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实用标准文案
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第三章 非溢流重力坝设计
3.1基本剖面设计
3.1.1剖面设计原则
重力坝的设计断面应由基本荷载组合控制,并以特殊荷载组合复合。设计断面要满足强度和强度要求。非溢流坝剖面设计的基本原则是:①满足稳定和强度要求,保证大坝安全;②工程量最小;③优选体形,运用方便;④便于施工,避免出现不利的应力状态。
3.1.2基本剖面拟定
图3.1
重力坝的基本剖面是指坝的基本剖面是指在自重、静水压力(水位与坝顶齐平)和扬压力三项主要荷载作用下,满足稳定和强度要求,并使工程量最小的三角形剖面,如图3.1。在已知坝高H、水压力P、抗剪强度参数f、c 和扬压力U 的条件下,根据抗滑稳定和强度要求,可以求的工程量最小的三角形剖面尺寸。
3.1.3实用剖面的拟定
一、坝顶高程的拟定
坝顶高程应高于校核洪水位,坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程。坝顶高程由静水位+相应情况下的风浪涌高和安全超高定出。即=静+式中:=。式中:----为波浪高度;----为波浪中心线超出静水位的高度;----为安全超高。
1、超高值的计算
(1)基本公式
坝顶应高于校核洪水位,坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程,可由式计算,应选择三者中防浪墙较高者作为选定高程。
(2.1)
式中—防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差;
—累计频率为1%的波浪高度;
—波浪中心线至设计洪水位或校和洪水位的高差;
——安全超高 ;
的取值,根据下表3.1
表3.1
安全级别
运用情况
Ⅰ
(1级)
Ⅱ
(2级)
Ⅲ
(3级)
设计洪水位
校核洪水位
0.7
0.5
0.5
0.4
0.4
0.3
故本设计坝的级别为2级,所以设计安全超高为0.5m,校核安全超高为0.4m。
对于hl%和hz的计算采用官厅公式计算:
,
式中:
----计算风速,m/s, 在计算和时,设计洪水位和校核洪水位采用不同的计算风速值。计算风速在水库正常蓄水位和设计洪水位时,宜采用多年平均最大风速的1.5~2.0倍,校核洪水位时宜采用相应多年平均最大风速。
----吹程,;
----波长,;
----坝前水深,;
(2)正常蓄水位时计算
风速采用C 江地区多年平均风速的1.5~2.0倍,即:
风速,吹程。
各波浪计算要素计算如下:
波高
由于之间,则为累计频率5%的波高,根据换算累计频率为1%的波高为。
波长=
则
(3)设计洪水位时计算
风速采用C 江地区多年平均风速的1.5~2.0倍,即:
风速,吹程。
各波浪计算要素计算如下:
波高
由于之间,则为累计频率5%的波高,根据换算累计频率为1%的波高为。
波长=
则
(4)校核洪水位时计算
风速采用C 江地区多年平均最大风速,即:
风速,吹程。
各波浪计算要素计算如下:
波高
由于之间,则为累计频率10%的波高,根据换算累计频率为1%的波高为。
波长=
则
2、坝顶高程计算
根据以上设计及校核水位时的计算结果,得出俩种状况下的坝顶高程:
(1)设计洪水位时的坝顶高程:
▽坝顶=设计蓄水位+=236+2.486=238.49m
(3)校核洪水位时的坝顶高程:
▽坝顶=校核蓄水位+=236.5+1.71=238.21m
保证大坝的安全运行,应该选用其中的较大值▽坝顶=238.49m,且坝顶高程要高于校核洪水位,所以取坝顶高程为▽238.49m。为保证大坝的安全运行,当坝顶设置有与坝体连成整体的防浪墙,高为1.2m时,可降低坝顶的高程,所以取坝顶高程为▽238.49-1.2=237.3m。
3、确定坝基高程
河床高程 137m,校核洪水位为 236.5m,地基开挖时河床上为冲积砂质粘土、沙砾石等,所以开挖应按 100m 以上坝高标准要求考虑。根据规范,坝高超过 100m 时,可建在新鲜、微风化至弱风化下部基岩上。
根据地质条件,河床底部有砂砾石覆盖层2m,河床底部片岩石英岩相间存在,风化较轻,故初步定出开挖深度为2.7m,地基考虑技术加固。可确定坝基高程平均为134.3m。
因此,坝高H=坝顶高程-坝基高程=237.3-134.3=103m,取坝高为103m,即坝高H=103m,故坝顶高程为237.3m。
二、拟定坝顶宽度
坝顶宽度应根据设备布置、运行、检修、施工和交通等需要确定并应满足抗震,特大洪水时维护等要求。
根据规范的规定,坝顶宽度可采用坝高的 8%~10%取值,且不小于 2m 并应满足交通和运行管理的需要。按坝高的 10%计算,即为 10.3米,由于本设计对公路要求不高,故设置为二级公路,根据《二级公路技术标准及主要指标》
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