重力坝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.docx

重力坝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：1107.0m

校核洪水位（P=0.5%）上游：1105.67m下游：1095.18m

正常蓄水位上游：1105.5m

下游：1094.89m死水位：1100.0m

混凝土容重：24KN/m3坝前淤沙高程：1098.3m泥沙浮容重：5KN/m3

混凝土与基岩间抗剪断参数值：f`=0.5

c`=0.2Mpa

坝基基岩承载力：［f］=400Kpa坝基垫层混凝土：C15

坝体混凝土：C10

50年一遇最大风速：v0=19.44m/s多年平均最大风速为：v0`=12.9m/s吹程D=1000m

（二）、坝体断面

1、非溢流坝段标准剖面

水v

水v

(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=2040KN

W2=24×10.75×8.6/2=1109.4KN

W3=9.81×（1094.5-1090）2×0.8/2=79.46KN∑W=3228.86KN

W1作用点至O点的力臂为：(13.6-5)/2=4.3m

W2作用点至O点的力臂为×8.6=1.067m

W3作用点至O点的力臂为×0.8=5.6m

竖向力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：MOW1=2040×4.3=8772KN·m

MOW2=－1109.4×1.067=－1183.7KN·m

MOW3=－79.46×5.6=－445KN·m∑MOW=7143.3KN·m

②静水压力（水平力）

P1=γH12/2=9.81×(1105.5－1090)2/2=－1178.4KNP2=γH22/2=9.81×(1094.89-1090)2/2=117.3KN

∑P=－1061.1KN

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=－6089KN·mMOP2=117.3×1.63=191.2KN·m

∑MOP=－5897.8KN·m③扬压力

扬压力示意图请见下页附图：

H1=1105.5－1090=15.5m

H2=1094.89－1090=4.89m

(H1－H1)=15.5－4.89=10.61m计算扬压力如下：

U1=9.81×13.6×4.89=652.4KN

U2=9.81×13.6×10.61/2=707.8KN∑U=1360.2KN

U1作用点至O点的力臂为：0m

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=0KN·m

MOU2=－707.8×2.267=－1604.6KN·m∑MOU=－1604.6KN·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=9.81KN/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)

⑤淤沙压力

淤沙水平作用力：

式中：γSb──淤沙浮容重=5KN/m3

hS──挡水建筑物前泥沙淤积厚度=8.3mψSB──淤沙内摩擦角=18°

代入上式得到淤沙