《H江碾压混凝土重力坝 设计说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《H江碾压混凝土重力坝 设计说明书（118页珍藏版）》请在文档大全上搜索。
1、摘 要本次设计的基本资料取于我国西南部地区的已建工程。首先进行坝型的选择，我们主要考虑地形、地质、水文、人文和气候条件。经过对几种可建造坝型的多方面比较，我们选择建造高碾压混凝土重力坝。它比实体重力坝所使用混凝土方量少，总体造价低。大坝安全也是大坝设计中最重要的控制因素，坝愈高安全愈重要。由于水库蓄水量很大，更需要有谨慎的设计，以防止因失事而招致重大的生命财产损失。小心处理诸多影响运行性能的因素，确保坝的安全、经济和效用。溢洪道是河川水利枢纽中必备泄水建筑物，用以排泄水库不能容纳的多余洪水量。碾压砼重力坝通常在坝顶设置溢洪道，入库设计洪水的选择和确定，必须在充分研究流域水文因素的基础上进行，然
2、后才能确定溢洪道的尺寸。对于过坝水流的调泄，需要有合理慎重的设计，以避免生命财产的损失。我们是通过调洪演算来确定起调流量和下泄流量从而来设计坝顶溢洪道。在满足约束条件的前提下，根据大坝基本剖面最小原则确定该碾压混凝土大坝的剖面和轮廓尺寸，也包括坝身的一些细部构造以及对地基的处理等。在确定完上下游坡度后，用稳定计算和材料力学法从正常蓄水，设计洪水水位，校核洪水水位以及正常加地震四个工况下来验证和校核设计剖面的可行性。同样溢流坝段的分析同非溢流坝段。在完成坝体基本剖面的设计后，要通过材料力学的方法对坝体内的应力进行计算与分析，在保证坝体四个截面上的应力在正常蓄水和设计工况下都不出现拉应力，在地震和
3、校核情况下的拉应力满足规范的要求。在设计第二主要建筑物时，设置压力钢管为水轮机供水。采用坝内埋管形式，钢管用箍筋和加劲环加固，设置伸缩节防止钢管因温度变化而拉长或收缩使应力增大。并且也对压力钢管进行了细部构造和配筋计算。碾压砼重力坝通常分期施工，而且对施工时时间的要求非常高，因为它的整个坝体有四部分，各种建坝材料的凝结时间和材料与材料之间的结合时间都要求很高，所以分期导流是大坝建造的关键一步，要尽可能的减少受到水文、地形、地质和施工计划的影响。通过本次设计我们掌握了碾压砼重力坝的设计流程，对于碾压砼重力坝的一些特点和设计时应该注意的方面进行了了解，完成了知识从理论学习到实际运用的过渡，体会到了
4、身为一个水利设计者所需要具备的品质和担负的责任，这对我们以后的工作或是学习都是一次锻炼。关键词关键词：材料力学法；碾压混凝土重力坝AbstractThe dam site selection, mainly depends on the topography, geology, hydrology, cultural and climatic conditions. The design of the basic information from the southwestern region of China has building works. After the constructio
5、n of several dams to compare estimates of economy, we choose the construction of high RCC gravity dam. Than by the use of concrete gravity dam entities to small, low overall cost.Roller compacted concrete gravity dam is usually set up the top of the dam spillway, the spillway for river water dischar
6、ge structure essential hub for the excretion of excess reservoir can not accommodate the flood volume, must be designed to discharge the largest volume, while at the same time to maintain the reservoir the water level below the expected level. Design of flood storage options and determined to be in
7、full hydrological study conducted on the basis of factors, and then to determine the size of the spillway. For the transfer of water 过坝 China, there is a reasonable need careful design, in order to avoid the loss of lives and property. We are through the flood transfer from calculus to determine the
8、 discharge flow of traffic and thus to design the top of the dam spillway.Then in the upstream and downstream to meet the stability and stress conditions, the smallest profile in accordance with the basic principles of the dam to determine the profile of roller compacted concrete dam of the size and
9、 contour, including the dam body structure as well as some detail the handling of the foundation. End in determining the upper and lower slope, the use of stable computing and mechanics of materials from the normal water storage, design flood level, check flood level, as well as the normal increase
10、in the earthquake four conditions designed to verify and check the feasibility of profiles. Spillway section of the same analysis with the non-overflow dam paragraph.End in the design of the basic profile of the dam, the mechanics of materials by the method of stress on the body to carry out calcula
11、tion and analysis of the four sections in the dam to ensure that the stress in the normal storage conditions and design of tensile stress did not appear , in the case of earthquake and checking the tensile stress to meet the specification requirements.The main buildings in the design of the second,
12、the set pressure of the water supply pipe for the turbine. Pipe used in the form of dam, steel ring with strong reinforcement stirrups processing, set up to prevent the pipe joints due to temperature change and lengthen or shrink so that the stress increases. And also the pressure of a steel reinfor
13、ced structure and calculated in detail.Roller compacted concrete gravity dam is usually the construction phases, but also the requirements of the construction time is very high, because it is the whole dam has four parts, all kinds of materials to build the setting time and materials and materials c
14、ombined with the time between the request is high, so the phased diversion is a key step in the construction of the dam, to the extent possible, to reduce the vulnerability of the hydrology, topography, geology and construction programs.Design of dam safety is also a dam to control the most importan
15、t factors, the higher the dam the more important security. Reservoir storage capacity due to a large, but also the need for careful design in order to prevent a major accident resulting in loss of lives and property. Careful with a lot of factors that affect performance to ensure that the dams secur
16、ity, economy and effectiveness.We adopted the design of the roller compacted concrete gravity dam mastered the design method, but also know the roller compacted concrete gravity dam on a number of important characteristics and the design should pay attention to where the completion of the knowledge
17、learned from the practical application of the theory of the transition, experienced designers who need a water conservancy project with quality and responsibility, which we later learn is a job or training.Keywords: the mechanical method ；Roller compacted concrete gravity dam;目录摘摘 要要 .1第一章第一章 综合综合说说
18、明明.- 1 -第一节枢纽布置.- 1 -一、发电.- 1 -二、防洪.- 1 -三、航运.- 1 -第二节设计要求.- 1 -第三节工程特性表.- 2 -第二章第二章设计基本资料设计基本资料.- 4 -第一节自然地理.- 4 -一、流域概况.- 4 -二、气候特征.- 4 -三、径流、洪水、泥沙.- 5 -第二节工程地质.- 8 -1、地震烈度.- 8 -2、地形地貌.- 8 -3、地层岩性.- 9 -4、地质构造.- 9 -5、岩体物理力学性质.- 9 -第三节碾压混凝土层面和大坝建基面的抗剪强度指标.- 10 -第四节各分区砼相应龄期的抗压强度指标.- 11 -第五节筑坝材料.- 19
19、-第六节水库淹没处理及移民安置.- 19 -1、LT 水库淹没影响实物指标.- 19 -2、移民安置规划.- 19 -第七节施工组织.- 19 -1、施工条件.- 19 -2、对外交通.- 20 -3、材料供应.- 20 -第三章第三章枢纽整体布置和坝型选择枢纽整体布置和坝型选择.- 20 -第一节工程等别与建筑物级别.- 20 -第二节枢纽布置.- 21 -第三节坝型选择.- 21 -1、拱坝.- 21 -2、土石坝.- 21 -3、面板堆石坝.- 21 -4、重力坝.- 22 -第四节洪水调洪演算.- 23 -1、计算原理：.- 23 -2、计算结果：.- 23 -第五节坝顶高程的确定.-
20、 24 -第四章第四章非溢流坝段剖面设计非溢流坝段剖面设计.- 25 -第一节剖面尺寸拟定.- 25 -第二节 坝体强度和稳定承载能力极限状态验算及应力计算 .- 27 -1、稳定的校核验算.- 27 -2、坝体上游面的拉应力正常使用极限状态计算.- 28 -3、坝趾抗压强度承载能力极限状态.- 28 -4、确定计算截面.- 28 -5、荷载计算.- 28 -6、强度、校核验算和荷载成果表.- 33 -第三节 应力结果 .- 55 -1、计算应力.- 55 -2、应力成果表.- 57 -3、应力结果分析.- 70 -4、应力分布图.- 70 -第五章第五章溢流坝段剖面设计溢流坝段剖面设计.-
21、70 -第一节孔口设计.- 70 -1、泄水方式的选择.- 70 -2、洪水标准的确定.- 70 -3、单宽流量的选择.- 70 -4、孔口净宽拟定.- 70 -5、溢流坝段总长度的确定.- 70 -6、流量和堰顶高程的确定.- 70 -7、定型水头的确定.- 70 -第二节消能防冲.- 70 -1、消能方式.- 70 -2、挑流鼻坎设计.- 70 -3、反弧半径的确定.- 70 -4、挑距和冲坑的估算.- 70 -第三节剖面设计.- 70 -第四节四个不同截面在不同工况下坝体的强度和稳定验算.- 70 -1、计算荷载.- 70 -2、荷载计算成果表.- 70 -第五节应力结果.- 70 -1
22、、应力计算.- 70 -2、应力计算成果表.- 70 -3、应力结果分析.- 70 -4、应力分布图.- 70 -第六章第六章第二建筑物（压力钢管）的设计第二建筑物（压力钢管）的设计.- 70 -第一节引水管道的布置.- 70 -1、压力钢管的形式.- 70 -2、管道轴线布置.- 70 -3、进水口体形设计.- 70 -4、拦污栅.- 70 -5、闸门及启闭设备.- 70 -6、细部构造.- 70 -7、压力钢管结构计算.- 70 -第七章第七章施工组织设计施工组织设计.- 70 -第一节施工导流方案.- 70 -一、导流标准.- 70 -二、导流方案.- 70 -三、导流建筑物.- 70
23、-四、导流时段.- 70 -第二节施工总进度安排.- 70 -第三节导流工程参数.- 70 -参参考考 文文 献献 .- 70 -第一章 综合说明第一节枢纽布置本工程同时兼有了防洪、发电、灌溉、渔业等综合利用效益。一、发电装机容量为 7600 MW，正常蓄水位为 374.6 m，死水位为 330.1 m， 台机7组满发时的流量为 7537 m3/s，尾水位为 225.5m。厂房类型为全地下式厂房，主厂房尺寸为 338.574.4(m m m)，机组间距为，安装间（主/34.2(m m m)。开关站为地面户内式，平面尺寸为 33517.5 (m m)。二、防洪LT 水库是 W 江防洪的战略性工程
24、，承担 W 江中下游地区防洪任务，总防护人口达 1200 万人，保护耕地近 700 万亩。工程的兴建可将 W 江和 W、N 江三角洲防洪标准由约 20 年一遇提高到约 400 年一遇（400m 提高到约 50 年一遇） ，遇 DTX水库联合防洪，可使下游的防洪标准由 20 年一遇提高到 100 年一遇；无论式从防洪效益还是替代防洪工程投资来说，其防洪作用均非常显著。在遇 500 年和 10000 年一遇的洪水时，经水库调洪后，洪峰流量由原来27600 m3/s 和 35500 m3/s 分别削减为 23540 m3/s 和 26900 m3/s。要求校核洪水时最大下泄流量限制为 28200 m
25、3/s，校核洪水位不超过正常蓄水位 4.5 m。三、航运H 河属于滩多、坡陡、流急的河流，全河大小滩险约有 300 处。天然情况下，除 O 滩至 SL 镇（L 江河口） 170 km 河段为常年通航河段外，其余河段基本不能通航。LT 水库建成后，会使库区干流以上 250 km 范围内形成深水航道，坝址下游河道枯水流量得到了大幅度增加，为实现 H 河全面通航，并直达珠江三角洲出海奠定了基础，为西南有关省区物资外运提供了一条廉价的水上运输线，从而可带动沿河经济的发展，促使西部大开发战略的实施。第二节设计要求在明确设计任务及对原始资料进行综合分析的基础上，要求：1根据防洪要求，对水库进行洪水调节的计
26、算，确定坝顶高程及溢洪道孔口尺寸；2通过分析，对可能的方案进行比较，确定枢纽组成建筑物的型式、轮廓尺寸及水利枢纽的布置方案；3详细做出大坝设计，通过比较，确定坝的基本剖面和轮廓尺寸，拟定地基处理方案与坝身构造，进行水力,静力计算；4对碾压混凝土重力坝进行设计，选择建筑物的型式与轮廓尺寸，确定布置方案，拟定细部构造，进行水力和静力计算；5决定枢纽的施工导流方案，安排工程施工控制进度。第三节工程特性表表 1-1 工程特性表名称数量单位备注流域面积98500km2坝址控制面积多年平均径流总量508108 m3设计洪水流量27600m3/s洪峰校核洪水流量35500m3/s洪峰河流特性多年平均径流量1
27、610m3/s正常蓄水位374.6m正常尾水位m发电死水位329.9m设计洪水位375.63m校核洪水位375.89m库容165108 m3设计下泄流量23750m3/s设计下游水位25m校核下泄流量24520m3/s校核下游水位25m水库特性发电装机容量7600MW大坝等级一级大坝类型碾压砼重力坝坝顶高程3m放浪墙顶高程 m拦河大坝坝高m附表 1-1坝顶宽度16m上游坡度下游坡度6坝基面高程190m坝顶宽度上游折坡点高程290m堰顶高程35m溢流面前缘净宽105m消能方式挑流消能鼻坎高程260m反弧半径50m挑射角30泄水建筑物单宽流量23354m3/s校核第二章设计基本资料第一节自然地理一
28、、流域概况H 河是 W 江水系中上游的河段。H 河全长为 1573 km，流域面积为 138340 km2。流域属副热带气候区，气候温和多雨，4 %，流域各地多年平均降水量在760 1860 mm 之间，总的趋势山东向西递减。径流主要由降雨形成，径流年内分配为：5 %，11 月 %。LT 水电站位于 H 江的上游。坝址以上流域面积为 98500 km2，占 H 河流流域面积的 71 %。坝址以上流域，大支流多，地形复杂，汛期暴雨量级虽不大但却频繁发生，造成洪水连续、洪水总量较大。二、气候特征1、气温：坝址多年平均气温为 ，月平均最低（1 月份）气温为 ，月平均最高气温（7 月份）为 ，实测最低
29、值（1 月份）为 ，实测的最高值（7 月份）为 。2、湿度：历年平均相对湿度为 80 %，其中最高的是 6、7、8 月，历年平均值均为 85 %；最低为 2 月，历年平均值为 74 %。3、降雨量：坝区多年平均降水量，雨季（410 月份）降水量占年降水量的 89.2%，其中59 月份降水量占全年的 76.0%，多年平均降雨日数为 156d，雨季雨日占全年的69.7%。多年平均日雨量10mm（中雨及以上）日数为 38.5d，日雨量25mm（大雨及以上）日数为 15.0d，日雨量50mm（暴雨）日数为 3.9d，日雨量100mm（大暴雨）日数为 0.6d。 表 2-1 坝区历年（1972 1992
30、 年）各时段的最大降水量时段(min)10203060901201802403605407201440雨量(mm)4、蒸发量：历年水面蒸发量的平均值为 mm，历年的最大值为 mm，历年最小值为 mm。5、风向风力：历年最大风速为 14m/s，相应风向为 NE 向。极大风速为 24m/s，相应风向为E、NE，吹程为 2km。三、径流、洪水、泥沙1、 径流：径流主要由降水形成，多年平均径流量 1610 m3/s，多年平均年径流总量为508 亿 m3，年际变化较为平稳，年变差系数是 0.24，实测的最大年平均径流量和最小的 倍。实测的最大流量为 16900 m3/s，实测最小流量为 174 m3/s
31、，各频率年径流成果见表 2 - 2。表 2-2 年径流频率成果表%125102050759095990(3/)2640250022902120192015801340114010308492、 洪水：H 河流域洪水由暴雨形成。LT 以上流域面积大，主流源远流长，大支流多，汛期暴雨量级虽不大，但是发生频繁，往往造成连续性洪水，单峰洪水甚少，复峰居多。设计洪水成果见表 2-3。 表 设计洪水成果表2 3P（%）项目0.010.10.21510洪峰流量(3/)3550029500276002320018500163007d 洪量亿(m3/s)1581321241138474.4表 坝址处设计洪水过程
32、线（）2 40.2%P 月日时流量月日时流量61914131007621670020149008156002021530014145008152002013700141490072129002014300812100212136001411400812700201070014119008210200201120089740222106001496208102002010200149680921370020921081700023288501420200885002022600148260102221002082008209002428140141940088090201790014831011
33、2169002086308174002528970142020088930202330014909012226000209300827300附表 2-426293001427600892902027000149230132259002093808248002729500142340089670202210014954014220700209230819600282897014185008873020175001485001521670020838081580029283201415100810800201460014126001621420020138008137003021500014132
34、0081560020129001415100172125002014700812300712143001412000813900201190014136001821180020132008117002212900141160081260020115001412300192114002012000811300321190014112008127002011100141560020211000附表 2-420180008109004219500141080082010020107001420400212106002020700810500522030014104008196002010300141
35、880022210200201780081010015000p=0.01%400003000035000250002000010000时间61612131514101198141414141414141414龙滩坝址 校核洪水过程线（1966年7月典型）图 2-1校核洪水过程线3、 泥沙：H 河泥沙以悬移质为主，悬沙颗粒较细。由实测资料统计，坝址处多年平均输沙率为 1660kg/s，多年平均含沙量为 5kg/m3 ，多年平均输沙量为 5240 万 t 。第二节工程地质1、地震烈度坝址位于相对稳定的地块内，属弱震环境，无区域性活动断层穿过，不存在发生地震的地质背景，区域地震危险性主要受外围地震影
36、响，经过审定：坝址地震基本烈度和水库可能诱发地震影响烈度均为 7 度。2、地形地貌坝址河谷为较平坦“V” 。河流流向为 S 30 0 E，至坝址处转为 S 80 0 E。枯水期河水面高程为 219 m，水面宽 90 100 m，水深 13 m 。河床沙卵石厚 0 6m ，局部达 17 m。河床两侧均有基岩礁滩裸露，左岸宽 10 m，右岸宽 40 70 m 。左岸的地形整齐，山体宽厚。右岸受冲沟切割，地形的完整程度稍逊于左岸。两岸的山顶高程 600 m，岸坡的坡度 32 42 2 m，局部厚 8 25 m。3、地层岩性坝址的上游地层为三叠系下统罗楼组，以薄层、中厚层硅质泥板岩、硅质泥质灰岩为主，
37、夹少量粉砂岩互层岩组。坝址及其下游出露地层为三叠系中统板纳组，由厚层钙质砂岩、粉砂岩、泥板岩互层组成，属坚硬和中坚硬岩石。地下洞室布置区是坝区地质条件相对较好的地段之一，90 % 95 %以上的洞体位于质量较好和中等、类围岩内，围岩地层为板纳组；岩性以砂岩为主，或为砂岩和泥板岩互层岩组， 岩石强度较高。进水口的边坡蠕变岩体自然现状稳定，只要开挖后采取一定的工程措施，边坡整体稳定。4、地质构造坝址岩层为单斜构造，走向 N50 200W，与河流向夹角约为 70，倾向NE（下游偏左岸） ，倾角 550 63。坝址的下游岩层倾角逐步变缓至约 40左右。断层依其走向，主要可分为四组。第一组：产状 N50
38、200 W,NE 600，以层间错动为主，多达 200 余条，80 % 以上的破碎带宽度小于 10 cm。第二组：产状 N 30 0 60 0 W,NE 60 0 850，平均间距 30 50m/条。第一组：产状 N70 0 900 W,NE 70 0 85 0第一组：产状 N65 0 80 0 W,NE 80 0，破碎带较宽。5、岩体物理力学性质表 2-5 岩体力学参数表抗剪断强度变形模泊桑比量fc(Mpa)fc(Mpa)(GPa)强风化中等风化67砂岩微风化1516断层弱结构面层面表 2-6 物理力学试验成果表单轴抗压强度(MPa)弹性模量(GPa)岩体密度(g/cm3)比重孔隙率饱和吸水
39、率(%)干燥饱和软化系数静弹动弹抗拉强度(MPa)抗折强度(MPa)强风化12878中等风化168119微风化183155第三节碾压混凝土层面和大坝建基面的抗剪强度指标表 2-7 碾压混凝土层面抗剪断参数建议值建议参数Cvf=0.20,CvcCvf=0.20,Cvc坝高(m)fc(MPa)fc(MPa)210156表 2-8 各分区砼相应龄期的抗压强度抗压强度（MPa）编号强度种类7d28d90dC25142634C20132229C1581923C25142633第四节各分区砼相应龄期的抗压强度指标图 2-2 坝体砼分区图（I坝体分区）表 2-9 大坝各坝段建基面混凝土与岩体 f、c建议值坝
40、段编号面积建基面岩体特征工程岩体（BQ）分级坝基财体工程地质分类地质因素法建议值 (BQ)均值 级别 混凝土与岩体类别混凝土与岩体混凝土与岩体 混凝土与岩体f、c(Mpa)f、c(Mpa)f、c(Mpa) f、c(Mpa)214弱风化岩体、有 F60通过306IVIV附表 2-10660弱微风化岩体、有F60通过329IVIV1790弱微风化岩体、有F60通过348IVIVIII3230微风化岩体453II1.11IIIII13465微风化顶部岩体447III1.11III11835弱微风化岩体416III1III1112110弱微风化岩体390IIIIII0.95112435弱风化底部岩体3
41、89IIIIII0.95112720弱微风化岩体393IIIIII0.9511113000弱微风化岩体409III1III111123275弱风化底部岩体430III1III1134800弱风化底部岩体439III1IIIII1143250弱风化底部岩体453IIIIIII1153260弱风化底部岩体、局部有缓倾角节理密集带458IIIIIII1163330大部分为微风化上部岩体局 部有缓倾角节理密集带II1173370大部分为微风化上部519IIII岩体183370大部分为微风化上部岩体508IIIIIII1附表 2-10193330 大部分为微风化上部岩体，局部有缓倾角节理密集带508II
42、486020大部分为微风化上部岩体，局部有缓倾角节理密集带，11%为T2b18IIIII340021弱微风化岩体、19%为T2b18泥板505IIIIIII岩223860弱风化底部岩体、小断裂发育、33%为 T2b18泥板岩413III11III1232230弱风化底部岩体、有 F4 断层通过、坝趾有缓倾角节理密集带及15 为T2b18泥板岩408IIIIII241870弱风化下部岩体、有 F4 断层通过、43%为T2b18泥板岩360IIIIVIII251600弱风化中下部岩体、46%为T2b18泥板366IIIIVIII岩261338弱风化一部岩体、45%为T2b18泥板岩401IIIIV
43、1III0.91271188弱微风化岩体、26%为T2b18泥板岩462IIIIIII1.1281060微风化岩体、19%为 T2b18泥板岩501II IIIII 29963微风化岩体、有F1 断层通过 32%为 T2b18泥板岩449IIIII30963微风化岩体、49%为 T2b18泥板岩465II IIIII31963微风化岩体、52%为 T2b18461IIIIIII泥板岩321210弱微风化岩体、90%为T2b18泥板岩356IIIIV1III第五节筑坝材料坝址附近河段缺乏天然砂石料，混凝土所需砂石骨料需要 km 的右岸 M 村沟内的 M 村口及 DFP 二迭系灰岩料场，储量及质量
44、均满足工程要求。DFP 选定为大坝及围堰的混凝土骨料料源，储量达 1 亿 m3以上，M 村沟内有一片缓坡地，距坝址直线距离为 km，布置砂石料生产加工系统，系统规模为设计生产能力 2000 t/h，设计处理能力 2500 t/h。M 村选定作为其它主体建筑物及临建工程的混凝土骨料料源，灰岩储量约 470 万 m3，M 村口经开挖平整后布置砂石料加工系统，系统规模为设计生产能力 240 t/h，设计处理能力 300 t/h。坝区内有三处土料场的残坡积土层较集中、开采条件较好，平均厚度 2 3 m %，总储量为 153 万 m3。第六节水库淹没处理及移民安置1、LT 水库淹没影响实物指标根据 20
45、00 年调查和规划成果，LT 水库正常蓄水位 375 m 时淹没 10 个县，47个乡(镇)，232 个行政村，847 个村民小组，淹没土地总面积为 377km2，其中耕地面积为 8.43 万亩，陡坡地为 2.98 万亩，林地为 21.87 万亩，草地 7.98 万亩；2008 年底搬迁人口 7.51 万人，其中农业人口为2，淹没 12 个乡集镇及公路等专业项目一批。2、移民安置规划移民安置规划水平年为 2008 年，推算至 2008 年，搬迁人口为 7.51 万人， 生产安置人口为 8.05 万人。LT 水库地区山地资源丰富，热量资源充足，气候适宜，农、副、土、特产品种类多，水库建成后，库周
46、区交通得到大大改善，为安置 LT 水库的农村移民提供了较好的自然和社会环境。本次规划农村移民生产开发重点发展粮食生产和亚热带水果及经济作物，适当发展养殖业和二三产业。水库淹没处理补偿静态总投资为 46.16 亿元(含税费 5.32 亿元)。第七节施工组织1、施工条件 280.0m，主流靠左岸。两岸地形不对称，左岸比右岸整齐，右岸坡度 3242，左岸坡度 3642 650.00m 左右。本工程施工用电高峰负荷约 42 MW。从 ND 县境内的车河架设 2 回 110 kV 线路至工地，输电距离为 86 km，可满足工程施工用电需求。110 kV 施工变电站 设于右岸坝线下游 800 m 处，引出
47、 22 个回路，向整个工区供电。LT 工程建成后，上述 1 回 110 kV 线路即可作为工程的保安电源。2、对外交通本工程外来物资、材料、设备总运量为 371.86 万 t，年高峰运量为 84.82万。距 TO 县城最近的铁路货运站为 QG 线上 ND(小场)火车站，对外交通方案在初步设计中选定为：外来物资材料用火车经 QG 线运至 ND 火车站，在ND 设物资中转站，由 ND 至坝址新建 81 km 二级公路，沿 H 河左岸直抵坝址，在坝址以下 km 处设 H 河 LT 大桥，和右岸进场公路连通，形成左、右岸循环道路。3、材料供应 万 t，年高峰需要量为 36 万 万 V，可由铁路运至 N
48、D 站，再转公路运输至工地，也可采用公路直接运至工地。第三章枢纽整体布置和坝型选择第一节工程等别与建筑物级别正常蓄水位 H= 374.6 m，相应库容 V=1 亿 m3，水电站的装机容量 7537 MW，所以本工程的规模为大（1）型，等别为一等， （永久建筑物）主要建筑物级别为 1 级，次要建筑物级别为 3 级；临时性水工建筑物为 4 级。第二节枢纽布置安排泄洪建筑物在原河床的主流部位，发电建筑物，开关站等布置在左岸。泄水建筑物的型式采用开敞式溢流堰。混凝土重力坝的建基面应根据大坝稳定、坝基应力、岩体物理力学性质、岩体类别、基础变形和稳定性、上部结构对基础的要求、基础加固处理效果及施工工艺、工
49、期和费用等经技术经济比较确定。原则上应在考虑基础加固处理，在满足坝的强度和稳定的基础上，减少开挖量。坝高超过 100 m 时，可建在新鲜、微风化或弱风化下部基岩上。第三节坝型选择可供选择的坝型有：土石坝、拱坝、面板堆石坝，实体重力坝、宽缝重力坝、碾压混凝土重力坝。具体比较选择如下：1、拱坝拱坝的工作原理：一是依靠拱的作用，将压力传给拱座；二是依靠悬臂梁的作用将力传递给了基岩。其特点：1.受力条件好，河谷形状深窄较好；2.坝体积小，主要依靠拱作用维持稳定，自重作用影响不大；3.超载能力强，安全度高；4.抗震性能好；5.施工技术要求高，地基处理要求严格。根据拱坝的特点，要求建造于狭窄的河谷上；对地
50、质较理想的地质条件是岩石均匀单一，有足够的强度，透水性小，耐久性好，两岸的拱座基岩坚固完整，边坡稳定，无大的断裂构造和软弱夹层，能承受由拱端传来的巨大推力而不致产生过大的变形，尤其要避免两岸边坡存在向河床倾斜的节理裂隙或构造。12坝址的河谷为较平坦的“V”形谷，宽高比为 3.5，主流靠左岸，两岸地形不对称，左岸比右岸整齐，右岸坡度 32 42 ，左岸坡度 36 42 。若在这种河谷中修建拱坝，拱坝作为拱的部分发挥的作用较小，且河床两岸无足够强度的岩体支承拱坝。节理面不能承受两岸渗透水压力的作用，即使进行必要的加固处理（如清洗节理，固结灌浆等） ，也不能达到强度的要求。故不适合修建拱坝。2、土石
51、坝在有条件的情况下，为了节约材料，选择坝型的时候应首先考虑当地材料坝。土石坝材料可就地取用，材料的运输成本低；对地基的要求不是很高，适应地基变形能力强；构造简单，施工技术简易，工序少，便于机械化施工。但坝体填筑量工程量大，而坝址附近缺乏符合筑坝条件的土料，难以满足建坝对土料的需求量；其次，土料填筑质量受气候条件的影响较大，H 江流域雨量丰富，降雨天数多，对土石坝施工干扰大，易延长工期；再者，土石坝坝顶不能溢流，施工导流不如混凝土坝方便，坝体的断面大。故不适合修建土石坝。3、面板堆石坝坝址附近河段缺乏天然砂石料，混凝土所需砂石骨料需人工轧制，不能满足建坝的材料要求，投资成本较大，不适合修建面板堆
52、石坝。坝顶溢流不便，需在坝外单独设置泄水建筑物。4、重力坝（1）实体重力坝：实体重力坝的主要优点是，结构相对比较简单，设计和施工比较方便，应力分布也较明确，并且有丰富的经验技术，施工过程中质量容易控制。它的不足之处是坝体的体积较大，扬压力也比较大，施工时不利于混凝土的散热，且材料强度不能充分发挥。（2）宽缝重力坝：宽缝重力坝具有以下一些优点：充分利用了混凝土的抗压强度；扬压力显著降低；节省了混凝土方量。不过也有一些缺点，如：增加了模板用量，立模也较复杂；分期导流不便；在严寒地区，对宽缝需要采取保温措施，而且宽缝重力坝的散热比较好，并且一般情况下，不易出现被坝体内部的混凝土由于膨胀而破坏坝体的稳
53、定。（3）碾压混凝土重力坝：碾压混凝土重力坝与常态混凝土重力坝相比，具有以下一些优点：工艺程序简单，可快速施工，缩短了工期，提前发挥了工程效益；单位体积胶凝材料用量少，特别是水泥用量减少，减少了工程造价，由于水泥用量减少，结合了薄层大仓面浇筑，坝体内部混凝土的水化热温升可大大降低，从而简化了温控措施；不设纵缝，节省了模板和灌浆等费用；可使用大型施工机械设备，提高混凝土运输和填筑的工效。但也有一定的缺点，如：坝体混凝土分区，各区域内混凝土的级，还有抗冻、抗冲、抗磨和抗渗等耐久性能比常态混凝土差。结合设计内容，我们可以得知：施工要求以及施工工艺简单，坝址处有丰富的砂石料场，地质条件不是很复杂，施工
54、导流简单，故确定选择碾压混凝土重力坝方案。第四节洪水调洪演算1、 计算原理：本枢纽的泄洪建筑物采用 WES 式溢流堰。其溢流能力可用公式 (3-1)3/22swQCMBgH式中：C上游面坡度影响修正系数；m流量系数；侧收缩系数；s淹没系数；B溢流堰净宽 ；HW堰上作用水头。在近似计算中认为在设计洪水时约为 2.01,在校核洪水时约为 2.04. 2假定三种方案，堰宽和堰顶高程分别为 715m 35m, 715m 354.5m, 715m 35m。2、 计算结果：具体计算结果见下表：表 3-1 洪水调节计算成果方案（一）方案（二）方案（三）孔口净宽(m)15x7=10515x7=10515x7=
55、105堰顶高程(m)354.0354.5355.0水位 Z(m)375.63375.82376.17库容(亿 m3)1160.71设计情况下泄流量(m3/s)237502323023050水位 Z(m)37376.08376.3库容(亿 m3)161.721校核情况下泄流量(m3/s)245222398023113由上表可知，在同样的孔口净宽下，随着堰顶高程的增高，拦洪库容变大，相应的下泄流量可以减少，这样对泄洪和下游水位要求不这么高了，但是出于安全性和经济性的考虑，堰顶高程不能过大，再都满足的情况下取小的堰顶高程，同时下泄流量要尽量接近并小于校核洪水最大下泄流量限制为 27900 m3/s，
56、(23200+4700)这样工程造价可以尽可能地降低，所以在三个堰顶高程（354.0 m，354.5 m，355.0 m）中，取 354 m，校核水位为 37m，校核下泄流量24522m3/s,设计水位为 375.63 m，设计下泄流量为 23750 m3/s。第五节坝顶高程的确定由规范，防浪墙顶高程高于波浪顶高程，其与正常蓄水位或校核洪水位的高差： h=h1h zh c， (3-2)式中：h1%累计频率为 1的波高；hz 波浪中心线至正常蓄水位或校核洪水位的高差；hc 安全超高。库区的多年平均计算风速，吹程，按鹤024/26.5/vm sm s27.5Dkmkm地水库公式计算： (3-3)1
57、2%1/63022000.00625()ghgDvvv (3-4)1/222000.0386()mgLgDvv (3-5)21%2zmmhHhcthLL式中：Lm平均波长（m）;h2%累计频率为 2 % 的浪高（m）;计算风速（m/s） ，取 24 m/s;0vD风区长度（m） ，D2000 m；g重力加速度，/s2。（1）设计情况下 Vf =24m/s得 h2%m Lm2m 查水工建筑物教材 p57 表 212，得 h1%2.2m。得 hZ=m。由建筑物设计级别查得 hc =得：h设= h1%+ hz +hc=2.24m设计=H设计+h设=374=m （2）校核情况下Vf =24/1.5=1
58、6m/s得 h2%1.1m，Lmm，查水工建筑物教材 p57 表 212，得 h1%1.2m。得 hz=0.5m。由建筑物设计级别查得 hc =0.5m得：h= h1%+ hz +hc =1.2+0.5+0.5=2.2m校核=H校+h =m综上，得防浪墙顶高程 m，由规范取的防浪墙高度，得坝顶高程 3-1.2=m 最终确定坝顶高程为 m第四章非溢流坝段剖面设计第一节剖面尺寸拟定枢纽布置画在坝轴线地质图上。见 H 江重力坝设计图纸 1/3 枢纽平面总布置图。非溢流坝的基本剖面按前面的调洪演算的结果 H 设定为 37 m，即基本三角形顶点高程为 37m；坝顶高程由前面计算得为 378.47 m，其
59、剖面的形式应通过技术经济比较，即在满足坝体抗滑稳定和坝踵不出现拉应力的条件下，使基本剖面的面积最小，利用复合形法优化程序和 Excel 法可以确定上游边坡 n=0.2,下游边坡m=0.66。具体尺寸如下:1、上游边坡 n 取为 0.2； 下游边坡 m 取为 0.66；2、底取最低坝高为 190 m；3、折的确定。经济流速取为 6.84 m/s，根据公式 Q=V*A，A= D2/4，得到压力钢管直径 D为 10 m，利用戈登经验公式： SCR= （4-1）dcv经验系数为 0.550.73，取 0.55c经济流速为 6.84m/s；v经计算为 11.9m crS折=死- -D- (4-2)crS
60、进底 经计算得到为 m 290m，满足要求，所以折坡点高程取 290m4、底宽 B 按照几何关系得到为 1m；5、坝顶宽度按照双向交通的要求取为 16 m； （见图 4-1 非溢流坝剖面）6、基础灌浆廊道及坝内检修排水廊道位置的确定：根据混凝土重力坝设计规范规定拟定上游壁到上游坝面的距离为 28 m，下游至坝趾的距离为 8 m, 基础灌浆廊道的宽度选用 2.5 m，高度 H 选取3.5 m，采用上圆下方的城门洞形。廊道的底面至岩基的距离应不小于 1.5倍的底宽，取为 5 m，以免廊道地板被灌浆压力掀动而开裂。帷幕距上游面距离为 28 m。坝内检修排水廊道相对位置为：上游壁到上游坝面距离为，廊道
61、的宽度选用 2 m，高度 H 选取 3 m，采用上圆下方的城门洞形。廊道的上下间距 30m。根据以上对坝体剖面的叙述设计的剖面如右图 4-1。82080025010205250240030027003002700300270030027003002650350正常蓄水位对应下游水位校核洪水位对应下游水位225.5257校核洪水位正常蓄水位374.6375.89378.47290.0190.0帷幕1:0.661:0.2第二节 坝体强度和稳定承载能力极限状态验算及应力计算1、稳定的校核验算本阶段按照混凝土重力坝设计规范 DL51081999的规定，按照承载能力极限状态的计算方法计算以检验坝体混凝土
62、与基岩接触面的抗滑稳定。对于基本组合，可采用下列极限状态设计表达式： （4-3）),(1),(1KmKdKKQKGafRaQGSo式中：结构重要性系数，对应于结构安全级别为 I、II、III 级的结构及o构件，可取 1.1、1.0、0.9；设计状况系数，对应于持久状况、短暂状况、偶然状况，可分别取1.0、0.95、0.85；S（）作用效应函数；R（）结构及构件抗力函数；永久作用分项系数；G可变作用分项系数；QGK永久作用标准值；QK可变作用标准值；ak几何参数的标准值（可作定值处理）；fK材料性能的标准值；材料性能分项系数；m基本组合结构系数。1d对于偶然组合，应采用下列极限状态设计表达式：
63、（4-4）),(1),(2KmKdKKKQKGafRaAQGSo式中：AK偶然作用的代表值；偶然组合结构系数。2d作用效应系数S（）=Pc （4-5）抗滑稳定抗力函数 R（）=fCWC+ CCAC （4-6）式中：PR坝基面上全部切向作用之和 KN；WR坝基面上全部法向力作用之和，KN；fR:坝基面抗剪断摩擦系数；CR坝基面抗剪断摩擦粘聚力，KP；m作用分项系数。2、坝体上游面的拉应力正常使用极限状态计算坝体的上游面垂直应力不出现拉应力（计入杨压力），其计算公式为： （4-7）60CCCCWMTT式中：MC计算截面上的全部作用对截面形心的力矩之和，KNm,逆时针方向为正；Jc 计算截面面积对形
64、心轴的惯性矩，m4；TC计算截面形心轴到上游面的距离，m。核算坝体上游面的垂直应力时，由重力坝设计规范规定，应当按作用的标准值计算作用的长期组合。3、坝趾抗压强度承载能力极限状态验算坝趾的抗压强度时，应按承载能力的极限状态，按（4-3）和（4-4）分别计算基本组合和偶然组合两种情况。作用效应系数 S（*）= （4-8）26()(1)RRRRWMmAT抗滑稳定抗力函数 R（*） cf（4-9）4、确定计算截面拟定高程分别为 190m、290 m、320 m、35 m 的四个截面为计算截面。利用EXCEL 计算作用在上面的荷载及应力。5、荷载计算选取最大坝高进行计算，底高程为 190 m。各种荷载
65、按坝宽 B=1 m 计算。（1）自重水工建筑物（结构）的自重标准值，可按结构设计尺寸与其材料重度计算确定。本枢纽计算中取材料重度为 24.0 KN/ m 3。（2）静水压力垂直作用于建筑物（结构）表面某处的静水压强应按下式计算： （4-10）Hpwwr式中: 计算点处的静水压强（KN/ m 2） ；wrp计算点处的作用水头（m） ，按计算水位与计算点之间的高差确定；H水的重度（KN/ m 3）一般采用 9.81 KN/ m 3对于多泥沙河流应根w据实际情况确定。本枢纽计算采用 9.81 KN/ m 3。（3）动水压力计算渐变流时均压强的代表值，可根据相应设计状况下的水流条件，通过计算或试验求得
66、水面线后按下式计算：（4-costrwpgh11）式中：过流面上计算点的时均压强代表值（N/m2） ；trp 水的密度；wg重力加速度（m2/s） ；h计算点的水深；结构物底面与水平面的夹角。溢流坝等泄水建筑物反弧段底面上的动水压强近似取均匀分布，其代表值可按下式计算：（4-/crwpqv R12）式中：水流离心力压强代表值；crp相应设计状况下反弧段上的单宽流量m3/(sm)；q反弧段最低点处的断面平均流速（m/s） ；v反弧半径。R溢流坝等泄水建筑物反弧段上离心力合力的水平及垂直分力代表值可按下式计算： （4-13）21(coscos)xwPqv （4-14）21(sinsin)ywPqv式中：单位宽度上离心力合力的水平分力代表值；xP单位宽度上离心力合力的垂直分力代表值；yP坝体下游坡度角；1鼻坎挑射角取 30 度。2（4）地震力a、地震惯性力采用拟静力法去计算地震作用效应，沿建筑物的高度作用于质点 i 的水平地震惯性力代表值按下式计算： （4-15）/ihEiiFaG ag式中：作用在质点 i 的水平向地震惯性力代表值；iF水平向设计地震加速度代表值；ha地震作用的效应折减系数
