发布时间 : 星期日 文章混凝土重力坝设计 - secret2更新完毕开始阅读
3.挡水坝的剖面尺寸设计
根据重力坝剖面原理，要满足稳定和强度要求，又使得坝床工程量最小，外 形轮廓简单，施工方便，运行可靠的剖面，具体设计如下：
（1）初拟基本剖面：由于重力坝承受的主要荷载的作用在上游面，静水压力是三角形分布，所以重力坝承受的基本剖面也是三角形。
根据坝体按应力和稳定控制条件确定的基本剖面和参考已完建筑工程进行初步拟定基本剖面尺寸，现取三角形顶点为校核洪水位156.30m，上游面为铅直面，n=0（λ=0）,下游面坡比M取0.7，根据已知工程地质条件，风化下限河床部位高程左边75M，右边55M，去风华下限高程为70M，则高H=86.30M如图：
校核 156.30 正常 153.20
H=86.30
n=0
（2）确定实用剖面的坝顶高程及坝顶宽度：
基本剖面只考虑了坝体的承受作用主要荷载，没有考虑在运用方面的要求，因此需要对基本剖面进行优化设计。
1）坝顶宽度B：考虑坝顶设备布置、检修运行、施工及交通等方面的要求，坝顶宽度无特殊要求时，常态砼坝顶最小宽度为3m，碾压砼坝顶最小宽度为5m，一般取坝高的1/8～1/10，本设计取8m。
2）坝顶高程或坝顶防渗墙顶高的确定：
按《水工建筑物》P12公式2—63式分别计算，公式为： 坝顶高程=设计洪水位（或正常蓄水位）+Δk设/正 坝顶高程=校核洪水位+Δk核
式中：Δk设/正为计算的坝顶（或防渗墙顶）距设计洪水位（或正常蓄水位）Δk的高度。
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Δk设为计算坝顶（或防渗墙顶），距校核洪水位的高差。
因在计算坝顶超出静水位Δh时，所采用的风速计算值及安全超高值不一样，所以再决定坝高程时，应按正常蓄水位情况和校核洪水位情况分别求出坝顶高程，然后选取最大值。
安全超高Δh=2h1（1%）=h2=hc
式中：2h1（1%）----累积频率为一时的浪高度m。
h2----------------波浪中心线至静水位的高度m。 Hc----------------安全超高m。
根据《水工建筑物》P72表2-30，对安全级别为Ⅰ级的坝，安全超高正常蓄水位时hc为0.7m，校核洪水时hc为0.5m。
因本工程位于山区，故波浪计算采用官厅水库公式计算浪高2h1，波长221m，公式取自《水工建筑物》P29式2-6式2-7
g（2h1）/V2=0.0076V-1/12（8D2）1/3 g（2L1）/V2=0.33V-1/2.15（Gd/V2）1/3.75
式中：2h1----当Gd/V2=20~250时，为累积频率为5%的浪高，当Gd/V2=250~1000时，为累积频率为10%的浪高，而设计规范规定应用累积频率为1%的浪高，对应于5%的浪高，应乘以1.24，对应10%的浪高应乘以1.14。
V----设计风速，设计情况采用30年一遇或采用相应多年平均最大风速的1.5~2.0倍；校核情况先采用多年最大风速，本设计多年平均最大风速为23.7m/S作为校核情况；设计情况取2倍的23.7m/s，即为47.4 m/s。
D----吹程m，设计情况和校核情况为3000m。 （3）坝坡
根据工程经验考虑，利用水重增加坝体稳定，上游坝面采用折坡，起坡点按要求为1/3~2/3坝高，该工程折坡点高程取死水位，即100.00m，上部为铅直，下部为1：0.2。下游坝破取1：0.7，基本三角形顶点位于坝顶，防浪墙及折坡点已修筑成整体，且上游面为铅直面。
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3-1 坝顶高程计算表
适用情况 持久状况 偶然状况
-1/2.1521/3.75 gg（2h1）/V2 2h（ （Gd/V） 0.33V（2L1）/V2 15%）坡前静水位 设计风速 吹程m 153.20 156.30 47.4 23.7 3000 3000 Gh/γ2 （Gd/V2）1/3 13.1 52.3 2.357 3.740 0.0076V-1/12 0.0055 0.0058 2L1 25.0397 125.01 0.013 0.0217
2.972 1.243 1.9858 2.8725 0.055 0.7593 0.1092 2.1811 设计坡高区值2h1（1%） 3.6853 1.54132 h2 1.108 0.039 hc 0.7 0.5 Δh 5.493 2.080 坝顶高程m 158.693 158.380
注：（1）持久状态：Gd/V2<20—250之间，取其为累计频率为5%时的波高，所以累计频率为1%时的波高为2h1（1%）/2h1（5%）×1.24。
（2）偶然状况：Gd/V2<20—250之间，所以累计频率为1%时的波高为2h1（1%）/2h1（5%）×1.24=3.69
（3）因H=156.00-70=86.20>L1=62.505，
所以h2=4πh2=π（2 hc）2/2L1
（4）坝顶高程（防浪墙顶高），持久状况与偶然状况两者最大值158.693m，最后本设计取防浪墙顶高程158.7m，防浪墙高1.2m，坝顶高程取157.5m。
（5）坝底宽度的确定
根据以往工程经验，规定坝底宽约为坝高的0.7~0.9倍，因此157.5-70=87.5m，坝底宽在61.25~78.25m之间，因此取70m。
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（6）汇总
最后采用的实用剖面尺寸为：坝基高程70m，坝顶高程157.5m，坝
顶宽度8m，上游折坡1：0.2，下游坡1：0.7，坝底宽度70m，上游折坡点高程110m，下游折坡点高程147.5m（见混凝土重力坝剖面图）。 4.坝体防渗与排水
分析地基条件，采取防渗灌浆帷幕和排水幕，以利大坝防渗及坝体稳定，灌帷幕中心线距上游坝踵6m，排水孔中心线距防渗墙帷幕中心线1.5m，廊道断面为城门洞形，宽度为3m，高度为4m，廊道底部距坝基6m，其对渗透压力强度的折减系数α=0.25（实体重力坝河床段）。
1、坝顶上下游两侧均设防浪墙，墙高1.2m，宽0.5m，与坝体筑成整体，防 浪墙内侧各设1m宽人行道，两人行道之间为5m公路，设起重机轨道及坝体排水管（见坝顶构造图）。
1.2 挡水坝结构计算
1.1.1 作用及其组合
1. 持久状况----设计洪水位情况下坝体的稳定和应力分析验算 荷载及组合：设计洪水位情况的荷载组合
自重+静水压力+淤砂压力+扬压力（渗透压力+浮托力）+液压力沿坝轴 线取单位坝长度1m计算。
1）自重：将坝体剖面分成两个三角形和长方形计算其标准值，跟防浪墙、 廊道的影响不计入在内。
2）静水压力：按设计洪水位时的上下游水压力斜面上的垂直水压力分别计算其标准值，即上游153.7m，下游97.00m。
3）扬压力：扬压力强度在坝踵处为γH1，排水孔中心线上为γ（H1+2H），坝趾处为H2，γ取0.25。
4）淤砂压力：分水平和垂直方向计算，已知泥砂重度为9KN/M3，泥砂淤积厚度为87.6-70=17.6m，泥砂内摩擦角为1.2，采用教材《水工建筑物》公式2-5计算。
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