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网络教育学院
《水工建筑物课程设计》
题 目:混凝土重力坝设计
学习中心: 安徽
专 业: 水利水电工程
年 级:
学 号:
学 生:
指导教师:
1 项目基本资料
1.1 气候特征
根据当地气象局50年统计资料,多年平均最大风速14 m/s,重现期为50年的年最大风速23m/s,吹程:设计洪水位 2.6 km,校核洪水位3.0 km 。
最大冻土深度为1.25m。
河流结冰期平均为150天左右,最大冰厚1.05m。
1.2 工程地质与水文地质
1.2.1坝址地形地质条件
(1)左岸:覆盖层2~3m,全风化带厚3~5m,强风化加弱风化带厚3m,微风化厚4m。
(2)河床:岩面较平整。冲积沙砾层厚约0~1.5m,弱风化层厚1m左右,微风化层厚3~6m。坝址处河床岩面高程约在38m左右,整个河床皆为微、弱风化的花岗岩组成,致密坚硬,强度高,抗冲能力强。
(3)右岸:覆盖层3~5m,全风化带厚5~7m,强风化带厚1~3m,弱风化带厚1~3m,微风化厚1~4m。
1.2.2天然建筑材料
粘土料、砂石料和石料在坝址上下游2~3km均可开采,储量足,质量好。粘土料各项指标均满足土坝防渗体土料质量技术要求。砂石料满足砼重力坝要求。
1.2.3水库水位及规模
①死水位:初步确定死库容0.30亿m3,死水位51m。
②正常蓄水位: 80.0m。
注:本次课程设计的荷载作用只需考虑坝体自重、静水压力、浪压力以及扬压力。
表一
状况 坝底高程(m) 坝顶高程(m) 上游水位(m) 下游水位(m) 上游坡率 下游坡率 设计情况 31 84.9 82.50 45.50 0 1∶0.8 校核情况 31 84.9 84.72 46.45 0 1∶0.8 本设计仅分析基本组合(2)及特殊组合(1)两种情况:
基本组合(2)为设计洪水位情况,其荷载组合为:自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。
特殊组合(1)为校核洪水位情况,其荷载组合为:自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。
1.3大坝设计概况
1.3.1工程等级
本水库死库容0.3亿m3,最大库容未知,估算约为5亿m3左右。根据现行《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》(DL5180-2003),按水库总库容确定本工程等别为Ⅱ等,工程规模为大(2)型水库。枢纽主要建筑物挡水、泄水、引水系统进水口建筑物为2级建筑物,施工导流建筑物为3级建筑物。
1.3.2坝型确定
坝型选择与地形、地质、建筑材料和施工条件等因素有关。确定本水库大坝为混凝土重力坝。
1.3.3基本剖面的拟定
重力坝承受的主要荷载是水压和自重,控制剖面尺寸的主要指标是稳定和强度要求。由于作用于上游面的水压力呈三角形分部,所以重力坝的基本剖面是三角形,根据提供的资料,确定坝底宽度为43.29m(约为坝高的0.8倍),下游边坡m=0.8,上游面为铅直。
2 设计及计算内容
2.1 坝高计算
据大坝特性表资料,坝高H=坝顶高程-坝底高程=84.90-31.00=53.90m,为中坝。
2.2 挡水坝段剖面设计
2.2.1 坝顶构造设计
坝顶宽度取8%~10%坝高,且不小于3m, 设计坝顶宽度取4.80m。
坝顶上游设置防浪墙,墙身采用与坝体连成整体的钢筋混凝土结构,高度取1.35m(按设计洪水位计算),宽度取0.50m, 坝顶下游侧设拦杆。
2.2.2 坝底宽度计算
根据大坝特性表资料,坝底宽度T=(84.90-31.00)×0.8=43.12m。
2.2.3 坝体检查排水廊道、排水管幕设计
为了便于检查、观测和排除坝体渗水,在坝体高程65.00处设一检查兼作排水用的廊道,廊道断面采用城门洞形,宽度取1.5m,高度取2.5m,其上游侧至上游坝面的距离取0.05~0.07倍作用水头,且不小于3m,设计取4.00m。
为了减小坝体的渗透压力,靠近上游坝面设置排水管幕,排水管幕至上游坝面的距离取1/15~1/25倍作用水头,且不小于2m,设计取3.00m,间距取2.50m,管径取200mm,排水管幕做成铅直,与纵向排水检修廊道相通,渗入排水管的水可汇集到下层纵向廊道,排水管幕上端通至坝顶。
2.2.4 坝基灌
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