重力坝稳定及应力计算.docVIP

六、坝体强度承载能力极限状态 计算及坝体稳定承载能力极限状态计算 （一）、基本资料 坝顶高程：1107.0 m 校核洪水位（P = 0.5 %）上游：1105.67 m 下游：1095.18 m 正常蓄水位上游：1105.5 m 下游：1094.89 m 死水位：1100.0 m 混凝土容重：24 KN/m3 坝前淤沙高程：1098.3 m 泥沙浮容重：5 KN/m3 混凝土与基岩间抗剪断参数值： f `= 0.5 c `= 0.2 Mpa 坝基基岩承载力：［f］= 400 Kpa 坝基垫层混凝土：C15 坝体混凝土：C10 50年一遇最大风速：v 0 = 19.44 m/s 多年平均最大风速为：v 0 `= 12.9 m/s 吹程 D = 1000 m （二）、坝体断面 非溢流坝段标准剖面 (1)荷载作用的标准值计算（以单宽计算） A、正常蓄水位情况（上游水位1105.5m，下游水位1094.89m） ① 竖向力（自重） W1 = 24×5×17 = 2040 KN W2 = 24×10.75×8.6 /2 = 1109.4 KN W3 = 9.81×（1094.5-1090）2×0.8 /2 = 79.46 KN ∑W = 3228.86 KN W1作用点至O点的力臂为： (13.6-5) /2 = 4.3 m W2作用点至O点的力臂为： W3作用点至O点的力臂为： 竖向力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）： MOW1 = 2040×4.3 = 8772 KN·m MOW2 = －1109.4×1.067 = －1183.7 KN·m MOW3 = －79.46×5.6 = －445 KN·m ∑MOW = 7143.3 KN·m ② 静水压力（水平力） P1 = γH12 /2 = 9.81×(1105.5－1090)2 /2= －1178.4 KN P2 =γH22 /2 =9.81×(1094.89-1090)2 /2 = 117.3KN ∑P = －1061.1 KN P1作用点至O点的力臂为： (1105.5－1090)/3 = 5.167m P2作用点至O点的力臂为： (1094.89－1090)/3 = 1.63m 静水压力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）： MOP1 = 1178.4×5.167 = －6089 KN·m MOP2 = 117.3×1.63 = 191.2 KN·m ∑MOP = －5897.8 KN·m ③ 扬压力 扬压力示意图请见下页附图： H1 = 1105.5－1090 = 15.5 m H2 = 1094.89－1090 = 4.89 m (H1 － H1) = 15.5－4.89 = 10.61 m 计算扬压力如下： U1 = 9.81×13.6×4.89 = 652.4 KN U2 = 9.81 ×13.6×10.61 /2 = 707.8 KN ∑U = 1360.2 KN U1作用点至O点的力臂为： 0 m U2作用点至O点的力臂为： 13.6 / 2－13.6 / 3 = 2.267m 竖向力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）： MOU1 = 0 KN·m MOU2 = －707.8×2.267 = －1604.6 KN·m ∑MOU = －1604.6 KN·m ④ 浪压力（直墙式） 浪压力计算简图如下： 由确定坝顶超高计算时已知如下数据：单位：m 平均波长Lm 波高h1% 坝前水深H 波浪中心线至计算水位的高度hZ 7.644 0.83 15.5 0.283 使波浪破碎的临界水深计算如下： 将数据代入上式中得到： 由判定条件可知，本计算符合⑴H≥Hcr和H≥Lm/2，单位长度上的浪压力标准值按下式计算： 式中：γw ── 水的重度 = 9.81 KN/m3 其余计算参数已有计算结果。 浪压力标准值计算得： 对坝底中点O取矩为（顺时针为“－”，逆时针为“+”）： MOPWK = (9.81×1.113×0.862/2)×(15.5+1.113/3)+ (9.81×3.822×0.862/2)×(15.5－3.822/3) = －(74.687+229.89) = －304.577 KN·m ⑤ 淤沙压力 淤沙水平作用力： 式中：γSb ── 淤沙浮容重 = 5 KN/m3 h S ── 挡水建筑物前泥沙淤积厚度 = 8.3m ψSB ── 淤沙内摩擦角 =18