水工建筑物課程設(shè)計(jì)---水庫(kù)及大壩設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1基本資料1</b></p><p><b>　　1.1概況1</b></p><p>　　1.2地形地質(zhì)概況1</p><p>　　1.3水庫(kù)及大壩設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1</p><p

2、>　　1.3.1水庫(kù)特性1</p><p>　　1.3.2大壩設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1</p><p>　　2壩體實(shí)用剖面尺寸的確定及抗滑穩(wěn)定和強(qiáng)度驗(yàn)算2</p><p>　　2.1初擬重力壩的基本剖面2</p><p>　　2.1.1重力壩壩高2</p><p>　　2.1.2重力壩壩面坡度2</p>

3、<p>　　2.1.3重力壩壩底寬3</p><p>　　2.2壩頂高程的確定3</p><p><b>　　2.3壩頂寬度4</b></p><p>　　2.4剖面尺寸及形狀4</p><p>　　2.5抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算和強(qiáng)度校核5</p><p>　　2.5.1設(shè)計(jì)洪水位荷

4、載計(jì)算5</p><p>　　2.5.2抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算6</p><p>　　2.5.3壩基面強(qiáng)度驗(yàn)算7</p><p><b>　　3細(xì)部構(gòu)造7</b></p><p><b>　　3.1壩頂構(gòu)造7</b></p><p><b>　　3.2壩體結(jié)構(gòu)8&

5、lt;/b></p><p><b>　　3.2.1橫縫8</b></p><p><b>　　3.2.2縱縫8</b></p><p><b>　　3.3廊道設(shè)計(jì)8</b></p><p>　　3.3.1壩基灌漿廊道8</p><p>　

6、　3.3.2壩體排水廊道8</p><p>　　3.4壩體防滲與排水8</p><p>　　3.4.1壩體防滲8</p><p>　　3.4.2壩體排水9</p><p>　　3.5壩體混凝土的強(qiáng)度等級(jí)9</p><p><b>　　4地基處理10</b></p><

7、;p>　　4.1壩基的防滲處理10</p><p>　　4.2壩基排水處理10</p><p><b>　　5設(shè)計(jì)成果圖10</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)10</b></p><p><b>　　1基本資料</b></p><p

8、><b>　　1.1概況</b></p><p>　　溪源水庫(kù)位于A省境內(nèi)B江上游峽谷內(nèi)，下游灌區(qū)雖有小型水利設(shè)施，但現(xiàn)有保灌面積3843畝，尚有13217畝缺水，加上可開(kāi)墾面積2792畝，共有受旱面積15009畝，屬重旱區(qū)。溪源水庫(kù)建成后，將徹底解決該地區(qū)作物灌溉問(wèn)題。</p><p>　　水庫(kù)樞紐組成包括：重力壩；左右灌溉輸水隧洞；壩后式水電站。</p

9、><p><b>　　1.2地形地質(zhì)概況</b></p><p>　　壩址地形詳見(jiàn)地形圖。河床覆蓋為砂、卵石及大孤石，庫(kù)巖多屬基巖，巖性為砂巖和礫巖以及千枚巖，基巖強(qiáng)度堅(jiān)硬，地質(zhì)條件較好，無(wú)滑坡和大量滲水的可能。僅地質(zhì)構(gòu)造上裂隙節(jié)理比較發(fā)育，透水性較大。</p><p>　　1.3水庫(kù)及大壩設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</p><p><

10、b>　　1.3.1水庫(kù)特性</b></p><p>　　設(shè)計(jì)洪水位（P=2%）:145m,相應(yīng)下游水位101</p><p>　　校核洪水位（P=0.2%）：148.5m，相應(yīng)下游水位 102</p><p>　　設(shè)計(jì)洪水下瀉流量：350</p><p>　　校核洪水下瀉流量：400</p><p>

11、　　河床底部高程：100m</p><p>　　死水位高程：118.5m</p><p>　　最終泥沙淤積高程：115.5m</p><p>　　1.3.2大壩設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</p><p>　　1.混凝土容重：24</p><p>　　2.泥沙飽和容重：16</p><p><b>　　3

12、.泥沙內(nèi)摩擦角：</b></p><p>　　4.下游巖基允許最大沖刷單寬流量：</p><p>　　5.壩基面摩擦系數(shù)：f=0.65</p><p><b>　　6.滲透壓力系數(shù)：</b></p><p>　　7.風(fēng)速：多年平均最大風(fēng)速13m/s</p><p>　　8.吹程：D=2

13、公里</p><p>　　9.巖基容許抗壓強(qiáng)度 3.0 MPa</p><p>　　2壩體實(shí)用剖面尺寸的確定及抗滑穩(wěn)定和強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　　2.1初擬重力壩的基本剖面</p><p>　　2.1.1重力壩壩高</p><p>　　壩高=設(shè)計(jì)洪水位-河床底部高程=145m-100m=45m</p>

14、<p>　　2.1.2重力壩壩面坡度</p><p>　　上游壩坡采用折線面，坡度為1：0.2；下游壩坡采用基本三角形破面形式，坡度為1：0.7。如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1重力壩坡面尺寸坡面圖</p><p>　　2.1.3重力壩壩底寬</p><p>　　由上下游起坡點(diǎn)高程、坡度、邊坡系數(shù)等條件通過(guò)幾何關(guān)系

15、可得壩底寬度為38.9m，在（0.7～0.9）壩高=31.5m～40.5m范圍內(nèi)，壩低寬度滿足要求。</p><p>　　2.2壩頂高程的確定</p><p>　　波浪要素按官?gòu)d水庫(kù)公式計(jì)算：</p><p>　　L—波長(zhǎng)，m； </p><p>　　D—風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度，km；</p><p

16、>　　H—壩前水深，m； </p><p>　　hl—波浪高度，m；</p><p>　　hz—波浪中心線高于靜水面的高度，m；</p><p>　　Vo—計(jì)算風(fēng)速，設(shè)計(jì)洪水位時(shí)宜用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速的1.5～2.0倍,此處取1.5即風(fēng)速為19.5m/s；校核洪水位時(shí)宜用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速為13m/s。</p

17、><p>　　壩頂或防浪墻高程＝設(shè)計(jì)洪水位</p><p>　　壩頂或防浪墻高程＝設(shè)計(jì)洪水位。</p><p><b>　　。</b></p><p>　　—壩頂高于靜水位的超高值</p><p>　　—壩頂安全超高（查非溢流壩壩頂安全超高表）。</p><p>　　壩體按三級(jí)

18、建筑物考慮取安全超高分別為：設(shè)計(jì)情況0.4m,校核情況0.3m。壩頂高程如表2-1所示。</p><p>　　表2-1 壩頂高程計(jì)算成果表</p><p>　　經(jīng)過(guò)比較可以得出壩頂或防浪墻頂高程為146.46m，考慮水庫(kù)綜合利用情況取150m，并取防浪墻高1.2m,則壩頂高程為150-1.2=148.8m。則帶有防浪墻的壩高為148.8-100=48.8m。</p><

19、;p><b>　　2.3壩頂寬度</b></p><p>　　按壩高的8%計(jì)算，8%×58.8=4.78m。考慮交通要求，壩頂寬度取4.5m。</p><p>　　2.4剖面尺寸及形狀</p><p>　　初步擬定非溢流壩剖面簡(jiǎn)圖如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 重力壩剖面尺寸</p&

20、gt;<p>　　2.5抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算和強(qiáng)度校核</p><p>　　2.5.1設(shè)計(jì)洪水位荷載計(jì)算</p><p>　　計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2-2。</p><p>　　表2-2 設(shè)計(jì)洪水位荷載計(jì)算結(jié)果</p><p>　　2.5.2抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算</p><p>　　上游校核洪水位為146m，相應(yīng)下游洪水位為104

21、m。根據(jù)《重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》要求抗滑安全系數(shù)Ks≧1.0。</p><p><b>　　抗滑穩(wěn)定系數(shù)按公式</b></p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　計(jì)算；</b></p><p><b>　　式中：</b><

22、/p><p>　　∑W—總鉛直力； ∑P—總水平力； ∑M—對(duì)壩截面形心的總力矩。</p><p>　　校核洪水位時(shí)抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算：</p><p><b>　　由（2-1）式得</b></p><p>　?。?.65×109078.64/16010.07=4.4＞1.0 </p><p

23、><b>　　滿足穩(wěn)定要求。</b></p><p>　　2.5.3壩基面強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　　上游邊緣正應(yīng)力按公式</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　計(jì)算；</b></p><p>　　下游邊緣正

24、應(yīng)力按公式</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　計(jì)算。 </b></p><p><b>　　B—壩底寬度；</b></p><p>　　由（2-2）式得上游邊緣正應(yīng)力</p><p>　?。?5819.17/3

25、9.04-6×121691.25/39.042=215.74Kpa＞0</p><p>　　由（2-3）式得下游邊緣正應(yīng)力，</p><p><b>　　不計(jì)揚(yáng)壓力時(shí)：</b></p><p>　?。?2366.76/39.04+6×86505.37/39.042==953.35Kpa＜4.3Mpa；</p>

26、<p><b>　　計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)：</b></p><p>　?。?5819.17/39.04+6×121691.25/39.042==910.99Kpa＜4.3Mpa</p><p>　　綜上可知，剖面尺寸滿足抗滑穩(wěn)定和強(qiáng)度要求。</p><p><b>　　3細(xì)部構(gòu)造</b></p>

27、<p><b>　　3.1壩頂構(gòu)造</b></p><p>　　壩頂上游設(shè)置防浪墻，與壩體連成整體，其結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。防浪墻在壩體橫縫處留有伸縮縫，縫內(nèi)設(shè)止水。墻高為1.2m，厚度為30cm，以滿足運(yùn)用安全的要求。壩頂采用混凝土路面，向兩側(cè)傾斜，坡度為2%，兩邊設(shè)有排水管，匯集路面的雨水，并排入水庫(kù)中。壩頂公路兩側(cè)設(shè)有寬1m的人行道，并高出壩頂路面20cm，壩頂總寬度為4.5

28、m，下游側(cè)設(shè)置欄桿及路燈。</p><p><b>　　3.2壩體結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　3.2.1橫縫</b></p><p>　　垂直于壩軸線布置，縫距為20m，縫寬2cm，內(nèi)有止水。</p><p>　　壩體設(shè)有兩道止水片和一道防滲瀝青井。止水片采用1.0mm厚的紫銅片，第一

29、道止水片距上游壩面1.0m。兩道止水片間距為1m，中間設(shè)有直徑為20cm的瀝青井，止水片的下部深入基巖30cm，并與混凝土緊密嵌固，上部伸到壩頂。</p><p><b>　　3.2.2縱縫</b></p><p>　　縱縫為臨時(shí)性，縫內(nèi)設(shè)有鍵槽，待混凝土充分冷卻后，水庫(kù)蓄水前進(jìn)行灌漿。</p><p><b>　　3.3廊道設(shè)計(jì)&l

30、t;/b></p><p>　　3.3.1壩基灌漿廊道</p><p>　　位置：廊道底部距壩基面5m，廊道底部形狀：城門洞形，底寬3m，高3.5m。高程為145m，上游側(cè)（中心點(diǎn)）距上游壩面4m;部上游側(cè)設(shè)排水溝，并在最低處設(shè)集水井。平行高，坡度不大于40o。</p><p>　　3.3.2壩體排水廊道</p><p>　　自基礎(chǔ)廊道

31、沿壩高每隔20m設(shè)置一層廊道，共設(shè)3層。底部高程分別為165m，185m，205m，形狀為城門洞形，其上游側(cè)（中心點(diǎn)）距上游壩面4m，底寬2m，高3m，左右岸各有一個(gè)出口。</p><p>　　3.4壩體防滲與排水</p><p><b>　　3.4.1壩體防滲</b></p><p>　　在壩的上游面、溢流面及下游面的最高水位以下部分，采用一

32、層厚2m具有防滲性能的混凝土作為壩體的防滲設(shè)施。</p><p><b>　　3.4.2壩體排水</b></p><p>　　據(jù)壩的上游面3m沿壩軸線方向設(shè)一排豎向排水管幕。 管內(nèi)徑為20cm，間距為3m， 上端通至壩頂，下端通至廊道，垂直布置。排水管采用無(wú)砂混凝土管</p><p>　　3.5壩體混凝土的強(qiáng)度等級(jí)</p><

33、;p>　　壩體混凝土應(yīng)滿足強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕、抗沖刷、低熱、抗裂、硬化時(shí)體積變小等性能的要求。為了合理使用材料，壩體混凝土可按不同部位、不同的工作條件采用不同強(qiáng)度等級(jí)，通?？煞譃橄铝袇^(qū)域：</p><p>　?、駞^(qū)：上下游最高水位以上壩體外部表層混凝土；</p><p>　?、騾^(qū)：上下游水位變化范圍內(nèi)壩體外部表層混凝土；</p><p>　　Ⅲ區(qū)：上下游

34、最低水位以下壩體外部表層混凝土；</p><p>　?、魠^(qū)：壩體基礎(chǔ)混凝土；</p><p>　?、鯀^(qū)：壩體內(nèi)部混凝土；</p><p>　　Ⅵ區(qū)：抗沖刷部位混凝土。</p><p>　　混凝土分區(qū)的尺寸：一般外部（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)）混凝土各區(qū)厚度最小2～3m，上游面的厚度比下游面大，基礎(chǔ)混凝土（Ⅳ區(qū)）厚度為0.1B（B為壩體底寬），并不小于3m

35、，不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土之間要有良好的接觸帶。壩體分區(qū)圖如圖3-1所示：</p><p><b>　　4地基處理</b></p><p>　　4.1壩基的防滲處理</p><p>　　在基礎(chǔ)灌漿廊道內(nèi)鉆設(shè)防滲帷幕和排水孔幕，其中心線距壩基處壩面分別為12m和15m。防滲帷幕采用膨脹水泥漿做灌漿材料，其位置布置在靠近上游壩面的壩基及兩岸。帷幕的深度取

36、15m，河床部位深，兩岸逐漸變淺，灌漿孔直徑取80mm，方向豎直，孔距取2m，設(shè)置一排。</p><p><b>　　4.2壩基排水處理</b></p><p>　　壩基的排水孔幕在防滲帷幕的下游，向下游傾斜，與灌漿帷幕的夾角為10o，孔距取3m，孔徑為130mm，孔深為10～15m，沿壩軸線方向設(shè)置一排。</p><p><b>　

37、　5設(shè)計(jì)成果圖</b></p><p>　　重力壩全長(zhǎng)370m，最大壩高46.46m。壩頂寬度4.5m。工程修建期間該重力壩在放空水庫(kù)、沖沙、施工導(dǎo)流等環(huán)節(jié)發(fā)揮了重大作用，為整個(gè)工程的順利進(jìn)行提供了有利條件。它的建成將有效減免附近1.5萬(wàn)畝農(nóng)田和南平市的洪災(zāi)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)成果圖有擋水壩剖面圖、壩體立視圖、壩頂細(xì)部構(gòu)造圖、壩體廊道結(jié)構(gòu)圖。詳圖請(qǐng)參見(jiàn)附錄。<

38、/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]　天津大學(xué)祁慶和主編．水工建筑物[M]．北京．水力電力出版社．1986年</p><p>　　[2]　水利電力部．水工建筑無(wú)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范SDJ10—78. 北京．水利電力出版社．1979年</p><p>　　[3]　華東水利學(xué)院主編．水工設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京．