重力坝水工建筑物课程设计

重力坝水工建筑物课程设计内容摘要：

定要求 校核洪水位 下 坝体应力分析（手算） 对坝基截面，上、下游边缘应力及内部应力用材料力学法计算。 重力坝坝基面坝踵、坝趾的垂直应力应符合下列要求： 运用期： 1） 在各种荷载组合下（地震荷载除外），坝踵垂直应力不应出现拉应力， 坝趾垂直应力应小于坝基容许压应力； 2） 在地震荷载作用下，坝踵、坝趾的垂直应力应符合《水工建筑物抗震设计规范》（ SL203）的要求； 施工期：坝趾垂直应力可允许有小于 的拉应力。 一、计算边缘应力，判定坝基、坝体强度是否满足要求 依次计算 yu 、 yd 、 u 、 d 、 xu 、 xd 及主应力 u1 、 d1 、 u2 、 d2 ； k P aMB W Byu )( 22   k P aMB W Byd ) 4 6 0 0 9( 3 9 3 06 22   k P assbsbuuu hpp 1245tan45tan 00202     kPapp udd 0 ,  mn     k P anyuuuuu pp     k P ampp dudydd     k P anuuuuxu pp   13   k P amduddxd pp         k P anppn uuuyuu 22221         k P amppm uddydd 2221   k P au pp uuu  kP ad pp udd 02  判断坝基截面上、下游边缘处是否满足强度要求。 基岩容许应力   k P a1 4 7 1 5 5 0 0      k P a k P ak P aydyu 3 0 0 坝基截面上、下游边缘处满足强度要求。 二、 计算坝基截面处坝体内部应力 选取坝基水平截面处 6 个计算点，对 y 、  、 x 、 1 、 2 分别进行计算； 选坐标，作计算简图表明计算点如下： 计算水平截面 (Ⅰ — Ⅰ截面 )上垂直正应力 y 列 y 分布表达式： bxay  14 边界条件k Paxk Paxyuyd 3 0 00 时，时， 代入表达式解得 , 3 00  ba 所以 xy  列表计算各计算点的 y值 表 341 y 计算表 计算点编号 0 1 2 3 4 5 坐标 x (m ) 0 y ( 2/mkN ) Ⅰ — Ⅰ截面 y 分布图如下 计算水平截面 (Ⅰ — Ⅰ截面 )上剪应力  列  分布表达式： 2111 xcxba  边 界 条 件 1 00 udxx 时，时， 代 入 表 达 式 得  2......1...........................................12111 cbaa 查规范得 BPBcBba 62111 236 将 5 11,  PB 代入表达式得  3......................... 8 5 1 2111  cba 由（ 1）（ 2）（ 3）解得 , 111  cba 15 所以 xx 10  列表计算各计算点的  值 表 332  计算表 计算点编号 0 1 2 3 4 5 坐标 x (m ) 0  ( 2/mkN ) 画出Ⅰ — Ⅰ截面  分布图 计算水平截面 (Ⅰ — Ⅰ截面 )上水平正应力 x 列 x 分布表达式： xbax 22  边界条件k P axk P axxuxd   时，时， 代入表达式解得 , 22  ba 所以 xy 37  列表计算各计算点的 x 值 表 333 x 计算表 计算点编号 0 1 2 3 4 5 坐标 x (m ) 0 x ( 2/mkN ) 16 画出Ⅰ — Ⅰ截面 x 分布图 计算各点主应力 1 、 2 21 =   22 4212   xyyx 将各点的 y 、  、 x 代入公式计算 1 、 2 ，将计算成果列表如下； 表 334 主应力 1 、 2 计算表 计算点编号 0 1 2 3 4 5 坐标 x (m ) 0 x ( 2/mkN ) y ( 2/mkN )  ( 2/mkN ) 1 ( 2/mkN ) 2 ( 2/mkN ) 计算主应力方向 从铅直线到主应力 1 的夹角    xyar ctg   221 ，即 xytg    22 将  值列表计算如下： 17 表 335  值计算表 计算点编号 0 1 2 3 4 5 坐标 x (m ) 0 2 ( 2/mkN ) y x ( 2/mkN ) xy  2 2 (rad)  (度 ) 绘制Ⅰ — Ⅰ 截面 各点主应力图 如下 ，以矢量表示其大小和方向。 18 计算主剪应力 max ： 2 21max  ， max 所在平面与主应力面成 45176。 max 计算表 计算点编号 0 1 2 3 4 5 坐标 x (m ) 0 1 ( 2/mkN ) 2 ( 2/mkN ) max ( 2/mkN ) (电算） 一 、基本资料 重力坝建筑物级别： 2级 安全类别：Ⅱ 坝基截面高程 水平向设计地震加速度代表值 αh＝ ，计地震作用。 地震动态分布系数采用拟静力法计算。 上游地震动水压力折减角 θ ＝ 176。 下游地震动水压力折减角 θ ＝ 176。 重力坝为常态混凝土，强度等级： C20 混凝土重度 Rc ＝ ^3 水重度 Rw ＝ ^3 淤沙浮重度 Rs ＝ ^3 淤沙内摩檫角 ψ ＝ 176。 扬压力图形折减点离上游面距离 Lo＝ 扬压力图形折减系数 α＝ 二、 本计算有如下规定： 坝轴 线与基础面交点为坐标轴原点，Ｘ轴指向下游为正，Ｙ轴向上为正。 垂直力向下为正，水平力指向上游为正，力矩绕坝基面形心逆时针转为正。 应力受压为正，受拉为负。 19 工况一： 基本组合（正常蓄水位） 上游水位 ： 下游水位 ： 淤沙高程 ： 序号 荷载名称 垂直力 (kN) 水平力 (kN) M(kN m) 1 坝体自重 2 上游水平水压力 3 上游垂直水压力 4 下游水平水压力 5 下游垂直。