重力坝毕业设计19527.pdf

《重力坝毕业设计19527.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《重力坝毕业设计19527.pdf（75页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、目录 前言.错误!未定义书签。第一部分 设计说明书 1 基本资料.错误!未定义书签。自然条件及工程.3 坝址与地形情况.错误!未定义书签。水库规划资料.错误!未定义书签。2 枢纽布置.错误!未定义书签。枢纽组成建筑物及其等级.错误!未定义书签。枢纽布置.错误!未定义书签。3 洪水调节.错误!未定义书签。基本资料.错误!未定义书签。洪水调节基本原则.错误!未定义书签。调洪演算.错误!未定义书签。4 非溢流坝剖面设计.错误!未定义书签。设计原则.错误!未定义书签。剖面拟订要素.错误!未定义书签。抗滑稳定分析与计算.错误!未定义书签。应力计算.错误!未定义书签。5.溢流坝段设计.错误!未定义书签。泄

2、水建筑物方案比较.错误!未定义书签。工程布置.错误!未定义书签。溢流坝剖面设计.错误!未定义书签。消能设计与计算.错误!未定义书签。6 细部构造设计.错误!未定义书签。坝顶构造.错误!未定义书签。廊道系统.错误!未定义书签。坝体分缝.错误!未定义书签。坝体止水与排水.错误!未定义书签。基础处理.错误!未定义书签。第二部分 设计计算书 1.调洪演算.25 调洪演算的目的.25 调洪演算的基本原理和方法.25 调洪的基本资料.27 调洪演算的过程计.27 调洪计算结果.40 2 坝体剖面设计.40 非溢流坝段计算.40 溢流坝剖面设计.43 下游消能设计.47 WES 堰面水面线计算.49 3.荷

3、载计算及组合.53 抗滑稳定分析.53 4.稳定分析.60 5.应力分析.62 弯矩计算.62 6.应力分析计算.65 参 考 文 献.68 致 谢.69 ST 重力坝毕业设计 前言 本次毕业设计是根据根据教学要求，对水利水电专业本科毕业生进行的最后一项教学环节。本毕业设计内容为宁溪水利枢纽工程，它基本包括了一般水利枢纽所需进行的坝工初步设计的全过程。ST 水电站位于贵州省东北部沿河县境内，系乌江干流规划开发的第七个梯级，上游公里为思林水电站，下游 7 公里为沿河县城。沙沱水电站以发电为主，兼顾航运、防洪及灌溉等任务。ST 坝址控制流域面积 54508 平方公里，多年平均流量 951立方米/秒

4、。初拟电站正常蓄水位 365 米，汛期限制水位 351 米（68 月），死水位350 米。水库总库容亿立方米，调节库容 4。13 亿立方米，电站装机容量 100 万千瓦，与构皮滩水电站联合运行保证出力万千瓦，多年平均发电量亿千瓦时，机组年利用小时 3877。枢纽工程拟建垂直升船机，设计可通航 500 吨机动驳，2020 年过坝货运量按万吨(其中下水万吨)规划.电站枢纽为二等工程,主要水工建筑物为二级建筑物。此工程建成后可以保护广大的农田和城镇，免受洪水和渍涝灾害，从而减免国民经济的损失，具有很好的社会经济效益。大坝为混凝土实体重力坝，坝顶高程为，最大坝高m。泄洪坝段位于河床中部，两侧为挡水坝段

5、。电站采用右岸引水式，水库的防洪库容，可满足本工程 2000 年防洪标准。设计的基本内容包括枢纽总述，坝型选择及枢纽布置，主要建筑物的设计与计算，细部构造设计及地基处理等。根据设计总要求，设计内容偏重于坝型选择与主要建筑物的设计，而由于时间关系对建筑物中电站厂房坝段的设计及施工导流设计两部分设计这里不进行叙述。本书在阐述过程中，尽可能的配置了许多的插图、附表和附录，以供参阅。本次设计期间要特别感谢指导老师吴海林老师的悉心指导。由于时间仓促，限于本人的水平以及以前从未进行过工程实践缺乏经验，特别是对本设计的工程所在地也未进行过实地考察，因此，书中如有不当和错误之处，恳望各位老师和读者谅解予以指正

6、。第一部分 设计说明书 1 基本资料 自然条件及工程 ST 水电站位于贵州省东北部沿河县境内，系乌江干流规划开发的级，上游公里为思林水电站，下游 7 公里为沿河县城。乌江是典型的山区河流，全长 1037 公里(其中贵州境内为 874 公里)，干流天然落差 2124 米，平均比降。乌江流域地势由西南向东北倾斜，东西向高差大，流域面积 87900 平方公里，在贵州境内有 67500 平方公里。自河源到乌江渡，定为乌江上游，长 448 公里，这段河道河谷深切，纵坡陡峻，伏流众多，洪枯水位变幅特大。从乌江渡到沿河县城为乌江中游，长 346 公里，河道穿行于深山谷之中，礁石林立，滩险密布，有名的璇塘天生

7、桥镇天洞、一子三滩号称“四大天险”，均在此段。从沿河县城到重庆市的涪陵河口为乌江的下游，长 243 公里，此段河道河谷宽窄相间，两岸多有田地分布，农田和居民点较为集中。本流域属亚热带季风气候区。冬季主要受西伯利亚冷气流的影响，夏季受印度洋孟加拉湾的西南暖湿气流和西太平洋的海洋性气侯影响。流域内雨量丰沛，ST 坝址以上流域多年平均降水量为。多年平均水面蒸发量为，年际之间相差较大，年内各月也相差很大。多年平均相对湿度一般在 76%以上。多年平均风速为 s，实测最大风速为 25m/s，相应风向为 E。多年平均远近雷暴日为日，七月份最多为日。沿河站气温统计表见表 1-7。沿河站地温水温统计表见表 1-

8、8。表 沿河站气温统计表 单位：项 目 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 全年 多年平均 极端最高 相应日期 23 10 26 16 06 21 27 08 10 12 08 05 8/8 相应年份 1972 1962 1973 1958 1988 1981 1971 1981 1990 1985 1979 1968 1981 极端最低 相应日期 30 08 10 02 08 04 28 2D 24 29 30 16 30 相应年份 1977 1974 1974 1972 1960 1961 1992 2Y 1977 1957

9、 1962 1975 1977 表 沿河站地温及水温统计表 单位：项目 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 全年 地面均温 极端最高 极端最低 5cm 平均 10cm 平均 15cm 平均 20cm 平均 平均水温 注：表中地温为沿河站统计，水温因沿河站无水温观测资料，根据上游思南水文站统计。坝址与地形情况 坝址处河床狭窄,（普通洪水流量时）死河滩，坝址附近河床坡度甚陡，水流湍急，有小瀑布，右岸地势较高，左岸地势较低，有起伏之山头。坝址处为震旦纪砂岩。左岸风化较严重，深达 3 4m，且夹有页岩。水层岩岩层为向斜层之一翼微倾向上游

10、。坝址处水流急，故无砂卵石等淤积物。无侵蚀地下水。附近曾发生 6级地震，设计应按 7 级进行考虑。水库规划资料 表 规划资料 序号 名 称 单 位 数 量 备 注 1 水库水位：正常蓄水位 m 365 死水位 m 2 正常蓄水位时水库面积 km2 静水 3 回水长度 km 4 水库容积：总库容 亿 m3 校核洪水位以下 正常蓄水位以下库容 亿 m3 调节库容 亿 m3 死库容 亿 m3 死水位以下 5 调节特性 日调节 2 枢纽布置 枢纽组成建筑物及其等级 2.1.1 根据枢纽的任务确定枢纽组成建筑物 根据 ST 水电站以发电为主，兼顾航运、防洪及灌溉等任务，故需的永久建筑物包括挡水建筑物、泄

11、水建筑物、引水建筑物、开关站、通航建筑物。为便于施工，还需要导流建筑物、施工围堰等临时建筑物。2.1.2 确定建筑物等级 表 水利水电枢纽工程的分等指标 工程等别 工程规模 分等指标 水库总库容（亿米3）防洪 灌溉面积（万亩）水电站 装机容量（万千瓦）保护城镇及工矿区 保护农田面积（万亩）一 大（1）型 10 特别重要城市、工矿区 500 150 120 二 大（2）型 101 重要城市、工矿区 500100 15050 12030 三 中 型 1 中等城市、工矿区 10030 505 305 四 小（1）型 一般城镇、工矿区 305 5 51 五 小（2）型 5 (满足稳定要求。应力计算 4

12、.4.1 分析的目的 检验所拟坝体断面尺寸是否经济合理，并为确定坝内材料分区，某些部位配筋提供依据。4.4.2 分析方法 应力分析的方法有理论计算和模型试验两类。理论计算又分为材料力学法和弹性理论法，材料力学法计算简便，适应面广，并有一套比较成熟的应力控制标准，目前仍被普遍采用，适应于地质比较简单的高坝；本工程坝高m-280m88.05m 在大于 70m 范围内，采用材料力学分析法。4.4.3 材料力学法的基本假设 1、坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性材料；2、视坝段为固接于地基上的悬臂梁，不考虑地基变形对坝体应力的影响，并认为各坝段独立工作，横缝不传力；3、假定坝体水平截面上的正应力y

13、按直线分布，不考虑廊道等对坝体应力的影响。4.4.4 荷载组合 1、设计洪水情况：自重+设计洪水位对应的静水压力+扬压力+浪压力+沙压力；2、校核洪水情况：自重+校核洪水位对应的静水压力+扬压力+浪压力+沙压力；4.4.5 应力计算 在一般情况下，坝体的最大和最小应力都出现在坝面，所以，在重力坝设计规范中规定，首先应校核坝体边缘应力是否满足强度要求。计算公式如下：1、水平截面上的正应力y，因为假定正应力y按直线分布，所以按偏心受压公式26WMyuBB；yd=26WMBB；来计算上下游边缘应力，其中：W作用于计算截面以上全部荷载的铅直分力的合力，kN;M作用于计算截面以上全部荷载对截面垂直水流流

14、向形心轴的力矩总和，kNm；B计算截面的长度，2、剪应力 uPuyu n Pu上游面水压力强度,n下游坝坡坡率 dydPd m Pd上游面水压力强度,m上游坝坡坡率 3、水平正应力x xu=Pu-un xd=Pd+dm 4、主应力 1u=（1+2n）yu-Pu2n 2u=Pu 1d=（1+2m）yd-Pd2m 2d=Pd 重力坝非溢流坝段的荷载主要有：自重、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。应力计算结果如下：（以下应力单位均为 KPa）1、计扬压力 由上面的公式计算出各个应力，分析可看出由以上可以看出坝体边缘应力状态良好，未出现拉应力的情况。2、不

15、计扬压力 不计扬压力时其应力计算与计扬压力是计算方法一样，主要分析垂直正应力yu和yd、剪应力u，d、水平正应力xu,xd、第一主应力u1,d1、第二主应力五种应力，详情见计算说明书。由成果分析，以上可以看出坝体边缘应力状态良好，未出现拉应力的情况。5.溢流坝段设计 泄水建筑物方案比较 5.1.1 布置原则（1）坝址洪峰流量大,泄水建筑物要有较大的泄流能力和灵活可靠的运行方式。考虑下游的防洪要求，泄水建筑物应有较好的泄流能力。（2）坝址左岸陡峭，右岸为顺向坡，采用了右岸引水式厂房，两岸没有布置溢洪道的条件，加上选择了混凝土重力坝，所以采用河床坝身泄洪方式。5.1.2 泄洪方案选择 由第三章中的

16、调洪演算中可知选取第一个方案为最终方案：8 个表孔。8 个表孔堰顶高程为 345m，孔口净宽 816=128m，设计洪水位为m，相应下泄量 q 为，校核洪水位为m，相应下泄量 q 为sm/3。工程布置 5.2.1 溢流表孔 8 个表孔布置于河床中间坝段，孔口净宽 16m，墩厚 5m，总宽 128m。堰顶高程 345m，堰顶上游为三圆弧曲面，堰顶下游面为“WES”曲面，与下游坝坡相切。坝址部位用圆弧与消力池衔接。堰顶上游部位设平板闸门，坝顶用单向移动式门机启闭，堰顶设弧形工作闸门，用坝顶排架上弧形启闭机启闭。闸墩厚 5m，墩长 17m，头部为半圆形，尾部为“Y”型宽尾墩。下游消能工采用宽尾墩加消

17、力池，具体数据祥见后文和图纸。溢流坝剖面设计 溢流坝的基本剖面为截顶三角形，一般其上游面为铅直或折线面，溢流面由顶部的曲线、中间的直线和底部的反弧三部分组成。5.3.1 顶部曲线 根据混凝土重力坝设计规范和水力学上册，将堰面曲线设计为“WES”剖面曲线，上游面采用三圆弧连接，下游面采用幂曲线。定型设计水头dH按堰顶最大作用水头maxZH的 75%95%计算（m），考虑到在校核洪经试算，取定型设计水头dH=88%maxZH。即dH=88%（）=m，此时在校核洪水位闸门全开时产生负压，但在允许范围内，满足规范要求。上游面采用三圆弧连接，其半径见计算书 5.3.2 中间直线段的确定 顶部的曲线段确定

18、后，中部的直线段分别与顶部曲线、底部的反弧段相切，其坡度一般与非溢流坝段下游坡率相同，即为 1：。直线与幂曲线相切时，切点 C 的坐标为cc(x,y)：5.3.3 反弧段 堰顶剖面曲线的下游与一倾斜直线段相切，直线段的坡度与非溢流坝下游面相同，即 1：，直线段的下部与反弧段相切。对于底流衔接，以便将水流平顺地导入下游，防止水流跌落的冲击力对坝基础的冲刷，反弧半径 r=30m 见计算书 消能设计与计算 由于坝址处洪峰流量大，河谷较窄，故下泄的单宽流量较大。在校核工况下，最大下泄量达sm3时的堰上单宽流量为msm3。因此消能设施尤显重要。现根据水力计算手册、水力学和混凝土重力坝设计规范，采用挑流消

19、能。5.4.1 闸墩的设计 闸墩厚D5m，墩长 32m，头部为半圆形，在距坝轴线m处采用半径为2Dm的半圆相接，在距坝轴线m处设置检修门槽，门槽宽度为m，深度为m，尾部为“Y”型宽尾墩。在闸墩尾部设置“Y”型宽尾墩，利用宽尾墩的以下特性，提高消能效果。（1）水流特点：由于墩尾加宽，水流接近宽尾墩尾部时，水面逐渐壅高，贴近边壁的水面比孔中心附近的水面壅高更甚。水面壅高的程度随流量和宽尾的体型尺寸而变化，由于水面壅高，闸室出口处射流上缘水面与坝面夹角显著加大，为水流沿铅直方向扩散创造了条件。各孔水流出闸室后，受宽尾墩作用，沿程横向收缩，竖向扩散，在坝面上形成窄而高的多股“水墙”。这种横向收缩使坝面

20、水深增加 23 倍甚至更大。由于坝面水流与空气的接触面积大大增加，因而水流的掺气量也大大增加。（2）掺气特性：(a)宽尾墩闸室内水面逐渐壅高，水面切线与坝面的夹角也逐渐加大，使水流沿竖向加速扩散；(b)墩尾出流与空气的接触面积成倍增加；(c)水流出闸室后，两侧紊流边界层立即暴露在空气中，可以造成大量掺气，与底层紊流边界层接触，所以底层水流掺气发展较快。（3）坝面压力：实际观测，宽尾墩尾部的压力提高，消除了负压，墩头压力变化不大。6 细部构造设计 坝顶构造 坝水管，汇集路面的雨水，并排入水库中。坝顶公路两侧设有宽 1m 的人行道，并高出坝顶路面20cm，下游侧设置栏杆及路灯。（见图：非溢流坝坝顶

21、布置）顶上游设置防浪墙，与坝体连成整体，其结构为钢筋混凝土结构。防浪墙在坝体横缝处留有伸缩缝，缝内设止水。墙高为 1.2m，厚度为 50cm，以满足运用安全的要求。坝顶采用混凝土路面，向两侧倾斜，坡度为 2%，两边设有排 图 坝顶布置 廊道系统 6.2.1 基础灌浆廊道 位置：廊道底部距坝基面的距离不小于倍的洞宽，取4m，廊道底部高程为290m，上游侧（中心点）距上游坝面的距离为倍的作用水头，且不小于4-5 m，取。形状：城门洞形，底宽，高，内部上游侧设排水沟，并在最低处设集水井。平行于坝轴线方向廊道向两岸沿地形逐渐升高，坡度不大于40。基础灌浆廊道的断面采用上圆下方的城门洞形，尺寸为mm（宽

22、高）见下图，以满足钻孔、灌浆工作空间的需要。在廊道顶部和底部应埋设一些吊钩和轨道，以便用来搬动机件。灌浆廊道的高程低于尾水位。在廊道近下游侧设有集水井。用水泵抽水向下游排出。图 基础灌浆廊道 6.2.2 检查排水廊道：为了检查，观测，巡视和排除渗水，靠近坝体上游面处每隔 1530m 高程设置一检查廊道兼做排水廊道。廊道也采用上圆下方的型式，尺寸此处选和基础廊道相同。检查廊道分别布置布置于非溢流坝和溢流坝内，纵向排水廊道沿不同高程分设自流式排水设备。图 检查排水廊道 图 廊道布置图 6.2.3 排水管 靠近坝的上游面沿坝轴线方向设一排竖向排水管幕。管内直径为 15cm，间距为 15m，上端通至坝

23、顶，下端通至廊道，垂直布置。排水管采用无砂混凝土管。坝体分缝 6.3.1 横缝 横缝垂直于坝轴线设置，将坝体分成若干个坝段，横缝间距 15m，一般间距一般为 1220m，缝宽 12cm，取 1cm，横缝为永久缝，缝面为平面，缝内设止水。6.3.2 纵缝 为了适应混凝土浇注能力和减小施工期温度能力，常用平行于坝轴线方向的纵缝把一个坝段分成几块浇注。本工程设垂直纵缝，取间距 15m.6.3.3 水平施工缝 混凝土浇筑块厚度一般为 本工程取4m，在靠近基岩附近用 的薄层浇筑以利于散热，减少升温，防止开裂。纵缝两侧相邻坝块的水平缝错开布置，以减小坝体水平截面的抗剪强度。上下层混凝土浇筑间歇为5d，上层

24、混凝土浇筑前必须用风水枪或压力水冲洗施工缝面上的浮渣灰土和水泥乳膜，使表面成为干净的麻面，铺2cm厚的水泥砂浆。坝体分缝 坝体止水与排水 6.4.1 止水 在坝体下述部位布置止水设施：坝体横缝内（包括上游坝面、溢流坝面及坝体下游最高尾水位以下部位），陡坡坝段与基础接触面，坝体内廊道和孔洞穿过横缝处的周围。上游面采用两道止水金属片，中间设一沥青井，第一道止水片具上游坝面为1m，第二道止水片下游设排水孔和检查井，井中设有攀梯。溢流坝下游面用热浸沥青麻绳止水塞。止水片：第一道止水片采用金属铜片，第二道止水片采用金属铜片或橡胶。止水铜片采用mm厚度。每一侧埋入混凝土内长度为 20cm。止水铜片作成可伸

25、缩的“”形。沥青井：内径为 20cm的圆形，井底埋入岩基内。井内设置加热设备，以便当沥青收缩开裂或与井壁脱离开时可加热恢复其流动性，提高止水性能。上游面沥青井攀梯（溢流坝）（非溢流坝）横缝止水布置下游面止水金属铜片沥青麻绳图 横缝止水布置 6.4.2 坝体排水 坝体排水：在坝体各种接缝面内虽已设置了止水系统，但渗水仍难完全避免。为了减小渗水的有害影响，还要设置相应的排水系统，将坝体和坝基的渗水由排水管排入廊道，再由廊道汇入集水井，自流或用抽水机排到下游。坝体排水管间距取 3m，管内径取 15cm，坡度及与坝上游面间距见图纸。基础排水：基础排水系统包括排水孔幕和基面排水。排水孔幕距灌浆帷幕下游面

26、约倍帷幕孔距，在坝基面上，排水孔与帷幕孔的距离不宜小于 2m。排水孔略向下游倾斜，排水孔距取 3m，孔径取 15 cm，孔深 10m。基础处理 6.5.1 坝基开挖 坝基开挖与清理的目的是使坝体坐落在稳定，坚固的地基上。建筑物基坑开挖的形状，要根据地形、地质条件和结构要求确定。该坝为中坝，建基面不要求为新鲜岩石，故河床坝段以弱风化带作建基面，最大开挖深度 58m。最低建基面高程 280m；两岸坝段以弱风化至微风化带作建基面，为提高坝体的侧向稳定性，沿岸坡开挖成台阶状,左岸岸坡倾角较大,为了坝段的横向稳定,通常在斜坡上按坝体的分段开挖成台阶,台阶宜位于坝体横缝部位。台阶应避免开挖成锐角或高差甚大

27、的陡坡,以免坝体发生集中应力或使坝体混凝土与基岩不能紧密结合。同时还应注意边坡走向与节理一致时，边坡坡度不宜陡与节理的坡度。基岩开挖后，在浇筑混凝土前，需进行彻底的清理和冲洗，包括：清除一切松动的岩块，打掉凸出的尖角，基坑中原有的勘探钻孔、井、洞等均应回填封堵。还必须注意，开挖爆破不能损害设计开挖线以下基岩的质量；当基岩为易风化的岩石，如页岩、粘性岩等时，在设计开挖线或边线以上易留有保护层,待混凝土浇筑时才随挖随浇。6.5.2 固结灌浆 为了提高基岩的整体性和弹性模量，减少基岩受力后的变形，提高基岩的抗压、抗剪强度，降低基岩的渗透性，在坝基和消力池底板基岩均作固结灌浆，孔深47m，孔距 3m，

28、排距 4m，呈梅花形布置，局部断层交汇带、坝踵、坝址附近适当加密、加深固结孔。帷幕孔上游固结加深至 10m。具体布置见下图。图 固结灌浆布置 6.5.3 帷幕灌浆 为了减小渗透压力对坝体稳定的影响，减小扬压力，在坝基的迎水面，即在坝体灌浆廊道下的基础内形成一道连续而垂直的幕墙。在灌浆廊道设置一排帷幕灌浆孔，孔距 3m，利用高压灌浆填塞基岩内的裂缝和孔隙等渗水通道，帷幕深度以深入相对抗水层顶板以下 20m控制，河床部位帷幕一般深 40m，左岸深度 70m，右岸深度 42m，在断层部位局部加深。为了减低绕坝渗漏和渗流速度，防渗帷幕均向岸坡内伸一定距离。6.5.4 坝基断层及破碎带处理 对于规模较小

29、或较浅的断层和破碎带，采用局部掏空，再用混凝土回填的方法处理；对于规模较大或较深的断层和破碎带，将采用刻槽回填混凝土塞的办法处理 坝体混凝土分区 坝体各部位的工作条件不同，对混凝土强度、抗渗、抗冻、抗冲刷、抗裂等性能的要求也不同。为节约与合理使用水泥，通常将坝体按不同部位和不同工作条件分区，采用不同标号的混凝土，如下图所示：图 重力坝分区图 图中：区上、下游水位以上坝体表层混凝土；区上、下游水位变化区的坝体表层混凝土；区上、下游最低水位以下坝体表层混凝土；区靠近地基的混凝土；为了便于施工，坝体混凝土采用的标号种类应尽量减少，并与枢纽中其他建筑物混凝土标号相一致。同一浇筑块中的标号不得超过两种，

30、相邻区的标号不得超过两级，以免引起应力集中或产生温度裂缝。分区厚度一般不小于23m，以便浇筑施工。坝体不同分区的混凝土所用的水泥，应尽量采用同一品种，并优先采用大坝水泥。有抗冻或抗冲刷要求的部位，不宜采用火山灰水泥或矿渣水泥。坝体内部混凝土可适当掺加掺和料或外加剂，以降低水泥用量并改善混凝土的性能。大体积混凝土结构的下游面及建筑物内部采用抗渗标号的最小容许值为 S2；大体积混凝土结构的挡水面的防渗层的混凝土采用抗渗标号的最小容许值为S6。水位涨落区的外部混凝土抗冻标号小容许值为D200；钢筋混凝土结构则为D250；水位涨落区以上的外部混凝土抗冻标号的最小容许值为D100。混凝土分区的尺寸一般为

31、：外部（、区）混凝土各区厚度的最小值为23m，上游面的厚度比下游面的大；基础混凝土（区）厚度一般为0.1L，（L为坝体底部边长），并不小于3.0m。在不同标号的混凝土之间要有良好的接触带，施工中须混合充分加强震捣，或采用池形缝结合，同时相邻混凝土标号的级差不宜大于两级，否则在浇筑块内部因两种.混凝土的性质相差过大，水化热温升和体积收缩变形都不相同，容易在接触带产生裂缝。第二部分 设计计算书 1.调洪演算 调洪演算的目的 根据水位库容曲线以及 ST 坝址设计洪水过程线，孔口尺寸、孔数以及堰顶高程，利用调洪演算来确定设计洪水位和校核洪水位，为后面坝顶高程的确定奠定基础。调洪演算的基本原理和方法 (

32、a)根据库容曲线 Z-V，以及用水力学公式计算 Q-Z 关系 3/22qBmgH 式中：q过堰流量，单位为3/ms；B过水断面宽度，单位为 m；m堰的流量系数；局部水头损失系数；H堰顶全水头，单位为 m。(b)分析确定调洪开始时的起始条件，起调水位357m。(c)本次调洪计算采用水能规划书中介绍的列表试算法计算，依据书中所给的水库洪水调节原理，采用水量平衡方程式 21121211()()22VVVQqQQqqtt 式中：Q1，Q2分别为计算时段初、末的入库流量（3/ms）；Q计算时段中的平均入库流量（m3/s），它等于(Q1+Q2)/2；q1,q2分别为计算时段初、末的下泻流量（m3/s）；q

33、计算时段中的平均下泻流量（m3/s），即q=(q1+q2)/2；V1，V2分别为计算时段初、末的水库的蓄水量（m3）；V为 V2和 V1之差；t计算时段，一般取 16 小时，需化为秒数。采用开敞式溢流时，利用下式计算 3/202qnb mgH溢 3(/)ms 式中：q溢溢流流量，单位为3/ms；n为闸孔数；b过水断面宽度，单位为 m；m堰的流量系数，本设计中取；侧收缩系数，根据闸墩厚度及墩头形状而定，在（）中取值，本设计中取；0H堰顶全水头，单位为 m。计算说明：a)由洪水资料获得入库洪水量；b)时段平均入库流量：由前、后时的入库洪水量取平均值得到；c)下泄水量：由水库水位确定(水库水位未知)

34、；d)时段平均下泄流量：由前、后时的下泄流量取平均值得到；e)时段内水库水量变化V：由“时段平均入库流量”-“时段平均下泄流量”3600 得到；f)水库存水量：与水库水位有关(水库水位未知)。g)本设计采用半图解法进行计算，利用3/202qnb mgH溢，可求出一个对应的下泻流量，即可求出该对应时段的平均下泻流量，即可求得下泄流量 q 和2Vqt的关系，建立辅助图线，再根据水量平衡方程式 21121211()()22VVVQqQQqqtt 变形可求出 22111211()222VqVqQQqtt 由初始的调洪下泄流量1q可以在辅助图线上查的112Vqt的值利用水量平衡公式的变形公式可求的222

35、Vqt，再在辅助图形上查的相应的2q，同理可求的3q，45,q q ，画出下泄流量和相应的入库流量与时间的关系图线，求的其交点，求出最大下泄流量，查出相应的水位。调洪的基本资料 1.3.1 调洪演算方案 调洪演算方案拟定如下，共有两个方案，详细情况列于表 表 调洪演算方案 堰顶高程(m)孔口尺寸(m)孔数 方案一 347 1618 9 方案二 345 1620 8 注：表示孔口尺寸(m)(宽高)，即宽 m，高 m 1.3.2 计算工况 计算工况分校核和设计两种，由设计规范可知：混凝土坝按 500 年一遇（P=%）洪水设计，2000 年一遇（P=%）洪水校核。调洪演算的过程计 1.4.1 算下泄

36、流量 根据以上数据应用下泄流量的计算公式 3 202qnb mgH 计算下泄流量，其中=，g=,流量系数m=,根据以上数据和不同的堰宽可得不同水深时的下泻流量.方案一：堰顶高程 347m,堰宽为144m,计算下泄流量 q 见表：表 下泄流量 q 水位 m 库容(亿 m3)下泄流量3(/)q ms 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 方案二：堰顶高程 345m,堰宽为 1

37、28m,计算下泄流量 q 见表：表 下泄流量 q 水位 库容 下泄流量 q 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 1.4.2 计算并绘制单辅助线 方案一：计算中 V 取溢洪道堰顶以上库容，计算时段取t=3h。水库设计洪水)2(qtVfq单辅助曲线计算表，堰宽 144m计算过程见下表 表 单辅助曲线计算表 水位Z(M)库容 v（亿m3）堰上库容V V/t 1

38、q 12q 2Vqt 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 利用表 1-4 中第(5)、(7)两栏相应的数据绘制成单辅助线如图所示 辅助图线0.0010000.0020000.0030000.0040000.0050000.0060000.0070000.000.005000.0010000.0015000.0020000.0025000.0030000.0035000.00qv/t+q/2系列 1 图 辅助图线(b=144m)方案一：计算中 V 取

39、溢洪道堰顶以上库容，计算时段取t=3h。水库设计洪水)2(qtVfq单辅助曲线计算表)堰宽 12m计算过程见表 表 单辅助曲线计算表 水位 Z 库 容v（亿 m3）堰 上 库 容V V/t 1q 12q 2Vqt 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 利用表中第(5)、(7)两栏相应的数据绘制成单辅助线如图所示 辅助图线0.0010,000.0020,000.0030,000.0040,000.0050,000.0060,000.00

40、70,000.0080,000.0005000100001500020000250003000035000qv/t+q/2系列1 图 辅助图线（b=128m）1.4.3 设计水位调洪计算 方案一：水库半图解法调洪计算表(P=%)堰宽 144m,见表 表 调洪计算表 时间（h）时刻入库流量3(/)ms 平均入库流量 Q3(/)ms 下泄流量q3(/)ms 2vqt 1 3904 4 4536 4220 4220 7 4960 4748 4748 10 5608 5284 5284 13 6448 6028 6028 16 7136 6792 6792 19 7568 7352 7352 22 8

41、080 7824 7824 25 8880 8280 8280 28 9680 9280 9280 31 11040 10360 34 12240 11640 37 12960 12600 40 13120 13040 43 13200 13160 46 13280 13240 49 13680 13480 52 14240 13960 55 14880 14560 58 15760 15320 61 16800 16280 64 17920 17360 67 19200 18560 70 20320 19760 73 21280 20800 76 22000 21640 79 22240 2

42、2120 82 22320 22280 85 22160 22240 88 22080 22120 91 21520 21800 94 20480 21000 97 19200 19840 100 18080 18640 103 16560 17320 106 15120 15840 109 14160 14640 112 13200 13680 115 12320 12760 118 11520 11920 121 10800 11160 124 10160 10480 127 9600 9880 130 9040 9320 133 8560 8800 136 8240 8400 139 7

43、992 8116 绘制调洪曲线 利用表中第(1)、(2)、(5)三栏相应的数据绘制成 Qt，qt 关系曲线，如图所示 0500010000150002000025000010 2030 40 5060 70 8090 100 110 120 130 140时间t流量Qtqt图 设计洪水调洪曲线图 查图可知，最大下泄流量mq发生在 t=88h 时刻，正好是 qt 曲线与 Qt 曲线的交即为所求。323075.22/mqms，利用插值法查表 1-2 知 365.82mZm。方案二：水库半图解法调洪计算表(P=%)堰宽 128m,见表 表 调洪计算表(P=%)时间（h）时 刻 入 库 流 量3(/)

44、ms 平 均 入 库 流 量Q3(/)ms 下泄流量q3(/)ms 2vqt 1 3904 4 4536 4220 4220 7 4960 4748 4748 10 5608 5284 5284 13 6448 6028 6028 16 7136 6792 6792 19 7568 7352 7352 22 8080 7824 7824 25 8880 8880 8880 28 9680 9280 9280 23231 31 11040 10360 34 12240 11640 37 12960 12600 40 13120 13040 43 13200 13160 46 13280 1324

45、0 49 13680 13480 52 14240 13960 55 14880 14560 58 15760 15320 61 16800 16280 64 17920 17360 67 19200 18560 70 20320 19760 73 21280 20800 76 22000 21640 79 22240 22120 82 22320 22280 85 22160 22240 88 22080 22120 91 21520 21800 94 20480 21000 97 19200 19840 100 18080 18640 103 16560 17320 106 15120 1

46、5840 109 14160 14640 112 13200 13680 115 12320 12760 118 11520 11920 121 10800 11160 124 10160 10480 127 9600 9880 130 9040 9320 133 8560 8800 136 8240 8400 139 7992 8116 142 7840 7916 绘制调洪曲线 利用表中第(1)、(2)、(5)三栏相应的数据绘制成 Qt，qt 关系曲线，如图 0500010000150002000025000010 20 3040 5060 70 8090 100 110 120 130 1

47、40时间t流量Qtqt图 设计洪水调洪曲线图 查图可知，最大下泄流量mq发生在 t=88h 时刻，正好是 qt 曲线与 Qt 曲线的交即为所求。323051.61/mqms，利用插值法查表知 365.61mZm。1.4.4 校核水位调洪计算 方案一：水库半图解法调洪计算表(P=%)堰宽 144m,见表 1-8 表 调洪计算表(P=%)时间（t）时 刻 入 库流量3(/)ms 平 均 入 库 流 量Q3(/)ms 下泄流量 q3(/)ms 2vqt 1 4472 4 5200 4836 4836 7 5688 5444 5444 10 6432 6060 6060 13 7400 6916 69

48、16 16 8160 7780 7780 19 8720 8440 8440 22 9280 9000 9000 25 10160 9720 9720 23421 28 11120 10640 11120 27112 31 12640 11880 34 14160 13400 37 14960 14560 40 15200 15080 43 15280 15240 46 15360 15320 49 15840 15600 52 16560 16200 55 17280 16920 58 18320 17800 61 19600 18960 64 20880 20240 67 22320 21

49、600 70 23600 22960 73 24720 24160 76 25600 25160 79 25840 25720 82 25920 25880 85 25760 25840 88 25680 25720 91 25040 25360 94 23760 24400 97 22320 23040 100 21040 21680 103 19280 20160 106 17600 18440 109 16400 17000 112 15280 15840 115 14240 14760 118 13280 13760 121 12400 12840 绘制调洪曲线 利用表中第(1)、(2

50、)、(5)三栏相应的数据绘制成 Qt，qt 关系曲线，如图 1-5所示 0500010000150002000025000020406080100120140160时间流量Qtqt 图 1-5 设计洪水调洪曲线图 查图可知，最大下泄流量mq发生在 t=88h 时刻，正好是 qt 曲线与 Qt 曲线的交即为所求。325709.21/mqms，利用插值法查表 1-2 知 366.95mZm。方案二：水库半图解法调洪计算表(P=%)堰宽 128m,见表 表 调洪计算表(P=%)时间（h）时刻入库流量3(/)ms 平均入库流量 Q 3(/)ms 下泄流量 q3(/)ms 2vqt 1 4472 4 5