南平水库混凝土重力坝设计

PAGE大连理工大学网络教育学院毕业论文（设计）模板PAGEPAGE23网络教育学院本科生毕业论文文文（设计计）题目：：：南平水库库混混凝土重重力坝坝设计学习中心：奥鹏鹏鹏学习中中心层次：：：专科起点点本本科专业：：：水利水电电工工程水库混凝土重力坝设计南平水库混凝土重力坝设计PAGEI内容摘要所谓的重力坝就就就是依靠靠自身身的重量量产生生的抗滑滑力，并并且维持持坝体体稳定性性的坝坝以抵抗抗水库库的推力力，达达到稳定定的要要求，其其基本本的剖面面呈三三角形，上上游游面一般般是垂垂直或稍稍倾向向上游的的三角角形断面面。本本论文设设计主主要论述述了福福建南平平水库库混凝土土重力力坝的设设计与与分析，论论文文总共分分为六六部分，第第一一部分是是对重重力坝的的相关关概况，包包含含了水文文分析析、工程程地质质、建筑筑材料料等内容容；第第二部分分主要要是坝址址、坝坝型的选选择；；第三部部分到到第四部部分为为挡水建建筑物物设计以以及坝坝体细部部构造造；最后后一部部分的内内容为为重力坝坝地基基处理，包包含含了坝基基的开开挖与清清理、坝坝基的帷帷幕灌灌浆、坝坝基排排水、坝坝基的的固结灌灌浆等等内容。关键词：混凝土土土重力坝坝；稳定应力力；溢流坝南平水库混凝土重力坝设计南平水库混凝土重力坝设计PAGEII目录录录HYPERLINK"引言 111HYPERLINK"1.1南平平平水库重重力坝坝基本资资料 2HYPERLINK"1.1.2地形地质质 2HYPERLINK"1.1.4水文条件件 2HYPERLINK"1.2南平平平水库重重力坝坝工程综综合说说明 3HYPERLINK"2.1坝型型型选择 6HYPERLINK"3挡水建筑筑筑物设计计 8HYPERLINK"3.2荷载载载及组合合计算算 10HYPERLINK"3.4应力力力分析 14HYPERLINK"4.1坝顶顶顶构造 16HYPERLINK"4.3坝体体体分缝 17HYPERLINK"4.5坝体体体排水 18HYPERLINK"5.1坝基基基的开挖挖与清清理 20HYPERLINK"5.3坝基基基排水 20HYPERLINK"结论 22HYPERLINK\l""参考文献 2333引言重力坝是世界上上上最早出出现的的一种坝坝型之之一。公公元前前29000年埃埃及美尼尼斯王王朝在首首都孟孟斐斯城城附近近的尼罗罗河上上，建造造了一一座高155mm、长2400mm的挡水坝坝。中中国于公公元前前3世纪，在在连连通长江江与珠珠江流域域的灵灵渠工程程上，修修建了一一座高高5m的砌石石溢溢流坝，迄迄今今已运行行20000多年年，是是世界上上现存存的，使使用历历史最久久的一一座重力力坝[[1]。混凝土重力坝是是是指用混混凝土土浇筑的的，主主要依靠靠坝体体自重来来抵抗抗上游水水压力力及其它它外荷荷载并保保持稳稳定的坝坝。其其基本剖剖面是是直角三三角形形，整体体是由由若干坝坝段组组成。重重力坝坝在水压压力及及其他荷荷载作作用下，主主要要依靠坝坝体自自重产生生的抗抗滑力来来满足足稳定要要求；；同时依依靠坝坝体自重重产生生的压力力来抵抵消由于于水压压力所引引起的的拉应力力以满满足强度度要求求[2]。世世界界各国修修建于于宽阔河河谷处处的高坝坝，多多采用混混凝土土重力坝坝；坝坝轴线一一般为为直线，断断面面型式较较简单单，便于于机械械化快速速施工工，混凝凝土方方量较多多，施施工中需需要严严格的温温度控控制措施施；坝坝顶可以以溢流流泄洪，坝坝体体中可以以布置置泄流孔孔洞。我我国的丹丹江口口电站、丰丰满满工程的的大坝坝，目前前世界界上最大大的水水电站―巴西伊泰泰普普工程的的大坝坝，均采采用了了混凝土土重力力坝。混凝凝土土重力坝坝在水水压力及及其他他外荷载载作用用下，主主要依依靠坝体体自重重来维持持稳定定的坝。重重力力坝的断断面基基本呈三三角形形，筑坝坝材料料为混凝凝土或或浆砌石石。据据统计，在在各各国修建建的大大坝中，重重力力坝在各各种坝坝型中往往往占占有较大大的比比重。在在中国国的坝工工建设设中，混混凝土土重力坝坝也占占有较大大的比比重，在在200座高1000mm以上的高高坝坝中，混混凝土土重力坝坝就有有10座[3]。本次设计内容为为为福建南南平水水库水利利枢纽纽，坝型型选择择为混凝凝土重重力坝，整整座座重力坝坝主要要有非溢溢流挡挡水坝段段、溢溢流表孔孔坝段段、溢流流底孔孔坝段和和电站站厂房坝坝段。其其中非溢溢流挡挡水坝段段每坝坝段宽155米，分布布于大坝坝两端端；厂房房坝段段每段宽宽166米，布置置在在靠近右右岸的的主河床床上，装装机3台机组；；底底孔坝段段每段段宽22米，布布置置在厂房房坝段段左侧的的主河河床上；；溢流流坝段每每段宽宽18米，布布置置在西河河主河河床上。挡挡水水坝段最最大断断面的底底面高高程为12288米，坝顶顶高高程为22288米，防浪浪墙墙高1.22米，最最大坝高高为1101..2mm，属高坝坝类类型。坝坝顶宽宽12米，最最优优断面的的上游游坝坡坡坡率为为1:0..22，上游折折坡坡点高程程为1181米，下下游坝坡坡坡率率为1:00..7，下游游折折坡点高高程6688..988英尺。通过过对对混凝土土重力力坝设计计过程程中的设设计资资料；坝坝型、坝坝址；挡挡水建建筑物；；坝体体细部结结构以以及地基基处理理等方面面的归归纳。并并对其其中的坝坝体尺尺寸、抗抗滑、应应力等进进行数数据计算算。总总结出了了一般般重力坝坝的设设计步骤骤。1设计资料料料1.1南平平平水库重重力坝坝基本资资料1.1.1流域概况况南平水库水利枢枢枢纽位于于西河河上游，全全河河流域面面积332000kmm2，流向自自北北向南，干干流流的平均均比降降为。流域域内内多石山山，小小部分为为丘陵陵，水土土流失失不严重重。本枢纽工程是以以以发电为为主兼兼顾灌溉溉和供供水的综综合利利用工程程，水水库的总总库容容为，发电电引引水高程程为，最最大引水水流量量为，发电电装装机容量4万kW。灌溉下下游游左岸耕耕地22.5万km2，灌溉最最大大引水流流量，引引水高程程3552.55m。1.1.2地形地质质坝址处的岩体可可可大致分分为新新鲜岩石石、微微风化及及覆盖盖层。河河槽高高程为，河河槽槽处为半半风化化的花岗岗岩，风风化层厚厚度为为，基岩具具有有足够的的抗压压强度，岩岩体体较完整整，无无特殊不不利地地质构造造。两两岸风化化较深深呈带状状，覆覆盖层较较少，厚厚度一般般，风风化层厚厚，坝坝址两岸岸均为为花岗岩岩，岩岩石坚硬硬，裂裂隙不发发育。坝基的力学参数数数：抗剪剪断系系数（混混凝土土与基岩岩之间间）为。基基岩岩的允许许抗压压强度。地震的基本烈度度度为6度。河流泥沙计算年年年限采用用500年，坝前前淤淤沙高程程为3345mm，泥泥沙的浮浮重度度为，内摩摩擦擦角为。坝坝体体混凝土土重度度采用。1.1.3建筑材料料砂料、卵石在坝坝坝址上、下下游游均有，坝坝址址下游5kkmm以内砂储储量量丰富，可可供供建筑使使用。1.1.4水文条件件坝址以上控制集集集雨面积积，多多年平均均流量量3.1mm3/s，平均均年年径流量量97776..2mm3。水文水利规划成成成果如下下：上游设计洪水位位位为3855..4m，相相应应的下游游水位位334..33m，库容容为为11400mm3，溢流坝坝相相应的泄泄量为为12500mm3/s；上游游校校核洪水水位为为386..77m，相应应的的下游水水位为为335..22m，库容容为为12000万m3，溢流坝坝相相应的泄泄量为为16800mm3/s；上游游正正常高水水位为为383..55m，相应应的的下游水水位为为331..77m，库容容为为895万m3；死水位位为为350mm，相相应的库库容为为40万m3。淤沙高高程程为3455mm，相应的的库库容为355万m3。1.1.5气象条件件本地区洪水期多多多年平均均最大大风速144mm/s，水水库库的风区区长度度为2.6kkm。1.2南平平平水库重重力坝坝工程综综合说说明根据工程的效益益益、库容容确定定本工程程属于于Ⅲ等工程，其其其主要建建筑物物为3级。次要要建建筑物为为4级，临时时性性建筑物物为55级。本工程是以发电电电为主的的综合合利用工工程，溢溢流坝段段应布布置在主主河槽槽处，冲冲沙孔孔应布置置在电电站进水水口附附近，另另外电电站布置置应考考虑地形形、交交通及电电站附附属建筑筑物布布置等条条件。本枢纽的主体工工工程由挡挡水坝坝段、溢溢流坝坝段、泄泄水底底孔坝段段、电电站坝段段及其其建筑物物组成成。电站站为坝坝后式，该该重重力坝由18个坝段组组成成，每个个坝段段的长度度大约约为15m，从右岸岸至至左岸依依次为为：1号-6号坝段为为挡挡水坝段段，7号、8号坝段为为溢溢流坝段段，9号、10号坝段为为底底孔坝段段，11号-18号坝段为为左左岸挡水水坝段段，该坝坝的坝坝基面最最低高高程为327..00m，坝顶高高程程为386..77m，最大坝坝高高为59.77m，坝体总总长长为277..55m。如图1-1：枢纽工工程程布置。图1.1枢枢枢纽工程布布置置枢纽的主要技术术术指标见见表。表1-1枢纽纽纽技术指标标表表主要技术指标序号项目单位数量序号项目单位数量1流域面积Km2320010校核洪水位时最最最大泄量量m3/s16802装机容量万KW411坝顶长度m277.53灌溉面积万hm22.512最大坝高m59.74校核洪水位m386.713坝顶高程m386.75设计洪水位m385.414溢流堰顶高程m376.46正常高水位m383.515电站进水口中心心心线高程程m348.57死水位m35016坝段总数个188淤沙高程m34517总库容万m312009设计洪水位时最最最大泄量量m3/s12502坝型及坝坝坝址选择择2.1坝型型型选择从南平水库周边边边的地形形条件件来看，南南平平水库位位于西西河上游游，河河岸两边边高山山林立，但但由由于两岸岸山高高过于悬悬殊，因因此拱坝坝并不不适合，且且拱拱坝的特特点就就是依靠靠两岸岸的拱段段反作作用力维维持自自身的稳稳定，它它对周边边的天天然地形形要求求比较高高，故故排除拱拱坝；；再者是是土石石坝，虽虽说山山体周围围石场场丰富，土土石石坝也均均可在在不同的的地形形、地貌貌以及及各种气气候条条件进修修建，但但从以上上数据据进行分分析，最最大泄洪洪量流流量较大大，并并不适合合土石石坝；最最后我我们来看看重力力坝，重重力坝坝为混凝凝土或或为石材材修筑筑，靠自自身的的重力维维持坝坝体稳定定，没没有两岸岸高度度的要求求，可可抵御较较大的的泄洪量量，从从南平水水库的的地形以以及修修筑指标标数据据来看修修筑混混凝土重重力坝坝型比较较合适适[4]。另外从地质条件件件上来看看，拱拱坝它要要求河河岸两边边不宜宜过大，地地质质岩层需需要良良好且岩岩性不不宜差别别过大大，从西西河来来看，西西河虽虽两岸狭狭窄，但但两岸岩岩层质质地不一一，若若要施工工，工工程量巨巨大不不符合经经济效效益；若若是修修筑土石石坝，从从周边石石材来来看，周周边土土石、砂砂砾的的材料丰丰富可可就地取取材，土土石坝适适合，但但从刚才才的洪洪水泄量量来讲讲，此处处不适适合修筑筑土石石坝；因因此从从地质条条件上上来看，西西河河两岸地地质岩岩性一般般、两两岸狭窄窄的特特点适合合修筑筑混凝土土重力力坝。再者从筑坝材料料料及经济济效益益上来看看，由由于坝体体周围围均为山山体，故故可开山山凿石石，就地地取材材可减少少许多多的材料料成本本以及运运输成成本，可可以说说土石坝坝对于于大部分分的水水利枢纽纽来说说都是有有着比比较大的的优势势的，但但由于于南平水水坝地地处南平平水泥泥厂15公里内内，由由于两地地相近近可以大大大减减少材料料的运运输成本本，虽虽说不及及土石石坝的经经济效效益，但但也可可减少混混凝土土重力坝坝的修修筑成本本。从施工条件上了了了，修筑筑坝体体下游有有着开开阔的地地带场场地布置置方便便，西河河沿河河有着公公路，交交通便利利，距距离城区区不远远，可就就近调调配施工工人员员，运输输材料料的距离离较短短施工条条件方方便，混混凝土土重力坝坝不存存在问题题。综台效益上来看看看，选择择混凝凝土重力力坝可可满足南南平市市发电、防防洪洪、灌溉溉等各各种经济济效益益。因此此综合合考虑，坝坝型型选择混混凝土土重力坝坝。2.2坝址址址选择根据坝区水文气气气象以及及地质质条件，南南平平水库枢枢纽可可行性研研究阶阶段，在在选择择坝型、坝坝址址时，初初选了了上、下下两个个坝址，下下坝坝址距上上坝址址6km。地地形形条件与与地质质条件上上。上上、下坝坝址地地形稍有有差异异，上坝坝址处处河床狭狭窄，其其宽度仅仅为1160mm死河河滩，坝坝址附附近河床床坡度度甚陡，水水流流湍急，有有小小瀑布，右右岸岸地势较较高，左左岸地势势较低低，有起起伏之之山头。上上坝坝址处为为震旦旦纪砂岩岩。左左岸风化化较严严重，深深达33~4mm，且夹有有页页岩。坝坝址处处水流急急，故故无砂卵卵石等等淤积物物，且且无侵蚀蚀地下下水。而而下坝坝址处两两边岸岸坡比较较平缓缓，但由由于南南平水库库枢纽纽的正常常高水水位为383..55m，而上坝坝址址的两岸岸有山山头超过400m，坝体可可以以依靠与与山而而建，减减少工工程量。下下坝坝址处的的开挖挖量较大大，且且下坝址址位于于河道弯弯道段段，流态态对枢枢纽泄流流不利利，不适适合做做坝址。故故选选择上坝坝址[[5]。3挡水建筑筑筑物设计计3.1非溢溢溢流坝剖剖面设设计非溢流坝剖面设设设计的基基本原原则是：①满足稳定定和和强度要要求，保保证大坝坝安全全；②工程量小小，造造价低；③结构合理理，运运用方便便；④利于施工工，方方便维修修。遵遵循以上上原则则拟定出出的剖剖面，需需要经经过稳定定及强强度验算算，分分析是否否满足足安全和和经济济的要求求，然然后修改改已拟拟定的剖剖面，重重复以上上过程程直至得得到一一个经济济的剖剖面。这这是一一个反复复修改改的过程程。1、坝顶高程的的的拟定坝顶高程分别按按按设计和和校核核两种情情况，用用以下公公式进进行计算算：波浪要素按官厅厅厅公式计计算。公公式如下下：库水位以上的超超超高：式中—波浪高度，mmm；—波浪中心线超超超出静水位位的的高度，m；—安全超高，mmm，可以在在下下表中查查找；；表3-1非非非溢流坝坝坝顶顶安全超超高值值（单位：m）水工建筑物安全全全级别（水水工工建筑物物级别别）Ⅰ（1）Ⅱ（2、3）Ⅲ（4、6）设计情况校核情情情况0.70.50.50.40.40.3—计算风速，水水水库为正常常蓄蓄水位和和设计计洪水位位时，宜宜用相应应洪水水期多年年平均均最大风风速的的倍；校核核洪洪水位时时，宜宜用相应应洪水水期多年年平均均最大风风速，；D—风区长度，m；；L—波长，m。H—坝前水深，m。官厅公式适用于于于。坝顶或防浪墙顶顶顶高程=静水位+相应的库库水水位以上上的超超高。比较以上两种情情情况下的的坝顶顶高程并并取较较大值，减减去去防浪墙墙高度度（左右），则则则可以得得到带带有防浪浪墙的的坝顶高高程。对对于1、2级坝，坝坝顶顶高程不不得低低于校核核洪水水位。坝顶高程计算成成成果见下下表。表3-2坝坝坝顶高程计计算算成果表表计算情况风速v（m/ss）波高（m）波长（m）水面高度（m）安全加高（m）静水位以上的超超超高（m）坝顶高程（m）设计情况校核情情情况28141.470.666214.207...100.480.11172、坝顶宽度的的的拟定为了适应运用和和和施工的的需要要，坝顶顶必须须有一定定的宽宽度。一一般地地，坝顶顶宽度度取最大大坝高高的，且不不小小于。若有有交交通要求求或有有移动式式启闭闭设施时时，应应根据实实际需需要确定定。3、坝坡的拟定定定考虑坝体利用部部部分水重重增加加其抗滑滑稳定定，根据据工程程实践，上上游游边坡系系数，下下游边坡坡系数数。4、上、下游起起起坡点位置置的的确定上游起坡点位置置置应结合合应力力控制标标准和和发电引引水管管、泄水水孔等等建筑物物的进进口高程程来确确定，一一般起起坡点在在坝高高的附近。下下游起坡坡点的的位置应应根据据坝的实实用剖剖面型式式、坝坝顶宽度度，结结合坝的的基本本剖面计计算得得到（最最常用用的是其其基本本剖面的的顶点点位于校校核洪洪水位处处）。由由于起坡坡点处处的断面面发生生突变，故故应应对该截截面进进行强度度和稳稳定校核核。根据以上几个方方方面，初初拟非非溢流重重力坝坝实图3.1非非非溢流坝剖剖面面设计3.2荷载载载及组合计计算算重力坝坝坝承受的的荷载载主要有有：自自重，静静水压压力，动动水压压力，扬扬压力力，泥沙沙压力力，浪压压力及及其地震震荷载载。图3.2重重重力坝荷载载计计算示意意图1、自重取γc=24..0kN//m3根据自重公式：：：W=Vγc得：WW1=1///2×88.228×441..38××244＝41111..51668KKN↓W22=99×822.775×224＝1787744KN↓W3=（8222.75－12.779）×（66.5－17.228）×24××11/2＝4132211.177444KN↓2、水压力水深为H时，单单单位宽度度上的的水平静静水压压力P为P＝1/2γH2斜面、折面、曲曲曲面承受受的总总静水压压力，除除水平静静水压压力外，还还应应计入其其垂直直分力。垂垂直直水压力力按水水重计算算。γγ水＝9.811kkn/mm3。PH11＝1/2××99.811×（351..775－269）2＝3358877.2994KKN→PH2＝1/222×9.8811×（271..9－269）2＝41.2255KN←PV1＝（34449.9－310..338）×8.2288×9..811＝32100KKN↓PV2＝1/222×41..338×88.228×99.881＝16800..58KKN↓PV3＝1/222×（271..9－269）×8.2288×9..811＝117..778KN↓3、扬压力扬压力包括渗透透透压力和和浮托托力两部部分。渗渗透压力力是由由上下游游水位位差H产生的渗渗流流在坝内内或坝坝基面上上形成成的水压压力；；浮托力力是由由下游水水面淹淹没计算算截面面而产生生向上上的水压压力。扬扬压力分分布图图如计算算简图图所示。扬扬压压力折减减系数数α＝0.255。U1＝B×γHH2＝66.5××99.81×××（271..9－269）＝18922KKN↑U2＝12×ααH＝＝12×00..25××9..81×（349..9－271..9）＝22966KKN↑U3＝（B－112）×αγH×1/2＝（66.5－12）×0.2255×9..811×788×11/2＝52133KKN↑U4＝12×（γH11―γH2―αγH）×1/2＝12×（9.811××80..9－9.811××2.9－0.255××9.881××78）×1/2＝34433KKN↑4、泥沙压力百年后坝前淤沙沙沙高程为为2886.66m，淤沙浮容容重重为8kknn/m3，内摩擦角角为为0°。竖直直方方向的泥泥沙压压力PSKV按作作用用面上的的淤沙沙重量（按按淤淤沙的浮浮重度度）计算算，水水平压力力按PSKH＝1/2γsbhs2tg2（45°－φs/2）计算。PSKH＝1///2γsbhs2tg2（45°－φs/2）＝1/2××88×（286..6－269）2×tg2（45°－0°／2）＝12399..04KKN→PSKV＝Vγγγ=1/22×（286..6－269）2×0.22××8＝247..88KN↓5、浪压力当＞L／2时，可可假定浪浪顶以以及水深深等于于L／2处的浪压压力力为零，静静水水位处的的浪压压力最大大，并并呈三角角形分分布。L＝9m，hl＋hz＝0.83344826＋0.244331155Pi=[r×(((h1+hhzz)××L]]/4==233.799KNN→PL1＝（hlll＋hz＋L/2）×L/22××1/22×99.81＝123..112KN→PL2＝L/222×L/22××9.881＝198..665KN←合力计算以及力力力矩计算算如下下表3-3所示：表3-3非非非溢流坝荷荷载载计算成成果汇汇总荷载作用垂直力（KN）水平力（KN）对截面形心力臂臂臂(m)力矩（KN*MMM）↓↑→←＋－自重W14111.51116827.74114053...4766W21787420.48366059...52W341321.11174440.4317768.111水压力PH133587.2229427.56925665...82PH241.250.9740水压力PV1321029.11593458.1115PV21680.588830.4951240.8888(续表3-3))水压力PV3147.4331.524647泥沙压力PSKH1239.04445.877273.1666PSKV247.830.497555.4222浪压力PL128.1576.952166.1444PL222.0776.751693.8777小计68633.222↓33680.555→-29287888.9扬压力U12368U22289U35197U43433总计55346.222↓→-29287888.9校核工况下的荷荷荷载计算算因为两两两种工况况下的的坝体自自重和和泥沙压压力相相同，故故仅计计算水压压力、浪浪压力以以及扬扬压力。各各种种压力计计算原原理、计计算公公式和计计算参参数同。1、水压力PH1＝1/222×9.8811×（350..4－269）2＝3250000KN→PH2＝1/222×9.8811×（272..663－296）2＝64.6633KN←PV1＝（35550.4－269－41.338）×8.2288×9..811＝32500..7KN↓PV2＝1/222×41..338×88.228×99.881＝16800..58KKN↓PV3＝1/222×（272..663－269）×8.2288×9..811＝147..443KN↓2、浪压力L＝6m，hl＋hz＝0.50022895＋0.133223333Pi=[r×(((h1+hhzz)××L]]/4=＝12.11558KN→PL1＝（hlll＋hz＋L/2）×L/22××1/22×99.81＝28.1155KN→PL2=L///2×L//22×9..811＝22.0077KN←3、扬压力U1＝B×γHH2＝66.5××99.81×××（272..663－269）＝23688KKN↑U2＝12×ααγHH＝12×00..25××9..81×（350..4－272..663）＝22899KKN↑U3＝（B－112）×αγH1/2＝（666.5－12）×0.2255×9..811×777.777×11/22＝51977KKN↑U4＝12×（γH11―γH2―αγH）×1/2＝12×（9.811××81..4－9.811××3.663－0.255××9.881××77..777）×1/2＝34333KKN↑合力计算以及力力力矩计算算如下下页表所所示。库空情况下的荷荷荷载计算算库空情况下的荷荷荷载只有有坝体体自重，力力以以及力矩矩值汇汇总如下下：∑W＝41111.551688＋178774＋4132211.177444＝6330066.7KKN↓∑M=11400053.44776＋36600559.552－1776688.1＝＋46233444.88966KNN*MM表3-4非非非溢流坝荷荷载载计算成成果汇汇总荷载作用垂直力（KN）水平力（KN）对截面形心力臂臂臂(m)力矩（KN*MMM）↓↑→←＋－自重W14111.51116827.74114053...4766W21787420.48366059...52W341321.11174440.4317768.111水压力PH13250027.58896350PH264.631.2178.2水压力PV13250.729.11594644.1113PV21680.588830.4951240.8888PV3147.4331.524647泥沙压力PSKH1239.04445.877273.1666PSKV247.830.497555.4222浪压力PL128.1576.952166.1444PL222.0776.751693.8777小计68633...2↓33680.555→-29287888.9扬压力U12368U22289U35197U43433总计55346.222↓→-29287888.93.3抗滑滑滑稳定分分析重力坝沿坝面失失失稳的机机理是是：首先先在坝坝踵处基基岩和和胶结面面出现现微裂松松弛区区，随后后在坝坝趾处基基岩和和胶结面面出现现局部区区域的的剪切屈屈服，进进而屈服服范围围逐渐增增大并并向上游游延伸伸，最后后，形形成滑动动通道道，导致致坝的的整体失失稳。表3-5抗抗抗滑稳定安安全全系数荷载组合坝的级别12、3Ks基本组合1.101.05特殊组合（1）1.051.00特殊组合（2）1.001.00计算以一个坝段段段（单宽宽）作作为计算算单元元，公式式采用用抗剪强强度公公式，将将坝体体与基岩岩看成成是一个个接触触面，而而不是是胶结面面。当当接触面面呈水水平时，其其抗抗滑稳定定安全全系数Ks为Ks＝f（∑WW－U）／∑P，f取1.0。⑴设计工况下下的的抗滑稳定定定分析Ks＝f（∑WW－U）／∑P＝1.0×5555718...85／3470099.55＝1.60055根据设计规范，1.605＞1.10，有以上计算可知，设计洪水情况下，坝基面满足抗滑稳定要求。⑵校核工况下下的的抗滑稳定定定分析Ks＝f（∑WW－U）／∑P＝1.0×5555346...2／3368800.5＝1.64433根据设计规范，1.643＞1.05，有以上计算可知，校核洪水情况下，坝基面满足抗滑稳定要求。3.4应力力力分析应力分析的目的的的是检验验所拟拟坝体断断面尺尺寸是否否经济济合理，并并为为确定坝坝内材材料分区区、某某些部位位配筋筋提供依依据。应力分析采用材材材料力学学法，其其基本假假定为为：①坝体混凝凝土土为均质质、连连续、各各向同同性的弹弹性材材料。②视坝段为为固固接于地地基上上的悬臂臂梁，不不考虑地地基变变形对坝坝体应应力的影影响，并并认为各各坝段段独立工工作，横横缝不传传力。③假定坝体体水水平截面面上的的正应力力按直直线分布布，不不考虑廊廊道等等对坝体体应力力的影响响。在一般情况下，坝坝体的最大和和最小应力都都出现在坝面面，所以应该该校核坝体边边缘应力是否否满足强度要要求。用材料力学分析析析坝体应应力时时，重力力坝设设计规范范规定定的强度度指标标。1、坝基面的σσσy应符合下下列列要求（1）运用期：：在在各种荷载载载组合下下（地地震荷载载除外外），坝坝基面面的最大大铅直直正应力力应小小于坝基基容许许应力（计计算算时应计计入扬扬压力）。最最小铅直正应应力应大于零零（计算时应应计入扬压力力）。（2）施工期：：下下游坝面允允允许有不不大于于0.1MMPPa的拉应应力力。2、坝体应力要要要求（1）运用期。坝坝坝体上游面面的的最小主主应力力要考虑虑两种种控制标标准：：①在作用力力中中计入扬扬压力力时，要要求σσ≥0，即σ为压应力力；②当作用力力中中不计入入扬压压力时，要要求求σ≥0.25γh。坝体下游面的最最最大主压压应力力，不得得大于于混凝土土的容容许压应应力。（2）施工期。坝坝坝体主压应应力力不得大大于混混凝土的的容许许压应力力，在在坝的下下游面面可以有有不大大于0.2MMPPa的主拉应应力力。本设计分设计情情情况和校校核情情况两种种情况况分别分分析水水平截面面上的的正应力力。因因为假定定按直直线分布布，所所以按偏偏心受受压公式式计算算上、下下游的的边缘应应力。设计工况下：σyu=Wi///T+6**MMi/TT2=68562...85//666.5++6**(-331663633.224)//(666.55*666.55)==6011.776KPPaσyu=Wi///T－6*Mii//T2=68562...85//666.5－6*(--331633633.244)//(666.55*666.55)=114660.224KKPa校核工况下σyu=Wi///T+6**MMi/TT2=68633...2/666..5+66*((-29228878..9))/(666..5*666..5)==6334.662KPPaσyu=Wi///T－6*Mii//T2=68633...2/666..5－6*(--229288788.9))/((66.55**66..5))=144299.922KPPa各项均满足要求求求。4坝体细部构构造造4.1坝顶顶顶构造对于非溢流坝，坝坝顶上游侧应应设置防浪墙墙，宜采用与与坝体连成整整体的钢筋混混凝土结构，墙墙身应有足够够的厚度以抵抵挡波浪及漂漂浮物冲击，墙墙高为1.0～1.2m，在坝体的的横缝处应留留伸缩缝，并并设置止水。下下游侧应设置置栏杆、灯柱柱，以保护行行人和行车安安全。坝顶路路面应有适当当的横向坡度度，并设置相相应的排水设设施，以便排排除路面雨水水。路面排水水应与坝体内内排水连通或或直接排入把把体内[6]]。当设置人人行道时，宜宜高出坝顶路路面20～30cm。对于溢流流重力坝，溢溢流坝的上部部构造，应根根据运行要求求布置。有交交通要求时，应应按公路等级级设置交通桥桥;无交通要求求时，需设置置人行道。对对于大中型工工程溢流坝，坝坝顶常设置闸闸门、闸敦、工工作桥、启闭闭机等。本工程有双线线线交通要求求，故故取路面面宽9m，两旁设设人人行道各1人m，人行道道上上设栏杆杆，路路面呈弧弧形，以以将路面面积水水排向两两侧，以以排水管管排向向上游水水库。图4.1非非非溢流坝坝坝顶顶结构布布置图图4.2廊道道道系统重力坝内有纵向向向(沿坝轴线)和横向(垂至于坝坝轴轴线)廊道，纵纵向向廊道按按高程程分层设设置，一一般沿坝坝高每每隔15～30m设置一层层，其其断面形形状为为城门洞洞形。当当有多层层廊道道时，应应在两两岸将各各层互互相连通通。若若廊道较较长，沿沿坝长每每隔200～300m，应在上上下下层廊道道之间间设置交交通通通道。对对高坝坝应设置1～2座电梯及及便便梯，对对中坝坝和中型型工程程的高坝坝，视视需要设设置电电梯或便便梯。本工程坝内廊道道道包括基基础灌灌浆廊道道和坝坝体排水水检查查廊道，其其设设计按规规范要要求确定定。因因坝体存存在空空腔，故重力坝的的廊廊道与各各坝段段空腔相相通，在在空腔内内设置置1.5m宽的悬臂臂检检查平台台，形形成环行行通道道。跨横横缝的的横向廊廊道可可用三角角形尖尖顶和平平底断断面[7]]。图4.2坝坝坝内廊道系系统统图4.3坝体体体分缝为了防止坝体因因因温度变变化和和地基不不均匀匀沉陷而而产生生裂缝，满满足足施工(混凝土的的浇浇筑能力力和施施工期的的温控控)的需要，坝坝坝体需要要分缝缝。常见见的缝缝有：横横缝、纵纵缝、水水平施施工缝。①横缝。垂至于于于坝轴线，将将坝体分成若若干各坝段。间间距(一般是相等等的)为12～20m，缝宽1～2cm。横缝一般般为永久性缝缝，缝面为水水平面，缝内内设置止水。②纵缝。一般为为为竖缝形式式，缝缝面应设设置键键槽，并并埋设设灌浆系系统，并并在蓄水水前进进行灌浆浆。纵纵缝与坝坝面应应垂直相相交，避避免浇筑筑块有有尖角。间间距距为15～30m，深孔坝坝段段、寒冷冷地区区，宜选选用较较小的间间距。③水平施工缝。坝坝坝体上下下层浇浇筑块之之间的的结合面面称水水平施工工缝。一一般浇筑筑块厚厚1.5～4m，靠近基基岩岩面层厚厚度为为1.5～2m，同一坝坝相相邻浇筑筑块水水平施工工缝的的高程应应错开开。4.4坝体体体止水止水与坝的级别别别和高度度有关关。高坝坝：止止水采用用两道道止水片片，止止水片间间设沥沥青井，两两道道止水片片均为为紫铜片片，厚厚度为1.0～1.6mmm。中低坝坝的的止水可可适当当简化，中中坝坝第一道道止水水片为紫紫铜片片，第二二道止止水片可可采用用塑料或或橡胶胶止水片.横缝止水水必必须与坝坝基岩岩石妥善善连接接，止水水片一一般埋入入基岩岩内的深深度为为30～50cm，沥青井井也也埋入基基岩内内.对于本枢纽，为为为满足混混凝土土的浇筑筑能力力和温度度控制制的需要要，沿沿坝轴线线方向向每隔20m设一横缝缝，厂厂房坝段段考虑虑机组间间距取取18m，上下游游方方向因坝坝段宽宽度较大大，设设两道垂垂直纵纵缝，遇遇钢管管处，纵纵缝与与钢管轴轴线垂垂直。图4.4坝坝坝体浇筑示示意意图4.5坝体体体排水为了减小坝体的的的渗透压压力，在在靠近坝坝的上上游防渗渗层后后面，沿沿坝轴轴线方向向，布布置一排排竖向向排水管管。其其中心线线距离离上游坝坝面(1/10～1/12)倍坝前水水深深，一般般为2～5m。排水管管间间距2～3m，采用无无砂砂混凝土土预制制管，管管径不不小于110mmm，一般取150～250mmm。排水管管的的上部延延伸至至最高水水位以以上，下下部直直通廊道道，竖竖直布置置，不不宜有弯弯头[[8]。坝基排水目的：：：通过排排除渗渗水降低低坝基基底面的的渗透透压力。坝基排水范围：：：基础排排水一一般设一一排主主排水孔孔。对对于地址址条件件良好的的基础础应充分分利用用排水作作用，除除设主排排水孔孔外，高高坝可可设置辅辅助排排水孔2～3排，中坝坝可可设置辅辅助排排水孔1～2排。排水孔的位置及及及方向：：防渗渗帷幕下下游设设置主排排水孔孔，辅助助排水水孔可设设置在在基础纵纵向排排水廊道道内。在在坝基面面上，主主排水孔孔与帷帷幕灌浆浆孔的的距离不不宜小小于2m。主排水水方方向一般般向下下游倾斜斜，与与帷幕的的夹角角为QUOTE～QUOTE。对于本工程，为为为减小坝坝体内内的渗透透压力力，在距距上游游面5m设一排坝坝体体排水管管，与与上游面面平行行布置，排排水水管与各各层廊廊道内的的排水水沟相连连，渗渗水经排排水管管流至排排水沟沟，再由由排水水沟流至至集水水井排走走。排排水管间间距3m，多孔混混凝凝土管内内径为为15cm。由于的的存存在，不不设置置坝基排排水廊廊道[9]]。5地基处理理理天然地基常存在在在着不同同程度度的缺陷陷，必必须经过过处理理才可作作为坝坝基础。常常用用的处理理方法法有：开开挖与与清理、加加固固处理、坝坝基基帷幕灌灌浆、基基础排水水等方方法。5.1坝基基基的开挖挖与清清理高坝需修建在新新新鲜岩面面上，故故将覆盖盖层全全部开挖挖，左左岸覆盖盖层厚厚度较薄薄，130m高程以下下几几乎无覆覆盖层层，130m高层以上上逐逐渐加厚厚。坝坝基开挖挖量主主要集中中在右右岸，45m高程以上上覆覆盖层厚厚约10m左右，故故全全部挖除除。为为提高坝坝体的的测向稳稳定性性，沿岸岸坡开开挖成台台阶状状[10]]。5.2坝基基基的帷幕幕灌浆浆帷幕灌浆的目的的的：降低低坝底底的渗透透压力力，减少少绕坝坝渗透，防防止止坝基内内产生生渗透破破坏，使使幕后的的坝基基面渗透透压力力降至允允许值值以内。帷幕灌浆的范围围围：河床床及两两岸。