鐘呂水利樞紐堆石壩設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)（一）

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- 1 -目錄第一章 調(diào)洪演算 - 4 -1.1 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算 - 4 -1.1.1 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算方法 - 4 -1.1.2 洪水調(diào)節(jié)具體計(jì)算 - 4 -1.1.3 計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì) - 5 -1.2 防浪墻頂高確定 - 5 -1.2.1 正常蓄水位和設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)洪水位狀況 - 6 -1.2.2 校核狀況 - 7 -第二章 L 型擋墻計(jì)算 .- 9 -2.1 L 型擋墻荷載計(jì)算方法 - 9 -2.1.1 荷載計(jì)算方法 .- 9 -2.1.2 抗滑穩(wěn)定演算方法 .- 11 -2.1.3L 型擋墻的基底應(yīng)力計(jì)算方法 .- 11 -2.2 各工況下的 L 型擋墻計(jì)算 - 11 -2.2.1 工況一：剛完建時(shí) .- 12 -2.2.2 工況二：校核洪水工況下 .- 14 -2.2.3L 型擋墻抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算 .- 17 -2.3 L 型擋墻配筋計(jì)算 - 17 -2.3.1 墻身配筋計(jì)算 .- 17 -2.3.2 底板配筋計(jì)算 .- 19 -第三章 復(fù)合土工膜設(shè)計(jì)中的相關(guān)計(jì)算 - 21 -3.1 復(fù)合土工膜與墊層間的抗滑穩(wěn)定計(jì)算 .- 21 -3.1.1、混凝土護(hù)坡與復(fù)合土工膜間抗滑穩(wěn)定計(jì)算 - 21 -3.1.2 復(fù)合土工膜與下墊層間的抗滑穩(wěn)定計(jì)算 .- 22 -3.2 復(fù)合土工膜的應(yīng)力校核計(jì)算 .- 23 -3.2.1 應(yīng)力校核計(jì)算方法 .- 23 -3.2.2 0.4mm 厚土工膜應(yīng)力校核計(jì)算 .- 23 -3.2.3 0.6mm 厚土工膜應(yīng)力校核計(jì)算 .- 25 -第四章 壩坡穩(wěn)定計(jì)算 - 27 -4.1 第一組滑動(dòng)面 - 27 -4.2 第二組滑動(dòng)面 - 28 -4.3 第三組滑動(dòng)面 - 29 -第五章 第二建筑物設(shè)計(jì)(非專題) - 30 -5.1 控制堰設(shè)計(jì) .- 30 -5.2 出口消能設(shè)計(jì) .- 31 -- 2 -5.2.1 反弧段設(shè)計(jì) .- 31 -5.2.2 挑射距離與沖刷坑深度的估算 .- 32 -第六章趾板設(shè)計(jì) - 34 -6.1 趾板剖面設(shè)計(jì)（具體方法見(jiàn)說(shuō)明書(shū)） .- 34 -6.2 趾板配筋 .- 36 -第七章 副壩設(shè)計(jì) - 37 -7.1 最大剖面設(shè)計(jì) .- 37 -7.2 副壩的穩(wěn)定驗(yàn)算 .- 38 -7.2.1 荷載計(jì)算： .- 39 -7.2.2 穩(wěn)定驗(yàn)算（抗剪強(qiáng)度公式）： .- 40 -7.2.3 壩體強(qiáng)度驗(yàn)算 .- 40 -7.2.4 副壩與主壩的連接 .- 40 -7.2.5 副壩的地基處理防滲設(shè)計(jì) .- 41 -第八章 攔洪水位確定 - 42 -8.1 洪水調(diào)節(jié)原理 .- 42 -8.2 隧洞下泄能力曲線的確定 .- 42 -第九章 工程量計(jì)算 - 46 -9.1 堆石體施工 .- 46 -9.1.1 施工強(qiáng)度計(jì)算 .- 46 -9.1.2 施工機(jī)械選擇及數(shù)量分析 .- 49 -9.2 混凝土工程量及機(jī)械數(shù)量計(jì)算 .- 52 -9.2.1 趾板 - 52 -9.2.2 混凝土面板 - 52 -9.2.3 擋浪墻 - 54 -9.2.4 副壩 - 54 -9.2.5 混凝土工程機(jī)械選擇數(shù)量計(jì)算 - 54 -第十章 導(dǎo)流洞施工計(jì)算 - 56 -10.1 基本資料 .- 56 -10.2 開(kāi)挖方法選擇 .- 56 -10.3 鉆機(jī)爆破循環(huán)作業(yè)項(xiàng)目及機(jī)械設(shè)備的選擇 .- 56 -10.4 開(kāi)挖循環(huán)作業(yè)組織 .- 56 -10.4.1 確定開(kāi)挖斷面面積 S .- 56 -10.4.2 炮眼數(shù)量的確定和布置 .- 57 -10.4.3 循環(huán)作業(yè)進(jìn)尺計(jì)算 .- 57 -10.4.4 確定鉆孔、出渣機(jī)械數(shù)量 .- 58 -10.4.5 計(jì)算總工期 .- 58 -- 3 -圖 1-1：水庫(kù)水位-庫(kù)容關(guān)系曲線 .- 60 -圖 1-2：壩址水位----流量關(guān)系曲線 .- 60 -圖 1-3：設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線(P=2%) .- 61 -圖 1-4：校核洪水過(guò)程線(P=0.1%) .- 61 -圖 1-5：調(diào)洪演算 Q～H 曲線(設(shè)計(jì)與校核狀況) .- 62 -圖 1-6：攔洪水位確定 .- 67 -圖 1-7：0.4mm 土工膜厚度驗(yàn)算 - 68 -圖 1-8：0.6mm 土工膜厚度驗(yàn)算 - 68 -- 4 -第一章 調(diào)洪演算1.1 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算1.1.1 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算方法利用瞬態(tài)法，結(jié)合水庫(kù)特有條件，得初專用于水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算的實(shí)用公式如下：???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????式中???? 計(jì)算時(shí)段中的平均入庫(kù)流量（? ???） ；????計(jì)算時(shí)段中的平均下泄流量（? ???） ；???時(shí)段初末水庫(kù)蓄水量之差?? ??；????計(jì)算時(shí)段，一般取??? 小時(shí)，本設(shè)計(jì)取? 小時(shí)。即在一個(gè)計(jì)算時(shí)段內(nèi)，入庫(kù)水量與下泄水量之差為該時(shí)段中蓄水量的變化。1.1.2 洪水調(diào)節(jié)具體計(jì)算用三角形法（高切林法）擬出洪水過(guò)程線，如附圖? 、? 。根據(jù)本工程軟弱巖基，選用單寬流量約為?? ～??????? ，允許設(shè)計(jì)洪水最大下泄流量???????? ，故閘門寬度約為?????? ～?????? ，選擇三種寬度進(jìn)行比較，假定溢流前緣凈寬分別為?? 、?? 和???? 并假定三個(gè)堰頂高程，繪制出? ～? 曲線。并根據(jù)公式 求得的溢流堰的泄水能力曲23HgmBQ??線。設(shè)計(jì)時(shí)用??????? 作圖計(jì)算，在設(shè)計(jì)和校核洪水過(guò)程線圖中，每單位面積代表庫(kù)容????? 。正常蓄水位?????? ，庫(kù)容為?????? 萬(wàn)?? ；本工程汛前限制水位設(shè)為取為堰頂高程繪圖（如附圖） ，列表計(jì)算各曲線坐標(biāo)點(diǎn)參數(shù)如下：表 1-1 溢洪道下泄能力曲線表（B=8m）H(m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9- 5 -Q(m3/s)17.477448.552987.5799132.3476181.481233.988289.093346.16404.648表 1-2 溢洪道下泄能力曲線表（B=9m）H(m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9Q(m3/s)21.924561.1314110.688167.9249231.2018299.347371.456446.788524.721表 1-3 溢洪道下泄能力曲線表（B=10m）H(m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9Q(m3/s)26.371773.7099133.796203.5023280.9226364.707453.818547.416644.7941.1.3 計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 1-4 方案比較表方案 堰頂寬(m)設(shè)計(jì)洪水位(m)設(shè)計(jì)下泄流量(m3/s)校核洪水位(m)校核下泄流量(m3/s)超高（m）Q/B1 8 272.2 195 279.1 299 3.1 24.3752 10 277 221 278.6 340 2.6 22.13堰頂高程272.0(m) 12 276.6 242 278 370 2 20.166674 8 277.6 190 279.5 290 3.5 23.755 10 277.3 215 278.9 330 2.9 21.56堰頂高程272.5(m) 12 277 235 278.5 365 2.5 19.583337 8 278 180 279.9 285 3.9 22.58 10 277.6 205 279.3 325 3.3 20.59堰頂高程273(m) 12 277.3 230 278.9 355 2.9 19.1666710 8 278.4 175 280.3 276 4.3 21.87511 10 278 200 279.7 315 3.7 2012堰頂高程273.5(m) 12 277.7 220 279.3 345 3.3 18.3333313 8 278.7 170 280.6 270 4.6 21.2514 10 278.4 195 280.1 310 4.1 19.515堰頂高程274(m) 12 278.1 215 279.7 340 3.7 17.91667注：1.超高△Z =校核洪水位-正常蓄水位；2.發(fā)電引用最大流量 5m3/s，相對(duì)較小，在計(jì)算時(shí)不予考慮。3.計(jì)算見(jiàn)附圖。- 6 -1.2 防浪墻頂高確定根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》? 堰頂上游? 型擋墻在水庫(kù)靜水位以上高度按下式確定：????????????????????式中???? 壩頂超高；????最大波浪在壩坡上的爬高，按? ??算；????最大風(fēng)雍水面高度，按? ?算；????安全超高。庫(kù)區(qū)多年平均最大風(fēng)速???????? ，吹程????? 。表 1-6 土壩壩頂安全超高值(m)壩 的 級(jí) 別運(yùn)用情況I II III IV、V正常 1.5 1.0 0.7 0.5非常 0.7 0.5 0.4 0.3波浪要素采用鶴地水庫(kù)公式：， ，31208120%65.???????VgDVgh 21020386.???????VgDLm mzLHcth?2%1?式中 ??累積頻率為?? 的波高??? ；?????平均波長(zhǎng)???? ；???為水面以上??? 處的風(fēng)速，正常運(yùn)用條件下 III 級(jí)壩，采用多年平均最大風(fēng)速的??? 倍；非常運(yùn)用條件下的各級(jí)土石壩，采用多年平均最大風(fēng)速。設(shè)計(jì)波浪爬高值根據(jù)工程等級(jí)確定，? 級(jí)壩采用累積頻率為 ??的爬高值 。%1h按上述公式算出的為 ，再根據(jù)頻率法按下表可得出 。%2h%1h表 1-7 不同累積頻率下的波高與平均波高比值(h p/hm)%phm/Hm0.01 0.1 1 2 4 5 10 14 20 50 900.1 3.42 2.97 2.42 2.23 2.02 1.95 1.71 1.6 1.43 0.94 0.370.1～0.2 3.25 2.82 2.3 2.13 1.93 1.87 1.64 1.54 1.38 0.95 0.43- 7 -1.2.1 正常蓄水位和設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)洪水位狀況???????????????????? mgVDh 16.8.9.186090625.0625. 231223181%2 ????????????????gLm 7.8.3. 221?查表??? ，因?yàn)????? 接近于? ，故 ，hm52.03.16.%??則 hm259.1.042.%1 ???cthLHctz 534.017.9337.2 ??????????得，?? 正??? 設(shè)????????????????????????????????????▽正?? 正??? 正????????????????????????????▽頂?? 設(shè)??? 設(shè)????????????????????????1.2.2 校核狀況?????????? mgVDh 642.081.96.1208905.0625. 2323181%2 ????????????????gLm .86.3. 2221?查表??? ，因?yàn)????? 接近于? ，故 ，hm8.023.64.%??則 hm697.028.42.%1 ???cthLHctz 246.01.95431.3???- 8 -???????得，??校???????????????????????????????▽校?? 校??? 校??????????????????????綜上，暫取堰頂高程為???? 。因?yàn)榭紤]預(yù)留沉降：(280-227.5)×(0.2%~0.4%)=0.105~0.21m取為 0.2m，所以放浪墻頂高程修至 280.2m，則壩頂高程為 280.2-1.2=279m(規(guī)范中要求防浪墻超高 1.2m 或以上)- 9 -第二章 L 型擋墻計(jì)算2.1 L 型擋墻荷載計(jì)算方法2.1.1 荷載計(jì)算方法2.1.1.1 土壓力計(jì)算方法：土壓力采用朗肯土壓力理論計(jì)算，取單寬?? 。??????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????????????KγH21E??????????????????????（??? ）式中?? 土壓力；??土的容重；??土體厚度；??土壓力系數(shù)。1）主動(dòng)土壓力系數(shù)：? ??????????????????aK??245tn2????????????????????????????????（??? ）式中 ???內(nèi)摩擦?角，由于擋墻后壩頂路面，采用的是細(xì)堆石料，故試驗(yàn)參數(shù)選用? 組，????????? ? ??????aK??245tn2?????258.34tan2??2）被動(dòng)土壓力系數(shù)= =4.314 （2-p??ta2??3）3）靜止土壓力系數(shù)：（2-???10K- 10 -4）式中 ???墻后填土的泊松比，取為?????計(jì)算得? ??????2.1.1.2 靜水壓力計(jì)算方法：???????????????????21HPw????????????????????????????????（??? ）式中 ?水的容重；w?????水深。2.1.1.3 浪壓力計(jì)算方法：壩前水深? 大于 ，為深水波。105.32/?mL?????????????2//)( 012%1LLhPz ??????????????????（ ???）式中 ???水的容重；???????????????????0??累積頻率?? 的波高；%1h?波浪中心線高出計(jì)算靜水位；??????????z??、???? 見(jiàn)圖??? 。- 11 -圖 2-1 浪壓力計(jì)算示意圖2.1.2 抗滑穩(wěn)定演算方法摩擦公式：????????????????????????????????????????HGfKc?????????????（ ???）式中? ???沿基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，基本組合為???? ，特殊組合為???????摩擦系數(shù)，????? ～???? 取????? ；???作用在擋墻上全部垂直于基底面的荷載（?? ） ；G??作用在擋墻上全部平行于基底面的荷載（?? ）H2.1.3L 型擋墻的基底應(yīng)力計(jì)算方法????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????WMAG???minax????????????????（??? ）式中 ?擋墻基底應(yīng)力的最大值或最小值；minax??作用在擋墻上全部垂直于基底面的荷載（?? ） ；G?作用在擋墻上的全部荷載對(duì)于擋墻底板底部中點(diǎn)的力矩之和；?M????擋墻基底面的面積（???????? ?） ；????擋墻基底面對(duì)于基底面中點(diǎn)平行前墻方向的截面矩（） 。3267.416mW??- 12 -2.2 各工況下的 L 型擋墻計(jì)算擋土墻受到的荷載有：擋墻自重、擋墻上堆石土料重、墻后土壓力、靜水壓力、前趾上水重和風(fēng)浪壓力。以上荷載有以下四種組合：完建后未蓄水、正常蓄水位、設(shè)計(jì)洪水位以及校核洪水位。以上工況中有兩種極限情況：剛剛完建墻前無(wú)水和校核洪水位。下面就這兩種工況進(jìn)行最危險(xiǎn)工況的判斷：2.2.1 工況一：剛完建時(shí)此時(shí)擋墻前無(wú)水，故荷載只有自重、土重以及土壓力由于擋墻后壩頂路面，采用的是細(xì)堆石料，故試驗(yàn)參數(shù)選用? 組。由于在墻后填土的作用下墻有背離填土移動(dòng)的趨勢(shì)，故墻后填土壓力應(yīng)為主動(dòng)土壓力。ⅡⅡIIE0GW2W1圖 2-2 L 型擋墻受力圖?）擋墻自重；123.50.41.25WVKN????砼。2 7砼?）堆石體自重；.10982.601???；7.32.9GbhKN???）土壓力- 13 -初步估計(jì)作用在擋墻上的力只有墻后填土壓力。由于在墻后填土的作用下墻有背離填土移動(dòng)的趨勢(shì)，故墻后填土壓力應(yīng)為主動(dòng)土壓力。土壓力采用朗肯土壓力理論計(jì)算，取單寬?? 。主動(dòng)土壓力系數(shù)：?aK????22tn45/tan4538./20.3???????主動(dòng)土壓力： ；19118.75aEhKKN???，?）對(duì)??? 截面的彎矩；2 21''0.3.6.3.64aaH???（逆時(shí)針） ；''149M3MEN???）對(duì)Ⅱ? Ⅱ截面的彎矩???（順時(shí)針） ；12.71.372.1zPGK??；2''505WV??砼?（順時(shí)針） ；12'.4.89z N31212'()()()aaEehKH?????；206.36.02 K???作用點(diǎn)距? 型擋墻底板的距離為：；2112()(.8)2.38()()0.24133mH??????作用點(diǎn)距底板中軸線的豎向距離 ；0.541.z?則 ?（順時(shí)針） ；33'6.0986zaPEKN??則 ??順時(shí)針） 。1217429052.896zz KN????）基底應(yīng)力的計(jì)算 7.934.56.7G??墻身自重對(duì)底板底部中點(diǎn)的力矩 （逆時(shí)針） ；14.250.93.7Mm???A蓋土重對(duì)底板底部中點(diǎn)的力矩 （順時(shí)26815KN- 14 -針） ；主動(dòng)土壓力對(duì)底板底部中點(diǎn)的 ?318.752.1486MKNm???A?逆時(shí)針??順時(shí)針?83.159.07.462.9MKNm???A??M?計(jì)算得： max 2in 3825/5.041.kPa????2.2.2 工況二：校核洪水工況下工況二?? 校核洪水位情況下：此時(shí)的荷載有：自重、土重、擋墻后土壓力、前擋墻前靜水壓力及浪壓力ⅡⅡIIPwPcPzEaW1W2G278.6圖2-3校核洪水位工況?）?? 、?? 、? 均與前相同?）前趾上水重；0219.80(27.6)14.92zPgbh KN????-?）靜水壓力??；2 20' .7.c ?（ ）?）浪壓力?可得 ?故為深水波。6.13.52mL?2mcrLH?且- 15 -波浪中心線至靜水位高度： ???0.246zh?1%h0.697m?浪壓力?? ?????????202P1//lLZLL??????作用點(diǎn)距離墻身底截面：????????在墻身底截產(chǎn)生的彎矩： 3M2.785317.6KNM???A?）土壓力判斷墻后填土壓力是何種土壓力：????????若是被動(dòng)土壓力，則被動(dòng)土壓力系數(shù)： ? ?p??245tan2????2tan(4538./2)4.316????由上可算出： ；遠(yuǎn)大于靜止221.34639.21ppEHKKN???壓力與浪壓力的和，故可判斷在此種情況下土壓力不可能是被動(dòng)土壓力。且靜止水壓力和浪壓力之和亦大于主動(dòng)土壓力，故該工況下土壓力近似為靜止土壓力。靜止側(cè)壓力系數(shù)： ；??00.25/7.3K???/1-上式中： 取 ????。?則靜止土壓力： ；220.1.8.95EHKN??）對(duì)??? 的彎矩?（順時(shí)針） ；12'17.91.3cMPhKN????（順時(shí)針） ；2'3856wH?（逆時(shí)針） ；301.2.4058E彎矩之和：?（順時(shí)針）1231.7.617MKN?????????）對(duì)Ⅱ? Ⅱ截面的彎矩 'zP?（順時(shí)針） ；1 .92.2zPG?.；''3507315WVKN???砼- 16 -?（順時(shí)針） ；212'31.7254.83zPWKN???012'()()()aEehH????；20.3.8./2 m?作用點(diǎn)距? 型擋墻底板的距離為：；2112()(.3)2.8()()0.2413H???????作用點(diǎn)距底板中軸線的豎向距離 ；33'6.9.083.56zaPEKN??則 ?（順時(shí)針） ；303'8.60.5.47zPEKN???則 ??順時(shí)針） 。12172830215.8zz???）基底應(yīng)力的計(jì)算；7.934.56.G???墻身自重對(duì)底板底部中點(diǎn)的力矩 （逆時(shí)針） ；14.250.93.7MKNm??A蓋土重對(duì)底板底部中點(diǎn)的力矩 （順時(shí)針） ；276815水重對(duì)底板底部中點(diǎn)的力矩 ??逆時(shí)針? ；314.9.23.k???A靜止土壓力對(duì)底板底部中點(diǎn)的 ??逆時(shí)針? ；81708MNm靜止水壓力對(duì)底板底部中點(diǎn)的 ??順時(shí)針? ；5.6.3k浪壓力對(duì)底板底部中點(diǎn)的力矩 ??順時(shí)針? ；61275???A83.156.72.9.0.8.1027.98MkNm???????MK??順時(shí)針?計(jì)算得： max 2in 64.16.572./5384GMkPaAW???????（? ）綜上所述：- 17 -無(wú)論是??? 還是Ⅱ? Ⅱ截面都是在校核洪水位時(shí)彎距最大，故此時(shí)為最危險(xiǎn)狀態(tài)，在以后的計(jì)算中只須考慮最危險(xiǎn)情況，對(duì)此種情況進(jìn)行應(yīng)力分析及配筋計(jì)算。兩種工況下?lián)鯄讘?yīng)力均大于? ，無(wú)拉應(yīng)力出現(xiàn)。平均基底應(yīng)力均小于地基允許承載力 ，最大基底應(yīng)力不大于地基允許承載力的??? 倍；且擋墻25MPa基底應(yīng)力的最大值與最小值之比為???? 和???? ，均小于規(guī)范允許的??? 。所以基底應(yīng)力滿足要求。2.2.3L 型擋墻抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算根據(jù)《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（?????????? ）規(guī)定，土質(zhì)地基上的擋土墻，在同時(shí)滿足以下? 個(gè)規(guī)定的要求時(shí)，可不進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算。在各種計(jì)算情況下，擋土墻平???????????????????均基底應(yīng)力不大于地基允許承載力，最大基底應(yīng)力不大于地基允許承載力的???倍； ???????圖 2-4 校核洪水位基底反力圖擋土墻基地應(yīng)力的最大值與最小值之比不大于??? （特殊組合） 。??本設(shè)計(jì)擋土墻同時(shí)滿足以上? 個(gè)規(guī)定，故不進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算。2.3 L 型擋墻配筋計(jì)算（注：以下鋼筋?? 代表 II 級(jí)鋼、? 代表 I 級(jí)鋼）2.3.1 墻身配筋計(jì)算①最危險(xiǎn)工況判定：工況一：正常蓄水位墻身底截面上只受到主動(dòng)土壓力產(chǎn)生的彎矩。其產(chǎn)生的彎矩? ?＝??????????? （逆時(shí)針）工況二：校核洪水位? 如圖????43.8564.18- 18 -靜止土壓力產(chǎn)生的彎矩???????????? （逆時(shí)針）?????????????????????????????????????靜止水壓力產(chǎn)生的彎矩????????????? （順時(shí)針） ?????圖 2-5 荷載分布圖浪壓力產(chǎn)生的彎矩????????????????? （順時(shí)針）????????????????????合彎矩????????????? （順時(shí)針）故最危險(xiǎn)工況為工況二②配筋計(jì)算：????（??? ）????????210 lqlgMkQkG???式中：? ???安全級(jí)別，該防浪墻屬? 級(jí)，結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為 II 級(jí)，；.10????設(shè)計(jì)狀況系數(shù)， ；?????????0.1???、 ??永久、可變荷載分項(xiàng)G?Q系數(shù)，浪壓力取??? ；????????靜止土壓力和主動(dòng)土壓力取???? ；靜水壓力取????????????????0121.95.2.917.64.052838GkQkMglqlKNm????????? ?????? ?? ???根據(jù)《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范??????????? 》? 墻身配筋可按固支在底板上的懸臂板按受彎構(gòu)件計(jì)算。由于防浪墻處于水位變動(dòng)區(qū)，故環(huán)境類級(jí)為三類，混凝土保護(hù)層厚度??????， ???????取單位寬度?? 進(jìn)行計(jì)算，混凝土采用??? ，則軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 。鋼筋采用Ⅱ級(jí)鋼筋，2/0.1mNfc? 2/310mNfy?截面抵抗矩系數(shù)：????????????????????（???? ）20hbfMcds????式中： ???結(jié)構(gòu)系數(shù)，d 2.1?d?- 19 -????????20hbfMcds????621.8054?? ?????????? ???????，屬于s?1?.79b?適筋破壞。?鋼筋面積：2012.54106593.3csyfbhA m??????配筋率：0min093.6%145sbh?????故采用最小配筋率配筋： 200min 5.697.6As ???選配??? ＠??? （ ） ，分布鋼筋采用??? ＠??? （2714As） 。2314s?在下游側(cè)采用構(gòu)造對(duì)稱配筋，配??? ＠??? ，分布鋼筋采用???＠ ???。?????????配筋圖見(jiàn)細(xì)部構(gòu)造圖。2.3.2 底板配筋計(jì)算①最危險(xiǎn)工況判定：???截面上主要受基底反力和蓋土重作用，兩種工況下蓋土重一樣，而工況二下的基地反力大于工況一的基底反力，故其最危險(xiǎn)工況應(yīng)為工況二。②配筋計(jì)算：根據(jù)《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范???????????》? 前趾和底板配筋可按固支在墻體上的懸臂板按受彎構(gòu)件計(jì)算?；追戳ψ饔命c(diǎn)距??? 截面????????????2.743.8526.1.435e m??????????彎 矩 很 小 ，忽 略 不 計(jì)- 20 -基底反力在??? 截面產(chǎn)生的彎矩：???????????????? 圖???????截面受力圖?逆時(shí)針? ；??12.743.856.1.4359.2kNmM?????A??M?蓋土重在??? 截面產(chǎn)生的彎矩? （順時(shí)針） ；21.271zG?自重在??? 截面產(chǎn)生的彎矩（順時(shí)針） ；312'.354.83zW?????kN?各力在??? 截面產(chǎn)生的彎矩之和；.095(.172.0.1239.5)82.6M???????MkN?由于防浪墻處于水位變動(dòng)區(qū)，故環(huán)境類級(jí)為三類，混凝土保護(hù)層厚度??????， ???????取單位寬度?? 進(jìn)行計(jì)算，混凝土采用??? ，則軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 。鋼筋采用Ⅱ級(jí)鋼筋，2/0.1mNfc?。????????????????????????????????2/310fy?截面抵抗矩系數(shù)： 20hbfMcds???式中： ???結(jié)構(gòu)系數(shù)，d 2.1?d???62201.850.37scfbh?????，屬于適筋破壞。?1.374.sb??????鋼筋面積： 20125374106571.csyfhA m????配筋率： 0min07.%1465sbh?????故采用最小配筋率配筋： 200min 5.97.As ??選配??? ＠??? （ ） ，分布鋼筋采用??? ＠??? 。2714As?- 21 -第三章 復(fù)合土工膜設(shè)計(jì)中的相關(guān)計(jì)算在本設(shè)計(jì)中，在坡面上澆筑一層???? 厚混凝土作為混凝土護(hù)坡后用????厚水泥砂漿粘結(jié)復(fù)合土工膜作為防滲體。3.1 復(fù)合土工膜與墊層間的抗滑穩(wěn)定計(jì)算3.1.1、混凝土護(hù)坡與復(fù)合土工膜間抗滑穩(wěn)定計(jì)算現(xiàn)澆混凝土保護(hù)層厚?? ㎝，設(shè)豎縫，縫距??? ，縫內(nèi)放瀝青處理過(guò)的木條??長(zhǎng)，間斷? ㎝，且在每塊護(hù)坡混凝土板面設(shè)? 排 ??㎝、孔距?? 的排水孔，?使其暢通排水。因此水庫(kù)水位降落時(shí)，混凝土護(hù)坡與復(fù)合土工膜間的水與水庫(kù)水位同步下降，對(duì)混凝土板不產(chǎn)生反壓力。故竣工期、滿蓄期以及水位下降期抗滑穩(wěn)定分析相同。由《水利水電土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（?????????? ） 》可得：等厚度且透水性良好的防護(hù)層下土工膜防滲體的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算公式為：（3-tansF???1） 式中 ???上墊層土料與土工膜之間的摩擦角；????土工膜鋪放坡角。?由受力平衡可得安全系數(shù) 為：sF（3-tansisfct?????2）公式推導(dǎo)為：???????? ????cosintansitansisfVAfclbfcFhh???????????????????????????（??? ）式中 ?摩擦系數(shù)；f?壩坡與水平面夾角；?arctn15369α(.).???- 22 -?粘結(jié)力；c?混凝土保護(hù)層厚度（取?? ㎝） ；t?混凝土密度；??受力分析時(shí)取的小塊現(xiàn)澆混凝土的體積；V?上述混凝土與復(fù)合土工膜的接觸面積。A現(xiàn)澆混凝土與復(fù)合土工膜的摩擦系數(shù)采用??? ，粘結(jié)力按??? 、分別計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)。20.1/kgcm當(dāng)不考慮粘結(jié)力時(shí) ，明顯小于? ～? 的一般要求，所0.6.9tansfF???1/5以在本設(shè)計(jì)中，采用考慮粘結(jié)力，且根據(jù)文獻(xiàn)資料采用?????????? ，此時(shí)的公式變?yōu)椋?????0.69.81.42tansi152305sfcFh???????? ?/顯然，經(jīng)過(guò)涂瀝青處理和現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡后，壩坡是穩(wěn)定的。3.1.2 復(fù)合土工膜與下墊層間的抗滑穩(wěn)定計(jì)算考慮不利運(yùn)行情況，分竣工期未蓄水和水庫(kù)滿蓄運(yùn)行兩種情況。由于蓄水后水壓力使復(fù)合土工膜對(duì)下墊層施加很大壓力，使其安全系數(shù)更大，故只計(jì)算竣工期未蓄水情況。復(fù)合土工膜與墊層水泥漿之間摩擦系數(shù)根據(jù)文獻(xiàn)資料采用????? ，粘結(jié)力按??? 、 分別計(jì)算。20.1/kgcm由受力平衡可得安全系數(shù) 為：sF????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????tansinsfcFtW???????膜?（??? ）（公式推導(dǎo)如前，只是加入了土工膜重量）式中所有符號(hào)代表的意義如前， 為單位面積土工膜重量。膜- 23 -當(dāng)不考慮粘結(jié)力時(shí) ，同樣不滿足? ～? 的一般0.57.86tant(39)sfF????要求，故也考慮粘結(jié)力為 時(shí)，公式變?yōu)椋?0.1/kgcm????433.570.19.88.23tantan(369)si 4sin.69sfcFtW?? ?????? ??? ?? ?膜滿足抗滑穩(wěn)定的系數(shù)要求。而實(shí)際情況是粘結(jié)力大于?????? ，故復(fù)合土工膜滿足抗滑穩(wěn)定要求。3.2 復(fù)合土工膜的應(yīng)力校核計(jì)算3.2.1 應(yīng)力校核計(jì)算方法應(yīng)用薄膜理論得到以下復(fù)合土工膜工作拉力與工作應(yīng)變的關(guān)系式：考慮為長(zhǎng)條縫邊界? ：?????????????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????????????bPT??204.????????????????（??? ）式中?? 長(zhǎng)條窄縫的寬度，取??????? 。采用曲線交會(huì)法：圖??? 為曲線交會(huì)法計(jì)算簡(jiǎn)圖，圖中的曲線? 是根據(jù)式?????? 得到的某一壓力? 下復(fù)合土工膜的單寬拉力? 與應(yīng)變?的關(guān)系曲線。僅由此關(guān)系尚不能定出選用多厚的土工膜，配合土工膜拉伸曲線（圖中曲線? ）即可使用。兩曲線的交點(diǎn)即為所選復(fù)合土工膜在壓力? 作用時(shí)的工作拉力? 及相應(yīng)的工作應(yīng)變?，由此計(jì)算安全系數(shù)，選擇滿足要求的土工膜。??????????????????????????????3.2.2 0.4mm 厚土工膜應(yīng)力校核計(jì)算?薄膜上承受的最大水壓力荷載為??????????? 圖 6-9 曲線交會(huì)法示單寬拉力 T(KN/m)εT (%)ε應(yīng)變maxεmaxT 曲線 1 曲線 2- 24 -意圖表（3-1）應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變（%） 1 2 2.5 5 10 20拉應(yīng)力 T（KN/m） 4.72 3.34 2.987 2.11 1.49 1.06注：T=0.478/ 。 ?表(3-2)土工膜拉伸實(shí)驗(yàn)曲線數(shù)據(jù)：(縱向)應(yīng)變（%） 1 2.5 5 8 10拉應(yīng)力 T（KN/m） 1.41 3.35 5.95 8.29 9.55注： ，mkN/3.0max?%9.60ax??表(3-3)土工膜拉伸實(shí)驗(yàn)曲線數(shù)據(jù)如下：(橫向)應(yīng)變 1 2.5 5 8 10拉應(yīng)力 1.7 3.87 6.34 8.47 9.69注： ，mkNT/69.3max?8.6ax??取表（??? ） 、表（??? ） 、和表（??? ）分別與兩條土工膜拉伸實(shí)驗(yàn)曲線相交，得數(shù)據(jù)如下表：0246810120 5 10 15 20 25255m高 程 以上 0.4mm厚 度土 工 膜 拉 伸實(shí) 驗(yàn) 曲 線 數(shù)據(jù) （ 縱 向 ）土 工 膜 拉 伸實(shí) 驗(yàn) 曲 線 數(shù)據(jù) （ 橫 向 ）圖 3-1 土工膜應(yīng)力演算圖表 3-4 計(jì)算結(jié)果- 25 -邊界情況 T ?maxTax?K1 K2縱向 3.2 2.3 30.33 60.9 9.48 26.48 長(zhǎng)條縫橫向 3.4 2 33.69 66.8 9.91 33.40 注：T、 單位為 kN/m， 、 單位為%；max?maxK1 = /T，K 2= / ；ax????根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)? ?、? ?均大于? 時(shí)，即認(rèn)為所用土工膜強(qiáng)度滿足要求。3.2.3 0.6mm 厚土工膜應(yīng)力校核計(jì)算???薄膜上承受的最大水壓力荷載為????????表 3-5 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系：應(yīng)變 （%）?1 2 2.5 5 10 20拉應(yīng)力 T（kN/m） 10.7 7.56 6.76 4.78 3.38 2.39注：T=1.069/ 。表 3-6 土工膜拉伸實(shí)驗(yàn)曲線數(shù)據(jù)如下：(縱向)應(yīng)變 （%）?1 3 4 6 8拉應(yīng)力 （kN/m）T2.21 6.44 8.35 11.48 13.74注： ，mkN/5.39max?%2.6ax??表 3-7 土工膜拉伸實(shí)驗(yàn)曲線數(shù)據(jù)如下：(橫向)應(yīng)變 （%）?1 3 4 6 8拉應(yīng)力 （kN/m）T4.64 6.3 7.72 9.72 11.61注： ，mkN/94.37max?5.69ax?????取表（??? ） 、表（??? ） 、和表（??? ）分別與兩條土工膜拉伸實(shí)驗(yàn)曲線相交得數(shù)據(jù)如下表：- 26 -0246810120 5 10 15 20 25255m以 上 0.6mm厚度土 工 膜 拉 伸 實(shí) 驗(yàn)曲 線 數(shù) 據(jù) （ 縱向 ）土 工 膜 拉 伸 實(shí) 驗(yàn)曲 線 數(shù) 據(jù) （ 橫向 ）表 3-8 計(jì)算結(jié)果邊界情況 T ?maxTax?K1 K2縱向 5.3 4.3 39.51 62.2 7.45 14.47 長(zhǎng)條縫橫向 5.5 4 37.94 69.5 6.90 17.38 注：T、 單位為 kN/m， 、 單位為%；max?maxK1 = /T，K 2= / ；ax根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)? ?、? ?均大于? 時(shí)，即認(rèn)為所用土工膜強(qiáng)度滿足要求。故可知本設(shè)計(jì)采用的復(fù)合土工膜滿足強(qiáng)度校核。由上表可知：表中所有安全系數(shù)均大于《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（?????????? ） 》中 的規(guī)范要求，故土工膜厚度滿足要求。[]45K???- 27 -第四章 壩坡穩(wěn)定計(jì)算4.1 第一組滑動(dòng)面?????? ；KNW61.32594.162.05981??? ??351??????? ??；872 92 ??72.321?0tancossin111????KP????0cossintaitaco 2122122 ????PWPWc把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得：? ?。8.1?cK- 28 -4.2 第二組滑動(dòng)面?????? ；KNW31.49067.21.0??? ??341??????? ??；5832 92 ??72.321?=0tancossin111????P????0cossintaitaco 2122122 ????PWPKWKc把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得：???? 。7.?cK- 29 -4.3 第三組滑動(dòng)面?????? ；kNW50.439.21.0??? ??481??????? ??；852 302 ??72.321?0tancossin111????KP????0cossintaitaco 2122122 ????PWPWc把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得：?? 。8.1?cK- 30 -第五章 第二建筑物設(shè)計(jì)(非專題)本工程中溢流堰采用實(shí)用堰的形式；消能方式為挑流消能。根據(jù)調(diào)洪演算所選方案，實(shí)用堰堰頂高程為?????? ，挑出高程為?????? 。5.1 控制堰設(shè)計(jì)堰面曲線采用??? 曲線，溢流面曲線坐標(biāo)? ，? 的原點(diǎn)在堰頂，如上圖所示。堰頂下游堰面為一冪曲線（曲線? ） ，方程為：??????????????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????1ndxKHy????????????????????????（??? ）式中 ??定型設(shè)計(jì)水頭，按堰頂?shù)淖畲笞饔盟^???? 的??? ～??? 計(jì)算；dH本設(shè)計(jì)中： ，所以取 。max6.?6dm???與上游壩面坡度有關(guān)的系數(shù)和指數(shù)，本工程設(shè)計(jì)壩面鉛直，此時(shí),Kn， 。2.0?1.85n上游采用橢圓曲線，方程為????????????????????????????????????????????????????????????????????????22()1()ddbHyxa?????????????????????式中 ，取為???? ；30.28～?