鐘呂水利樞紐鋼筋混凝土面板堆石壩設(shè)計計算書

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- I -目 錄第一章 調(diào)洪演算 .11.1 洪水調(diào)節(jié)計算 .11.1.1 繪制洪水過程線 .11.1.2 洪水下泄曲線 .21.1.3 溢洪道下泄能力曲線 .41.1.4 調(diào)洪演算方案匯總 .91.1.5 調(diào)洪演算方案選擇 .121.2 防浪墻頂高程計算 .12第二章 防浪墻計算 .142.1 防浪墻尺寸設(shè)計 .142.2 防浪墻荷載分析 .142.2.1 完建情況 .142.2.2 校核洪水位情況 .182.2.3 結(jié)果分析 .212.3 防浪墻配筋計算 .222.3.1 墻身配筋計算 .222.3.2 底板配筋計算 .232.4 抗滑穩(wěn)定計算 .232.4.1 完建工況 .232.4.2 非常運用工況（校核洪水位情況） .242.5 抗傾覆計算 .24第三章 壩坡穩(wěn)定計算 .253.1 壩體邊坡擬定 .253.2 堆石壩壩坡穩(wěn)定分析 .253.2.1 計算公式 .253.2.2 計算過程及結(jié)果 .26第四章 混凝土面板計算 .284.1 面板厚度及寬度 .284.2 面板配筋 .28第五章 趾板設(shè)計 .295.1 最大斷面設(shè)計 .295.2 趾板剖面的計算 .29- II -第六章 副壩設(shè)計 .316.1 副壩頂寬驗算 .316.2 強度和穩(wěn)定驗算 .316.2.1 正常蓄水位情況 .326.2.2 校核洪水位情況 .34第七章 施工組織設(shè)計 .367.1 攔洪高程 .367.1.1 隧洞斷面型式、尺寸 .367.1.2 隧洞泄流能力曲線 .367.1.3 下泄流量與上游水位關(guān)系曲線 .377.1.4 計算結(jié)果 .377.2 堆石體工程量 .387.2.1 計算公式及大壩分期 .387.2.2 計算過程 .397.2.3 計算結(jié)果 .417.3 工程量計算 .417.3.1 堆石壩各分區(qū)工程量 .417.3.2 趾板工程量 .437.3.3 混凝土面板工程量 .437.3.4 副壩工程量 .447.3.5 防浪墻工程量 .447.4 堆石體施工機械選擇及數(shù)量計算 .447.4.1 機械選擇 .447.4.2 機械生產(chǎn)率及數(shù)量計算 .457.5 混凝土工程機械數(shù)量計算 .477.5.1 混凝土工程施工強度 .477.5.2 混凝土工程機械選擇 .487.6 導(dǎo)流隧洞施工 .497.6.1 基本資料 .497.6.2 開挖方法選擇 .497.6.3 鉆機爆破循環(huán)作業(yè)項目及機械設(shè)備的選擇 .497.6.4 開挖循環(huán)作業(yè)組織 .49- 1 -第一章 調(diào)洪演算1.1 洪水調(diào)節(jié)計算1.1.1 繪制洪水過程線由于本設(shè)計中資料有限，僅有 p=2%、p=0.1% 的流量及相應(yīng)的三日洪水總量，無法準確畫出洪水過程線。設(shè)計中采用三角形法模擬洪水過程線。根據(jù)洪峰流量和三日洪水總量，可作出一個三角形，根據(jù)水量相等原則，對三角形進行修正，得到一條模擬的洪水過程線，如圖 1-1、圖 1-2 所示 。圖 4—1 設(shè) 計 洪 水 過 程 線 (流 量 (/（ h）圖 1-1 設(shè)計洪水過程線 （ h）流 量 (/圖 42校 核 洪 水 過 程 線 (圖 1-2 校核洪水過程線- 2 -1.1.2 洪水下泄曲線根據(jù)本工程軟弱巖基，選用單寬流量約為 20~50m3/s，允許設(shè)計洪水最大下泄流量 230m3/s，故閘門寬度約為 4.6m~11.5m，選擇四種寬度進行比較，假定堰寬分別為 7m、8m、9m 和 10m,并假定 271m、272m、273m、274m 和 275m 這五個堰頂高程。由于本工程是以發(fā)電為主要任務(wù)的樞紐工程，故本設(shè)計中以引水發(fā)電流量作為起調(diào)流量 5m3/s。鑒于本工程等別較低且沒有足夠的水文資料，所以采用近似的方法—高切林法，如圖 1-3、圖 1-4 所示。流 量 (/（ h）圖 1-3 設(shè)計洪水過程 （ h）流 量 (/圖 1-4 校核洪水過程運用高切林法求出不同起調(diào)水位所對應(yīng)的攔蓄庫容，加上不同的堰頂高程所對應(yīng)的庫容，做出分別對應(yīng)于不同堰高情況下的總庫容，據(jù)此在庫容?水位曲線- 3 -上查得相應(yīng)水位，便可做出 5 條不同堰高情況下的 Z?Q 曲線，如表 1-1 所示。表 1-1 Z～Q 關(guān)系計算表堰頂高程 下泄流量 Q（m3/s）增加的庫容 V(萬m3）起調(diào)水位H（m）起調(diào)庫容V(萬m3）總庫容V(萬m3）水庫水位Z（m）250 309.60 271 1599.64 1909.24 275.99 200 402.72 271 1599.64 2002.36 276.83 150 494.07 271 1599.64 2093.71 277.65 設(shè)計洪水 100 600.06 271 1599.64 2199.70 278.60 300 571.56 271 1599.64 2171.20 278.34 250 687.54 271 1599.64 2287.18 279.38 200 811.20 271 1599.64 2410.84 280.49 150 943.97 271 1599.64 2543.61 281.68 271 校核洪水 100 1086.26 271 1599.64 2685.90 282.96 250 309.60 272 1661.71 1971.31 276.55 200 402.72 272 1661.71 2064.43 277.39 150 494.07 272 1661.71 2155.78 278.20 設(shè)計洪水 100 600.06 272 1661.71 2261.77 279.16 300 571.56 272 1661.71 2233.27 278.90 250 687.54 272 1661.71 2349.25 279.94 200 811.20 272 1661.71 2472.91 281.05 150 943.97 272 1661.71 2605.68 282.24 272 校核洪水 100 1086.26 272 1661.71 2747.97 283.52 250 309.60 273 1723.79 2033.39 277.11 200 402.72 273 1723.79 2126.51 277.94 150 494.07 273 1723.79 2217.86 278.76 設(shè)計洪水 100 600.06 273 1723.79 2323.85 279.71 300 571.56 273 1723.79 2295.35 279.46 250 687.54 273 1723.79 2411.33 280.50 200 811.20 273 1723.79 2534.99 281.61 150 943.97 273 1723.79 2667.76 282.80 273 校核洪水 100 1086.26 273 1723.79 2810.05 284.07 250 309.60 274 1785.86 2095.46 277.66 200 402.72 274 1785.86 2188.58 278.50 150 494.07 274 1785.86 2279.93 279.32 設(shè)計洪水 100 600.06 274 1785.86 2385.92 280.27 300 571.56 274 1785.86 2357.42 280.01 250 687.54 274 1785.86 2473.40 281.05 200 811.20 274 1785.86 2597.06 282.16 274 校核洪水 150 943.97 274 1785.86 2729.83 283.35 - 4 -100 1086.26 274 1785.86 2872.12 284.63 250 309.60 275 1847.93 2157.53 278.22 200 402.72 275 1847.93 2250.65 279.06 150 494.07 275 1847.93 2342.00 279.88 設(shè)計洪水 100 600.06 275 1847.93 2447.99 280.83 300 571.56 275 1847.93 2419.49 280.57 250 687.54 275 1847.93 2535.47 281.61 200 811.20 275 1847.93 2659.13 282.72 150 943.97 275 1847.93 2791.90 283.91 275 校核洪水 100 1086.26 275 1847.93 2934.19 285.19 1.1.3 溢洪道下泄能力曲線根據(jù)堰流公式 ，通過假設(shè)一些列的堰上水頭，即可求出不23HgmBQ??同堰頂高程、溢流前緣對應(yīng)的溢洪道下泄流量。由假設(shè)的堰上水頭值即可知水庫水位，即可求出不同堰頂高程情況下的 H?Q 曲線，如表 1-2 所示。表 1-2 溢洪道下泄能力曲線表堰頂高程(m)閘門寬 B (m)流量系數(shù) m堰上水頭H(m)側(cè)收縮系數(shù) ε堰頂下泄流量Q(m3/s)電站引用流量Q（m3/s）總計下泄流量Q（m3/s）水庫水位H（m)0.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2710.502 1 0.98 15.25 5.00 20.25 2720.502 2 0.96 42.26 5.00 47.26 2730.502 3 0.94 76.03 5.00 81.03 2740.502 4 0.92 114.56 5.00 119.56 2750.502 5 0.90 156.62 5.00 161.62 2760.502 6 0.88 201.31 5.00 206.31 2770.502 7 0.86 247.91 5.00 252.91 2780.502 8 0.84 295.85 5.00 300.85 2790.502 9 0.82 344.61 5.00 349.61 28070.502 10 0.80 393.77 5.00 398.77 2810.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2710.502 1 0.98 17.48 5.00 22.48 2720.502 2 0.97 48.55 5.00 53.55 2730.502 3 0.95 87.58 5.00 92.58 2740.502 4 0.93 132.35 5.00 137.35 27527180.502 5 0.91 181.48 5.00 186.48 276- 5 -0.502 6 0.90 233.99 5.00 238.99 2770.502 7 0.88 289.09 5.00 294.09 2780.502 8 0.86 346.16 5.00 351.16 2790.502 9 0.84 404.65 5.00 409.65 28080.502 10 0.83 464.08 5.00 469.08 2810.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2710.502 1 0.98 19.70 5.00 24.70 2720.502 2 0.97 54.84 5.00 59.84 2730.502 3 0.95 99.13 5.00 104.13 2740.502 4 0.94 150.14 5.00 155.14 2750.502 5 0.92 206.34 5.00 211.34 2760.502 6 0.91 266.67 5.00 271.67 2770.502 7 0.89 330.27 5.00 335.27 27890.502 8 0.88 396.47 5.00 401.47 2790.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2710.502 1 0.99 21.92 5.00 26.92 2720.502 2 0.97 61.13 5.00 66.13 2730.502 3 0.96 110.69 5.00 115.69 2740.502 4 0.94 167.92 5.00 172.92 2750.502 5 0.93 231.20 5.00 236.20 2760.502 6 0.92 299.35 5.00 304.35 2770.502 7 0.90 371.46 5.00 376.46 278271100.502 8 0.89 446.79 5.00 451.79 2790.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2710.502 1 0.98 15.25 5.00 20.25 2720.502 2 0.96 42.26 5.00 47.26 2730.502 3 0.94 76.03 5.00 81.03 2740.502 4 0.92 114.56 5.00 119.56 2750.502 5 0.90 156.62 5.00 161.62 2760.502 6 0.88 201.31 5.00 206.31 2770.502 7 0.86 247.91 5.00 252.91 2780.502 8 0.84 295.85 5.00 300.85 2790.502 9 0.82 344.61 5.00 349.61 28070.502 10 0.80 393.77 5.00 398.77 2810.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2710.502 1 0.98 17.48 5.00 22.48 2720.502 2 0.97 48.55 5.00 53.55 2730.502 3 0.95 87.58 5.00 92.58 2740.502 4 0.93 132.35 5.00 137.35 2750.502 5 0.91 181.48 5.00 186.48 27627280.502 6 0.90 233.99 5.00 238.99 277- 6 -0.502 7 0.88 289.09 5.00 294.09 2780.502 8 0.86 346.16 5.00 351.16 2790.502 9 0.84 404.65 5.00 409.65 2808 0.502 10 0.83 464.08 5.00 469.08 2810.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2710.502 1 0.98 19.70 5.00 24.70 2720.502 2 0.97 54.84 5.00 59.84 2730.502 3 0.95 99.13 5.00 104.13 2740.502 4 0.94 150.14 5.00 155.14 2750.502 5 0.92 206.34 5.00 211.34 2760.502 6 0.91 266.67 5.00 271.67 2770.502 7 0.89 330.27 5.00 335.27 27890.502 8 0.88 396.47 5.00 401.47 2790.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2710.502 1 0.99 21.92 5.00 26.92 2720.502 2 0.97 61.13 5.00 66.13 2730.502 3 0.96 110.69 5.00 115.69 2740.502 4 0.94 167.92 5.00 172.92 2750.502 5 0.93 231.20 5.00 236.20 2760.502 6 0.92 299.35 5.00 304.35 2770.502 7 0.90 371.46 5.00 376.46 278272100.502 8 0.89 446.79 5.00 451.79 2790.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2710.502 1 0.98 15.25 5.00 20.25 2720.502 2 0.96 42.26 5.00 47.26 2730.502 3 0.94 76.03 5.00 81.03 2740.502 4 0.92 114.56 5.00 119.56 2750.502 5 0.90 156.62 5.00 161.62 2760.502 6 0.88 201.31 5.00 206.31 2770.502 7 0.86 247.91 5.00 252.91 2780.502 8 0.84 295.85 5.00 300.85 2790.502 9 0.82 344.61 5.00 349.61 28070.502 10 0.80 393.77 5.00 398.77 2810.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2710.502 1 0.98 17.48 5.00 22.48 2720.502 2 0.97 48.55 5.00 53.55 2730.502 3 0.95 87.58 5.00 92.58 2740.502 4 0.93 132.35 5.00 137.35 2750.502 5 0.91 181.48 5.00 186.48 2760.502 6 0.90 233.99 5.00 238.99 27727380.502 7 0.88 289.09 5.00 294.09 278- 7 -0.502 8 0.86 346.16 5.00 351.16 2790.502 9 0.84 404.65 5.00 409.65 2800.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2710.502 1 0.98 19.70 5.00 24.70 2720.502 2 0.97 54.84 5.00 59.84 2730.502 3 0.95 99.13 5.00 104.13 2740.502 4 0.94 150.14 5.00 155.14 2750.502 5 0.92 206.34 5.00 211.34 2760.502 6 0.91 266.67 5.00 271.67 2770.502 7 0.89 330.27 5.00 335.27 278990.502 8 0.88 396.47 5.00 401.47 2790.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2710.502 1 0.99 21.92 5.00 26.92 2720.502 2 0.97 61.13 5.00 66.13 2730.502 3 0.96 110.69 5.00 115.69 2740.502 4 0.94 167.92 5.00 172.92 2750.502 5 0.93 231.20 5.00 236.20 2760.502 6 0.92 299.35 5.00 304.35 2770.502 7 0.90 371.46 5.00 376.46 278273100.502 8 0.89 446.79 5.00 451.79 2790.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2710.502 1 0.98 15.25 5.00 20.25 2720.502 2 0.96 42.26 5.00 47.26 2730.502 3 0.94 76.03 5.00 81.03 2740.502 4 0.92 114.56 5.00 119.56 2750.502 5 0.90 156.62 5.00 161.62 2760.502 6 0.88 201.31 5.00 206.31 2770.502 7 0.86 247.91 5.00 252.91 2780.502 8 0.84 295.85 5.00 300.85 2790.502 9 0.82 344.61 5.00 349.61 28070.502 10 0.80 393.77 5.00 398.77 2810.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2710.502 1 0.98 17.48 5.00 22.48 2720.502 2 0.97 48.55 5.00 53.55 2730.502 3 0.95 87.58 5.00 92.58 2740.502 4 0.93 132.35 5.00 137.35 2750.502 5 0.91 181.48 5.00 186.48 2760.502 6 0.90 233.99 5.00 238.99 2770.502 7 0.88 289.09 5.00 294.09 2780.502 8 0.86 346.16 5.00 351.16 27927480.502 9 0.84 404.65 5.00 409.65 280- 8 -0.502 10 0.83 464.08 5.00 469.08 2810.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2710.502 1 0.98 19.70 5.00 24.70 2720.502 2 0.97 54.84 5.00 59.84 2730.502 3 0.95 99.13 5.00 104.13 2740.502 4 0.94 150.14 5.00 155.14 2750.502 5 0.92 206.34 5.00 211.34 2760.502 6 0.91 266.67 5.00 271.67 2770.502 7 0.89 330.27 5.00 335.27 278990.502 8 0.88 396.47 5.00 401.47 2790.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2710.502 1 0.99 21.92 5.00 26.92 2720.502 2 0.97 61.13 5.00 66.13 2730.502 3 0.96 110.69 5.00 115.69 2740.502 4 0.94 167.92 5.00 172.92 2750.502 5 0.93 231.20 5.00 236.20 2760.502 6 0.92 299.35 5.00 304.35 2770.502 7 0.90 371.46 5.00 376.46 278274100.502 8 0.89 446.79 5.00 451.79 2790.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2710.502 1 0.98 15.25 5.00 20.25 2720.502 2 0.96 42.26 5.00 47.26 2730.502 3 0.94 76.03 5.00 81.03 2740.502 4 0.92 114.56 5.00 119.56 2750.502 5 0.90 156.62 5.00 161.62 2760.502 6 0.88 201.31 5.00 206.31 2770.502 7 0.86 247.91 5.00 252.91 2780.502 8 0.84 295.85 5.00 300.85 27970.502 9 0.82 344.61 5.00 349.61 2800.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2710.502 1 0.98 17.48 5.00 22.48 2720.502 2 0.97 48.55 5.00 53.55 2730.502 3 0.95 87.58 5.00 92.58 2740.502 4 0.93 132.35 5.00 137.35 2750.502 5 0.91 181.48 5.00 186.48 2760.502 6 0.90 233.99 5.00 238.99 2770.502 7 0.88 289.09 5.00 294.09 2780.502 8 0.86 346.16 5.00 351.16 27980.502 9 0.84 404.65 5.00 409.65 2800.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2712750.502 1 0.98 19.70 5.00 24.70 272- 9 -0.502 2 0.97 54.84 5.00 59.84 2730.502 3 0.95 99.13 5.00 104.13 2740.502 4 0.94 150.14 5.00 155.14 2750.502 5 0.92 206.34 5.00 211.34 2760.502 6 0.91 266.67 5.00 271.67 2770.502 7 0.89 330.27 5.00 335.27 278990.502 8 0.88 396.47 5.00 401.47 2790.502 0 1.00 0.00 5.00 5.00 2710.502 1 0.99 21.92 5.00 26.92 2720.502 2 0.97 61.13 5.00 66.13 2730.502 3 0.96 110.69 5.00 115.69 2740.502 4 0.94 167.92 5.00 172.92 2750.502 5 0.93 231.20 5.00 236.20 2760.502 6 0.92 299.35 5.00 304.35 2770.502 7 0.90 371.46 5.00 376.46 278275100.502 8 0.89 446.79 5.00 451.79 2791.1.4 調(diào)洪演算方案匯總分別將同一堰頂高程對應(yīng)的 Z?Q 曲線和 H?Q 曲線繪于同一坐標系中，不同溢流前緣寬度的溢洪道泄流能力曲線與設(shè)計洪水、校核洪水對應(yīng)的 Z?Q 曲線分別有一個交點，此交點的坐標即為對應(yīng)于此堰頂高程和溢流前緣寬度的上游水位和下泄流量。如圖 4-5 所示。堰 頂 高 程 271m270.00272.00274.00276.00278.00280.00282.000 100 200 300 400 500流 量 Q（ m3/s）水 位 （ m)設(shè) 計 洪 水校 核 洪 水B=7B=8B=9B=10- 10 -堰 頂 高 程 272m270.00272.00274.00276.00278.00280.00282.00284.000 100 200 300 400 500流 量 Q（ m3/s）水 位 （ m)設(shè) 計 洪 水校 核 洪 水B=7B=8B=9B=10堰 頂 高 程 273m272.00274.00276.00278.00280.00282.00284.000 100 200 300 400 500流 量 Q（ m3/s）水 位 （ m)設(shè) 計 洪 水校 核 洪 水B=7B=8B=9B=10堰 頂 高 程 274m272.00274.00276.00278.00280.00282.00284.00286.000 100 200 300 400 500流 量 Q（ m3/s）水 位 （ m)設(shè) 計 洪 水校 核 洪 水B=7B=8B=9B=10- 11 -堰 頂 高 程 275m274.00276.00278.00280.00282.00284.00286.000 100 200 300 400 500流 量 Q（ m3/s）水 位 （ m)設(shè) 計 洪 水校 核 洪 水B=7B=8B=9B=10圖 1-5 調(diào)洪演算曲線圖由圖 1-5 中 Z?Q 曲線和 H?Q 曲線的交點即可得到 20 組方案匯總于表 1-3。表 1-3 調(diào)洪演算結(jié)果匯總表方案堰頂高程▽(m)堰頂寬度B(m)設(shè)計洪水位 H 設(shè)(m)設(shè)計下泄流量 Q 設(shè)(m3/s)校核洪水位 H校(m)校核下泄流量 Q 校(m3/s)設(shè)計情況單寬流量Q/B（m2/s）1 7 276.9 200.0 278.7 284.2 28.6 2 8 276.6 216.3 278.2 306.2 27.0 3 9 276.3 229.7 277.8 323.3 25.5 427110 276.1 243.8 277.5 338.3 24.4 5 7 277.6 187.8 279.5 273.3 26.8 6 8 277.3 204.3 279.0 295.0 25.5 7 9 277.1 218.3 278.6 310.8 24.3 827210 276.8 230.0 278.3 327.2 23.0 9 7 278.3 177.5 280.2 263.6 25.4 10 8 278.1 191.7 279.8 283.6 24.0 11 9 277.9 204.5 279.5 300.0 22.7 1227310 277.7 217.5 279.2 316.0 21.8 13 7 279.1 165.4 281.0 251.6 23.6 14 8 278.9 178.5 280.6 271.8 22.3 15 9 278.7 191.4 280.3 288.5 21.3 1627410 278.5 200.0 280.0 303.1 20.0 17 7 279.8 154.0 281.8 241.0 22.0 18 8 279.6 166.5 281.4 260.0 20.8 192759 279.4 177.6 281.1 276.0 19.7 - 12 -20 10 279.2 187.4 280.8 289.5 18.7 1.1.5 調(diào)洪演算方案選擇以上 20 個方案均滿足允許下泄流量，方案 3、4 的設(shè)計洪水位小于本設(shè)計的正常蓄水位，故舍棄。方案 5、9、13、14、15、17、18、19、20 的設(shè)計下泄流量均小于 200 m3/s，太小，故不采用。因此在剩余的1、2、6、7、8、10、11、12 方案中需通過經(jīng)濟技術(shù)比較：本設(shè)計對此只做定性分析，同時也考慮與導(dǎo)流洞結(jié)合的問題。一般情況下堰頂高程越低，溢洪道開挖量越大；堰頂高程越高，溢流前緣寬度一定的情況下，大壩洪水位越高，壩頂高程越高，大壩工程量越大；溢流前緣寬度 B 越大，堰頂高程一定的情況下，溢洪道開挖量越大； Q/B 即單寬流量越大消能越困難，襯砌要求也高。方案1、2、6、7、8 堰頂高程相對正常蓄水位高差過大，方案 12 相對于方案10、11，設(shè)計洪水位和校核洪水位低，單寬流量小，故最終選擇方案 12：即堰頂高程 273m，溢流孔口凈寬 10m；該方案設(shè)計洪水位 277.7m，設(shè)計下泄流量217.5m3/s，校核洪水位 279.2m，校核下泄流量 316m3/s。1.2 防浪墻頂高程計算根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》計算壩體安全超高，如表 1-4 所示。表 1-4 安全超高計算表超高 Y 最大波浪爬高 R 最大風浪壅高 e 安全超高 A正常蓄水位 3.25 2.55 0.002135825 0.70設(shè)計水位 3.25 2.55 0.002089024 0.70校核水位 1.93 1.53 0.000901517 0.40KΔ 經(jīng)驗系數(shù) Kw h(2%) 平均波高 h 平均波長 L0.90 1.00 1.31 0.59 9.320.90 1.00 1.31 0.59 9.320.90 1.00 0.71 0.32 6.21坡度系數(shù) m 風速 W 吹程 D 風向與壩軸線夾角 壩前水深 H1.55 18.90 1.60 0.00 49.101.55 18.90 1.60 0.00 50.201.55 12.60 1.60 0.00 51.70表 1-5 安全超高計算表1 正常蓄水位 276.6 3.25 279.85 防浪墻頂高程 壩頂高程2 設(shè)計洪水位 277.7 3.25 280.95 281.2 280.0 - 13 -3 校核洪水位 279.2 1.93 281.13 分別將正常蓄水位、設(shè)計洪水位和校核洪水位與其相應(yīng)的安全超高求和，根據(jù)其中的最大高程值，即可確定防浪墻頂高程，如表 1-5 所示，防浪墻頂高程取為 281.2m。根據(jù)《混凝土面板堆石壩設(shè)計規(guī)范》要求，防浪墻頂要高出壩頂 1~1.2m，本設(shè)計取 1.2m，則壩頂高程為 280.0m。- 14 -第二章 防浪墻計算2.1 防浪墻尺寸設(shè)計懸臂式擋土墻是將擋土墻設(shè)計成懸臂梁的形式， ，墻趾寬度12b/~3H?約等于 。本設(shè)計中防浪墻頂高程 281.2m，底高程 277.2m 壩頂高程1b3280.0m。防浪墻墻高 4.0m，墻厚 0.5m，底板長 4.0m，底板厚 0.5，防浪墻上游側(cè)底部位設(shè)置 0.8m 寬的小道，以利于檢查行走。如圖 2-1 所示：圖 2—1防 浪 墻 尺 寸 圖圖 2-1 防浪墻尺寸圖2.2 防浪墻荷載分析防浪墻受到的荷載有：自重、墻上堆石土料重、墻后土壓力、靜水壓力、前趾上水重和風浪壓力。以上荷載有四種組合工況：完建情況、正常擋水位情況、設(shè)計洪水位情況以及校核洪水位情況。2.2.1 完建情況完建情況為防浪墻完建尚未蓄水的情況，此時擋墻前無水，故荷載只有自重、土重以及土壓力。受力情況見圖 2-2。- 15 -由于擋墻后壩頂路面采用的是細堆石料，故試驗參數(shù)選用 A 組。圖 2— 防 浪 墻 完 建 情 況 荷 載 示 意 圖圖 2-2 防浪墻完建情況荷載示意圖1)擋墻自重標準值（沿壩軸線方向取單位寬度，即 1.0 米，下同）：；1124.503.142.9kWVKN????砼。2 0砼2)堆石體自重標準值：；32.1098.60/KNm???；27.1.9kGbh??3)土壓力完建情況作用在墻身上的作用力只有墻后填土壓力。由于靜止土壓力大于主動土壓力，為安全起見，墻后填土壓力采用靜止土壓力。土壓力采用朗肯土壓力理論計算，取單寬 1m。靜止側(cè)壓力系數(shù)：；01sin'si38.50.764K?????上式中： — 內(nèi)摩擦角， =38.58°。'?靜止土壓力標準值：2 2001.37640.83.4kEKHKN?????4)基底應(yīng)力的計算- 16 -（2-1）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（kN ） ；?G—作用在擋墻上的全部荷載對于擋墻底板底部中點的力矩之和；M— 擋墻基底面的面積（ ） ；A214Am??— 擋墻基底面對于基底面中點平行前墻方向的截面矩（W）3267.416??29.012.9.8kkGKN????墻身自重對底板底部中點的彎矩標準值：（逆時針） ；14.905.8kMKNm??蓋土重對底板底部中點的彎矩標準值：（順時針） ；27.906583.14kGe?靜止土壓力對底板底部中點的彎矩標準值：(逆時針)30.42.8.43koMEeKNm??(順時針)8.119???計算得： maxin6.29.25447kPaM???5)I-I 截面承受的彎矩設(shè)計值 ：s1；2 21'0.36.30.1KN/mokoEKH??????（逆時針） ；s'1.587kMe- 17 -6)Ⅱ-Ⅱ 截面承受的彎矩設(shè)計值 ：s2M圖 —3 防 浪 墻 底 板 部 分 完 建 情 況 荷 載 示 意 圖WGe1max圖 2-3 防浪墻地板完建情況荷載示意圖①土重產(chǎn)生的彎矩標準值：（順時針） ；21 127.9.72.6GkMeKN????②底板自重產(chǎn)生的彎矩標準值：；22''4.50.3.08WV?砼（順時針） ；11' 274.6Gkem????③底板右側(cè)靜止土壓力產(chǎn)生的彎矩標準值： 01201212'()()()kEhKH????；.3764.8.39.8KN????作用點距 L 型擋墻底板的距離為：；1221()(.823).28()()0.43H m????????合力作用點距截面中軸線的豎向距離 ；0.54.e（順時針） ；2320'9.88GkMEeKNm?④基底應(yīng)力產(chǎn)生的彎矩標準值： ??max11()52.760.12.75.39Fl???????基底應(yīng)力的合力作用點距底板右側(cè)的距離：- 18 -max2.725.60.1.3233le m?????????基底應(yīng)力的合力作用點距截面的距離： .71.8el??(逆時針）24259210.QkMFeKN???則Ⅱ-Ⅱ 截面承受的彎矩設(shè)計值 ：sMs2122.0GkGkQk?(順時針） 。??546076081.0.32.86KNm??????2.2.2 校核洪水位情況此時上游水位為校核洪水位，荷載包括：自重、土重、擋墻后土壓力、前趾上水重、擋墻前靜水壓力及浪壓力。受力情況見圖 2-4。圖 2—4 防 浪 墻 校 核 洪 水 情 況 荷 載 示 意 圖W12GE0Pzcw圖 2-4 防浪墻校核洪水情況荷載示意圖1)W1、W2、 G 均與前相同2)前趾上水壓力標準值：；1.098.(279.-)1.7zkPgbh KN????3)靜水壓力標準值：；??22.19.6ck ?4)浪壓力標準值：- 19 -由于 ，壩前水深1%26210.7lnln1.344mcrLhHm??????????， ， ，故為深水波。51.70?6.3.052mcrLH?且波浪中心線至靜水位高度： 25.312.1%.7036zmhectL???????總浪壓力：；1%()19.862(0.7.3)16.044wkmzPh KN????????擋土墻在校核洪水位以下的高度： ；92hm??浪壓力在校核洪水位以下的高度： ；'.5mL由 ，則總浪壓力部分作用在擋墻上。'h?根據(jù)浪壓力分布圖計算得出作用在防浪墻上的浪壓力： 14.76wkPKN?作用在墻身上的浪壓力： 213.06wkPKN?作用在墻身上浪壓力 的作用點距 I-I 截面的距離： .58em5)土壓力標準值判斷墻后填土壓力類型：被動土壓力系數(shù)： = = pK??245tan2???tan(4538./2)4.316????被動土壓力： ；遠大于靜止10.616kEHKN???土壓力與浪壓力的和（ ） ，故可判斷在此種情況下土壓力不可能是被動3.92N土壓力。且靜止水壓力和浪壓力之和亦大于主動土壓力，故土壓力采用靜止土壓力。靜止土壓力系數(shù)： ；01sin'si38.50.764K?????則靜止土壓力： ；2 23.kEHKN???6)基底應(yīng)力的計算 124.9017.91.57kkzGWP??????墻身自重對底板底部中點的彎矩標準值：（逆時針） ；14.905.8kMKNm?- 20 -蓋土重對底板底部中點的彎矩標準值：（順時針） ；217.906583.14kMGeKNm???靜止土壓力對底板底部中點的彎矩標準值：(逆時針)3.42koE上游水重對底板底部中點的彎矩標準值：(逆時針)；41.768.3kzPekNm???靜止水壓力對底板底部中點的彎矩標準值：(順時針)；??59.2.27.1.08kcMk??浪壓力對底板底部中點的彎矩標準值：(順時針)；614.76.kwPekNm??(順時針)251340.29kkM????計算得： maxin9.53.0.2647Pa???7）I-I 截面承受的彎矩設(shè)計值 ：s1作用在墻身上的土壓力產(chǎn)生的彎矩標準值：（逆時針） ；120.52.357GkMEeKNm?????2017640.1kKH??作用在墻身上的靜止水壓力產(chǎn)生的彎矩標準值：（順時針） ；??12.79523QkcPe KNm?????作用在墻身上的浪壓力產(chǎn)生的彎矩標準值：（順時針） ；1321.06581.kwM?I-I 截面承受的彎矩設(shè)計值 ：s1212.0sGkQkQkM??5051.7???（順時針）.3KNm8）Ⅱ-Ⅱ截面承受的彎矩設(shè)計值 ：s2①土重產(chǎn)生的彎矩標準值：- 21 -（順時針） ；21 127.9.72.6GkMeKNm????②底板自重產(chǎn)生的彎矩標準值：；22''4.50.3.08WV?砼（順時針） ；11' 274.6Gke????③底板右側(cè)靜止土壓力產(chǎn)生的彎矩標準值： 01201212'()()()kEhKH????；.3764.8.39.8KN????作用點距 L 型擋墻底板的距離為：；1221()(.2).2()()0.4338H m?????合力作用點距截面中軸線的豎向距離 ；0.5.e??（順時針） ；2320'9.8GkMEeKN??④基底應(yīng)力產(chǎn)生的彎矩標準值： ??max11()53.26716.28Fl????基底應(yīng)力的合力作用點距底板右側(cè)的距離： axm2.7.9.5.933526le m?????基底應(yīng)力的合力作用點距截面的距離： .1.4l??(逆時針）24262813.45QkMFeKN???則Ⅱ-Ⅱ 截面承受的彎矩設(shè)計值 ：sMs2122.050GkGkQk?(逆時針） 。??3454617.6083.7KNm??????2.2.3 結(jié)果分析兩種工況下?lián)鯄讘?yīng)力均大于 0，無拉應(yīng)力出現(xiàn)。平均基底應(yīng)力均小于地- 22 -基允許承載力 25Mpa，最大基底應(yīng)力不大于地基允許承載力的 1.2 倍；且擋墻基底應(yīng)力的最大值與最小值之比為 1.22 和 1.49，均小于規(guī)范允許的 2.5。所以基底應(yīng)力滿足要求。兩種工況下防浪墻墻身 I-I 截面和底板Ⅱ- Ⅱ截面承受的彎矩設(shè)計值如下：1)I-I 截面承受的彎矩設(shè)計值 ：①完建情況： (逆時針)；②s1Ms18.7KNm?校核洪水情況： (順時針)。s15.3KNm?2)Ⅱ-Ⅱ截面承受的彎矩設(shè)計值 ：①完建情況： (順時針)；s2s2.6M②校核洪水情況： (逆時針)。s2.70由以上數(shù)據(jù)可知，防浪墻墻身 I-I 截面和底板Ⅱ- Ⅱ截面都是在完建工況承受最大彎矩，故防浪墻的配筋只考慮完建情況即可。防浪墻墻身在校核洪水情況承受上游水壓力、浪壓力，這些荷載相對于完建情況只承受墻后土壓力的工況是有利的，從 I-I 截面兩種工況下承受的彎矩設(shè)計值即可得到驗證。防浪墻底板在校核洪水情況下的基地應(yīng)力比完建工況的基底應(yīng)力大，同時豎向壓力也比完建工況的豎向壓力大，由計算結(jié)構(gòu)可知兩種工況彎矩方向相反，校核洪水工況的彎矩值較小，故以完建工況承受的彎矩值為最危險工況進行受拉鋼筋配筋計算。2.3 防浪墻配筋計算2.3.1 墻身配筋計算根據(jù)《水工擋土墻設(shè)計規(guī)范 SL-379-2007》 ，對 L 型擋墻的豎直墻身部分簡化為懸臂板按受彎構(gòu)件計算。由于防浪墻處于水位變動區(qū)，故環(huán)境類級為三類，混凝土保護層厚c=30mm，a=35mm；取單位寬度，即 b=1000mm，混凝土采用 C25，則軸心抗壓強度設(shè)計值 。鋼筋采用 HRB335， 。21.9/cfNm? 230/yfNm?截面有效高度：。05346ha?截面抵抗矩系數(shù)：=0.00920scKMfb???621.87095?0.358sb??= =0.0090.85 =0.468，屬于適筋破壞。 s?1?.9?- 23 -則鋼筋面積： ycsfhbfA/0???=11.9×0.009×1000×465/300=166mm2= =0.036% =0.15%，故采用最小配筋率配筋：0hbs???1645?min?2min.046597.sA?選配 （ ）鋼筋間距小于允許最大間距 300mm，全截@?27sA?面配筋。在受力鋼筋內(nèi)側(cè)應(yīng)布置與受力鋼筋相垂直的分布鋼筋，選配 （8@250?） ，在下游側(cè)采用構(gòu)造對稱配筋。201s?2.3.2 底板配筋計算Ⅱ-Ⅱ截面上主要受基底反力和土壓力作用，由Ⅱ-Ⅱ截面在兩種工況下承受的實際彎矩可知，最危險工況應(yīng)為完建工況。根據(jù)《水工擋土墻設(shè)計規(guī)范 SL-379-2007》,前趾和底板配筋可按固支在墻體上的懸臂板按受彎構(gòu)件計算。 62201.80.1945scKMfbh?????，屬于適筋破壞。0.358sb??120.1.85.s????20.94633cyfhAm??，故按照最小配筋率配筋。0in0%1465sb?????，選配 （ ）2min.146597sh??10@?2714sAm?鋼筋間距小于允許最大間距 300mm，全截面配筋。在受力鋼筋內(nèi)側(cè)應(yīng)布置與受力鋼筋相垂直的分布鋼筋，選配 （ ） ，底板下側(cè)采用構(gòu)造配筋。8@0?2sAm2.4 抗滑穩(wěn)定計算根據(jù)《水工擋土墻設(shè)計規(guī)范》6.3.5 規(guī)定：土質(zhì)地基上擋土墻沿基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，應(yīng)按下式計算：(2-2)HGfKc??式中： — 擋土墻沿基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；cK— 擋土墻基底面與地基之間的摩擦系數(shù)，強風化千枚巖 =0.3-0.38，f f- 24 -取 =0.3；f— 作用在 L 型擋墻上的全部水平荷載。H?2.4.1 完建工況靜止土壓力： （←） ；03.4EkN?土蓋重： (↓)；1279G擋墻自重： ； (↓) ； .W29抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)： ，????0.317.429.02.1.cfGKKH??????故在此工況下，防浪墻滿足抗滑穩(wěn)定要求。2.4.2 非常運用工況（校核洪水位情況）靜止土壓力： （←） ；03.4EkN?土蓋重： （ ↓） ；1279G擋墻自重： ； （↓） ；.W29水平靜水壓力： （→） ；6cPk垂直靜水壓力： （↓） ；1.7yN?浪壓力： （→） ；4.Lk抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：故在此工況下，????0.3127.94.0176.41.63cfGK KH???????防浪墻滿足抗滑穩(wěn)定要求。2.5 抗傾覆計算根據(jù)《水工擋土墻設(shè)計規(guī)范》 （SL379-2007）規(guī)定，土質(zhì)地基上的擋土墻，在同時滿足以下 2 個規(guī)定的要求時，可不進行抗傾覆穩(wěn)定計算。1、在各種計算情況下，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 1.2 倍；擋土墻基地應(yīng)力的最大值與最小值之比不大于 2.5（特殊組合） 。- 25 -由前兩種工況下的地基應(yīng)力計算可知：本設(shè)計擋土墻同時滿足以上 2 個規(guī)定，故不進行抗傾覆穩(wěn)定計算。- 26 -第三章 壩坡穩(wěn)定計算3.1 壩體邊坡擬定主壩壩頂寬度為 8m。上、下游壩坡均取為 1：1.55 。3.2 堆石壩壩坡穩(wěn)定分析由于上游坡面有混凝土面板防滲，并起到保護壩坡面的作用，且上游坡面承受較大的水壓力作用，故上游坡面的抗滑穩(wěn)定性一般能滿足要求，不需要進一步進行驗算；下游坡面不設(shè)置混凝土面板和坡腳蓋重等利于壩坡穩(wěn)定的措施，故此次堆石壩的壩坡穩(wěn)定分析僅針對下游壩坡進行。3.2.1 計算公式計算時，先假定下游壩坡坡度系數(shù) m，繪制堆石體的橫剖面圖，然后在橫剖面圖上，假定幾種由折線組成的可能滑動面，如圖 3-1：P1N1W2P12W323aaβ β βABCDEFG圖 3-1 折線法計算簡圖將滑動土體分為 ABFG、 BCEF 和 CDE 兩塊，各塊重量分別計為 、 、12W，三塊土體底面的抗剪強度均為 。采用折線滑動靜力計算法，假定條塊間作3W?用力分別為 、 ，其方向為水平。1P2- 27 -則 ABFG 土塊的平衡式為：（3-1）0)cos(in11????WNFPyx??BCEF 土塊的平衡式為：（3-2）)cs(i221?PyxCDE 土塊的受力狀況為：（3-3）332)cos(inWNFyx?????在 CDE 土塊穩(wěn)定的情況下，令其 ，代入可得：0y )tan()tan(1)tan(1 3212 ?????KKWKx其中， ；)arct???下面假設(shè) K 值，計算 ，并分類討論：xF?（1）若 ，說明假設(shè)的 K 正好；0x（2）若 （向右） ，說明假設(shè)的 K 太大，應(yīng)重新擬定 K 值計算；?（3）若 （向左） ，說明假設(shè)的 K 太小，應(yīng)重新擬定 K 值計算。?x計算出 K 值之后，假定不同的滑動面，算出最小安全系數(shù)，判斷 K 值是否滿足規(guī)范要求。若不滿足，須改變壩坡的坡度，重新計算。由于手工計算中，滑動面的選取、滑動面過多的分塊、試算安全系數(shù) K 值都較為困難，并且滑動面數(shù)量過多將會極大的加重計算量。故本次下游壩坡安全穩(wěn)定校核采用程序隨機取點計算，本程序采用 Microsoft Visual C++ 6.0 編寫，并在Windows 7 操作系統(tǒng)下運行通過，具體程序代碼見附錄。3.2.2 計算過程及結(jié)果表3-1 不同滑動面對應(yīng)的安全系數(shù) K計算坡度系數(shù) m=1.55,壩頂高程 H=280.00m,堆石料內(nèi)摩擦角 φ=38.58°K1x1y2x