1549.7 40.6770.71 50.17 163.04 1687.63 7616.00 34.56 59.00 35.57 3.77 134.10 1433.5 33.1463.01 36.43 137.33 1500.01 8606.00 24.70 53.83 23.19 4.34 100.66 1169.8 24.0155.84 23.39 101.50 1189.66 9596.00 12.50 48.23 10.52 5.00 52.58 753.3 11.9448.23 10.05 50.23 743.79 合计9183.9 10136.32 C10小石

28、子混凝土总工程量19320.21.4溢流堰工程量1.4.1溢流堰中墩中墩混凝土（C20 三级配），中墩厚度为300cmV=SB-V上弧-V下弧=72.83-6.65-1.09=201.66m3中墩钢筋（含筋量g=60kg/m3）G=Vg=201.6660=12099.6kg1.4.2溢流堰边墩边墩在拱坝上游面凸出部分宽度为300cm，在坝体内宽度为150cm，拱坝下游接200cm宽导墙。溢流堰边墩混凝土，（C20 三级配）。V1=SB -V上弧=29.1236.65=80.71 m3V2= SB =40.911.560.37=60.37 m3V=2（80.71+60.37）=284.15 m3

29、边墩钢筋（含筋量g=60kg/m3）G=Vg=284.1560=17049.0kg1.4.3溢流堰导墙溢流堰导墙混凝土（C20 三级配）。V= 2(SB)=2(32.612)=130.44 m3溢流堰导墙钢筋（含筋量g=60kg/m3）G=Vg=130.4460=7826.4 kg1.4.4溢流堰挑流鼻坎支墩 挑流鼻坎支墩宽度100cm，共5个。挑流鼻坎支墩混凝土（C20 三级配）。V= 5(SB)= 5(31.861)=159.3 m3溢流堰挑流鼻坎支墩钢筋（含筋量g=60kg/m3）G=Vg=159.360=9558 kg1.4.5溢流堰面溢流堰面混凝土，混凝土厚度150cm，标号C20，

30、二级配V= SB= 29.5123=678.73 m3溢流堰面墙钢筋（含筋量g=45kg/m3）G=Vg=678.7345=30542.85 kg1.5廊道1.5.1观测廊道观测廊道两层，655.35m高程，廊道长度为83.54m；627.35m高程，廊道长度为137.29m。廊道断面为城门洞形1.82.5m，面积为4.15m2。观测廊道体积为V=SL=4.15（83.54+137.29）=916.44 m3观测廊道混凝土（标号C20，三级配）V=S1L1+ S2L2=12.6783.54+17.09137.29=3404.9 m3观测廊道钢筋（含筋量g=25kg/m3）G= Vg=3404.

31、925=85112.5 kg1.5.2基础灌浆廊道长度为200m，廊道断面为城门洞形2.53.0m，面积为6.91m2。基础灌浆廊道体积为V=SL=6.91200=1382.0 m3基础灌浆廊道混凝土（标号C20，三级配）V=SL=（16.92-6.91）200=2002 m3基础灌浆廊道钢筋（含筋量g=25kg/m3）G= Vg=200225=50050kg1.6基础混凝土拱坝坝底总长度236m，混凝土平均断面为23.4 m2（标号C20，三级配）。V=SL=23.42200=5528.1 m31.7小石子混凝土砌块石工程量V砌体=V总- V观测廊道-V观测廊道砼-V基础廊道-V基础廊道砼-

32、V基础砼-V溢洪道-V上游面砼 V进水口=.23-916.44-3404.9-1382-2002-5528.1-1418.8-19320-329=84451.5 m31.8拱坝坝顶公路混凝土厚度30cm，标号C20，二级配V= LB= 161.8950.3=243 m3坝顶公路钢筋（含筋量g=18kg/m3）G=Vg=24318=4374kg1.9防浪墙防浪墙混凝土V= LS= 161.890.255=40.6m3防浪墙钢筋（含筋量g=45kg/m3）G=Vg=40.645=2007kg1.10启闭机房工程量 柱子3030cm，梁3050cm，楼板厚20cm，闸门导墙后30cm，混凝土C20二

33、级配。混凝土量：V=V柱+V梁+V导墙+V楼板=2.5+7.56+11.72+40.02=61.8 m3启闭机房钢筋（含筋量g=66kg/m3）G=Vg=61.866=4078.8kg1.11交通桥工程量 交通桥板为空心板，厚度为40cm，桥长22m。V=BL=50.422=45 m3桥通桥钢筋（含筋量g=66kg/m3）G=Vg=4566=2970 kg1.12工作桥在拱坝坝后设两层工作桥，分别为655.35m、327.35m高程，工作桥长度分别为134，每5m设置悬臂梁,工作桥面厚度20cm, 标号C20，二级配。V=BL+nSB1. 50.2302.14+601.0250.5=181.8

34、m3工作桥钢筋（含筋量g=66kg/m3）G=Vg=181.866=11952.6 kg1.13坝顶及工作桥栏杆1.14主坝和副坝连接帷幕灌浆帷幕灌浆隧洞尺寸23m，长度76.7m。帷幕灌浆隧洞洞挖石方量：V=SL=5.4376.6=415.97 m3帷幕灌浆平均深度50m，两排孔，间排距22m，共78孔。L=nl=7850=3900m2、渠首电站工程量2.1取水口取水口闸墩混凝土（C20 三级配）：V=SB-V槽+V牛腿=161.774-62.2+51.12=636.0 m3取水口闸墩钢筋（含筋量g=45kg/m3）G=Vg=63645=28620kg2.2启闭机房引用陈兵计算工程量：启闭机

35、房混凝土为42.0 m3，钢筋为4.2t。2.3引水管周围坝内混凝土引水管周围坝内混凝土厚度150cm（C20 三级配）V=SL=13.6320.49=279.3 m32.4坝后明管支撑工程量2.4.1明钢管支撑大梁混凝土（C20 二级配）V=V纵+ V横=（0.24+0.44）28.9+50.11=20.2 m3钢筋（含筋量g=80kg/m3）G=Vg=20.280=1616 kg2.4明钢管支撑柱子混凝土（C20 二级配）V=S（L1 +L2+L3）=13（28.75+11.51+2.35）=127.83m3钢筋（含筋量g=80kg/m3）G=Vg=127.8380=10226.4 kg2

36、.4、闸阀工程量混凝土（C20 二级配）：V=V底板 +V柱子+ V屋面=22.2+2.66+5.28=30.08m3钢筋（含筋量g=80kg/m3）G=Vg=30.0880=2406.4 kg2.5隧洞工程量2.51隧洞洞挖V=SL=4.524437.68=1981.38m32.5.2隧洞衬砌C20二级配混凝土V=SL=（4.524-2.545）437.68=866.17m3隧洞衬砌钢筋量按50kg/m3计G=866.1750=43308kg2.5.3回填灌浆以拱顶120范围作回填灌浆S=弧长洞长=2.3437.68=1007.8m2、压力钢管钢管厚度=6mm拱坝后接明管长L=26.7mG=

37、1.80.00626.77.86=7.12t拱坝后钢管镇墩混凝土V=40+13.35+5.34=68.7m3钢筋30kg/m3G=68.730=2.06t厂房其它工程量见陈兵计算书。3、小石子混凝土拱坝及渠首电站工程量汇总表：梅峰拱坝工程量序号项 目 名 称单位数 量扩大系数工程量备 注1石方开挖m341045.71.145150.32土方开挖m333050.81.136355.93C10小石子混凝土砌块石m384451.51.192896.74上游面C20混凝土m319320.21.121252.2二级配5C20基础混凝土m35528.11.16080.9三级配6C20基础灌浆廊道混凝土m3

38、20021.12202.2二级配7C20观测廊道混凝土m33404.91.13745.4三级配8C20溢流面混凝土m3 678.71.1746.6二级配9C20溢流堰中墩混凝土m3201.71.1221.9三级配10C20溢流堰边墩混凝土m3284.151.1312.6三级配11C20溢流堰导墙混凝土m3130.441.1143.5三级配12C20挑流鼻坎支墩混凝土m3159.31.1175.2三级配13C20拱坝坝顶公路混凝土m32431.1267.3二级配10上游面钢筋t164.31.05172.5211溢流面钢筋t30.541.0532.0712溢流堰中墩钢筋t12.101.0512.7113溢流堰边墩钢筋t17.051.0517.9014溢流堰导墙钢筋t7.831.258.2215挑流鼻坎支墩钢筋t9.561.0510.0416坝顶公路钢筋t4.371.054.5917观测廊道钢筋t85.111.0589.3618基础灌浆廊道钢筋t50.0