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1、 長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 大專學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 混凝土重力壩設(shè)計(jì) 姓 名 學(xué) 號(hào) 系 部 水利工程系 專 業(yè) 水利水電建筑工程 指導(dǎo)教師 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書

2、 設(shè)計(jì)題目：混凝土重力壩設(shè)計(jì)（二） 適用專業(yè)：水利水電工程 指導(dǎo)老師： 學(xué)生姓名： 長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 目 錄 第一部分 總則 一、設(shè)計(jì)目的及要求 …………………………………………… （2） 二、設(shè)計(jì)方法 …………………………………………………… （2） 第二部分 設(shè)計(jì)資料和任務(wù) 一、設(shè)計(jì)內(nèi)容 …………………………………………………… （3） 二、基本資料 ………………………………………………… （3） 三、設(shè)計(jì)指導(dǎo) ……………………………………

3、………… （4） 四、設(shè)計(jì)內(nèi)容和時(shí)間安排 ……………………………………… （6） 五、設(shè)計(jì)成果要求 ……………………………………………… （6） 六、參考文獻(xiàn) ……………………………………………… （7） 第一部分 總 則 一、設(shè)計(jì)目的及要求 1、鞏固、充實(shí)、加深、擴(kuò)大學(xué)生的基本理論和專業(yè)知識(shí) 通過實(shí)際工程的設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握混凝土重力壩的結(jié)構(gòu)選型、尺寸擬定、工作條件、作用荷載及設(shè)計(jì)依據(jù)、內(nèi)容、方法、步驟等。從而達(dá)到較全面、系統(tǒng)地鞏固、充實(shí)、提高所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，使之系統(tǒng)化。 2、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作、解決實(shí)際問題的能力 學(xué)

4、生在全面了解設(shè)計(jì)任務(wù)和熟悉給定資料的基礎(chǔ)上，學(xué)會(huì)查找規(guī)范、手冊、技術(shù)文獻(xiàn)等參考資料及前人經(jīng)驗(yàn)。結(jié)合工程實(shí)際，在教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。 3、訓(xùn)練學(xué)生的基本技能 培養(yǎng)學(xué)生初步掌握工程設(shè)計(jì)工作的流程和方法，在設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、編寫設(shè)計(jì)文件等方面得到較全面的鍛煉和提高。 4、培養(yǎng)學(xué)生形成正確的設(shè)計(jì)思想，樹立嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是和刻苦鉆研的工作作風(fēng)。 二、設(shè)計(jì)方法 1、由于設(shè)計(jì)時(shí)間短、任務(wù)緊，應(yīng)盡量避免重作或返工。但必須認(rèn)識(shí)到，設(shè)計(jì)工作是逐步深入的，因此某些重作是正常的，甚至是必要的。 2、每個(gè)階段設(shè)計(jì)中，趁進(jìn)入角色之機(jī)，應(yīng)及時(shí)收集資料，草寫階段設(shè)計(jì)說明并備全草圖，這樣既可及時(shí)校對，

5、發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，又為最后的文字成果整理提供素材。 3、在學(xué)生與教師研討問題時(shí)，學(xué)生應(yīng)在充分鉆研的基礎(chǔ)上，先提出自己的看法和意見，不能請老師代作和決斷。老師只向?qū)W生提出啟發(fā)性的意見、解決問題的途徑和工作方向、建議等。在采納教師建議時(shí)，也必須自我消化、理解，但不強(qiáng)求一定納用。在設(shè)計(jì)過程中，提倡開拓精神，鼓勵(lì)提出新的方案或見解，同時(shí)也要遵循嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。 4、為保質(zhì)、按時(shí)完成設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)生應(yīng)了解各階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容份量和比重，結(jié)合自己的實(shí)際情況，參考下列建議的安排時(shí)，做出自己的控制計(jì)劃。 43 第二部分 設(shè)計(jì)資料和任務(wù) 混凝土重力壩設(shè)計(jì)(二) 一、設(shè)計(jì)內(nèi)容 本課程設(shè)計(jì)主要針對

6、某水庫的擋水重力壩段進(jìn)行如下內(nèi)容的設(shè)計(jì) 1、確定擋水重力壩的剖面； 2、壩體強(qiáng)度驗(yàn)算； 3、壩基接觸面抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算； 4、細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)。 要求在對基本資料認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)水工建筑物教材中相應(yīng)的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，算參數(shù)的選取和方案的確定要有必要的論證。 應(yīng)提交的成果包括：設(shè)計(jì)書1份，圖紙1張(1號(hào)圖紙)。 二、基本資料 1、壩基地質(zhì)資料 各部分高程： 河床高程30.00m 河床弱風(fēng)化巖頂線高程26.00m 河床微風(fēng)化巖頂線高程24.00m 河床砂卵石蓋層厚度2~5m 巖石極限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值： 弱風(fēng)化巖頂面：100-120MPa 微風(fēng)化巖頂面：150-160MPa

7、 壩體混凝土與基巖的摩擦系數(shù)： 與弱風(fēng)化巖的抗剪斷摩擦系數(shù)：0.85，抗剪斷粘聚力1.0Mpa。 與微風(fēng)化巖的抗剪斷摩擦系數(shù)：1.05，抗剪斷粘聚力1.3Mpa。 2、水庫特征 正常高水位：68.6m 死水位：47.0m 淤積高程：41.0m 總庫容：9.21108m3 正常與設(shè)計(jì)水位時(shí)的吹程為4km，校核水位時(shí)的吹程為4.5km。 各種頻率下的水位和流量見表2-1。 表2-1各種頻率下的水位和流量 頻率/（%） 5 1 0.1 0.05 上游水位/m 70.0 70.8 72.1 72.8 下游水位/m 35.0 35.6 36.0 36.

8、4 流量/(m3S-1) 3200 4000 5200 6600 3、氣象資料 本地區(qū)的多年平均氣溫為9.3℃，最高氣溫35.3℃，最低氣溫—23．5℃。冰凍期為每年的11月上旬至第二年的3月中旬，每年春天都有約15天的流冰期，河心最大冰層厚0.73m。多年平均最大風(fēng)速15ngs。 4、其它資料 該水庫灌溉農(nóng)田83.6萬畝①，淤砂干重度14kN／m3，孔隙率為0.4，淤砂內(nèi)摩擦角φ=16，地震基本烈度為7度，設(shè)計(jì)烈度為7度。其它未經(jīng)列出的有關(guān)資料可由設(shè)計(jì)者自行決定。 三、設(shè)計(jì)指導(dǎo) 設(shè)計(jì)者可以參照下面的步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)： 1、熟悉基本資料，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，確定工程建筑物的等級(jí)。

9、 2、擋水壩段剖面設(shè)計(jì) (1)初擬基本三角形?；救切雾旤c(diǎn)可以放在最高水位處，下游壩面坡比可以正常蓄水位或防洪高水位時(shí)的水荷載為主要作用的基本組合為依據(jù)，并參考已建工程初步擬定； (2)確定壩頂高程及壩頂寬度。對于設(shè)計(jì)及校核洪水分別進(jìn)行波浪高計(jì)算并加上相應(yīng)的安全超高，由此確定壩頂高程。壩頂寬度需考慮設(shè)備布置、檢修、運(yùn)行、施工和交通等方面的要求，最小寬度為3m。 3、確定作用及其組合 由指導(dǎo)教師指定一種作用組合——基本組合進(jìn)行設(shè)計(jì)(基本作用組合或偶然作用組合的一種)，按表2-2列出作用組合表。 表2-2作用組合表 設(shè)計(jì)狀況 作用組合 主要考慮情況 作用 附注 自重 靜

10、水壓力 揚(yáng)壓力 淤砂壓力 浪壓力 冰壓力 動(dòng)水壓力 土壓力 地震作用 持久狀況 基本組合 正常蓄水 — — — 防洪高水位 — — 冰凍情況 — — — 注：“—”表示該種作用不存在。 4、作用計(jì)算 對已確定的作用組合分別進(jìn)行作用計(jì)算，并按比例繪制計(jì)算草圖。建議按照表2-3計(jì)算（也可自己設(shè)計(jì)表格）。 表2-3　作　用　計(jì)　算　表　　　　　　　組合情況：基本組合 序號(hào) 作用名稱 計(jì)算式 重度/(KNm-3) 作用(每一壩段)／KN 力臂m

11、力矩/(KNm) 水平(H) 垂直(V) + — 1 2 3 … 作用之和 ΣH= ΣV= ΣM= 5、壩體強(qiáng)度和穩(wěn)定承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算 壩體強(qiáng)度和穩(wěn)定承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算只進(jìn)行壩址抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算和壩基觸面抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算。對給定的作用組合情況用抗剪斷強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行壩基面抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)驗(yàn)算，對驗(yàn)算結(jié)果進(jìn)行評價(jià)，若不滿足要求應(yīng)提出修改措施。 表2-4 應(yīng)力計(jì)算結(jié)果 計(jì)算情況 壩踵處 壩址處 σyu τu σxu σ

12、Iu σIIu σyd τd σxd σId σIId 基本組合 特殊組合 6、細(xì)部設(shè)計(jì) 包括壩身止水和排水、壩基止水和排水、廊道、閘墩等的形狀、尺寸及構(gòu)造設(shè)計(jì)。 7、整理設(shè)計(jì)說明書及繪圖 設(shè)計(jì)說明書應(yīng)包括設(shè)計(jì)依據(jù)、計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果分析，對某些設(shè)計(jì)參數(shù)的選取應(yīng)有必要的分析論證，并附有必要的計(jì)算圖表。要求文字簡明扼要，條理清楚，能表達(dá)出設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖即可；設(shè)計(jì)圖紙布局合理、圖面美觀。 四、設(shè)計(jì)內(nèi)容和時(shí)間安排 畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間共計(jì)6周，建議時(shí)間安排如下： 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 建議

13、時(shí)間安排（周） 了解任務(wù)及熟悉資料 重力壩設(shè)計(jì) 繪圖及成果整理 評閱、答辯 0.5 3.5 1.5 0.5 合 計(jì) 6 五、設(shè)計(jì)成果要求 （1）文字成果 設(shè)計(jì)說明書（計(jì)算書）是畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要成果。是表達(dá)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思想、方法和分析解決問題的體現(xiàn)，計(jì)算書也是表達(dá)設(shè)計(jì)者計(jì)算程序和計(jì)算成果的來源。具體要求如下： 1、 對結(jié)構(gòu)選型要有論證； 2、 要分章分節(jié)，并要對各章設(shè)計(jì)成果有簡要的表格歸納活文字分析； 3、 對采用的參數(shù)要說明其依據(jù)； 4、 要在采用的計(jì)算公式或參數(shù)后標(biāo)明其來源出處； 5、 計(jì)算成果要有匯總表； 6、 首頁要有目錄，末頁要列出參考文獻(xiàn)。

14、 （2）圖紙成果 工程設(shè)計(jì)圖是設(shè)計(jì)成果的重要表達(dá)方式。學(xué)生應(yīng)嚴(yán)格按照“水利水電工程制圖標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行繪制。具體要求是：制圖投影正確、布局合理、比例得當(dāng)、線條清晰；高程、尺寸齊全，并有簡要的注解說明。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)繪制設(shè)計(jì)圖的張數(shù)要求如下： 1、重力壩結(jié)構(gòu)布置圖一張（包括樞紐平面布置示意圖、溢流壩段和非溢流壩段典型縱剖面圖，用1號(hào)圖紙繪制）； 2、壩體細(xì)部構(gòu)造圖一張（如壩頂構(gòu)造、壩體廊道等，用2號(hào)圖紙繪制） 六、參考文獻(xiàn) 1．混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范 水利電力部編 水利電力出版社 2．重力壩設(shè)計(jì) 潘家錚編著 水利電力出版社 3．水工建筑物 任德林 張志軍編著 河海大學(xué)出版

15、社 4．水力計(jì)算手冊 武漢水利電力學(xué)院編 上海科學(xué)出版社 5．水工設(shè)計(jì)手冊（6）泄水與過壩建筑物 水利電力出版社 6．水工設(shè)計(jì)手冊（7）混凝土 水利電力出版社 7．混凝土拱壩及重力壩壩體接縫設(shè)計(jì)與構(gòu)造 水電部黃委會(huì)編 8．小型水利水電工程設(shè)計(jì)圖集混凝土壩分冊 湖南省水利水電勘測設(shè)計(jì)院編制 目 錄 一、確定工程等級(jí)、規(guī)模及工程建筑物等級(jí)……………………… （10） 二、水利樞紐的分類及布置原則……………………………………（10） 三、壩址選擇…………………………………………………………（10） 四、壩型的選擇…………………………………………………

16、……（10） 五、擋水壩段剖面設(shè)計(jì)………………………………………………（12） 1、 初步擬定基本三角形。……………………………………（12） 2、 確定壩頂高程及壩頂寬度?！?3） 六、確定作用及其組合……………………………………………（16） （一）作用…………………………………………………………（16） （二）作用組合……………………………………………………（16） 七、作用計(jì)算………………………………………………………（17） 八、壩體強(qiáng)度和穩(wěn)定承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算……………………（19） 九、細(xì)部設(shè)計(jì)………………………………………………………

17、（24） 十、設(shè)計(jì)說明書及繪圖……………………………………………（38） 十一、參考文獻(xiàn)……………………………………………………（40） 十二、致謝…………………………………………………………（41） 一、 確定工程等級(jí)、規(guī)模及工程建筑物等級(jí)。 由資料可知水庫總庫容為：9.21，灌溉農(nóng)田83.6萬畝，所以查閱教 材《水工建筑物》表1—1“水利水電樞紐工程的分等指標(biāo)”可知，要求設(shè)計(jì)的混凝土重力壩的工程等級(jí)為二級(jí)，工程規(guī)模為大（2）型。再查表1—2“水工建筑物級(jí)別的劃分”可知，要求設(shè)計(jì)的混凝土重力壩主要建筑物級(jí)別為2級(jí)，次要建筑物級(jí)別為3級(jí)，臨時(shí)建筑物級(jí)別為4級(jí)。 二、水利樞紐的分類

18、及布置原則 水利樞紐按承擔(dān)任務(wù)的不同可分為防洪樞紐、灌溉樞紐、發(fā)電樞紐、航運(yùn)樞紐等。而大多情況下都是多目標(biāo)的集合利用樞紐。按壩型可分為重力壩樞紐、拱壩樞紐、土石壩樞紐及水閘樞紐等。 水利樞紐布置必須充分考慮地形，地質(zhì)條件，使各種水工建筑物都能布置在安全可靠的地基上，并能滿足建筑物的尺度和布置要求以及施工的必需條件，樞紐布置使各個(gè)不同功能的建筑物在其位置上各得其所，在運(yùn)行中相互協(xié)調(diào)，充分有效地發(fā)揮所承擔(dān)的任務(wù)。在滿足基本要求的前提下，力求建筑物布置緊湊，一物多用，減少工程量，降低造價(jià)。同時(shí)要充分考慮美學(xué)要求。一個(gè)大型水利樞紐工程的總體布置是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，需要按系統(tǒng)工程分析方法進(jìn)行論證確定

19、。 三、壩址選擇 壩址選擇與樞紐布置密切相關(guān)，不同壩型軸線易采取不同的壩型和樞紐布置，同一壩址也可以有不同的壩型和樞紐布置方案，通過經(jīng)濟(jì)比較擇優(yōu)選出壩軸線位置及相應(yīng)的合理壩型和樞紐布置。 壩址選擇與地質(zhì)條件密切相關(guān)，理想壩址地質(zhì)條件是強(qiáng)度高，透水性好，不易風(fēng)化，沒有構(gòu)造缺陷的巖基，但一般來說，壩址在地質(zhì)上總是存在缺陷，因此，在選用壩址時(shí)應(yīng)用實(shí)際出發(fā)。不僅要慎重考慮壩基地質(zhì)條件，還要求庫區(qū)及壩址兩岸的邊坡有足夠的穩(wěn)定性。壩址地形條件與壩型選擇和樞紐布置有著密切關(guān)系。 除此之外，地形條件在很大程度上會(huì)影響壩址。一般來說，壩址宜選在河谷狹窄地段，壩軸線較短，可以減少壩體工程量，還要考慮便于施

20、工導(dǎo)流等等，因此需要全面分析。結(jié)合考慮，選擇最有利的壩址，對于此工程： 1．從施工條件看：上壩線河床比較寬，顯然相同條件下，上壩線更有利于施工導(dǎo)流，截流期比較短，更容易截流。 2．從水流條件看，由上、下壩線壩址水位流量關(guān)系看出，在同樣情況下，上壩線更有利于抬高水位，對發(fā)電為主的樞紐是有利的。 3．從經(jīng)濟(jì)方面考慮，下壩線雖然相對平坦一些，且對外交通比上壩線短，但其緊鄰生活區(qū)，需要遷移居民，耗資較大，不利于經(jīng)濟(jì)合理原則，因此，選上壩線比較好。 綜合以上所有因素來看，在滿足樞紐布置和施工導(dǎo)流的前提下，上壩線工程量較小，壩軸線構(gòu)造更簡單，因此，選上壩線作為壩址。 四、壩型的選擇 1．重力壩

21、 （1）重力壩主要依靠壩體自重產(chǎn)生的抗滑力來滿足穩(wěn)定要求；同時(shí)依靠壩體自重產(chǎn)生的壓應(yīng)力來抵消由于水壓力所引起的拉應(yīng)力以滿足強(qiáng)度要求。重力壩之所以得到廣泛應(yīng)用，是因?yàn)槠渚哂幸韵聨讉€(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)： ① 安全可靠。重力壩剖面尺寸大，壩內(nèi)應(yīng)力較低，筑壩材料強(qiáng)度高，耐久性好，因而抵抗洪水漫頂、滲漏、地震和戰(zhàn)爭破壞的能力都比較強(qiáng)。 ② 對地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。任何形狀的河谷都可以修建重力壩。 ③ 樞紐泄洪問題容易解決。重力壩可以做成溢流的，也可以在壩內(nèi)不同高程設(shè)置泄水孔，一般不需要另設(shè)溢洪道或泄水隧洞，樞紐布置緊湊。 ④ 便于施工導(dǎo)流。在施工期可以利用壩體導(dǎo)流，一般不需要另設(shè)導(dǎo)流隧洞。 ⑤ 施

22、工方便。大體積混凝土可以采用機(jī)械化施工，在放樣、立模和混凝土澆筑方面都比較簡單，并且加強(qiáng)、修復(fù)、維護(hù)或擴(kuò)建也比較方便。 （2）重力壩的缺點(diǎn)主要是壩體剖面尺寸大，材料用量多，把體應(yīng)力較低，材料的強(qiáng)度不能充分發(fā)揮，而且需要嚴(yán)格的溫度控制措施，壩基與地基的接觸面積大，相應(yīng)的壩體揚(yáng)壓力大，對穩(wěn)定不利。 2．土石壩 土石壩是世界壩工建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛和發(fā)展最快的一種壩型，它之所以得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展有以下優(yōu)點(diǎn)： ① 可以就地、就近取材，節(jié)省大量水泥、木材和鋼材，減少工地的外線運(yùn)輸量。 ② 能適應(yīng)各種不同的地形、地質(zhì)和氣候條件。 ③ 大容量、多功能、高效率施工機(jī)械的發(fā)展，提高了土石壩

23、的施工質(zhì)量，加快了進(jìn)度，降低了造價(jià)，促進(jìn)了高土石壩建設(shè)的發(fā)展。 但土石壩壩頂不能溢流，施工導(dǎo)流不如混凝土壩方便，壩體的斷面大，土料填筑的質(zhì)量易受氣候的影響。 3．拱壩 拱壩須是固接與基巖的空間殼體結(jié)構(gòu)，在平面上呈凸向上游的拱形，其拱冠剖面豎直的或向上游凸出的曲線形，壩體結(jié)構(gòu)既有拱作用又有梁作用。由于拱壩剖面較薄，壩體幾何形狀復(fù)雜，因此，對于施工質(zhì)量、建筑材料強(qiáng)和防滲要求等都較重力壩嚴(yán)格。除此之外，拱壩對地形的要求是左右兩岸對稱，岸坡平順無突變，在平面上向下游收縮的峽谷段。本設(shè)計(jì)的兩岸地形不適合建拱壩。 綜合以上三種壩形的優(yōu)缺點(diǎn)，考慮到本樞紐主要承擔(dān)了防洪作用，而且在校核洪水位時(shí)的流量和

24、泄流量都較大，需要開敞式的壩體泄流形式，由于土石壩自身不能在壩頂溢流的缺點(diǎn)，不能夠滿足防洪的需要，故選用重力壩作為設(shè)計(jì)壩型。 而重力壩的形式比較多，主要可分為實(shí)體重力壩、碾壓混凝土重力壩、寬縫重力壩等。下面介紹這幾種壩型： 1．實(shí)體重力壩的主要優(yōu)點(diǎn)就是，結(jié)構(gòu)相對比較簡單，施工比較方便，并且有豐富的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，施工過程中質(zhì)量容易控制。其不足之處就是壩體體積較大，揚(yáng)壓力也比較大，施工時(shí)不利于混凝土的散熱。 2．寬縫重力壩具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：充分利用了混凝土的抗壓強(qiáng)度；揚(yáng)壓力顯著降低；節(jié)省混凝土方量。但也有一些缺點(diǎn)，如：增加了模板用量，立模也較復(fù)雜；分期導(dǎo)流不便；在嚴(yán)寒地區(qū)，對寬縫

25、需要采取保溫措施，而且寬縫重力壩的散熱比較好，并且一般情況下，不易出現(xiàn)被壩體內(nèi)部混凝土由于膨脹而破壞壩體的穩(wěn)定。 3．碾壓混凝土重力壩與常態(tài)混凝土重力壩相比，具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：工藝程序簡單，可快速施工，縮短工期，提前發(fā)揮工程效益；膠凝材料用量少，又特別是水泥用量減少；由于水泥用量減少，結(jié)合薄層大倉面澆筑，壩體內(nèi)部混凝土的水化熱溫升可大大降低，從而簡化了溫控措施；不設(shè)縱縫，節(jié)省了模板和灌漿等費(fèi)用；可使用大型施工機(jī)械設(shè)備，提高混凝土運(yùn)輸和填筑的工效。但也有一定缺點(diǎn)，如：壩體混凝土分區(qū)；各區(qū)域內(nèi)混凝土的級(jí)。 再結(jié)合設(shè)計(jì)內(nèi)容，結(jié)合工程中有豐富的砂石料場，地質(zhì)條件不是很復(fù)雜，故確定選擇碾壓混凝土重

26、力壩方案。 五、 擋水壩段剖面設(shè)計(jì) 1、 初步擬定基本三角形。 由基本資料可知當(dāng)頻率為0.05%時(shí)，上游水位最高，為：72.8m,基本三角形頂點(diǎn)可以放在最高水位處，所以基本三角形的頂點(diǎn)高程為：72.8m。 在一般情況下，常將上游面做成鉛直的，即a=90。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，重力壩基本斷面的上游坡度宜采用1：0～1：0.2，下游面的坡度宜采用1：0.6～1：0.8。 所以，此設(shè)計(jì)的混凝土重力壩，上游坡度取1：0，下游坡度取1：0.7。 因?yàn)楹哟参L(fēng)化巖頂線高程為24.00 m，上游最高水位為72.8 m。 所以，此混凝土重力壩的壩高約為： H≈72.8－24.00 =48.8 m

27、所以，壩底寬度B=48.80.7 =34.16 m 綜上所述，設(shè)計(jì)的混凝土重力壩基本斷面為：基本三角形的頂點(diǎn)高程為72.8m，上游坡面坡比為1：0，下游坡面坡比為：1：0.7，壩底寬度為34.16 m。具體尺寸及樣式見圖1“重力壩的基本斷面”所示。 圖1 重力壩的基本斷面 2、 確定壩頂高程及壩頂寬度。 因?yàn)檎Ｋ粸椋?8.6 m，河床高程為：30.00 m 所以，水域平均水深=（68.6－30.00）／2 =19.3 m 又因?yàn)檎Ｅc設(shè)計(jì)水位時(shí)的吹程為4㏎，校核水位時(shí)的吹程為4.5㏎，多年平均最大風(fēng)速為15 m/s。 ①、正?；蛟O(shè)計(jì)水位的波浪高由gD

28、/=9.84/≈174.22在20～250范圍內(nèi)可知為頻率P=5%的波浪高。 由公式：=0.0076可知： =0.0076/g =0.0076/9.8 ≈0.78 又因?yàn)椋?=0.04，查閱教材《水工建筑物》表2—2“累積頻率為P（%）的波高與平均波高的比值”可知：/=1.95。 所以正常或設(shè)計(jì)水位的波高＝＝＝0.4 m 因?yàn)椴ɡ碎L度2L=（8～12），這里取12。 所以波浪長度2L＝12=120.4＝4.8 m。 由資料知死水位為47.0 m，河床高程為30.00 m。 所以，壩前水深＝47.0－30.00＝17 m。 又因?yàn)椋?7 m＞L＝2L/2＝4.8/2＝

29、2.4 m 所以，正常水位時(shí)的波浪中心線高出靜水位的高度由公式： ＝求得。 即：＝＝＝0.10 m 式中： 2h—波浪高（米）； 2L—波浪長度（米），2L=（8～12）。 又因?yàn)樵摶炷翂螢?級(jí)壩。 所以，查閱教材《水工建筑物》表2—18可知正常蓄水位時(shí)安全超高＝0.5m。 由公式△h＝++可知： 安全超高△＝++＝0.4+0.10+0.5＝1m ②、校核洪水位的波高由gD/=9.84.5/≈196在20～250范圍內(nèi)可知為頻率P=5%的波浪高。 由公式：=0.0076可知： =0.0076/g =0.0076/9.8 ≈0.93 又因?yàn)椋?=0.04，

30、查閱教材《水工建筑物》表2—2“累積頻率為P（%）的波高與平均波高的比值”可知：/=1.95。 所以校核洪水位的波高＝＝＝0.48 m 因?yàn)椴ɡ碎L度2L=（8～12），這里取12。 所以波浪長度2L＝12=120.48＝5.76 m。 由資料知死水位為47.0 m，河床高程為30.00 m。 所以，壩前水深＝47.0－30.00＝17 m。 又因?yàn)椋?7 m＞L＝2L/2＝5.76/2＝2.88 m 所以，正常水位時(shí)的波浪中心線高出靜水位的高度由公式： ＝求得。 即：＝＝＝0.13 m 式中： 2h—波浪高（米）； 2L—波浪長度（米），2L=（8～12）。 又因?yàn)樵?/p>

31、混凝土壩為2級(jí)壩。 所以，查閱教材《水工建筑物》表2—18可知正常蓄水位時(shí)安全超高＝0.4m。 由公式△h＝++可知： 安全超高△＝++＝0.48+0.13+0.4＝1.01m 壩頂高程按式:壩頂高程＝正常水位+△和壩頂高程＝校核洪水位+△計(jì)算，并選用其中的較大值。 壩頂高程＝正常水位+△ ＝68.6+1 ＝69.1 m 壩頂高程＝校核洪水位+△ ＝72.8+1.01 ＝73.81 m 因?yàn)?3.81 m＞69.1 m 所以，綜上所述壩頂高程為73.81 m。 所以，壩高為：H＝73.81 －24 ＝49.81 m。 又因?yàn)閴雾攲挾瓤刹捎脡胃叩?%～10%，此設(shè)計(jì)

32、的混凝土重力壩取9%。 所以，壩頂寬度b＝49.819% ＝4.4829 m ≈4 m 又因?yàn)閴雾攲挾萣最小為3 m，計(jì)算b＝4 m，故符合最小設(shè)計(jì)要求。 六、確定作用及其組合 （一）作用 由資料可知作用在混凝土重力壩壩體上的主要作用有：壩體自重、靜水壓力、動(dòng)水壓力、揚(yáng)壓力、淤砂壓力、浪壓力、冰壓力、土壓力、地震作用等。 （二）作用組合 設(shè)計(jì)混凝土壩時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體條件及各種荷載同時(shí)作用的實(shí)際可能性，來選擇計(jì)算的情況和確定最不利的荷載組合。表1中列出了本混凝土重力壩設(shè)計(jì)中所應(yīng)考慮的作用組合。 表1作用組合表 設(shè)計(jì)狀況 作用組合 主要考慮情況 作用 附注 自

33、重 靜水壓力 揚(yáng)壓力 淤砂壓力 浪壓力 冰壓力 動(dòng)水壓力 土壓力 地震作用 持久狀況 基本組合 正常蓄水 ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ — — ∨ — 防洪高水位 ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ — ∨ ∨ — 冰凍情況 ∨ ∨ ∨ ∨ — ∨ — ∨ — 注：“—”表示該種作用不存在。 七、作用計(jì)算 對已確定的作用分別進(jìn)行計(jì)算，見附表2及計(jì)算過程說明。 計(jì)算過程說明： 1、 壩體自重G 壩體形狀及尺寸如下圖2“混凝土重力壩形狀及尺寸示意圖”所示 圖2 混凝土重力壩形狀及尺寸示意圖 由CAD軟件畫圖并查詢

34、可知，其橫斷面面積為848.2535㎡。或經(jīng)計(jì)算此混凝土重力壩的橫斷面面積S＝46.18+（4+34.16）（48.8+1.1-6.81）/2 ＝846.8772㎡ 所以取每米壩長的體積V＝848.25351 ＝848.2535 因?yàn)橐话慊炷恋闹囟葹?3.0～23.5KN/。此重力壩的混凝土的重度取＝23.5KN/。 所以壩體自重G＝V ＝848.253523.5 ≈19933.96KN 2、靜水壓力 作用于壩面的總靜水壓力，常分解為水平及豎向分力進(jìn)行計(jì)算。 水平力：P＝=117=

35、8500㎏/m 垂直力：W＝=10=0 3、揚(yáng)壓力 因?yàn)橐话銚P(yáng)壓力強(qiáng)度，可由水頭乘以水的重度得到，且已知正常上位為68.6m，河床高程為30.00m。 所以，揚(yáng)壓力F=H=（68.6-30.00）1=38600 ㎏/㎡ 4、淤沙壓力 根據(jù)朗肯主動(dòng)土壓力公式，作用于單位長度擋水結(jié)構(gòu)上的水平淤砂壓力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算： ＝(45－) ＝－(1－n) 式中：——淤砂壓力標(biāo)準(zhǔn)值，KN/ m； ——淤砂的浮重度，KN/； ——淤砂的干重度，KN/； ——水的重度，KN/； n——淤砂空隙率； ——淤砂內(nèi)摩擦角，（）；

36、 ——壩前泥砂淤積厚度，m。 由資料可知：淤砂干重度＝14KN/，淤砂孔隙率n＝0.4。 因?yàn)樗闹囟龋? KN/， 所以，淤砂的浮重度＝－(1－n) ＝14－（1－0.4）1 ＝13.4 KN/ 因?yàn)楹哟哺叱虨椋?0.00 m,河床微風(fēng)化巖頂線高程為24.00 m, 所以,壩前泥砂淤積厚度＝30.00－24.00 ＝6 m 又因?yàn)橛偕皟?nèi)摩擦角＝16, 所以,淤砂壓力標(biāo)準(zhǔn)值＝(45－)

37、＝13.4(45－16/2) ＝181.76 KN/ m 5、冰壓力 ⑴、靜冰壓力 查閱教材《水工建筑物》表2—4“靜冰壓力標(biāo)準(zhǔn)值”可知當(dāng)冰層厚度為0.6 m時(shí),靜冰壓力標(biāo)準(zhǔn)值為180 KN/ m,當(dāng)冰層厚度為0.8 m時(shí),靜冰壓力標(biāo)準(zhǔn)值為215 KN/ m。 由資料知，河心最大冰層厚度為0.73 m。 所以，靜冰壓力為＝180+(0.73－0.6) ＝202.75 KN/ m ⑵、動(dòng)冰壓力 由資料可知，多年平均最大風(fēng)速為15 m/s ，河心最大冰層厚度為0.73 m。所以，冰塊流速v＝153%

38、＝0.45 m/s＜0.6 m/s故符合要求。流冰厚度＝0.80.73≈0.58 m 又由資料知校核水位為72.8 m,河床高程為30 m, 所以,水庫水深約為:72.8－30＝42.8 m 再由資料得水庫總庫容為9.21 所以,冰塊面積A＝ ＝2.15㎡ 又因?yàn)榇擞?jì)算冰壓力為水庫上的動(dòng)冰壓力,所以冰的抗壓強(qiáng)度＝0.3 所以，動(dòng)冰壓力為：≈0.07v ＝0.070.450.58 ＝46.4 KN/ m 八、壩體強(qiáng)度和穩(wěn)定承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算 ⑴ 、校核洪水位時(shí)壩體沿壩基面的抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算

39、 1．荷載組合：自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+淤沙壓力+浪壓力+冰壓力+動(dòng)水壓力+土壓力 2．荷載組合計(jì)算： ① 波浪要素計(jì)算，由計(jì)算可知：=7.91m =3.955m

40、90.59KN 抗力函數(shù)：R（）=Σ+ （3-7） 式中：Σ——壩基面上全部切向作用之和，KN ； ——壩基面抗剪斷摩擦系數(shù)； ——壩基面上全部法向作用之和，KN，向下為正； ——壩基面的面積，； ——壩基面抗剪斷黏聚力系數(shù)； ② 計(jì)算抗滑穩(wěn)定性抗力函數(shù)：本工程壩基巖石為弱風(fēng)化黑色硅質(zhì)頁巖，抗剪斷摩擦系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值=0.85，抗剪斷凝聚力系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值=。 查《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》表8．2．1-2得、的材料性能分項(xiàng)系數(shù)分別為1.3，3.0 。 則：摩擦系數(shù)設(shè)計(jì)值：=0.85/1.3=0.654 粘聚力設(shè)計(jì)

41、值： Kpa 抗力函數(shù)：R（）=Σ+ 式中： ③穩(wěn)定性核算：對偶然組合 =1.1，=0.85，=1.2 抗滑穩(wěn)定性需滿足 ： ≤ （3-8） =1.10.8510190.59=9528.20KN /=16947.63/1.2=14123.025KN> 經(jīng)計(jì)算可知，該重力壩在校核洪水位情況下壩基面的抗滑穩(wěn)定性滿足要求。 (2) 壩趾抗壓強(qiáng)度承載能力極限狀態(tài)（偶然組合）： ① 作用效應(yīng)函數(shù)： S（）=（）（1+） （3－9） 抗壓強(qiáng)度極限狀態(tài)抗力函數(shù):= 或 = （3－10）

42、 式中：Σ——壩基面上全部法向作用之和，KN，向下為正； Σ——全部作用壩基面形心的力矩之和，KN?m，逆時(shí)針方向?yàn)檎? ——壩基面的面積，； ——壩基面形心軸到下游面的距離，m； ——壩基面對形心軸的慣性矩，； ——壩體下游坡度； ——混凝土抗壓強(qiáng)度，KPa； ——基巖抗壓強(qiáng)度，Kpa； ② 碾壓混凝土選用，且材料的分項(xiàng)系數(shù)為1.5，故： 所以，經(jīng)過計(jì)算，壩趾抗壓強(qiáng)度滿足要求。 （3）正常使用極限狀態(tài)壩踵垂直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力（計(jì)揚(yáng)壓力） 壩踵垂直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力

43、（計(jì)揚(yáng)壓力），計(jì)算公式為： ≥0 （3－11） ——壩基面形心軸到上游面的距離，m 。 、按標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算。 則：壩踵垂直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力。 ⑵、 正常蓄水位時(shí)壩體沿壩基面的抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算 1．荷載組合：自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+淤沙壓力+浪壓力+冰壓力+動(dòng)水壓力+土壓力 2．荷載組合計(jì)算： ① 波浪要素計(jì)算，由前面已知 =8.96m =4.48m

44、、浪壓力、水平泥沙壓力和垂直泥沙壓力。具體計(jì)算參見荷載計(jì)算表格。 ① 計(jì)算作用效應(yīng)函數(shù)：S（）=Σ= -1220.46+9675.99=8455.53KN =0.85/1.3=0.654 Kpa 抗力函數(shù)：R（）=Σ+ ② 對于正常蓄水位（基本組合）： =1.11.08455.53 = 9301.083 KN /=17497.55/1.2 =14581.29 KN > 所以，正常蓄水位時(shí)壩體混凝土與基巖接觸面的抗滑穩(wěn)定性滿足要求。 (2) 壩趾抗壓強(qiáng)度承載能力極限狀態(tài)（基本組合）： ① 作用效應(yīng)函數(shù)： S（）=（）

45、（1+） 抗力函數(shù): = 或 = ② Σ Σ 所以，經(jīng)過計(jì)算，壩趾抗壓強(qiáng)度滿足要求。 （3）正常使用極限狀態(tài)壩踵垂直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力（計(jì)揚(yáng)壓力） 壩踵垂直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力（計(jì)揚(yáng)壓力），計(jì)算公式為： ≥0 （ 、按標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算） 則：壩踵垂直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力。 九、細(xì)部設(shè)計(jì) （一）壩身止水 重力壩橫縫的上游面、下游面最高尾水位以下及壩內(nèi)廊道和孔洞穿過分縫處的四周等部位應(yīng)設(shè)置止水設(shè)施。 因?yàn)椋瑝胃邽?9米，所以此混凝土重力壩為中壩。所

46、以橫縫止水可以適當(dāng)簡化。第二道止水片可采用橡膠止水片。具體止水設(shè)置見下圖3“橫縫止水構(gòu)造示意圖”。 圖3 橫縫止水構(gòu)造示意圖 1—第一道止水銅片；2—瀝青井；3—第二道止水片；4—廊道止水； 5—橫縫；6—瀝青麻片；7—電加熱器；8—預(yù)制混凝土塊 注：在壩底，橫縫止水必須與壩基巖石妥善連接。在巖基上挖一深40㎝方槽，將止水片嵌入，然后用混凝土填實(shí)。 （二）壩身排水 為了減少滲水對壩體的不利影響，降低壩體中的滲透壓力，靠近上游壩面應(yīng)設(shè)置排水管系。排水管將壩體滲水由排水管排入廊道，再由廊道匯集于集水井，經(jīng)由橫向排水管自流或用

47、水泵抽排至下游。 排水管至上游壩面的距離不小于壩前水深的1/10，且不小于2m。排水管道用預(yù)制多孔混凝土管，間距設(shè)為3m，內(nèi)徑設(shè)為20m。 注：施工時(shí)應(yīng)防止漏入及其他雜物堵塞。 （三）壩基止水 天然地基常存在著不同程度的缺陷，它們對壩體的安全有不利的影響，因此必須經(jīng)過處理才可以作為壩基礎(chǔ)。地基處理的主要任務(wù)是：①防滲②提高基巖的強(qiáng)度和整體性。常用的處理方法有：開挖與清理、加固處理、壩基帷幕灌漿、基礎(chǔ)排水等方法。 1、 基礎(chǔ)開挖與清理 參照《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》DL 5018-1999基礎(chǔ)開挖的深度應(yīng)根據(jù)壩基應(yīng)力、巖石強(qiáng)度及整體性，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)對地基的要求和加固處理的效果、工期和費(fèi)

48、用等研究而定。因?yàn)閴胃邽?9m小于50m，可建在弱風(fēng)化中部至上部基巖上。以上部分全部清除。 在本設(shè)計(jì)中，順河流方向開挖成略向上游傾斜的鋸齒狀（一般坡度1：8～1：10，長4m、坡度1：0.5～1：1，長0.5m），具體擬定如圖4所示。 圖4 地基鋸齒狀開挖與淺齒墻（單位：米） 2、壩基帷幕灌漿 帷幕灌漿是為了降低壩底的滲透壓力，提高基巖的整體性和強(qiáng)度，降低地基的透水性，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生滲透破壞。 參照《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，在本設(shè)計(jì)中： 帷幕灌漿的范圍是河床及兩岸。灌漿的材料一般用水泥漿，必要時(shí)也可

49、用化學(xué)漿。帷幕灌漿鉆孔的方向鉛直。對中、小型工程，帷幕灌漿的深度可按照下式估算： 圖5 帷幕灌漿示意圖 h=H/3+15m（h為帷幕深度，H為壩高）。對于中壩，帷幕的排數(shù)可采用一排。在此h=49.7/3+15=31.6m，采用一排帷幕灌漿?？拙?m，孔徑取100mm 。如圖5所示。 3、 壩基的固結(jié)灌漿 固結(jié)灌漿是一種用低壓淺層灌水泥漿的方法來加固地基，適用于裂隙發(fā)育又無其它缺陷時(shí)的地基。目的是為了提高基巖的整體性和基巖的承載能力，減少不均勻沉降，提高地基表層的防滲性能。 根據(jù)勘測結(jié)果，本設(shè)計(jì)巖層性質(zhì)堅(jiān)硬致密，僅巖石上層10-18米深度存在有裂縫和節(jié)理，不

50、很嚴(yán)重，但須加以處理。因此，在壩踵、壩址附近采用固結(jié)灌漿。灌漿孔布置呈梅花形。灌漿孔的深度一般為5～8m，取8 m ；灌漿孔的孔距、孔徑應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件并參照灌漿試驗(yàn)確定，一般為3～4m，取3 m 。 為了增加滲透途徑，防止?jié)B透破壞，降低壩基面的滲透壓力，以及減少壩基的滲透量特對壩基進(jìn)行防滲處理。 壩基及兩岸的防滲，可采用水泥帷幕灌漿；經(jīng)論證壩基也可采用混凝土齒墻、防滲墻或水平防滲鋪面；此設(shè)計(jì)混凝土壩采用混凝土齒墻防滲止水。兩岸岸坡采用明挖后回填混凝土形成防滲墻。 （四）壩基排水 為了進(jìn)一步降低壩體底面揚(yáng)壓力，應(yīng)在防滲帷幕后設(shè)置排水孔幕（包括主、副排水孔幕）。主排水孔幕可設(shè)一排，副排水孔

51、幕因?yàn)榇嘶炷林亓螢橹械葔?，因此設(shè)2排。又因?yàn)樵O(shè)計(jì)壩的尾水位較高，因此在主排水孔幕下游壩基面上設(shè)置由縱、橫廊道組成的副排水系統(tǒng)，采取抽排措施。再因?yàn)楦呶菜粴v時(shí)較久，所以在壩趾增設(shè)一道防滲帷幕。見下圖6“壩基排水系統(tǒng)” 圖6 壩基排水系統(tǒng) 1—灌漿排水廊道；2—灌漿帷幕；3—主排水孔幕；4—縱向排水廊道； 5—半圓混凝土管；6—輔助排水孔幕；7—灌漿孔 注：主排水孔幕設(shè)在壩基面的帷幕孔下游2m左右。 主排水孔的距離設(shè)為3m，副排水孔的距離設(shè)為4m，孔徑設(shè)為200㎜。排水孔的孔深根據(jù)帷幕和固結(jié)灌漿的深度及基礎(chǔ)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，將主排水孔深度設(shè)為帷幕深的0.

52、5倍，副排水孔深度設(shè)為10 m。 （五）廊道 為了滿足壩基灌漿、匯集并排除壩身及壩基的滲水、觀測檢查及交通等需要，必須在壩內(nèi)設(shè)置各種廊道。這些廊道根據(jù)需要可沿縱向、橫向及豎向進(jìn)行布置，并互相連通，構(gòu)成廊道系統(tǒng)，如下圖7“壩體排水和廊道布置示意圖”所示。 圖7 壩體排水和廊道布置示意圖 1—基礎(chǔ)灌漿排水廊道；2—基礎(chǔ)縱向排水廊道；3—基礎(chǔ)橫向排水廊道； 4—縱向排水檢查廊道；5—縱向檢查廊道；6—橫向檢查廊道；7—壩體排水管 壩基灌漿廊道沿縱向布設(shè)在壩踵附近，距上游的壩面不應(yīng)小于0.1倍水頭，且不小于5 m，廊道底距基巖面4 m，在兩岸則沿岸坡布置。如岸坡過

53、陡，則分層設(shè)置廊道并用豎井將它們連接。廊道尺寸要滿足鉆機(jī)尺寸，最小為2.5 m3.0 m（寬高）。 檢查和觀測廊道用以檢查壩身工作性能，并安放觀測設(shè)備，此混凝土重力壩沿壩高每15米設(shè)一道。此種廊道最小尺寸為1.2 m2.2 m。 交通廊道和豎井用以通行與器材設(shè)備的運(yùn)輸，并將有關(guān)的廊道連通起來。 壩基的排水廊道由壩基排水孔收集基巖排出的水，經(jīng)過設(shè)在廊道底角的排水溝流入集水井，并排至下游。因?yàn)榕潘鹊赖陀谙掠嗡?，則應(yīng)用水泵將水送至下游。收集壩身滲水的排水廊道沿壩高每隔20 m布置一道。滲水由壩身排水管進(jìn)入廊道排水溝，再沿岸坡排水溝流至最低排水廊道的集水井。 壩內(nèi)廊道的布置力求一道多用，綜

54、合布置，以減少廊道的數(shù)目。此混凝土重力壩的廊道離上游的壩面不應(yīng)小于2.5 m。 （六）閘門與啟閉設(shè)備的選型 1、 閘門型式的選擇 目前工程中應(yīng)用比較廣泛的有平面閘門和弧形閘門。 弧形閘門和平面直開閘門均為方案選擇中優(yōu)先考慮的門型，弧形閘門的優(yōu)缺點(diǎn)如下： 優(yōu)點(diǎn)：①可封閉相當(dāng)大面積的孔口。 ②所需要高度和厚度較小。 ③沒有影響水流流態(tài)的門槽。 ④所需啟閉力較小。 缺點(diǎn)：①需要較長的閘墩。 ②閘門所占空間位置較大。 ③不能提出孔以外進(jìn)行檢修維護(hù)，不能在孔口間互換。 ④閘門所承受總水壓力集

55、中于支座處，對土建結(jié)構(gòu)不利。 平面閘門是使用廣泛的一種門型，因?yàn)樗軡M足各種類型泄水孔道的需要，它的優(yōu)缺點(diǎn)如下： 優(yōu)點(diǎn)：①門葉可以移出出口便于檢修閘門。 ②所占順?biāo)鞣较虻目臻g尺寸較小。 ③門葉可以在孔口之間互換，故在孔數(shù)較多時(shí)，可兼做事故閘門和檢修閘門。 ④對移動(dòng)式啟閉機(jī)的適應(yīng)性較好。 ⑤閘門所占空間位置較小。 缺點(diǎn)：①由于門槽的存在，特別是深孔平面閘門，會(huì)影響流道的平滑，容易引起空蝕破壞。 ②閘門啟閉力較弧形閘門大，需用較大的啟閉機(jī)。 ③對于露頂閘門，由于泄水時(shí)，閘門底部需高出最高水位，故工作橋排架較

56、高。 結(jié)合本設(shè)計(jì)的具體情況，故選用弧形閘門，采用頂露頂式弧形閘門作為工作閘門，選用平面閘門作為檢修閘門。 2、 閘門的布置 1、工作閘門的布置 參見《水工鋼閘門設(shè)計(jì)》中，在露頂式閘門中，弧形板曲率半徑與門高的比值一般取 （1.0~1.5）H，支鉸位置布置在過流時(shí)不受水流及漂浮物沖擊的高程上，支鉸可設(shè)在底坎以上（0.75~0.5）H 。 設(shè)閘門高H=8m 則： R=（1.0～1.5）H =（8～12）m 所以取值為R =10m 。 h=（0.75～0.50）H =6 ～4 m 所以取值為 h= 5 m 。 支鉸位置布置在高程為：171

57、.6m+8.5m=176.6m處。 2．檢修閘門的布置 檢修閘門為平面閘門，布置在工作閘門上游2m處。閘門槽寬度取80cm，深度取50cm。為了方便檢修閘門的啟閉和移動(dòng)，在溢流壩檢修閘門頂部設(shè)置便橋。 3、 閘門自重的估算 計(jì)算公式參照《水工鋼結(jié)構(gòu)》附錄十一。 露頂式弧形閘門： 當(dāng)， 當(dāng)， 式中： 、——閘門孔口高度和寬度,m； ——設(shè)計(jì)水頭,m； ——材料系數(shù)：閘門用低合金鋼時(shí)，=0.8，閘門用普通碳素鋼時(shí)，=1.0； ——孔口寬度系數(shù)：當(dāng)m時(shí),=0.29；當(dāng) 時(shí)，=0.47

58、2；當(dāng) 時(shí), =0.75；當(dāng)m時(shí), =0.472 ； 已知：閘門孔口高度，閘門孔口寬度，設(shè)計(jì)水頭， =0.472，采用普通碳素鋼，=1.0 ， 故： = = 4、 啟閉設(shè)備的選擇 在本設(shè)計(jì)中，弧形閘門采用固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī) ，因?yàn)楣潭ㄊ骄頁P(yáng)啟閉機(jī)在啟閉和揚(yáng)程方面有寬廣的使用范圍，其主要靠自重、水柱或其它加重方式關(guān)閉孔口閘門和要求在短時(shí)間內(nèi)全部開啟的閘門，另外固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)可增設(shè)飛擺調(diào)速器裝置，閉門速度快。因此，廣泛應(yīng)用于弧形閘門和平面閘門上。 參照《閘門與啟閉機(jī)》，面板為弧形且其圓心就是鉸心的弧形閘門，啟門力按下式計(jì)算：

59、 (噸) 閉門力： (噸) 如果計(jì)算出的值為負(fù)值，則可依靠閘門的自重關(guān)閉；若為正值，則需要考慮加重；也可采用施加壓力的螺桿式或油壓式啟閉機(jī)。 鉸軸的摩擦阻力（噸）公式為： 止水的摩擦阻力（噸）公式為： 上式中：——啟閉力作用點(diǎn)對鉸心的力臂，m ； ——作用在閘門上總水壓力； ——軸與軸套的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，與平面閘門滾輪用的相同，（銅合金軸套對鋼軸為0.3，膠木軸

60、套對鋼軸為0.2）； ——止水與止水座的話頂摩擦系數(shù)（橡皮對鋼板為0.65，橡皮對水泥砂漿面或磨石子面為0.70） ——止水摩擦阻力（噸），與平面閘門的計(jì)算相同； ——鉸軸的摩擦阻力（噸）； ——作用在止水上的水壓力（噸），可從側(cè)止水和頂止水的總長度乘以止水橡皮作用的寬度，再乘以平均水壓力得出； ——鉸軸的半徑，m； ——止水作用力對鉸心的力臂，m ； ——閘門重心處對鉸心的力臂，m ；需按設(shè)計(jì)圖紙算出的閘門重心位置求出，初估時(shí)可以采用（為閘門面板弧面的半徑） ——摩擦阻力的安全系數(shù)，一般取1.2； ——計(jì)算閉門力用的門重修正系數(shù)，一般取0.9； ——計(jì)算啟門力和持住力用的

61、門重修正系數(shù)，一般取1.1。 已知： ，取 ， ， ， ， 圖8 弧門受力圖 因： 膠木軸套 取 ； 采用橡皮止水 取 ； 每側(cè)止水寬度取6cm ，側(cè)止水受壓長度8m ，底止水受壓長度9m 則：總水壓力 所以： 又因：止水總長度 平均水壓力 所以： 則：

62、 即：可以依靠自重關(guān)閉。 故擬定閘門啟閉力為：306.5kN（1.5—2.0） 閘門當(dāng)寬高比大于1.0時(shí)啟閉機(jī)宜采用雙吊點(diǎn)。因9/8>1故采用雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)。查《閘門與啟閉設(shè)備》選用HPQ—225 型。 圖9 啟閉機(jī) （七） 公路橋、工作橋的設(shè)計(jì) Ⅰ 、公路橋設(shè)計(jì) 1．目前，溢流壩頂設(shè)計(jì)中常受到閘門尺寸及啟閉設(shè)備的限制。溢流壩段單孔的寬度一般都不太大，所以壩頂公路橋都屬于中、小跨度結(jié)構(gòu)，多采用拱式橋或預(yù)制裝配式梁式橋。 ①拱橋的特點(diǎn)：能充分發(fā)揮材料的性能，節(jié)約鋼材，其缺點(diǎn)是施工不如板梁方便，由于施工程序較多，安排不當(dāng)

63、會(huì)干擾閘室的施工。 ②預(yù)制裝配式梁式橋的特點(diǎn)：制造和安排方便，架好后就可以作為臨時(shí)交通以利于閘室的施工；其建筑高度小，又可以浸水，所以在鋼材供應(yīng)不是太困難的情況下常被采用。 根據(jù)以上特點(diǎn)，選用預(yù)制裝配式梁式橋。 2．壩頂公路橋的布置：常考慮以下因素： （1）閘室底板的地基應(yīng)力分布，一般情況下，公路橋布置在閘門的下游面。 （2）閘門形式才用弧形式閘門的，閘門下游的閘室空間大，可將公路布置在其下游側(cè)。 （3）與兩岸的連接，若兩岸的公路路面較低時(shí)，為避免車輛通過橋爬高，宜將公路橋就低布置。 （4）橋梁在布置時(shí)，應(yīng)注意要留有一定的橋下凈空，梁式橋橋上凈空要求梁底高出設(shè)計(jì)水位（包括壅高和浪

64、高）0.5米以上，若有流冰，則應(yīng)高出流冰面0.75米。 公路橋的橋面總寬7m，凈寬5 m，每邊設(shè)1 m寬的人行道， 公路橋頂部構(gòu)造的底面高程，根據(jù)上述的橋下凈空確定，公路橋面高程由上部構(gòu)造的底面高程加上部構(gòu)造的建筑高度確定，同時(shí)也應(yīng)該考慮非溢流壩段的頂部高程。設(shè)定公路橋的頂部高程為185.7 m 。 Ⅱ、 公路橋梁的設(shè)計(jì) 公路橋由2根預(yù)制的“T”型梁裝配而成，梁高為跨度的1/8~1/10，梁肋寬約為梁高的1/2.5~1/4，按照以上要求（公路橋單孔凈跨12米）確定： 梁高：（1/8~1/10）12=1.5~1.2m，取1.5m ； 梁肋寬：（1/2.5~1/4）1.5=0.6~0

65、.375m，取0.5m 。梁肋截面尺寸為0.50.7 m 。 公路橋放在閘墩尾部，考慮不影響弧形閘門和墩的美觀而距墩尾圓弧頭部1.25 m 。 具體尺寸見下圖10： Ⅲ、 工作橋的設(shè)計(jì) 由于工作橋供設(shè)置啟閉機(jī)和管理操作之用，因而橋的位置是由啟閉機(jī)設(shè)備、閘門類型及布置和啟閉方式而定。橋的高度必須保證閘門開啟不影響泄放流量，同時(shí)要有利于將閘門從孔口中取出檢修。由于閘墩的高程能夠滿足上述要求，可以把工作橋直接放在閘墩上。 圖10 公路橋梁簡圖 1．工作橋梁的設(shè)計(jì) 工作橋采用鋼筋混凝土板梁式結(jié)構(gòu)。工作橋設(shè)置兩根縱梁，采用T形截面梁。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，梁高一般為跨度的1/8~1/10

66、，肋寬約為梁高的1/2.5~1/4。初步擬定總寬3.1m ，梁高1m ，梁肋寬30cm ，梁肋截面3030 cm 。 由于啟閉機(jī)采用固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)，由產(chǎn)品主要參數(shù)可知梁肋中距1.4 m 。 工作橋縱梁翼板厚度，在懸臂梁外緣因要做欄桿其厚度不小于7 cm ，常用8~10 cm；懸臂梁根部梁肋不小于12 cm，常用15~20 cm；懸臂寬度為40~70 cm。初步擬定懸臂外緣為8 cm，梁肋根部為16 cm，懸臂寬度為70 cm，為了減少縱梁吊裝重量和節(jié)約材料，將兩根縱梁之間的翼板改為8 cm厚的活動(dòng)鋪板。 為保證兩根縱梁的可靠連結(jié)，在啟閉機(jī)下面設(shè)置橫梁。在每個(gè)機(jī)座下面布置兩條橫梁，每條橫梁中線基本與啟閉機(jī)腳螺栓排列的行線相一致，橫梁高度可取縱梁的2/3~3/4，一般取40~50 cm，橫梁寬度不小于18 cm，一般取20 ~25 cm。初步擬定橫