重力坝设计例题

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1、讲解重力坝设计例题：一．基本资料某高山峡谷地区规划的水利枢纽，拟定坝型为混凝土重力坝，其任务以防洪为主、兼顾灌溉、发电，为3级建筑物，试根据提供的资料设计非溢流坝剖面。1．水电规划成果上游设计洪水位为355.0m，相应的下游水位为331.0m；上游校核洪水位356.3m，相应的下游水位为332.0m；正常高水位354.0m；死水位339.5m。2．地质资料河床高程328.0m，约有1~2m覆盖层，清基后新鲜岩石表面最低高程为326.0m。岩基为石炭岩，节理裂隙少，地质构造良好。抗剪断强度取其分布的0.2分位值为标准值，则摩擦系数=0.82，凝聚力=0.6MP

2、a。3．其它有关资料河流泥沙计算年限采用50年，据此求得坝前淤沙高程337.1m。泥沙浮重度为6.5kN/m3，内摩擦角φ=18°。枢纽所在地区洪水期的多年平均最大风速为15m/s，水库最大风区长度由库区地形图上量得D=0.9km。坝体混凝土重度γc=24kN/m3，地震设计烈度为6度。拟采用混凝土强度等级C10，90d龄期，80%保证率，fckd强度标准值为10MPa，坝基岩石允许压应力设计值为4000kPa。二．设计要求：（1）拟定坝体剖面尺寸确定坝顶高程和坝顶宽度，拟定折坡点的高程、上下游坡度，坝底防渗排水幕位置等相关尺寸。（2）荷载计算及作用组合该例

3、题只计算一种作用组合，选设计洪水位情况计算，取常用的五种荷载：自重、静水压力、扬压力、淤沙压力、浪压力。列表计算其作用标准值和设计值。（3）抗滑稳定验算可用极限状态设计法进行可靠度计算。（4）坝基面上下游处垂直正应力的计算，以便验算地基的承载能力和混凝土的极限抗压强度。重力坝剖面设计图（单位：m）三．非溢流坝剖面的设计●资料分析该水利枢纽位于高山峡谷地区，波浪要素的计算可选用官厅公式。因地震设计烈度为6度，故不计地震影响。大坝以防洪为主，3级建筑物，对应可靠度设计中的结构安全级别为Ⅱ级，相应结构重要性系数γ0=1.0。坝体上的荷载分两种组合，基本组合（设计洪

4、水位）取持久状况对应的设计状况系数ψ=1.0，结构系数γd=1.2；偶然组合（校核洪水位）取偶然状况对应的设计状况系数ψ=0.85，结构系数γd=1.2。坝趾抗压强度极限状态的设计状况系数同前，结构系数γd=1.3。可靠度设计要求均采用作用（荷载）设计值和材料强度设计值。作用（荷载）标准值乘以作用（荷载）分项系数后的值为作用（荷载）设计值；材料强度标准值除以材料性能分项系数后的值为材料强度设计值。本设计有关（荷载）作用的分项系数查表2-10得：自重为1.0；静水压力为1.0；渗透压力为1.2；浮托力为1.0；淤沙压力为1.2；浪压力为1.2。混凝土材料的强度

5、分项系数为1.35；因大坝混凝土用90d龄期，大坝混凝土抗压强度材料分项系数取2.0；热扎Ⅰ级钢筋强度分项系数为1.15；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级为1.10。材料性能分项系数中，对于混凝土与岩基间抗剪强度摩擦系数为1.3，凝聚力为3.0。上游坝踵不出现拉应力极限状态的结构功能极限值为0。下游坝基不能被压坏而允许的抗压强度功能极限值为4000kPa。实体重力坝渗透压力强度系数为0.25。●非溢流坝剖面尺寸拟定1．坝顶高程的确定。坝顶在水库静水位以上的超高△h=hl+hz+hc对于安全级别为Ⅱ级的坝，查得安全超高设计洪水位时为0.5m，校核洪水位时为0.4m。分设计洪水位和

6、校核洪水位两种情况计算。（1）设计洪水位情况D风区长度（有效吹程）为0.9kM，v0计算风速在设计洪水情况下取多年平均年最大风速的2倍为30m/s。①波高=0.0076×0.7532×2.1407×91.7431=1.124（m）②波长=0.331×0.2056×1.8384×91.7431=11.478（m）③波浪中心线至计算水位的高度：因H＞L，cth≈1（m）△h=1.124+0.346+0.5=1.97（m）坝顶高程=355+1.97=356.97（m）（2）校核洪水位情况D风区长度为0.9km，v0计算风速在校核洪水位情况取多年平均年最大风速的1倍

7、为15m/s。①波高=0.0076×0.7980×3.3970×22.9358≈0.473（m）②波长=0.331×0.2838×2.6607×22.9358=5.733（m）③波浪中心线至计算静水位的高度：（m）△h=0.473+0.123+0.4=0.996（m）坝顶高程=356.3+0.996=357.296（m）取上述两种情况坝顶高程中的大值，并取防浪墙高度1.2m，防浪墙基座高0.1m并外伸0.3m，则坝顶高程为357.296-1.2-0.1≈356.0m最大坝高为356.0-326.0=30m2．坝顶宽度。因该水利枢纽位于山区峡谷，无交通要求，按

8、构造要求取坝顶宽度5m，同时满足维修时的单车道要求。