壩體穩(wěn)定計(jì)算書

1、1 洪水調(diào)節(jié)11建筑物等級(jí)本樞紐等別為等，主要建筑物為2級(jí)，次要建筑物為3級(jí)。1.2 調(diào)洪步驟（1）溢洪道型式及堰頂高程的選擇：由于本樞紐主要任務(wù)為發(fā)電，兼做防洪之用，故決定采用無閘門控制的溢洪道。溢洪道無閘門時(shí)，正常蓄水位就是溢洪道堰頂?shù)母叱?；本樞紐的正常高水位為345.0m，故溢洪道堰頂高程取345.0m。（2）溢洪道寬度的選擇：根據(jù)壩址地質(zhì)條件，確定大致的泄洪單寬流量q為80 m3/（s·m）（一般為60120 m3/（s·m）。溢流壩段下泄流量Q溢：Q溢=Qs-Q0式中：Qs最大下泄流量或下游河道安全下泄流量，m3/s；安全系數(shù)，正常運(yùn)用情況，取0.750.9，非常

2、情況取1.0；Q0其他建筑物下泄的流量，m3/s。本樞紐水庫(kù)下游防洪標(biāo)準(zhǔn)，安全泄量為3500 m3/s，按百年一遇，取允許最大設(shè)計(jì)流量Q溢為3200m3/s。根據(jù)Q溢與單寬流量q，初擬溢流堰凈寬B= Q溢/q=3200/80=40m，在該工程中取B=40m。1.3 調(diào)洪演算1.3.1計(jì)算公式溢洪道的下泄流量可按堰流公式計(jì)算，即：q溢=M1BH3/2式中：q溢溢洪道的下泄流量，m3/s；H溢洪道堰上水頭，m； M1流量系數(shù)；M1=m（2g）1/2式中：m溢流系數(shù)，一般取0.4650.485；側(cè)向收縮系數(shù)，初步設(shè)計(jì)中可取=0.900.95；淹沒系數(shù)。在本樞紐中，取= m=0.40，則q溢=0.4B

3、（2g）1/2H3/2。水庫(kù)q=f（V）關(guān)系曲線計(jì)算表如表1-1：表1-1 水庫(kù)q=f（V）關(guān)系曲線計(jì)算表庫(kù)水位Z（m）溢洪道堰頂水頭H（m）溢洪道泄量q溢（m3/s）庫(kù)容V（億m3）345004.63345.50.5264.783461745.04346.51.51375.2534722105.59347.52.52945.834833876.15348.53.54876.3634945956.6635058327.15水庫(kù)的q=f（V）關(guān)系曲線見圖1-1：圖1-1： 水庫(kù)的q=f（V）關(guān)系曲線計(jì)算洪水來量，見表1-2：表1-2 洪水來量計(jì)算表時(shí)段（天）流量（%）設(shè)計(jì)洪量Q（m3/s）校核洪

4、量Q（m3/s）010405 7001893605 62301.061004050 70002572309 3990332.51316 2275419770 1330512486 840洪水來量過程曲線如圖1-2：圖1-2 洪峰過程線計(jì)算步驟如下：（1）引用水庫(kù)的設(shè)計(jì)洪水過程線。（2）根據(jù)已知水庫(kù)q=f（V）關(guān)系曲線計(jì)算表做z-q , z-v ,輔助曲線，求出下泄流量與庫(kù)容的關(guān)系曲線q-v圖1-3 z-q關(guān)系曲線圖1-4 z-v關(guān)系曲線圖1-5 q-v關(guān)系曲線（3）根據(jù)水庫(kù)汛期的控制運(yùn)用方式，確定調(diào)洪計(jì)算的起始條件，即確定起調(diào)水位和相應(yīng)的庫(kù)容、下泄流量。（4）取t=4小時(shí)=14400s，由設(shè)計(jì)

5、洪水過程線摘錄Q1, Q2,。（5）決定起始計(jì)算時(shí)刻得q1，V1值，然后列表計(jì)算，計(jì)算過程中，對(duì)每一計(jì)算時(shí)段的q2，V2值都要進(jìn)行試算。試算方法：由起始條件已知時(shí)段的q1，V1和入庫(kù)流量Q1, Q2,，假設(shè)時(shí)段末的下泄流量q2，就能根據(jù)式q益M1BH3/2求出時(shí)段末水庫(kù)的蓄水增量V，而V1+V= V2,由V2查q=f（V）曲線得q2。將其與假定的q2相比較，如兩者相等，則所設(shè)q2同時(shí)滿足式q益M1BH3/2和q=f（V），即為所求，否則需要重新假設(shè)一個(gè)q2值，重復(fù)上述試算過程，直至兩者相等或很接近為止，這樣便完成了一個(gè)時(shí)段的計(jì)算工作，接下去，把這一時(shí)段末的q2，V2作為下一時(shí)段的q1，V1，再

6、進(jìn)行下一時(shí)段的試算，如此下去便可 求得整個(gè)泄流過程q-t。，（6）將入庫(kù)洪水Q-T過程和計(jì)算所得的泄流q-t過程繪制在同一張圖上，如計(jì)算素的的最大下泄流量qm正好是兩線的交點(diǎn)，說明計(jì)的qm正確，否則應(yīng)縮小qm附近的計(jì)算時(shí)段t，重新進(jìn)行試算，直至計(jì)算的qm正好是兩線的交點(diǎn)為止。（7）由qm查q=f（V）關(guān)系線，可得最高洪水位時(shí)的庫(kù)容V總。由V總減去起調(diào)水位相應(yīng)庫(kù)容，即得水庫(kù)為調(diào)節(jié)該次入庫(kù)洪水所需調(diào)洪庫(kù)容Vm。再由V總查水位庫(kù)容曲線，就可得到最高洪水位Zm。顯而易見，當(dāng)入庫(kù)洪水為相應(yīng)樞紐設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水，而起調(diào)水位為汛期水位時(shí)，求得Vm和Zm即是設(shè)計(jì)調(diào)洪庫(kù)容和設(shè)計(jì)洪水位。當(dāng)入庫(kù)洪水位校核標(biāo)準(zhǔn)的洪水、

7、起調(diào)水位位汛限水位時(shí)，求得的Vm和Zm即是校核洪水位。調(diào)洪計(jì)算過程見下表表1-6 設(shè)計(jì)調(diào)洪計(jì)算表時(shí)間t(h)入庫(kù)洪水流量（m3/s）時(shí)段平均入庫(kù)流量（m3/s）時(shí)段入庫(kù)水量（萬m3)下泄流量（m3/s）時(shí)段平均下泄流量（m3/s ）時(shí)段下泄水量（萬m3）時(shí)段內(nèi)水庫(kù)存水量變化（萬m3）水庫(kù)存水量（萬m3）水庫(kù)水位（m）04050463003454950677.5975.6201014.4961.247261.2345.368146012051735.2503550.41684.848946345.7212201017352498.411080115.22383.251329.2346.23162

8、53022703268.81901502163052.854382346.7820307028004032360275396363658018347.542436053337.54806447403.5581.044224.9662242.96348.1625.440503827.51929.06530488.5246.2041682.85663925.816348.5728387039603706.56618574537.2643169.29667095.112349.132355037105342.48267221039.684302.7271397.832349.936320033754

9、8608708487221.123638.887199.98350.1640287030354370.4114010051447.22923.27419.89350.34425752722.53920.4160013701972.81947.67447350.648230924423516.48328224413515.041.447879351.45220902199.53167.28200026413803.04-635.767589351表1-7 校核調(diào)洪計(jì)算表時(shí)間t(h)入庫(kù)洪水流量（m3/s）時(shí)段平均入庫(kù)流量（m3/s）時(shí)段入庫(kù)水量（萬m3)下泄流量（m3/s）時(shí)段平均下泄流量（m3

10、/s ）時(shí)段下泄水量（萬m3）時(shí)段內(nèi)水庫(kù)存水量變化（萬m3）水庫(kù)存水量（萬m3）水庫(kù)水位（m）07000463003454163011651677.63517.525.21652.447952.4345.548253020802995.29263.591.442903.7650856.16346.112345029904305.6198145208.84096.854952.96346.8616435039005616378288414.725201.2860154.24347.8220531048306955.2592485698.46256.866411.04348.32462305770

11、8308.81005823.51185.847122.9673534350.825.4700066153333.9617001377.5694.262639.776173.7351.428667068356397.56250021001965.64431.9680605.66351.8932610063859194.6279826493814.565379.8485985.5352.436555058258388357831884590.723797.2889782.78353.1640496052557567.2380036895312.162255.0492037.82352.884444

12、2046906753.64100395056881065.693103.42353.1648399042056055.242504175601243.293146.62353.185236013795.55465.52400041255904-474.4892672.14352.9經(jīng)調(diào)洪演算，堰頂高程為345.0m，孔口凈寬為40m時(shí)，滿足要求，此時(shí)設(shè)計(jì)洪水位為351.4m，最大下泄流量為3282m3/s；校核洪水位為353.18 m3/s，最大下泄流量為4205m3/s。根據(jù)壩址處水位流量關(guān)系，可知與上游設(shè)計(jì)洪水位相對(duì)應(yīng)的下游水位為315.86m，與校核洪水位相對(duì)應(yīng)的下游水位為317.65m

13、。2 壩體穩(wěn)定計(jì)算及應(yīng)力分析2.1壩體穩(wěn)定計(jì)算基巖上混凝土重力壩的抗滑穩(wěn)定計(jì)算主要校核壩底與地基接觸面的滑動(dòng)條件。在岸坡壩段，應(yīng)視地形、地質(zhì)條件，基礎(chǔ)開挖及壩體結(jié)構(gòu)情況，核算在三向荷載共同作用下的抗滑穩(wěn)定。2.1.1 穩(wěn)定計(jì)算基本資料該重力壩按2級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，正常蓄水位為345.0m，設(shè)計(jì)水位為351.4m，相應(yīng)下游水位為315.86m，校核水位為353.18m，相應(yīng)下游水位為317.65m，壩前泥砂淤積高程為20.0m，泥砂浮容重為5KN/m3，混凝土容重為24 KN/m3，水的容重為9.81KN/m3。2.1.2 穩(wěn)定計(jì)算（1）抗剪強(qiáng)度計(jì)算由截面圖知：H1=51.1m，H2=20m,H3=

14、15m,H=36.1m,B=40m。揚(yáng)壓力折減系數(shù)取=0.3，接觸面間的摩擦系數(shù)取f=0.8，沿壩軸線取單寬為研究對(duì)象。壩體自重：W=砼V=24×（5×54.9+0.5×35×49.27）=27281.4KN揚(yáng)壓力：U=U1+U2+U3=9.81×15.86×40+0.5×12×40×9.81+0.5×23.54×4×9.81=9039.71KN總水平力：P=1/2水H12+1/2砂H22-1/2水H32=0.5×9.81×51.42+0.5×5

15、×202-0.5×9.81×15.86=12958.81+1000-1233.80=12725.01KN抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：Ks =f（W-U）P=0.8×（）12725.01=1.15>Ks=1.05符合抗滑穩(wěn)定。（2）抗剪斷計(jì)算抗剪斷摩擦系數(shù)取f=1.2，抗剪斷凝聚力取c=1.0Mpa。W=27281.4KN，P=12725.01KN，U=9039.71KN抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：Ks=f（W-U）+cA/P=1.2×（27281.4-9039.71）+1.0×103×40/12725.01=4.86 >Ks=3.0

16、 所以符合抗滑穩(wěn)定。2.2 壩基面應(yīng)力計(jì)算2.2.1正常情況下應(yīng)力計(jì)算（1）不計(jì)揚(yáng)壓力情況下應(yīng)力計(jì)算壩體自重：W1=27281.4KN下游水重：W2=水V=0.5×12.69×15.86×9.81=987.20KN上游水平壓力：P1 =1/2水H12=0.5×9.81×51.42=12958.81KN上游泥砂壓力：P2 =1/2砂H22=0.5×5×202=1000KN下游水平水壓力：P3=1/2水H32=0.5×9.81×15.862=1233.80KNW=W1+W2=27281.4+987.20=28

17、268.6KNM=-1/3P1H1-1/3P2H2-W2（B/2-4）+W1×d+1/3P3H3=-12958.81×51.4/3-1000×20/3-987.20×（40/2-4）+24×54.9×5×（20-2.5）+0.5×35×49.27×24×（20-5-35/3）+1233.80×15.86/3=-222027.61-6666.67-15795.2+(115290+68978)+6522.69=-53698.79KN·m上游邊緣應(yīng)力：yu=W/B+6M/

18、B2=28268.6/40-6×53698.79/402=505.35KN/水H=0.3×9.81×51.4=151.27KN/其中：折減系數(shù)，一般取0.250.67；H為同一點(diǎn)上的上游靜水位壓力。下有邊緣應(yīng)力：yd =W/B-6M/B2=28268.6/40+6×53698.79/402=706.72+201.37=908.09KN/上游剪應(yīng)力：u=0（上游壩坡為鉛直面）下游剪應(yīng)力：d =（yd-Pd）·m=（908.09-9.81×15.86）×0.8=602 KN/其中：Pd為下游面水壓力強(qiáng)度；m為下游坡率。上游水平正

19、應(yīng)力：xu=Pu-un=水H1+砂H2-0=9.81×51.4+5×20=604.23 KN/下游水平正應(yīng)力：xd=Pd+dm=水H3+dm=9.81×15.86+602×0.8=155.59+481.6=637.19 KN/主應(yīng)力：上游壩面：1u=（1+n2）yu- Pun2=yu=505.35 KN/下游壩面：1d=（1+m2）yd- Pdm2=（1+0.82）×908.09-9.81×15.86×0.82=1389.69 KN/壩面水壓強(qiáng)度也是主應(yīng)力：2u= Pu=水H1+砂H2=604.23 KN/2d= Pd=水H

20、3 =9.81×15.86=155.59 KN/（2）計(jì)揚(yáng)壓力情況下應(yīng)力計(jì)算由不計(jì)揚(yáng)壓力計(jì)算知：W1=27281.4KN，W2=987.2KN，P1=12958.81KN，P2=1000KN，P3=1233.80KN得 U1=9.81×15.86×40=6233.46KNU2=0.5×12×40×9.81=2354.4KNU3=0.5×24.1×4×9.81=472.84KNU=U1+U2+U3=9050.70KNW=W1+W2-U=19217.9KNM=-1/3P1H1-1/3P2H2-W2（B/2-4

21、）-U2（B/2-B/3）-U3（B/2-4/3）+W1×d+1/3P3H3=-78221.14KN·m上游邊緣應(yīng)力：yu=W/B+6M/B2=19217.9/40-6×78221.14/402=187.12KN/0下游邊緣應(yīng)力：yd=W/B-6M/B2=19217.9/40+6×78221.14/402=773.78KN/上游剪應(yīng)力：u=0（上游壩坡為鉛直面）下游剪應(yīng)力：d=yd·m=773.78×0.8=619.02KN/上游水平正應(yīng)力：xu=yun2=0下游水平正應(yīng)力：xd=ydm2=773.78×0.82=495.2

22、2KN/主應(yīng)力：上游壩面：1u=（1+n2）yu=yu=187.12KN/下游壩面：1d=（1+m2）yd=（1+0.82）×773.78=1249.55KN/壩面水壓強(qiáng)度也是主應(yīng)力：2u=0 2d=02.2.2 校核情況下應(yīng)力計(jì)算（1）不計(jì)揚(yáng)壓力情況下應(yīng)力計(jì)算壩體自重：W1=27281.4KN下游水重：W2=水V=0.5×14.12×17。65×9.81=1108.14KN上游水平壓力：P1=1/2水H12=0.5×9.81×53.182=13871.891KN上游泥砂壓力：P2=1/2砂H22=0.5×5×20

23、2=1000KN下游水平水壓力：P3=1/2水H32=0.5×9.81×17.652=1528.02KNW=W1+W2=27281.4+1108.14=28389.54KNM=-1/3P1H1-1/3P2H2-W2（B/2-14.12/3）+W1×d+1/3P3H3=-77098.75 KN·m上游邊緣應(yīng)力：yu=W/B+6M/B2=28389.54/40-6×77098.75/402=420.62KN/水H=0.3×9.81×53.18=156.51KN/其中：折減系數(shù)，一般取0.250.67；H為同一點(diǎn)上的上游靜水位壓力

24、。下有邊緣應(yīng)力：yd=W/B-6M/B2=28389.54/40+6×77098.75/402=998.86KN/上游剪應(yīng)力：u=0（上游壩坡為鉛直面）下游剪應(yīng)力：d=（yd-Pd）·m=（998.86-9.81×16）×0.8=673.52 KN/其中：Pd為下游面水壓力強(qiáng)度；m為下游坡率。上游水平正應(yīng)力：xu=Pu-un=水H1+砂H2-0=9.81×53.18+5×20=621.7 KN/下游水平正應(yīng)力：xd=Pd+dm=水H3+dm=9.81×16+673.52×0.8=695.78 KN/主應(yīng)力：上游壩面

25、：1u=（1+n2）yu- Pun2=yu=420.62 KN/下游壩面：1d=（1+m2）yd- Pdm2=（1+0.82）×998.86-9.81×16×0.82=1537.68KN/壩面水壓強(qiáng)度也是主應(yīng)力：2u= Pu=水H1+砂H2=621.70 KN/2d= Pd=水H3=173.15 KN/(2)計(jì)揚(yáng)壓力情況下應(yīng)力計(jì)算由不計(jì)揚(yáng)壓力計(jì)算知：W1=27281.4KN，W2=1108.14KN，P1=13871.89.18KN，P2=1000KN，P3=1254.4KNU1=9.81×16×40=6278.4KNU2=0.5×1

26、1.84×40×9.81=2323.01KNU3=0.5×23.69×4×9.81=464.80KNU=U1+U2+U3=9066.21KNW=W1+W2-U=19313.33KNM=-1/3P1H1-1/3P2H2-W2（B/2-14.12/3）-U2（B/2-B/3）-U3（B/2-4/3）+W1×d+1/3P3H3=-116748.49KN·m上游邊緣應(yīng)力：yu=W/B+6M/B2=19313.33/40-6×116748.49/402=45.02KN/0下游邊緣應(yīng)力：yd=W/B-6M/B2=19313.3

27、3/40+6×116748.49/402=920.64KN/上游剪應(yīng)力：u=0（上游壩坡為鉛直面）下游剪應(yīng)力：d=yd·m=920.64×0.8=610.94KN/上游水平正應(yīng)力：xu=yun2=0下游水平正應(yīng)力：xd=ydm2=920.64×0.82=589.21 KN/主應(yīng)力：上游壩面：1u=（1+n2）yu=yu=45.02KN/下游壩面：1d=（1+m2）yd=（1+0.82）×920.64=1509.85KN/壩面水壓強(qiáng)度也是主應(yīng)力：2u=0 2d=02.3 A-A截面正常情況下應(yīng)力計(jì)算A-A截面為從壩頂起壩高2/3處，即從壩基起18

28、.3m處，從壩頂起向下36.6m處。(1)不計(jì)揚(yáng)壓力情況下應(yīng)力計(jì)算壩體自重：W=砼V=24×（5×36.6+0.5×20.36×30.97）=11958.59KN上游水平壓力：P1=1/2水H12=0.5×9.81×33.12=5373.97KN上游泥砂壓力：P2=1/2砂H22=0.5×5×1.72=7.23KNW=11958.59KNM=-1/3P1H1-1/3P2H2+W1×d=-7826.85KN·m壩內(nèi)水平截面上的正應(yīng)力y：假定y在水平截面上按直線分布，即y=a+bx坐標(biāo)原點(diǎn)取在下游壩

29、面，由偏心受壓公式可以得出系數(shù)a和b，即：a=W/B-6M/B2=11958.59/25.36+6×7826.85/25.362=544.57b=12M/B3=-12×7826.85/25.362=-5.76上游面垂直正應(yīng)力：yu=544.57-5.76×25.36=398.50KN/下游面垂直正應(yīng)力：yd=a=544.57KN/壩高2/3處壩體內(nèi)部各點(diǎn)垂直正應(yīng)力：y=x壩內(nèi)水平截面上的剪應(yīng)力：=a1+b1x+c1x2上游邊界點(diǎn)：u=（Pu-yu）n=0 （上游面鉛直）下游邊界點(diǎn)：d=（yd-Pd）·m=544.57×0.8=435.66KN/

30、剪應(yīng)力計(jì)算式中：a1=d=435.66b1=-1/B（6P/B+2u+4d）=-（6×5381.2/25.36+2×0+4×435.66）/25.36=-118.92其中：P為該斷面所承受的總的水平推力：P= P1+ P2=5381.2KNc1=1/B2（6P/B+3u+3d）=（6×5381.2/25.36+3×435.66）/25.362=4.69壩高2/3處壩體內(nèi)各點(diǎn)剪應(yīng)力：=435.66-118.92x+4.69x2壩體內(nèi)沿水平截面的水平正應(yīng)力x：x= a2+b2x+c2x2+d2x3上游邊界點(diǎn)處的水平正應(yīng)力：xu=（yu- Pu）n2

31、+ Pu= Pu=9.81×33.1=324.71KN/下游邊界點(diǎn)處的水平正應(yīng)力：xd=（yd- Pd）m2+ Pd=ydm2= a1m=dm=435.66×0.8=348.53KN/為簡(jiǎn)化計(jì)算，水平正應(yīng)力可采用下述公式：x= a3+b3x其中：a3=xd=348.53b3=（xu-xd）/B=（324.71-348.53）/25.36=-0.94壩內(nèi)各點(diǎn)水平正應(yīng)力：x= 3x壩內(nèi)主應(yīng)力：上游：yuxu1u=（yu+xu）/2+（yu-xu）2/4+u21/2=（398.50+324.71）/2+（398.50-324.71）2/4+021/2=398.51KN/2u=（y

32、u+xu）/2-（yu-xu）2/4+u21/2=（398.50+324.71）/2-（398.50-324.71）2/4+021/2=324.71KN/1表示第一主應(yīng)力與y軸的交角，自y軸量起，以順時(shí)針向?yàn)檎?=1/2arctan -2u/（yu-xu）=0下游：ydxd1d=（yd+xd）/2+（yd-xd）2/4+d21/2=（544.57+348.53）/2+（544.57-348.53）2/4+435.6621/2=893.10KN/2d=（yd+xd）/2-（yd-xd）2/4+d21/2=（544.57+348.53）/2-（544.57-348.53）2/4+435.6621

33、/2=0(2)計(jì)揚(yáng)壓力情況下應(yīng)力計(jì)算由不計(jì)揚(yáng)壓力情況計(jì)算知：壩體自重：W1=11958.59KN，上游水平壓力：P1=5373.97KN上游泥砂壓力：P2=7.23KN揚(yáng)壓力：U1=0.5×9.81×8.98×25.36=1117.03KNU2=0.5×2×24.12×9.81=236.62KNU=U1+U2=1353.65KN其中：壩體內(nèi)各計(jì)算截面上的揚(yáng)壓力，因壩身排水管幕有降低滲壓的作用，在排水管幕處的折減系數(shù)3值宜采用0.150.3。W=10604.94KNM=-1/3P1H1-1/3P2H2-U2（B/2-B/3）-U3（B/

34、2-2/3）+W1×d=-15390.75KN·m計(jì)算揚(yáng)壓力引起的應(yīng)力，對(duì)于U1所產(chǎn)生的分應(yīng)力，各點(diǎn)正應(yīng)力值等于該點(diǎn)滲壓強(qiáng)度，方向相反，剪應(yīng)力為0。yu=-H1=-9.81×8.98=-88.09KN/u=0xu=-H1=-88.09KN/下游：yd=d=xd=0U1所產(chǎn)生的分應(yīng)力，自上游至下游呈直線變化：y=-3.47x r=2/25.36垂直正應(yīng)力y：y=a+bx上游壩面處：yu=-水H（2r-r2）=-9.81×24.12×（2×2/25.36-4/25.362）=-35.85 KN/下游壩面處：yd=水H（r-r2）=9.81

35、×24.12×（2/25.36-4/25.362）=17.19 KN/計(jì)算a，b：a=水Hr（1-r）=9.81×24.12×2×（1-2/25.36）/25.36=17.19b=水Hr（2r-3）/B=-2.09壩高2/3處壩體內(nèi)部各點(diǎn)垂直正應(yīng)力：y=17.19-2.09x壩體內(nèi)水平截面上的剪應(yīng)力：在O點(diǎn)下游段：=a1+b1x+c1x2a1=am=17.19×0.8=13.75b1=bm+水H（r-r2）/y=bm+a/y=-2.09×0.8+17.19/33.1=-1.15其中：y為計(jì)算斷面處水庫(kù)水深。c1=0則下游：d

36、=a1=13.75KN/且O點(diǎn)下游段：=13.75-1.15x在O點(diǎn)上游段：=a1+b1x+c1x2+a1+b1x+c1x2式中的a1+b1x+c1x2同O點(diǎn)下游段，x是從O點(diǎn)量起的坐標(biāo)。a1=0，c1=0，b1= 水Hn2/B式中n2為滲透壓力消失點(diǎn)軌跡線的坡度：n2=r（m+n）-n=2×0.8/25.36=0.06b1= 水Hn2/B=水Hm/B=9.81×24.12×0.8/25.36=7.46則上游：u=13.75-1.15×25.36+7.46×2=-0.49KN/且O點(diǎn)上游段：=13.75-1.15x+7.46x（23.36x25

37、.36，0x2） 水平正應(yīng)力：O點(diǎn)的下游段：x= a2+b2x+c2x2+d2x3式中：a2=a1m=am2=17.19×0.82=11.00b2=b1m+am/y=-1.15×0.8+17.19×0.8/33.1=-0.50c2=0，d2=0則下游：xd=a2=11.00KN/且O點(diǎn)下游段：x= 11-0.50x在O點(diǎn)以左的一段上：x= a2+b2x+c2x2+d2x3a2+b2x+c2x2+d2 x3式中：a2=0，c2=0，d2=0，b2= 水H（n22-1）/rB=9.81×24.12×（0.062-1）/2=-117.88則上游：xu

38、=11-0.5×25.36-117.88×2=-237.44KN/O點(diǎn)上游段：x= 11-0.50x-117.88x（23.36x25.36，0x2）將U1和U2引起的兩部分應(yīng)力相加得揚(yáng)壓力引起的應(yīng)力分量為：yuydudxuxdU1所產(chǎn)生的分應(yīng)力-88.09000-88.090U2所產(chǎn)生的分應(yīng)力-35.8517.19-0.4913.75-237.4411揚(yáng)壓力引起的分應(yīng)力-123.9417.19-0.4913.75-325.5311對(duì)其余各點(diǎn)揚(yáng)壓力引起的應(yīng)力分量為：yx計(jì)揚(yáng)壓力情況下上下游處的各應(yīng)力為：yuydudxuxd揚(yáng)壓力引起的應(yīng)力分量-123.9417.19-0.4

39、913.75-325.5311不計(jì)揚(yáng)壓力時(shí)的應(yīng)力398.50544.570435.66324.71348.53計(jì)揚(yáng)壓力時(shí)的應(yīng)力274.56561.76-0.49449.41-0.82359.531u=（1+n2）yu-n2（P-P0）=yu=274.56KN/2u=01d=（1+m2）yd=（1+0.82）×561.76=921.29KN/2d= P-P0=0其中：P為下游面的相應(yīng)力；P0為上下游邊界處揚(yáng)壓力強(qiáng)度，P=P0=0其余各點(diǎn)應(yīng)力：y=544.57-x=561.76-11.32x2.4 壩體各截面應(yīng)力壩體各截面應(yīng)力見下表。壩體各截面應(yīng)力 單位：KN/應(yīng)力壩基面上下游處各應(yīng)力2

40、/3壩高處上下游各應(yīng)力設(shè)計(jì)情況下校核情況下正常情況下不計(jì)揚(yáng)壓力正常情況下計(jì)揚(yáng)壓力不計(jì)揚(yáng)壓力計(jì)揚(yáng)壓力不計(jì)揚(yáng)壓力計(jì)揚(yáng)壓力yu505.35187.12420.6245.02398.50274.56yd908.09773.78998.86920.64544.57561.76u00000-0.49d602.00619.02673.52610.94435.66449.41xu604.230621.700324.71-0.82xd637.19495.22695.78589.21348.53359.531u505.35187.12420.6245.02398.50274.562u604.230621.7003

41、24.7101d1389.691269.001537.681509.85893.10921.292d155.590173.150003 挑流消能和溢流面得計(jì)算根據(jù)地形地質(zhì)條件選用挑流消能，挑坎體采用連續(xù)坎，取挑角=22°，挑流鼻坎應(yīng)高出下游最高水位12m，那么取鼻坎的高程為：317.652.0=319.65m。3.1反弧段半徑的確定挑坎頂?shù)乃髌骄魉侔垂接?jì)算：其中：堰面流速系數(shù)；H0校核洪水位與坎頂水頭差。按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：其中：KE=q/g0.5H01.5，H0=33.53m，q=4250/40=106.25m3/（s·m）為單寬流量。則KE=0.17 計(jì)算得：=0.9

42、5則=0.95×（2×9.81×33.53）1/2=24.37m/s計(jì)算坎頂水深h，由Q校=Bh，得h= Q校/B；其中：B=40m。h=4250/（40×24.37）=4.36m反弧半徑R=（810）h=34.8843.6m，取半徑R=39m3.2水舌的挑距L0及可能最大沖坑的深度tR估算由估算公式：計(jì)算；其中：h1坎頂平均水深h在鉛直向的投影，h1=hcos；h2坎頂?shù)胶哟裁娴母卟?，m；v1坎頂水面流速，m/s，約為鼻坎處平均流速的1.1倍。代入?yún)?shù)求得：L0=85.71m計(jì)算水墊深度tR，由tR=q0.5H0.25其中：沖坑系數(shù)，取=1.2；q單寬

43、流量；H上下游水位差；則tR=1.2×106.250.5×35.530.25=30.20m所以 tR=tR-H2=30.2-17.65=12.55m則 L/ tR=85.71/12.55=6.832.55.0；說明挑流消能形成的沖坑不會(huì)影響大壩的安全。3.3溢流面設(shè)計(jì)3.3.1頂部曲線段溢流壩頂部曲線是控制流量的關(guān)鍵部位其形狀多與銳緣堰泄流水舌下緣曲線相吻合，否則會(huì)導(dǎo)致泄流量減少或堰面產(chǎn)生負(fù)壓。頂部曲線的型式很多，常用的有克-奧曲線和WES曲線。本設(shè)計(jì)采用WES曲線。WES型溢流堰頂部曲線以堰頂為界分上游段和下游段兩部分。（1）上游段曲線采用三圓弧形式，以堰頂為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系。R1=0.5Hd=5.75m， c1=0.175Hd=2.013m， a1=0.0316Hd=0.363m，R2=0.2Hd=2.3m， c2=0.276Hd=3.174m， a2=0.1153Hd=1.326m，R3=0.04Hd=0.46m c3=0.282Hd=3.243m， a3=0.126Hd=1.449m，其中：Hd為定型設(shè)計(jì)水頭，一般為校核洪水位時(shí)堰頂水頭的75%95%。本設(shè)計(jì)中，校核洪水位時(shí)堰頂水頭為H0=13.07m，Hd=（75%95%）H0=10.3213.07m，取Hd=11.5m。（2）WES型堰頂下游段曲線，由于壩體上游面為鉛直的，按下式計(jì)算：x