毕业设计_守口堡混凝土实体重力坝设计说明书(编辑修改稿)

毕业设计_守口堡混凝土实体重力坝设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

当严重，有时当防洪对象的防洪任务非常重要时，两者也可能相等。 水电工程的建筑物的设计标准取决于 建筑物的等级，并分为正常使用（设计标准）和非正常运用（校核标准）两种情况。 根据《水工建筑物》表 61 即永久水工建筑物正常使用的洪水标准查得 3 级建筑物对应的洪水的重现期为 50～ 100 年，由表 62即永久性水工建筑物非正常运用的洪水标准下限值查得混泥土坝的洪水重现期为 500 年（ 3级水工建筑物）。 16 综上所述，该水利枢纽的设计标准为 100 年一遇的洪水考虑，校核按 500 年一遇的洪水进行。 第三节 调洪计算的原理和方法 调洪计算的原理是在水量平衡和动力平衡的支配下进行的。 水量平衡用水库水量平衡方程表示，动力平衡可用水库蓄水池方程来表示。 调洪计算就是从起调开始，逐时段连续求解这两个方程。 水库水量平衡方程： 1 2 1 22122Q Q q qt t V V     式中： 1Q， 2Q 时段 t 始末的入库流量 m179。 /s； 1q ， 2q 时段 t 始末的出库流量 m179。 /s； 1V ， 2V 时段 t 始末 的水库蓄水量 m179。 /s； t 计算时段， s，其长短的选择应以能较准确的反映洪水过程线的形状为原则。 陡涨陡落的 t 取短些，反之，取长些。 水库蓄泄方程：  q f v 式中： q 下泄流量， m179。 /s v 蓄水量， m179。 /s 第 四 节 水库调洪计算方案的确定 水库枢纽调洪计算利用程序包采用试算法进行 计算。 根 据当地的水文情况及汛期前用水和防洪要求，进行调洪计算的起调水位为 米。 调洪计算方案的比较如下： 方案 1 方案 2 方案 3 泄 水 建 筑 物 溢 流 堰 净 宽 m 30 28 26 堰顶 高程 m 排 尺 寸 ㎡ 4 4 4 4 4 4 方 案 项 目 17 沙 孔 底板高程 m 运 行 方 式 溢 流 堰 自由泄流 自由泄流 自由泄流 泄 水 孔 闸门控制 闸门控制 闸门 控制 最 大 泄 量 P=1% P=% 最 高 水 位 P=1% P=% 以上三种方案的比较分析如下 方案一 P=1%时，最大泄量 179。 /s 小于下游允许下泄流量 450m179。 /s； p=%时，消减洪峰比。 方案二 p=1%时，最大泄量 m179。 /s 小于下游允许下泄流量 450m179。 /s； p=%时，消减洪峰比。 方案三 p=1%时，最大泄量 m179。 /s 小于下游允许下泄流量 450m179。 /s； p=%时，消 减洪峰比 三种方案比较， 综合各方面因素考虑， 方案一 消减洪峰量大 ，所以选择方案一。 第五节 调洪计算成果及结论 设计方案的调洪计算成果如表： 洪水频率 洪峰流量 m179。 /s 起调水位 m 上游最高水位 m 最大下泄流量 m179。 /s 最大单宽流量 m179。 /s 泄洪底孔泄量 溢流堰泄量 总泄量 泄洪底孔 溢流堰 P=1% 998 0 0 P=% 1240 守口堡水库设计洪水位 ， 相应的下泄流量 179。 /s，查水位流量曲线得下游 100m 处水位 ；校核洪水位 ，相应的下泄流量 179。 /s，查水位流量曲线得下游 100m 处水位。 18 第四章 坝型选择和枢纽布置 第一节 坝轴线选择 根据枢纽处的地形条件，坝轴线应设在河谷最窄的横断面处，并尽可能使河床砂卵石层截水墙轴线最外，由于右岸山脊伸入河床部分厚度 30～ 56 米较小，坝轴线在右岸的变化范围不能太大，左岸岸坡向下游逐渐变陡 25176。 ～ 38176。 ，岸坡过陡不利于土石坝与岸坡的连接，由地形条件可知坝轴线如果在原截水墙轴线上，向上游或向下游平稳，则轴线在河床部都将伸长。 由枢纽的地质条件，两岸及河床岩基均为太古代花岗片麻岩，两岸基岩风化层厚 2～5 米裂隙发育 ，抗压强度为 700～ 800kg/cm2。 坝区现有工程措施条件，坝基透水层截水墙轴线基本位于河床最窄断面处，与左岸岸坡等高大体垂直，而与右岸山脊夹角 40176。 ～45176。 ，因此坝轴线的选择应考虑防渗体与坝基防渗截水墙的相互关系。 否则就需重修截水墙或增加坝体防渗体与坝基截水墙之间连接的工程量。 如果坝轴线以右岸山脊顺势延长到左岸或直线布置，坝轴线在左岸坡长度 可减小 30～ 50 米，但此岸坡较陡约为 37176。 ，有利于坝体与岸坡的连接，截水墙轴线与坝体轴线交角约 40176。 左右，二者最大距离 100米，重修截水墙工程大约开挖 万立方米，混泥土 2万立方米，回填砂砾石约 立方米，大大增加了投资，若采用防渗连接措施，工程处理难度大，且易出问题。 故坝轴线在河床左岸以原截水墙轴线方向为准，对原截水墙进行必要的补强加固。 对于右岸的坝轴线布置原则：①尽可能减小与河床的坝与左岸坝轴线的转折角；②最大可能的利用右岸山脊较高的基岩布置坝体防渗设施，对于重力坝就是使用混泥土重力坝及其下游的干砌石传力垫层可能放于右岸山脊上；③尽可能减小坝体与非常溢洪道的连接长度，避免互相干扰。 综合坝区的地质、地形条件及一些客观因素，坝轴线的选择与坝型河床及右岸成一 19 直线与原截水墙上游线重合，即北偏东 78176。 具体位置见地形图。 第二节 坝型选择和比较 根据水利枢纽库区设计地震烈度为 7级，水库大坝为中等，坝高在 50～ 60米之间，因此如支墩坝、大头坝等抗震性能差的坝型不宜采用。 则可能经济合理的坝型有土坝、堆石坝、砌石坝、土石坝、混泥土重力坝。 各种坝型优缺点比较如下： 1. 土坝 优点：利用当地材料节约三材，对地基要求低，不必开挖河床覆盖层，可减小开挖工程量 ，施工技术和质量控制容易，有利于搞机械化施工。 缺点：施工导流难以解决，坝身 不能泄洪而库区有没有合适的 垭口 做溢洪道，溢洪道开挖量较大 ，并且由于坝址附近土料储量少且运距较远，因此土料只可用作防渗材料。 由上述分析，该水利枢纽不宜采用土坝。 2. 堆石坝 优点：利用当地材料节省建材，河床 10 米覆盖层可采用 混泥土防渗墙免于开挖，堆体结构简单有利于机械化施工，抗爆、抗震性能好。 缺点：坝身不能过水，库区没有合适的垭口做溢洪道，致使溢洪道开挖工程量大，而且溢洪道超标准能力差，坝址施工场地狭窄，施工干扰性能大，由于河流来水含沙量较大，要有较大的排沙能力。 而且的首要任务是防洪，而此种坝型泄洪问题不易解决。 修粘土心墙时受地质构造、季节影响大，修建工期长，需施工技术和施工机械要求较高。 由上述可知，此方案有相当难度，应当放弃。 3. 砌 石坝 优点：利用 坝址附近的优良建筑石料，节省三材。 坝身过水泄洪问题好解决。 缺点：需要大量人力，不易搞机械化施工，施工技术水平要求高，工期较长。 通过比较可知，如果采用砌石坝也不合理。 4. 土石坝 优点：可以就地取材，节省大量水泥、木材、钢材，减少工程的外地运输量，适合各种不同的地形，任何不良的坝址地基经处理均可筑坝。 结构简单，加高方便。 缺点：坝身不能溢流，施工导流标准高。 土坝 中粘土施工受气候影响大。 故土石坝也不宜采用。 5. 混泥土坝 优点：水库枢纽结构布置紧凑，运行管理简单、灵活。 坝顶可泄流，坝身底孔泄洪 20 能力大，库区对外交通方便。 水泥、砂料运输不为困难。 安全可靠，失事率较低，对地形、地质条件适应性强，泄洪问题易解决，便于施工导流，施工方便，结构作用明确，另外对水利枢纽采用混凝土重力坝有其自身的独特优势：①便于与原坝基截水墙连接；②总工程量少 可使总投资减少；③混凝土重力坝建于右岸较薄的山脊上，充分利用地形条件，坝底宽度较小适应地形条件；④施工方面难度不大。 缺点：坝体应力较低 ，不能充分利用其材料强度，材料用量大，混 凝土冷却工程量大，浇筑混凝土要求有严格的温控设施。 综合上面考虑的几种坝型，本设计决定采用混凝土实体重力坝。 第三节 重力坝设计方案枢纽布置 一、总体布置 守口堡水利枢纽重力坝设计方案 ，枢纽坝顶全长 350m，最大坝高 ，坝顶防浪墙高 ，最大坝底宽度 ，枢纽从左岸到右岸依次为： 111 坝段为左岸挡水坝段，总长 ，其中 1 坝段长 15m， 11 坝段长 ，其余坝段均长 15m。 1213 坝段为溢流坝段，总长 30m， 各坝段长 15m。 14 坝段为底孔排沙泄洪坝段，坝段长 14m。 15 坝段为挡水坝段为 10。 16 坝段为过渡坝段，做成弧形的，以便坝体的稳定，其长度为。 1 18 坝段为挡水坝段长 25m，每段长。 1922 坝段为右岸挡水坝段，总长 60m， 每段长 15m。 2324 坝段 为挡水坝段，长 32m， 每 坝段长 16m。 二、坝体溢流坝段的布置 坝体溢流坝段布置时，必须使水流能平顺流过坝体，不致使在坝面产生负压和震动，避免发生空蚀的现象，并且满足泄流的要求，尺寸足够，保证下游不产生危及坝体安全的局部冲刷，应使下泄水流平顺 ，不产生折冲水流，不影响枢纽中其它建筑物的正常运行，有灵活控制下泄水流的设备。 另外，还必须使过坝水流能按设计要求平顺进入下游河道，不致冲淘坝基和其他建筑物基础，其流态和冲淤不致影响其他建筑物的安全。 溢流坝段前沿长度 30m， 2孔，采用 WES 型实用堰型，堰顶高程 ,自由泄流，下游采用挑流消能方式进行消能。 考虑到水流对两岸的冲刷作用，溢流坝尽量布置在主河床的位置。 由守口堡水枢纽的地形图，坝轴线位置以下的河道有一处弯道，为了使水流平顺，将溢流坝段布置在河 21 床靠左岸处。 三、排沙泄洪洞的布置 根据《 混凝 土重力坝设计规范 》 可知若坝下游有重要的农田基地、铁路干线、公路、排沙要求或在某种特殊要求下 需降低或放空库容时，均需设泄水孔。 该水利枢纽所设的泄水孔的主要任务是排沙、泄洪相结合使用。 由于设计枢纽位于山区河流上，河床坡度较大，流域河网发育，植被差，水土流失严重，致使入库水流含沙量较大，沙粒较粗，特别是汛期河流含沙量占全年 90%以上，水库泥沙淤积问题严重，同时水库库容较小。 为了保证枢纽水库的使用寿命和工程的效益，有设排沙底孔的必要和可能，另外枢纽下游有重要的铁路、公路干线、农田、村庄、人防要求必须设置泄水底孔。 底孔在枢纽中相对位置的布置中考虑到下游河道的水流平顺，底孔应布置在主河床处，因为河道右岸有转弯，故右岸转弯处泥沙淤积严重，所以将两个排沙底孔布置在主河床靠右岸的非溢流坝段。 22 第五章 拦河坝的设计 第一节 坝顶高程的确定 按设计洪水位 和校核洪水位，并考虑波 浪及安全超高的影响，确定坝顶高程及防 浪墙顶高程。 设计状况下： 防浪墙顶高程 =设计洪水位 + h 设 校核状况下： 防浪墙顶高程 =校核洪水位 + h 校  h=hl+hz+hc  h:坝顶高于静水位的高程； hl:波浪高度； hz:波浪中心线至静水位的高度； hc:安全加高 166ch v D llh 2 2lz hHh cthLL 多年平均 最大风速 v=。 相应吹程为。 ① 设计状况下： 风速取多年平均最大风速的 倍 V0= =Hl=  L= = 2HL 值大于 ，取 cth2HL =1 故 hz=    设计状况下， 2级坝相应的 hc= 故： h设 =++= 23 ② 校核状况下： V0=。 D= hl= 175/4 L= = hz= =  校核状况下， 2级坝相应的 hc= 故： =h校++= 坝顶高程 的确定 设计状况下 坝顶 高程 =+ = 校 核状况下 坝顶 高程 =+= 取两个值中较大的作为 坝顶 高程，则 坝顶 高程为 ，防浪墙高取 ，则 防浪墙高程为 =。 第二节 非溢流坝 基本剖面设计 一、 坝顶宽度的设计 确定非溢流坝坝顶宽度，需要综合多方面的因素考虑： ⑴ 强度上的要求。 考虑坝顶承受较大的冲击力和其他的外荷载时，则在强度上对 坝顶最小宽度有一定的要求。 ⑵ 施工上的要求。 当坝体采用某种施工机械或措施进行浇筑，有时对坝顶尺寸也有一定的要求。 ⑶ 运行上的要求。 例如坝顶需作公路、 人行道或通道或布置机械设备，也需要一定的宽度。 ⑷。