鐘呂水利樞紐堆石壩設(shè)計計算書（正常蓄水位276.0米）

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- 1 -目 錄第一章 調(diào)洪演算 .- 4 -1.1 洪水調(diào)節(jié)計算 - 4 -1.1.1 洪水調(diào)節(jié)計算方法 - 4 -1.1.2 洪水調(diào)節(jié)具體計算 - 4 -1.1.3 計算結(jié)果統(tǒng)計 - 6 -1.2 防浪墻頂高確定 - 6 -1.2.1 正常蓄水位和設(shè)計洪水位狀況 - 7 -1.2.2 校核狀況 - 8 -第二章 L 型擋墻計算 - 9 -2.1 荷載計算方法 - 9 -2.1.1 土壓力系數(shù)計算及荷載計算公式 - 9 -2.1.2 不同工況下荷載計算： - 10 -2.2 最危險工況判定 - 13 -2.3 L 型擋墻的抗滑穩(wěn)定計算 - 13 -2.4 L 型擋墻的基底應(yīng)力計算 - 14 -2.5 L 型擋墻抗傾覆穩(wěn)定計算 - 16 -2.6 L 型擋墻配筋計算 - 16 -2.6.1 墻身配筋計算 - 16 -2.6.2 底板配筋計算 - 18 -第三章 復(fù)合土工膜計算 .- 21 -3.1 0.4MM 厚土工膜 - 21 -3.2 0.6MM 厚土工膜 - 21 -第四章 壩坡穩(wěn)定計算 .- 23 -4.1 第一組滑動面 - 23 -4.2 第二組滑動面 - 23 -4.3 第三組滑動面 - 24 -4.4 第四組滑動面 - 24 -4.5 第五組滑動面 - 25 -4.6 第六組滑動面 - 26 -4.7 第七組滑動面（馬道） - 26 -4.8 第八組滑動面（馬道） - 27 -4.9 第九組滑動面（馬道） - 27 -4.10 第十組滑動面（馬道） - 28 -第五章 壩坡面復(fù)合土工膜穩(wěn)定計算 .- 30 -5.1 混凝土護(hù)坡與復(fù)合土工膜間抗滑穩(wěn)定計算 - 30 - 2 -5.2 復(fù)合土工膜與下墊層間的抗滑穩(wěn)定計算 - 30 -第六章 副壩的設(shè)計 .- 32 -6.1 副壩的型式選擇 - 32 -6.2 副壩的穩(wěn)定驗算 - 32 -6.2.1 工況一：正常蓄水位 - 33 -6.2.2 工況二：完建工況 - 34 -6.2.3 工況三：設(shè)計洪水位 - 34 -6.2.4 工況四：校核洪水位 . .- 34 -第七章 趾板空間布置 .- 36 -7.1 趾板分段 - 36 -7.2 趾板剖面設(shè)計： - 36 -7.2.1 確定 角 - 36 -7.2.2 趾板寬度： - 37 -7.3 配筋計算： - 37 -第八章 溢洪道設(shè)計（專題一） .- 38 -8.1 建筑物型式 .- 38 -8.2 溢洪道的組成部分和總體布置 .- 39 -8.3 泄槽設(shè)計 .- 42 -8.4 泄槽水力計算 .- 44 -8.5 出口消能段設(shè)計 .- 47 -第九章 工程量清單計算 .- 49 -9.1 主壩工程量計算表 - 49 -9.2 副壩工程量計算表 - 50 -9.3 工程量清單 - 51 -第十章 施工組織設(shè)計（專題二） .- 53 -10.1 攔洪水位確定 - 53 -10.1.1 洪水調(diào)節(jié)原理 - 53 -10.1.2 隧洞下泄能力曲線的確定 - 53 -10.2 主體工程量計算 .- 56 -10.2.1 堆石體施工 - 56 -10.2.2 堆石體施工機(jī)械選擇及數(shù)量分析 - 59 -10.2.3 混凝土工程量及機(jī)械數(shù)量計算 - 60 -10.3 導(dǎo)流洞施工計算 .- 63 -10.3.1 基本資料 - 63 -10.3.2 開挖方法選擇 - 63 -10.3.3 鉆機(jī)爆破循環(huán)作業(yè)項目及機(jī)械設(shè)備的選擇 - 63 -10.3.4 開挖循環(huán)作業(yè)組織 - 63 -附圖： .- 66 - 3 -附圖一 0.1%洪水過程線 .- 66 -附圖二 2%洪水過程線 - 66 -附圖三 堰頂高程 271 水位流量關(guān)系曲線 .- 67 -附圖四 堰頂高程 272 水位流量關(guān)系曲線 .- 67 -附圖五 堰頂高程 273 水位流量關(guān)系曲線 .- 68 -附圖六 堰頂高程 273 水位流量關(guān)系曲線（校核） .- 68 -附圖七 隧洞下泄能力曲線與攔洪水位關(guān)系曲線 .- 69 -附圖八 0.4MM 復(fù)合土工膜厚度驗算 - 69 -附圖九 0.6MM 復(fù)合土工膜厚度驗算 - 70 - 4 -第一章 調(diào)洪演算1.1 洪水調(diào)節(jié)計算1.1.1 洪水調(diào)節(jié)計算方法利用瞬態(tài)法，結(jié)合水庫特有條件，得出專用于水庫調(diào)洪計算的實(shí)用公式如下：(1-1)tv/q-Q式中：Q 計算時段中的平均入庫流量（m 3/s） ；q 計算時段中的平均下泄流量（m 3/s） ；v 時段初末水庫蓄水量之差(m 3)；t 計算時段，一般取 1-6 小時，本設(shè)計取 4 小時。即在一個計算時段內(nèi)，入庫水量與下泄水量之差為該時段中蓄水量的變化。1.1.2 洪水調(diào)節(jié)具體計算用三角形法（高切林法）擬出洪水過程線。根據(jù)本工程軟弱巖基，選用單寬流量約為 2040 m3/s，允許設(shè)計洪水最大下泄流量 250 m3/s，故閘門寬度約為 6.25m12.5m ，選擇四種寬度進(jìn)行比較，假定溢流前緣凈寬分別為 7m 、8m、9m 和 10m,并假定三個堰頂高程，271m、272m、273m，繪制出 ZQ 曲線。并根據(jù)公式 求得的溢23HgBQ流堰的泄水能力曲線。設(shè)計時用 AutoCAD 作圖計算，在設(shè)計和校核洪水過程線圖中，(見附表一、附表二) 每單位面積代表庫容 360 m3。正常蓄水位 276m，庫容為 1910.0 萬 m3；繪圖（見附圖三、附圖四、附圖五） ，列表計算各曲線坐標(biāo)點(diǎn)參數(shù)如下：表 1-1 設(shè)計洪水水位流量關(guān)系曲線:高程（ m）下泄流量（m 3/s) 面積(m2)增加庫容Vi（萬 m3）初始庫容V（萬 m3）最終庫容V（萬 m3）水位（m）271 100 15583.32 561.00 1599.64 2160.64 278.25 271 150 12585.25 453.07 1599.64 2052.71 277.28 271 200 10054.44 361.96 1599.64 1961.60 276.46 - 5 -表 1-2 下泄能力曲線271 250 7705.84 277.41 1599.64 1877.05 275.47 272 100 15583.32 561.00 1661.71 2222.71 278.81 272 150 12585.25 453.07 1661.71 2114.78 277.84 272 200 10054.44 361.96 1661.71 2023.67 277.02 272 250 7705.84 277.41 1661.71 1939.12 276.26 273 100 15583.32 561.00 1723.79 2284.79 279.36 273 150 12585.25 453.07 1723.79 2176.86 278.39 273 200 10054.44 361.96 1723.79 2085.75 277.73 273 250 7705.84 277.41 1723.79 2001.20 276.99 閘門寬（m）流量系數(shù) m堰上水頭 （m） 側(cè)收縮系 數(shù) 下泄流量 Q(m3/s)堰頂高程271 時水位（m)堰頂高程272 時水位（m)堰頂高程273 時水位（m)0.502 0 1.00 0.00 271 272 2730.502 1 0.98 15.25 272 273 2740.502 2 0.96 42.26 273 274 2750.502 3 0.94 76.03 274 275 2760.502 4 0.92 114.56 275 276 2770.502 5 0.90 156.62 276 277 2780.502 6 0.88 201.31 277 278 2790.502 7 0.86 247.91 278 279 28070.502 8 0.86 302.89 279 280 2810.502 0 1.00 0.00 271 272 2730.502 1 0.98 17.48 272 273 2740.502 2 0.97 48.55 273 274 2750.502 3 0.95 87.58 274 275 2760.502 4 0.93 132.35 275 276 2770.502 5 0.91 181.48 276 277 2780.502 6 0.90 233.99 277 278 2790.502 7 0.88 289.09 278 279 28080.502 8 0.86 346.16 279 280 2810.502 0 1.00 0.00 271 272 2730.502 1 0.98 19.70 272 273 2740.502 2 0.97 54.84 273 274 2750.502 3 0.95 99.13 274 275 2760.502 4 0.94 150.14 275 276 2770.502 5 0.92 206.34 276 277 2780.502 6 0.91 266.67 277 278 2790.502 7 0.89 330.27 278 279 28090.502 8 0.88 396.47 279 280 281100.502 0 1.00 0.00 271 272 273- 6 -1.1.3 計算結(jié)果統(tǒng)計表 1-3 方案匯總表方案堰頂高程 (m)堰頂寬（m）設(shè)計洪水位(m)設(shè)計下泄流量(m 3/s)校核洪水位(m)校核下泄流量(m 3/s)1 271 7 276.69 187.002 271 8 276.41 202.503 271 9 276.16 215.504 271 10 275.96 226.005 272 7 277.41 174.506 272 8 277.18 190.007 272 9 276.96 204.508 272 10 276.77 216.509 273 7 278.18 164.0010 273 8 277.98 179.0011 273 9 277.79 191.0012 273 10 277.53 207.50 278.98 297.50注：1.發(fā)電引用最大流量 5m3/s，相對較小，在計算時不予考慮。2.校核情況計算見下表 1-4,圖 1-4。表 1-4 校核洪水水位流量關(guān)系曲線：（關(guān)系曲線見附圖六）高程（m）下泄流量（m 3/s)面積(m 2)增加庫容Vi（萬 m3）初始庫容V（萬m3）最終庫容V（萬m3）水位（m）150 22662.58 8158527.43 17237860 17237860 281.65200 19345.82 6964495.09 17237860 17237860 280.58250 16676.96 6003704.88 17237860 17237860 279.72300 14307.06 5150541.60 17237860 17237860 278.95350 12105.39 4357939.36 17237860 17237860 278.24273400 9996.81 3598851.60 17237860 17237860 277.561.2 防浪墻頂高確定0.502 1 0.99 21.92 272 273 2740.502 2 0.97 61.13 273 274 2750.502 3 0.96 110.69 274 275 2760.502 4 0.94 167.92 275 276 2770.502 5 0.93 231.20 276 277 2780.502 6 0.92 299.35 277 278 2790.502 7 0.90 371.46 278 279 2800.502 8 0.89 446.79 279 280 281- 7 -根據(jù)碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范,堰頂上游 L 型擋墻在水庫靜水位以上高度按下式確定： y=R+e+A （1-2）式中：y-壩頂超高R-最大波浪在壩坡上的爬高，按 h1%算e-最大風(fēng)雍水面高度，按 hz 算A-安全超高。庫區(qū)多年平均最大風(fēng)速 12.6 m/s，吹程 1.6Km。表 1-5 土壩壩頂安全超高值(m)壩 的 級 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公式：， ，31208120%65.VgDVgh 21020386.VgDLm mzLHcth2%1式中： 累積頻率為 2%的波高(m)Lm平均波長(m) V0 為水面以上 10m 處的風(fēng)速，正常運(yùn)用條件下 III 級壩，采用多年平均最大風(fēng)速的 1.5 倍；非常運(yùn)用條件下的各級土石壩，采用多年平均最大風(fēng)速。設(shè)計波浪爬高值根據(jù)工程等級確定，3 級壩采用累積頻率為 1%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 1-6:不同累積頻率下的波高與平均波高比值(h p/hm)P%hm/Hm0.01 0.1 1 2 4 5 10 14 20 50 900.13.42 2.97 2.42 2.23 2.02 1.95 1.71 1.6 1.43 0.94 0.370.10.23.25 2.82 2.3 2.13 1.93 1.87 1.64 1.54 1.38 0.95 0.431.2.1 正常蓄水位和設(shè)計洪水位狀況1.5268.9m/sV mgVDh 16.8.9.186090625.0 23122311%2 - 8 -mgVDLm 317.98.9.186003.0386.21221 查表 1-6，因為 hm/Hm 接近于 0，故 ，hm50.3.%則 5.42.%1mcthLHcthmz 534.0317.942317.92 A =0.7m得:h 正 =h 設(shè) = R+e+A =1.259+0.534+0.7=2.493m 正 =Z 正 +h 正 =276+2.493=278.493m 頂 =Z 設(shè) +h 設(shè) =277.53+2.493=280.023m1.2.2 校核狀況 12.6/Vms mgVDh 642.081.96.12089.0625.05 23123181% gLm 89.36. 22 查表 1-6，因為 hm/Hm 接近于 0，故 ，mhm803.64.%2則 978.42.%1cthLHctmz 246.1.651.6322 A =0.4m得，h 校 = R+e+A =0.697+0.246+0.4=1.343m 校 =Z 校 +h 校 =278.98+1.343=280.323m綜上，取 頂 =280.4m壩頂高 = 280.4-1.2=279.2m高于校核洪水位， （sl 228-98 第 5.1.2）防浪墻高為 280.4-276-0.2= 4.2 m- 9 -第二章 L 型擋墻計算由規(guī)范 sl_379-2007 可查得該工程的防浪墻屬于三級水工建筑物, 頂寬不小于 0.3m，取0.5m（見規(guī)范 4.2.7，墻后填土不到頂時，墻頂寬度宜適當(dāng)放寬） ，底板厚度不小于 0.3m，取 0.5m（見規(guī)范 4.2.10）底板長度取 4m。具體布置見圖 2-1。2.1 荷載計算方法2.1.1 土壓力系數(shù)計算及荷載計算公式土壓力：土壓力采用朗肯土壓力理論計算，取單寬 1m。（2-1）KH21E式中：E土壓力；土的容重；H土體厚度；K土壓力系數(shù)。1）主動土壓力系數(shù)： = （2-2） aK245tn2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，故試驗參數(shù)選用 A 組， =38.58= = =0.232at258.3ta22）被動土壓力系數(shù)： = =4.314 （2-3）p45tn23）靜止土壓力系數(shù)： （2-4）10K式中： 墻后填土的泊松比，取為 0.25計算得 K0=0.33靜水壓力：（2-5）21HPw式中： 水的容重；wH 水深。浪壓力：圖 2-1- 10 -壩前水深 H 大于 ，為深水波。105.32/mL（2-6）2/L/)h(P012%z0 式中： 水的容重 0累積頻率 1%的波高。%1h波浪中心線高出計算靜水z位L1、L 2見圖 2-22.1.2 不同工況下荷載計算：工況一：正常蓄水位由于擋墻底高程在正常蓄水位上，雖然浪壓力會對擋墻產(chǎn)生作用，但較小故忽略，因此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的趨勢，故墻后填土壓力應(yīng)為主動土壓力。墻底截面處以上的土壓力 kN506.213.60.21KH2E2a1 其產(chǎn)生的彎矩 （逆時針） /m/5M墻身截面以上的土壓力 kN935.142.052KHEa2 工況二：完建工況：因為完建工況時沒有蓄水至正常蓄水位，所以各部分力同正常蓄水位工況工況三：設(shè)計洪水位工況：底板底截面處以上： 靜止水壓力： kNHPw67.83.19212產(chǎn)生的彎矩 M0=8.6761.33/3=3.847 kNM（順時針）浪壓力： 2/)( 012%12 LLhzL = 2/3.1895.379.38.9 =25.866 kN圖 2-3 工況一下荷載示意圖圖 2-2 浪壓力計算示意圖- 11 -作用點(diǎn)距墻身底截面 m24.181.9/6.253373.125. 2e在墻身底截面產(chǎn)生的彎矩M3=25.8661.24=32.112 kNM（順時針）判斷墻后填土壓力是何種土壓力：若是被動土壓力，則=399.91 KNppKHE25.0遠(yuǎn)大于靜止水壓力與浪壓力，故不可能是被動土壓力。且靜止水壓力和浪壓力之和亦大于主動土壓力，故該工況下土壓力近似為靜止土壓力。=30.59 KN0205.KHE產(chǎn)生的彎矩 M1=30.593/3=30.59 KNM(逆時針)墻身底截面以上：靜止水壓力： kNHPw38.21浪壓力： 2/)( 012%10 LLhzL = 2/83.01964.79.8.9 =20.99 kN作用點(diǎn)距底板底截面 me 97.081.9/.2038.03.237183.94.12 2在墻身底截面產(chǎn)生的彎矩 M3=20.990.97 =20.36 kNM（順時針）產(chǎn)生的土壓力為靜止土壓力，靜止土壓力: =21.24 kN0205.KHEM= 21.240.833=5.8764 kNM（逆時針）圖 2-4 工況三 底板截面荷載示意圖圖 2-5 工況三 墻身底截面荷載示意圖- 12 -工況四：校核洪水位 底板截面以上： 靜止水壓力： 2137.91wPHkN浪壓力： 2/)( 012%120 LLhzL = 2/78.19/76.8.)6.4.89 =14.25 kN作用點(diǎn)距底板底截面： me 08.281.9/25.14378.2.3078.256.21 在底板底截面產(chǎn)生的彎矩 M3=14.252.077 = 29.60 kNM（順時針）判斷墻后填土壓力是何種土壓力：若是被動土壓力，則=399.91 ppKHE25.0KN 遠(yuǎn)大于靜止水壓力與浪壓力，故不可能是被動土壓力。且靜止水壓力和浪壓力之和亦大于主動土壓力，故該工況下土壓力近似為靜止土壓力：靜止土壓力: =30.59 kN0205.KHE對底截面產(chǎn)生的彎矩 M1=30.593/3=30.59 KNM(逆時針)墻身底截面處以上： 靜止水壓力： kNPw50.28.1.921對底板底截面產(chǎn)生的彎矩 M0=25.502.28/3 =19.38 kNM（順時針）浪壓力： /)( 2012%120 LLhzL = 2/8.19.8.)697.4.89 = 13.58 kN作用點(diǎn)距墻身底截面圖 2-6 工況四 底板截面荷載示意圖- 13 -me 6.181.9/533284.028.47.212 在底板底截面產(chǎn)生的彎矩 M3=13.581.66 = 22.54 kNM（順時針）判斷墻后填土壓力是何種土壓力：若是被動土壓力，則=277.71 ppKHE25.0KN 遠(yuǎn)大于靜止水壓力與浪壓力，故不可能是被動土壓力。且靜止水壓力和浪壓力之和亦大于主動土壓力，故該工況下土壓力近似為靜止土壓力。=21.24 KN 0205.KHE對底截面產(chǎn)生的彎矩 M1=21.242.28/3 =16.14 KNM(逆時針)2.2 最危險工況判定由于抗滑穩(wěn)定驗算和基底應(yīng)力驗算時不同工況下雖然荷載大小不同，但各種工況下的規(guī)范允許值也不同，故不宜判斷何種工況為最危險工況，為避免判斷錯誤，對四種工況均進(jìn)行驗算。擋墻配筋計算時的最危險工況判定具體見 2.6。2.3 L 型擋墻的抗滑穩(wěn)定計算 摩擦公式： （2-HGfKc7）式中：K C 沿基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，基本組合為 1.25，特殊組合為 1.1f 摩擦系數(shù)，f=0.5 0.6,取 f=0.5； 作用在擋墻上全部垂直于基底面的荷載（kN ） ；G 作用在擋墻上全部平行于基底面的荷載（kN） 。H工況一：正常蓄水位（如圖 2-3） 主動土壓力： （）;KNEa506.21土蓋重： ()； G35.1491擋墻自重： () KN475.90.73.2 圖 2-7 工況四 墻身底截面荷載示意圖- 14 -則抗滑穩(wěn)定系數(shù) 58.506.213.497.0HGfKcKK=1.25 ，滿足要求。工況二：完建工況 同正常蓄水位工況工況三：設(shè)計洪水位工況 見圖（2-4）靜止土壓力： （） ； KNEa30.59靜止水壓力： （） ；Pw678浪壓力： （ ） ； L2.土蓋重： ()； G35149擋墻自重： () ； KN7.02水重： ()89.4683則抗滑穩(wěn)定系數(shù) 92.305.86.27.4903150HfcKK=1.1，滿足要求。工況四：校核洪水位(如圖 2-6)靜止土壓力： （） ； KNEa59.30靜止水壓力： （） ；Pw17浪壓力： （） ； L4.2土蓋重： ()； G3591擋墻自重： () ； KN7.02水重： ()42.138.683則抗滑穩(wěn)定系數(shù) 87.59.305.19.742750HfcKK=1.1，滿足要求。2.4 L 型擋墻的基底應(yīng)力計算- 15 -（2-8）WMAGminax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(diǎn)的力矩之和；MA 擋墻基底面的面積（A=14=4m 2） ；W 擋墻基底面對于基底面中點(diǎn)平行前墻方向的截面矩（） 。3267.416m工況一：正常蓄水位（如圖 2-3） KNG8.95.7.90墻身自重對底板底部中點(diǎn)的力矩 M1=43.4751.15=50.00 （逆時針） ；MKN蓋土重對底板底部中點(diǎn)的力矩 M2=149.350.55=82.14 （順時針） ；主動土壓力對底板底部中點(diǎn)的 M3=21.506 (逆時針)(順時針)634.105.20.14.82MKN計算得： Pamk25/97839minax 工況二：完建工況同正常蓄水位工況工況三：設(shè)計洪水位工況（見圖 2-4）： KNG715.2489.475.03.19墻身自重對底板底部中點(diǎn)的力矩M1=43.4751.15=50.00 （逆時針） ；MKN蓋土重對底板底部中點(diǎn)的力矩M2=149.350.55=82.14 （順時針） ；水重對底板底部中點(diǎn)的力矩 M3=4.891.7=8.313 (逆時針) ；MKN靜止土壓力對底板底部中點(diǎn)的 M4=30.593/3=30.59 (逆時針)；靜止水壓力對底板底部中點(diǎn)的 M5=8.6761.33/3=3.846 (順時針)；浪壓力對底板底部中點(diǎn)的力矩 M6=25.8661.24=32.112 (順時針) ；(順時針)195.2.301.8512.3846.1.2 M圖 2-8- 16 -計算得:maxin24.7159.67.13/50PGMAWkNPa工況四：校核洪水位(見圖 2-6) KNG245.3.147.93.1墻身自重對底板底部中點(diǎn)的力矩 M1=43.4751.15=50.00 （逆時針） ；MKN蓋土重對底板底部中點(diǎn)的力矩 M2=149.350.55=82.14 （順時針） ；水重對底板底部中點(diǎn)的力矩 M3=13.421.7=22.814 (逆時針) ；靜止土壓力對底板底部中點(diǎn)的 M4=30.593/3=30.59 (逆時針)；靜止水壓力對底板底部中點(diǎn)的 M5=37.912.78/3=35.13 (順時針)；KN浪壓力對底板底部中點(diǎn)的力矩 M6=14.252.077=29.60 (順時針) ；M(順時針)46.359.0814.20.56.2913.54.82 M計算得： PamkWMAGP 25/1.7.3minax 各種工況下?lián)鯄ζ骄讘?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 1.2 倍；且擋墻基底應(yīng)力的最大值與最小值之比為 1.7 小于規(guī)范允許的 2.5。所以基底應(yīng)力滿足要求。2.5 L 型擋墻抗傾覆穩(wěn)定計算根據(jù)水工擋土墻設(shè)計規(guī)范 （SL379-2007）6.4.3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(jìn)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；2. 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） 。本設(shè)計擋土墻同時滿足以上 2 個規(guī)定，故不進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定計算。2.6 L 型擋墻配筋計算2.6.1 墻身配筋計算最危險工況判定：工況一：正常蓄水位墻身底截面上只受到主動土壓力產(chǎn)生的彎矩。圖 2-9圖 2-10- 17 -其產(chǎn)生的彎矩 M114.9352.5/3=12.45 kNm（逆時針）工況二：完建工況 與正常蓄水位工況相同圖工況三：設(shè)計洪水位靜止土壓力產(chǎn)生的彎矩 M1=21.24 kNm（逆時針） 靜止水壓力產(chǎn)生的彎矩 M2=3.38 kNm（順時針） 浪壓力產(chǎn)生的彎矩 M3=20.36 kNm（順時針） 工況四：校核洪水位靜止土壓力產(chǎn)生的彎矩 M1=16.142 kNm（逆時針） 靜止水壓力產(chǎn)生的彎矩 M2=19.38 kNm（順時針） 浪壓力產(chǎn)生的彎矩 M3=22.542 kNm（順時針） 配筋計算：（2-210 lqlgMkQkG9）式中： 安全級別，該防浪墻屬 3 級，結(jié)構(gòu)安全級別為 II 級， ；0 0.1 設(shè)計狀況系數(shù)， ； 0.1、 永久、可變荷載分項系數(shù)，浪壓力取 1.2；靜止土壓力和主GQ動土壓力取 1.2 ；靜水壓力取 1.0 012124549GkQkMglqlkNm正 常 01236.08.1423GkQkllk設(shè) 計 0121254.93.676GkQkMglqlkNm校 核工況四位最危險工況。根據(jù)水工擋土墻設(shè)計規(guī)范 SL_379-2007,墻身配筋可按固支在底板上的懸臂板按受彎構(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(hù)層厚度c=30mm，a=35mm,取單位寬度 1m 進(jìn)行計算，混凝土采用 C20，則軸心抗壓強(qiáng)度圖 2-11- 18 -設(shè)計值 。鋼筋采用級鋼筋，2/0.1mNfc 2/310mNfy截面抵抗矩系數(shù)： （2-10）20hbfMcds式中： 結(jié)構(gòu)系數(shù)，d2.1d05.2hbfMcs校 核，屬于適筋破壞。 41bs鋼筋面積： 20 531065mfAyc 配筋率： %.4.6125min0hbs故采用最小配筋率配筋： 200min 5.97.As 選配 10110（ ） ，分布鋼筋采用 10250。2714s在下游側(cè)采用構(gòu)造對稱配筋，配 10110，分布鋼筋采用 10250。配筋圖見細(xì)部構(gòu)造圖。2.6.2 底板配筋計算根據(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。最危險工況判定：基底反力作用點(diǎn)距 2-2 截面 2.958.1623.941.73e m基底反力在 2-2 截面產(chǎn)生的彎矩：（基地反力見圖 2-12） (逆時針)；1260.92MMkN蓋土重在此截面產(chǎn)生的彎矩 =149.352.9/2=216.56 （順時針） ；k自重在此截面產(chǎn)生的彎矩 （順時針）41.92.5.3MN；各力在 2-2 截面產(chǎn)生的彎矩之和：圖 2-12- 19 -0121.0.216.549.06.7958GkQkMglqlkNm正 常 完 建 （ 順 時 針 ）工況三：設(shè)計洪水位基底反力作用點(diǎn)距 2-2 截面2.956.327.16.50e m基底反力在 2-2 截面產(chǎn)生的彎矩：（基地反力見圖 2-13） 12.956.372.16.50281.6M(逆時針)；kN各力在 2-2 截面產(chǎn)生的彎矩之和：工況四：校核洪水位 012128.6.0.561049.56GkQkglqlkm設(shè) 計 逆 時 針基底反力作用點(diǎn)距 2-2 截面 .9.759.1.53436e m基底反力在 2-2 截面產(chǎn)生的彎矩：（基地反力見圖 2-14） 12.95.79.61.53401.6M(逆時針)；kN各力在 2-2 截面產(chǎn)生的彎矩之和： 0121.85.3.60.561049.3GkQkglqlkm校 核 逆 時 針故最危險工況為校核洪水位工況。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(hù)層厚度 c=30mm，a=35mm, 取單位寬度 1m 進(jìn)行計算，混凝土采用 C20，則軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值 。鋼筋采用級鋼2/0.1mNfc圖 2-13圖 2-15圖 2-14- 20 -筋， 。 2/310mNfy截面抵抗矩系數(shù)： 20hbfMcds式中： 結(jié)構(gòu)系數(shù)，d.1d62203.017.5scfbh，屬于適筋破壞。 1170.4sb鋼筋面積： 20 6531csyfAm 配筋率： 0min025%146sbh故采用最小配筋率配筋： 200min 5.97.As選配 10110（ ） ，分布鋼筋采用 10 250。2714As- 21 -第三章 復(fù)合土工膜計算3.1 0.4mm 厚土工膜250 高程以上鋪設(shè) 0.4mm 厚復(fù)合土工膜，故其所承受最大水壓力： max9.8127.50.284.9PKPa拉應(yīng)力為 ：（取 b=0.01m）0.240.4.1/.Tb計算結(jié)果如下： 表 3-1：應(yīng)變（%）1 2 2.5 3 5 10 15 20拉應(yīng)力t（kN/m）5.80 4.10 3.67 3.35 2.59 1.83 1.50 1.30應(yīng)變土工膜拉伸實(shí)驗曲線數(shù)據(jù)如下表（縱向）：表 3-2：縱向 （%）1 2 3 5 8 10拉應(yīng)力（kN/m）T1.41 2.74 3.93 5.95 8.29 9.55注： ，mkN/3.0max%9.60ax土工膜拉伸實(shí)驗曲線數(shù)據(jù)如下表 (橫向)表 3-3：應(yīng)變 （%）1 2 3 5 8 10拉應(yīng)力 （kN/m）T1.7 3.22 4.46 6.34 8.47 9.69注： ，mkN/69.3max8.6ax取表（3-1 ） 、表（3-2 ） 、和表（3-3）分別與兩條土工膜拉伸實(shí)驗曲線相交，見附圖八，得數(shù)據(jù)如下表： 表 3-4邊界情況 T maxTaxK1 K2縱向 3.55 2.64 30.33 60.9 8.54 23.07長條縫橫向 3.76 2.39 33.69 66.8 8.96 27.95注：T、 單位為 kN/m， 、 單位為% ；maxmaxK1 = /T，K 2= / ；ax根據(jù)經(jīng)驗，當(dāng) K1、K 2 均大于 5 時，即認(rèn)為所用土工膜強(qiáng)度滿足要求。3.2 0.6mm 厚土工膜- 22 -255 高程以下鋪設(shè) 0.6mm 厚復(fù)合土工膜，故其所承受最大水壓力： max9.8127.4.53.PKPa在垂直于長條方向，拉應(yīng)力最大，為 （取 b=0.01m）0.240.3.01.9Tb計算結(jié)果如下表表 3-5：應(yīng)變 （% ）1 2 2.5 3 5 10 15 20拉應(yīng)力 T（kN/m） 10.90 7.71 6.89 6.29 4.87 3.45 2.81 2.44 注：T=1.069/ 。土工膜拉伸實(shí)驗曲線數(shù)據(jù)如下表 (縱向)3-6：應(yīng)變 （% ）1 2 3 5 8 10拉應(yīng)力 （kN/m）T2.21 4.38 6.44 10.04 13.74 15.4注： ，mkN/51.39max%.6ax土工膜拉伸實(shí)驗曲線數(shù)據(jù)如下表 (橫向)3-7：(%) 1 2 3 5 8 10T 1.57 3.64 6.3 8.76 11.61 13.16注： ，mkN/94.37max5.69ax取表（3-5 ） 、表（3-6 ） 、和表（3-7）分別與兩條土工膜拉伸實(shí)驗曲線相交，見附圖九，得數(shù)據(jù)如下表：表 3-8邊界情況 T maxTaxK1 K2縱向 6.34 2.9 39.51 62.2 6.23 21.45長條縫橫向 6.30 3.0 37.94 69.5 6.02 23.17注：T、 單位為 kN/m， 、 單位為% ；maxmaxK1 = /T，K 2= / ；ax根據(jù)經(jīng)驗，當(dāng) K1、K 2 均大于 5 時，即認(rèn)為所用土工膜強(qiáng)度滿足要求。具體圖見附圖八、附圖九。- 23 -第四章 壩坡穩(wěn)定計算材料浮重度用土力學(xué)公式可求得，為 7.00。4.1 第一組滑動面圖 4-1 第一組滑動面; ；120.43.67590.4WKN137; 836829.；2.211 1sincostanP2212212cotaitasincos0cPWPKK把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得： ； 。69.4KN1.9c4.2 第二組滑動面- 24 -圖 4-2 第二組滑動面示意圖; ；120.36.170.4WKN142; ；69370.2172.3211111sincostanP2212212cotaitasincos0cPWPKK把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得： ； 。04.6KN1.48c4.3 第三組滑動面圖 4-3 第三組滑動面示意圖; ；120.395.748.06WKN14; ；932.0821072.3211111sincostanP2212212cotaitasincos0cPWPKK把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得： ； 。76.43KN1.58c4.4 第四組滑動面- 25 -圖 4-4 第四組滑動面; ；120.47.16839.20WKN146; ；.02972.3211111sincostanP2212212cotaitasincos0cPWPKK把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得： ； 。3406.KN1.7c4.5 第五組滑動面圖 4-5 第五組滑動面示意圖; ；120.43.18729.WKN148; ；5063.7272.3211111sincostanP2212212cotaitasincos0cPWPKK- 26 -把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得： ； 。408.27PKN1.87c4.6 第六組滑動面圖 4-6 第六組滑動面示意圖; ；120.45.7896.31WKN15; ；0.9238.42872.3211111sincostanP2212212cotaitasincos0cPWPKK把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得： ； 。4790.3KN.c4.7 第七組滑動面（馬道）; ；120.64.912.87WKN142; ；2.5832 7.3- 27 -1111sincostan0PWK22122121costaniticos0c WPK把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得： 。.9c4.8 第八組滑動面（馬道）; ；120.7.31452.WKN137; ；2.682.21111sincostan0PW22122121costaiticos0c PKK 把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得： 。.38cK4.9 第九組滑動面（馬道）- 28 -; ；120.3.1645.7WKN140; ；2.467892972.321111sincostanPW22122121costaniticos0c PKK 把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得：； 。.cK4.10 第十組滑動面（馬道）; ；120.73.164.25WKN139; ；5082872.321111sincostan0PW- 29 -22122121costansintasincos0cWPWPKK把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得： 。.3cK經(jīng)過驗算，下游壩坡穩(wěn)定。- 30 -第五章 壩坡面復(fù)合土工膜穩(wěn)定計算5.1 混凝土護(hù)坡與復(fù)合土工膜間抗滑穩(wěn)定計算現(xiàn)澆混凝土保護(hù)層厚 10，設(shè)豎縫，縫距 15m，縫內(nèi)放瀝青處理過的木條1m 長，間斷 1，且在護(hù)坡混凝土板線設(shè) =1、孔距 2m 的排水孔，使其暢通排水。因此水庫水位降落時，混凝土護(hù)坡與復(fù)合土工膜間的水與水庫水位同步下降，對混凝土板不產(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?，F(xiàn)澆混凝土與復(fù)合土工膜的摩擦系數(shù)采用 0.6，粘結(jié)力按 0.0、0.1 kg/cm2 分別計算穩(wěn)定安全系數(shù)。由受力平衡可得安全系數(shù) K 為：（5-1）sintatcf式中：f 為摩擦系數(shù)； 為壩坡與水平面夾角；c 為粘結(jié)力；t 為混凝土保護(hù)層厚度（取 10） ； 為混凝土密度。當(dāng)不考慮粘結(jié)力時 0.6.9tan1/5fK當(dāng)粘結(jié)力為 時：228.9/1.0mNckq81.60tsi/30542ft 顯然，經(jīng)過涂瀝青處理和現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡后，壩坡是穩(wěn)定的。5.2 復(fù)合土工膜與下墊層間的抗滑穩(wěn)定計算考慮不利運(yùn)行情況，分竣工期未蓄水和水庫滿蓄運(yùn)行兩種情況。由于蓄水后水壓力使復(fù)合土工膜對下墊層施加很大壓力，使其安全系數(shù)更大，故只計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 0.577，粘結(jié)力c=0.0、 0.1kg/2 分別計算。由受力平衡可得安全系數(shù) K 為：（5-2）sintan膜Wtcf式中：f 為摩擦系數(shù)； 為壩坡與水平面夾角；c 為粘結(jié)力；t 為混凝土保護(hù)層厚度（取 10） ； 為混凝土密度； 為土工膜重量。膜當(dāng)不考慮粘結(jié)力時0.57.8tan1/fK