拱壩課程設計----某河水庫混凝土雙曲拱壩體型設計的合理布置

1、<p><b>　　設計的任務</b></p><p>　　某河水庫混凝土雙曲拱壩體型設計的合理布置</p><p><b>　　設計的內(nèi)容</b></p><p>　　1．選擇拱壩的布置型式。</p><p>　　2．進行壩體平面布置及斷面初選。</p><p>

2、　　3．通過拱冠梁法對壩體應力及壩肩穩(wěn)定進行分析計算。</p><p>　　4．通過消能計算評價所選定的消能防沖措施的安全可靠性。</p><p>　　5．通過設計成果分析，對所選定的拱壩體型布置提出評價或修改意見</p><p><b>　　工程概況</b></p><p><b>　　3.1設計標準<

3、/b></p><p>　　設計標準，本水庫總庫容2.1千萬方。灌溉2萬畝，電站裝機1萬千瓦</p><p>　　3.2 壩址地形地質條件</p><p>　　1．壩址區(qū)峽谷呈“V””型，兩岸谷坡陡削，高程300米以下較為對稱，坡角40—50度。唯右岸自高程300米以上地形轉緩變?yōu)?25~30度。兩岸附近山高均超出 400米高程以上．河谷底寬11米高程260米

4、，左岸受沖溝切割后山脊較為單薄。</p><p>　　2．河床和岸坡有大片基巖課露，距河床高47米范圍內(nèi)形成巖石陡壁。以上為第四紀殘、坡積的砂壤覆蓋層。厚度左岸2~5米，右岸3—5米，壩址區(qū)基巖一般風化不深，劇風化垂直深度，左岸為3~6米，右岸為4~8米，河床為0—3米，微風化或新鮮基巖距地表深度，在320米高程以下：兩岸為10—20米，河床為4米左右。</p><p>　　壩址區(qū)巖性為堅

5、硬致密的花崗巖，較為新鮮完整的物理力學指標甚高，抗壓強度1500kg／cm2，巖石容重＝26KN／m3。滑動面上巖石之間的摩擦系數(shù)f＝0.65、粘著力c＝2kg／cm2?；鶐r彈性模量Ef＝（1～4）×105kg／cm2。泊松比＝0.2，壩體混凝土基巖摩擦系數(shù)f＝0.65。</p><p>　　兩岸基巖無成組有規(guī)律的節(jié)理裂隙存在，主要受F1、F3、F5斷裂切割影響。F1斷裂切割右岸壩肩，其底板高程在314

6、米，頂?shù)讕r層破碎?？坑野对?14米高程以上壩肩穩(wěn)定須予重視。F3、F5斷裂在較接近拱壩壩后通過，在拱座推力作用下，將產(chǎn)生壓縮變形因此在拱座推力作用范圍內(nèi)必須給予工程上的處理。</p><p>　　3．巖層抗沖刷條件：泄洪建筑物下游高速水流沿程河床和岸坡，基巖基本裸露、巖性堅硬，抗沖刷力強，大部不須抗沖處理，但在靠近壩體部分的岸坡段對斷裂破碎帶等出露地帶必須封閉固結，適當擴大表層固結灌漿。</p>&

7、lt;p>　　4．區(qū)域地震條件；本區(qū)地震基本裂度為六度。</p><p><b>　　3.3 特征水位</b></p><p>　　經(jīng)水庫規(guī)劃計算結果、壩址上、下游特征水位如下：</p><p>　　P＝0.2%校核洪水位 319m，相應尾水位270.5m。</p><p>　　P＝2%設計洪水位316.8。相應尾

8、水位269m。</p><p><b>　　正常高水位316m</b></p><p><b>　　死水位298m</b></p><p><b>　　淤砂高程283m。</b></p><p>　　壩頂溢流堰堰頂高程310.2m</p><p><

9、;b>　　壩頂高程320m</b></p><p>　　3.4荷載及荷載組合</p><p>　　荷載應按實際情況進行分析，決定計算內(nèi)容、荷載組合根據(jù)實際情況分析選取二種控制性的組合進行設計計算。</p><p>　　有關荷載資料及設計系數(shù)如下，未經(jīng)列出者由設計人自行擬定。</p><p>　　1．壩體自重，混凝土容重＝24

10、KN／m3。</p><p>　　2．上游砂壓力，泥砂干容重g＝14KN／m3，空隙率n＝0．4， 淤砂內(nèi)摩擦角＝16o。</p><p>　　3．溫度荷載：均勻溫度變化t；按經(jīng)驗公式估算</p><p>　　4．混凝土線膨脹系數(shù)＝1×10－5（1/oC）。</p><p>　　5．混凝土彈性模量 Eh=1.85×105k

11、g／cm2（C10砼）。</p><p><b>　　拱壩的設計</b></p><p>　　4.1工程等級的確定</p><p>　　已知設計標準，本水庫總庫容2.1千萬方。灌溉2萬畝，電站裝機1萬千瓦。根據(jù)水利部、能源部頒布的水利水電工程的分等級指標，將水利水電工程根據(jù)其工程規(guī)模、效益和在國民經(jīng)濟中的重要性分為五等，見表</p>

12、<p>　　水利水電工程分等指標</p><p>　　根據(jù)已知的工程概況，查上表，所以可以確定該工程等別為III級，工程規(guī)模為中型。</p><p>　　水利水電工程中的永久性水工建筑物和臨時建筑物，根據(jù)其所屬的工程等別及其在工程中的作用和重要性劃分為五級和三級。見表</p><p>　　永久性水工建筑物的級別</p><p>

13、　　由上面確定的工程等別為III級，查表根據(jù)永久性水工建筑物的級別劃分可得主要建筑物為3級，次要建筑物為4級</p><p>　　4.2拱壩形式的選擇與壩高的確定</p><p>　　4.2.1拱壩形式的選擇</p><p>　　合理的拱圈型式應當是壓力線接近拱軸線，使拱截面內(nèi)的壓應力分布趨于均勻。對于建在較寬河谷中的拱壩，為了使拱圈中間部分接近與均勻受壓，并改善壩

14、肩巖體的抗滑穩(wěn)定條件，拱圈型式已由單心圓拱、三心圓拱、橢圓拱、拋物線拱、和對數(shù)螺旋拱。本設計采用等截面圓弧拱圈，設計該拱壩為優(yōu)先考慮的雙曲拱壩</p><p><b>　　4.2.2壩高確定</b></p><p>　　已知壩體高程為320m，河谷高程為260m，河谷底部強分化層的厚度為3.59m，為滿足大壩底部應力要求，將河谷底部開挖至256m，則可以確定大壩的高度

15、為，同時可以確定大壩的開挖線如圖：</p><p>　　4.3擬定圓心角與壩軸線半徑</p><p>　　根據(jù)以上壩址地形圖和地質剖面圖，量出在每個高程處地面線與開挖線之間的距離，由原來的壩址地形圖上的對應的等高線沿著占孔線進行平移，即可得出壩址可利用的基巖等高線，在透明紙上畫出地址可以利用的巖基石等高線地形圖，研究分析開挖后的河谷形狀，決定是否需要加以處理。</p><

16、;p>　　擬定壩頂拱圈的圓心角為，已知壩頂高程為320m，根據(jù)壩軸線與320m等高線的交點，在圖紙上量出，所以，可以算出，</p><p>　　因為圖與實際的比例是1:500，所以，壩頂河谷寬壩軸線半徑</p><p>　　為使拱壩布置對稱于河谷，建議以頂拱圈園心與壩高拱圈的園心聯(lián)線為基準線來試探，在試探過程中要更多地照在壩高各拱環(huán)的對稱性。并盡可能使該部位能獲較優(yōu)的中心角和與兩岸等

17、高線的夾角不小于35o。畫出拱壩布置圖，見A1大圖 </p><p>　　4.4 初步擬定拱冠梁的剖面尺寸</p><p>　　4.4.1壩頂寬度的擬定</p><p>　　已知壩頂河谷寬，大壩的高度為</p><p>　　在選擇拱冠梁的頂部厚度時，應考慮工程規(guī)模和有運用要求，已知壩頂交通要求，有公路通過橋面寬6米</p>&

18、lt;p>　　根據(jù)美國墾務局建議公式：</p><p>　　所以，大壩頂部的高程為6m.</p><p>　　4.4.2 壩底厚度與的確定</p><p>　　河谷的形狀特征常用壩頂高程出的河谷寬度與最大壩高的比值，即使寬高比來表示。拱壩的厚薄程度，常以壩底最大厚度和最大的壩高的比值，即厚高比來區(qū)分。</p><p>　　已知壩頂河谷寬

19、，大壩的高度為，所以,所以大壩為中厚拱壩，，取，將帶入計算，可以得，大壩的厚度為。</p><p>　　所以，大壩的底部厚度為16m</p><p>　　根據(jù)美國墾務局建議公式</p><p>　　4.4.3 凸點、凸度和倒懸度的計算</p><p>　　對于雙曲拱壩，拱冠梁的上游面得曲線可用凸點與壩頂?shù)母卟?、凸度和最大倒懸度（兩點間的水平距

20、離與其高差的比）來描述。</p><p>　　根據(jù)對我國的東風、拉西瓦等11座拱壩的值的敏感性的計算分析，得其合適的范圍是：。</p><p>　　取,所以可以得，所以凸點的位置為距離壩頂41.6m的位置。</p><p><b>　　取凸度為</b></p><p>　　已知凸點距離壩頂?shù)母卟顬椋覊胃邽?4m，所以凸

21、點距離把地點高差為，且，所以可取,結果得</p><p>　　根據(jù)以上的計算結果，得如下剖面圖:</p><p>　　擬定各高程拱圈的厚度，中心角，半徑及圓心位置。</p><p>　　1、沿壩高每隔10米左右取一層拱圈，本設計全壩高可取5~6層拱圈。在河谷形狀寬突變處，要布置一個拱圈。</p><p>　　2、為使各拱圈布置盡量接近對稱于河

22、谷．各拱圈的左右半中心角相差應控制在3o以內(nèi)。</p><p>　　3、為保證壩面在水平和鉛直方向都是光滑的，圓心的軌跡線宜是光滑的連續(xù)曲線并必須位于基準面上（基準面為穿過拱冠梁與拱壩軸線園心的鉛直面）。</p><p>　　由以上原則確定其各拱圈布置如下圖示，大圖見A1圖</p><p><b>　　4.5檢查調(diào)整</b></p>

23、<p>　　在不同高程沿徑向（指該高程拱圈的徑向）切取若干垂直剖面檢查兩岸懸臂梁輪廓是否光滑連續(xù)是否有過大的倒懸度(不超過0.3)。直接在拱圈平面布置圖上量出各個的交點。</p><p>　　右岸的切下的剖面如下圖所示：</p><p>　　計算各個剖面下的倒懸度是否滿足要求，結果如下表：</p><p>　　左岸的切下的剖面如下圖所示：</p&

24、gt;<p>　　計算各個剖面下的倒懸度是否滿足要求，結果如下表：</p><p>　　綜上，根據(jù)計算的結果，可以知道各個倒懸度都小于0.3，滿足要求，且切出的剖面懸臂梁輪廓光滑連續(xù)。</p><p>　　2、將各層拱圈的半徑、中心角與圓心位置分別按高程點繪，各聯(lián)成曲線以檢查其是否平順光滑</p><p>　　將各個拱圈的半徑、圓心角與拱圈高層的坐標關

25、系畫出，如下圖（具體情況見A1圖）</p><p>　　分析后可以得出將各層拱圈的半徑、中心角與圓心位置分別按高程點繪，各聯(lián)成曲線檢查基本平順光滑，滿足要求。</p><p>　　3、檢查壩底與基巖接觸面的輪廓線，基本達到了光滑連續(xù)，無突變。設計滿足要求。 </p><p>　　4、繪制沿拱軸線展開的縱剖面圖檢查沿河谷開挖表面的坡度是否連續(xù)均勻變化以求得到光滑的縱剖

26、面展開圖。</p><p>　　根據(jù)已知條件，畫出繪制沿拱軸線展開的縱剖面圖，如A1圖所示，經(jīng)過一些局部調(diào)整，基本滿足要求。</p><p>　　經(jīng)過調(diào)整拱壩設計已符合基本要求，列出拱圈的幾何參數(shù)如下表：</p><p><b>　　5拱壩應力分析</b></p><p>　　5.1拱冠梁法電算壩體應力</p>

27、;<p>　　電算可采用拱冠梁法程序計算各高程拱圈的拱冠與拱端應力</p><p>　　已知大壩的上下游的水位概況，如下表：</p><p>　　壩體材料、壩基彈性模量等概況，如下表;</p><p>　　將以上的表格的已知的結果帶入電算程序，分別計算設計洪水位、校核洪水位、正常蓄水位三種工況分別在溫升、溫降兩種情況下應力分析，結果如下：</p&

28、gt;<p><b>　　1）設計溫升</b></p><p>　　GC- 100 FA- 1 JSQX- 1 </p><p>　　* * * * *</p><p>　　V= 75305 (M^3)</p><p>　　I X W

29、 LS LX</p><p>　　(T/M^2) (MM) (KG/CM^2)(KG/CM^2)</p><p>　　1 -5.546 124.29 0 0 </p><p>　　2 .129 94.01 2.123 3.142 </p><p>　　3 4.512

30、 74.51 2.203 6.333 </p><p>　　4 7.194 55.66 1.746 10.473 </p><p>　　5 15.417 37.55 3.662 11.724 </p><p>　　6 25.804 20.32 -1.279 22.332 </p><

31、;p>　　7 44.553 6.53 -5.207 29.499 </p><p>　　I GGS GGX GDS GDX</p><p>　　(KG/CM^2)(KG/CM^2)(KG/CM^2)(KG/CM^2)</p><p>　　1 12.778 8.908 7.413 14.36

32、7 </p><p>　　2 15.099 3.438 -.037 19.191 </p><p>　　3 16.412 -.285 -3.984 21.367 </p><p>　　4 16.713 -3.426 -6.186 21.459 </p><p>　　5 14.517 -4.2

33、45 -5.336 17.927 </p><p>　　6 10.101 -3.434 -2.906 11.705 </p><p>　　7 3.881 -1.189 -.219 4.036 </p><p>　　I GDM GDH GDV</p><p>　　(T-

34、M) (T) (T)</p><p>　　1 -208.621 653.406 -5.401</p><p>　　2 -1886.303 1039.107 -80.804</p><p>　　3 -3827.351 1169.905 -220.237</p><p>　　4 -5308.463

35、 1159.203 -425.619</p><p>　　5 -4833.358 994.104 -531.89</p><p>　　6 -3001.187 690.658 -499.969</p><p>　　7 -907.811 305.399 -277.292</p><p>　　***** CAN XYU

36、GBJS-2 *****</p><p><b>　　設計溫降</b></p><p>　　GC- 100 FA- 1 JSQX- 1 </p><p>　　* * * * *</p><p>　　V= 75305 (M^3)</p><p>　　I

37、 X W LS LX</p><p>　　(T/M^2) (MM) (KG/CM^2)(KG/CM^2)</p><p>　　1 -5.151 135.93 0 0 </p><p>　　2 .328 101.93 1.927 3.347 </p><

38、p>　　3 4.504 80.13 1.893 6.661 </p><p>　　4 6.967 59.26 1.357 10.897 </p><p>　　5 15.292 39.51 3.205 12.234 </p><p>　　6 26.142 21.08 -1.833 22.9

39、76 </p><p>　　7 45.677 6.63 -5.951 30.447 </p><p>　　I GGS GGX GDS GDX</p><p>　　(KG/CM^2)(KG/CM^2)(KG/CM^2)(KG/CM^2)</p><p>　　1 12.175 7.929

40、 6.288 13.919 </p><p>　　2 15.345 2.655 -1.128 19.799 </p><p>　　3 16.888 -1.142 -5.136 22.239 </p><p>　　4 17.207 -4.337 -7.289 22.283 </p><p>

41、;　　5 14.79 -5.074 -6.229 18.401 </p><p>　　6 10.08 -4.096 -3.543 11.759 </p><p>　　7 3.653 -1.61 -.603 3.815 </p><p>　　I GDM GDH GDV</p&g

42、t;<p>　　(T-M) (T) (T)</p><p>　　1 -228.91 606.217 -5.926</p><p>　　2 -2052.939 1012.903 -87.942</p><p>　　3 -4132.906 1151.019 -237.82</p><p&g

43、t;　　4 -5678.545 1138.084 -455.292</p><p>　　5 -5117.459 961.01 -563.154</p><p>　　6 -3143.171 644.945 -523.623</p><p>　　7 -942.483 257.02 -287.883</p><p&g

44、t;　　***** CAN XYU GBJS-2 *****</p><p><b>　　校核溫升</b></p><p>　　GC- 100 FA- 1 JSQX- 1 </p><p>　　* * * * *</p><p>　　V= 75305 (M^3)</p&g

45、t;<p>　　I X W LS LX</p><p>　　(T/M^2) (MM) (KG/CM^2)(KG/CM^2)</p><p>　　1 -6.121 138.28 0 0 </p><p>　　2 1.129 104.17 2.078 3.09

46、 </p><p>　　3 5.019 82.08 1.981 6.557 </p><p>　　4 7.219 60.72 1.247 11.045 </p><p>　　5 15.403 40.37 2.814 12.659 </p><p>　　6 25.386 21.41

47、 -2.532 23.627 </p><p>　　7 45.591 6.67 -6.959 31.486 </p><p>　　I GGS GGX GDS GDX</p><p>　　(KG/CM^2)(KG/CM^2)(KG/CM^2)(KG/CM^2)</p><p>　　

48、1 14.119 9.813 8.149 15.887 </p><p>　　2 16.678 3.754 -.097 21.213 </p><p>　　3 18.042 -.355 -4.43 23.502 </p><p>　　4 18.205 -3.768 -6.778 23.382 <

49、;/p><p>　　5 15.59 -4.586 -5.759 19.258 </p><p>　　6 10.633 -3.632 -3.076 12.323 </p><p>　　7 3.958 -1.218 -.227 4.117 </p><p>　　I GDM GDH

50、 GDV</p><p>　　(T-M) (T) (T)</p><p>　　1 -232.137 721.092 -6.009</p><p>　　2 -2090.598 1145.527 -89.555</p><p>　　3 -4217.054 1283.528 -242.662&

51、lt;/p><p>　　4 -5791.644 1260.232 -464.36</p><p>　　5 -5197.965 1065.741 -572.014</p><p>　　6 -3163.042 725.84 -526.933</p><p>　　7 -926.914 311.206 -283.127&l

52、t;/p><p>　　***** CAN XYU GBJS-2 *****</p><p><b>　　校核溫降</b></p><p>　　GC- 100 FA- 1 JSQX- 1 </p><p>　　* * * * *</p><p>　　V= 75

53、305 (M^3)</p><p>　　I X W LS LX</p><p>　　(T/M^2) (MM) (KG/CM^2)(KG/CM^2)</p><p>　　1 -5.726 149.91 0 0 </p><p>　　2 1.328 112.0

54、9 1.881 3.295 </p><p>　　3 5.011 87.7 1.672 6.885 </p><p>　　4 6.993 64.32 .858 11.468 </p><p>　　5 15.279 42.33 2.357 13.169 </p><p>　

55、　6 25.724 22.17 -3.086 24.271 </p><p>　　7 46.715 6.76 -7.703 32.434 </p><p>　　I GGS GGX GDS GDX</p><p>　　(KG/CM^2)(KG/CM^2)(KG/CM^2)(KG/CM^2)</

56、p><p>　　1 13.516 8.833999 </p><p>　　7.025 15.439 </p><p>　　2 16.924 2.971 -1.188 21.821 </p><p>　　3 18.518 -1.212 -5.582 24.373 </p><p>　

57、　4 18.699 -4.678 -7.881 24.207 </p><p>　　5 15.864 -5.415 -6.653 19.733 </p><p>　　6 10.611 -4.294 -3.713 12.377 </p><p>　　7 3.731 -1.639 -.611 3.896 <

58、;/p><p>　　I GDM GDH GDV</p><p>　　(T-M) (T) (T)</p><p>　　1 -252.418 673.903 -6.534 </p><p>　　2 -2257.242 1119.323 -96.693 </p>&

59、lt;p>　　3 -4522.611 1264.643 -260.244 </p><p>　　4 -6161.726 1239.113 -494.032 </p><p>　　5 -5482.068 1032.648 -603.278 </p><p>　　6 -3305.024 680.127 -550.586 </p>

60、;<p>　　7 -961.586 262.826 -293.718 </p><p>　　***** CAN XYU GBJS-2 </p><p><b>　　正常溫升</b></p><p>　　GC- 100 FA- 1 JSQX- 1 </p><p>　　* *

61、* * *</p><p>　　V= 75305 (M^3)</p><p>　　I X W LS LX</p><p>　　(T/M^2) (MM) (KG/CM^2)(KG/CM^2)</p><p>　　1 -5.336 119.19 0

62、 0 </p><p>　　2 -.231 90.28 2.139 3.162 </p><p>　　3 4.337 71.72 2.28 6.255 </p><p>　　4 7.206 53.77 1.921 10.273 </p><p>　　5 15.466 36.4

63、6 3.953 11.403 </p><p>　　6 25.689 19.88 -.85 21.839 </p><p>　　7 44.002 6.46 -4.568 28.737 </p><p>　　I GGS GGX GDS GDX</p><p>

64、　　(KG/CM^2)(KG/CM^2)(KG/CM^2)(KG/CM^2)</p><p>　　1 12.289 8.578 7.145 13.813 </p><p>　　2 14.52 3.323 -.015 18.45 </p><p>　　3 15.81 -.259 -3.819 20.579 <

65、;/p><p>　　4 16.156 -3.299 -5.964 20.74 </p><p>　　5 14.104 -4.114 -5.173 17.416 </p><p>　　6 9.883001 </p><p>　　-3.353 -2.837 11.451 </p><p>

66、;　　7 3.838 -1.174 -.214 3.993 </p><p>　　I GDM GDH GDV</p><p>　　(T-M) (T) (T)</p><p>　　1 -200.049 628.727 -5.179</p><p>　　2 -1

67、811.398 1000.088 -77.595</p><p>　　3 -3683.504 1127.965 -211.96</p><p>　　4 -5127.9 1121.449 -411.142</p><p>　　5 -4693.426 966.611 -516.4911</p><p>　　6 -29

68、34.901 676.249 -488.927</p><p>　　7 -897.465 302.254 -274.132</p><p>　　***** CAN XYU GBJS-2 *****</p><p><b>　　正常溫降</b></p><p>　　GC- 100 FA- 1 JSQX

69、- 1 </p><p>　　* * * * *</p><p>　　V= 75305 (M^3)</p><p>　　I X W LS LX</p><p>　　(T/M^2) (MM) (KG/CM^2)(KG/CM^2)</p>

70、<p>　　1 -4.941 130.83 0 0 </p><p>　　2 -.032 98.21 1.942 3.367 </p><p>　　3 4.329 77.33 1.971 6.583 </p><p>　　4 6.979 57.37 1.531 10.69

71、6 </p><p>　　5 15.341 38.42 3.496 11.914 </p><p>　　6 26.027 20.63 -1.404 22.483 </p><p>　　7 45.126 6.55 -5.311 29.685 </p><p>　　I GGS GG

72、X GDS GDX</p><p>　　(KG/CM^2)(KG/CM^2)(KG/CM^2)(KG/CM^2)</p><p>　　1 11.686 7.599 6.02 13.365 </p><p>　　2 14.766 2.539 -1.106 19.057 </p><p>

73、　　3 16.286 -1.116 -4.971 21.451 </p><p>　　4 16.65 -4.209 -7.067 21.564 </p><p>　　5 14.378 -4.943 -6.066 17.891 </p><p>　　6 9.862001 </p><p>　　-4.

74、015 -3.474 11.506 </p><p>　　7 3.611 -1.594 -.598 3.771 </p><p>　　I GDM GDH GDV</p><p>　　(T-M) (T) (T)</p><p>　　1 -220.336

75、 581.537 -5.704 </p><p>　　2 -1978.037 973.884 -84.733 </p><p>　　3 -3989.062 1109.08 -229.542 </p><p>　　4 -5497.98 1100.329 -440.814 </p><p>　　5 -4977.533

76、 933.517 -547.756 </p><p>　　6 -3076.883 630.536 -512.5801 </p><p>　　7 -932.137 253.875 -284.722 </p><p>　　***** CAN XYU GBJS-2 *****</p><p>　　5.2 壩肩應力分析<

77、/p><p>　　取單位高度（1米）拱圈分層校核壩肩的局部穩(wěn)定，首先應根據(jù)拱壩平面布置圖和壩址地質情況通過分析選取那些拱端推力較大而下游巖體單薄的拱圈進行核算。</p><p>　　在壩肩的巖石無明顯的節(jié)理裂隙等軟弱結構滑動面情況下為簡便起見可假設最危險的滑動面為平行于拱圈基準線。即滑動面走向大致平行于河谷且其傾角地與岸坡是平行的。</p><p><b>　

78、　分析圖如下：</b></p><p>　　根據(jù)電算結果，查的可得在305、295、285處拱端推力較大故去這三個高程進行核算。</p><p>　　設是通過上游拱端的一條陡傾角滑裂面，與拱端徑向的夾角為，與整體分析相似，可以得滑移體上的力計算公式如下</p><p>　　—從電算成果中GDH得到</p><p>　　—從電算成果

79、中GDV得到</p><p>　　—可由電算成果中的X作圖得到</p><p>　　—為所截拱圈所支承的單寬壩體重量，為G=tg</p><p>　　對所核算的那層拱圈，抗滑力顯然發(fā)生在豎向滑裂面和水平滑裂面bc上，方向與平行，指向上游。兩個滑裂面上的抗滑力分別</p><p><b>　　其中</b></p>

80、;<p>　　—作用于ab面上的滲流壓力，其中U= </p><p>　　—作用于bc面上的滲流壓力，其中U= </p><p>　　—破裂面上的巖體重量，W= </p><p><b>　　已知</b></p><

81、p><b>　　計算簡圖如下</b></p><p>　　查已經(jīng)的電算結果，查得在校核水位溫升的公開下拱端的推力最大，所以在計算K值時采用校核水位溫升時荷載組合來計算</p><p>　　對285m高程的拱圈進行穩(wěn)定分析，根據(jù)以上的計算公式，計算結果如下表格所示</p><p><b>　　所以計算安全系數(shù)K</b>

82、</p><p><b>　　計算出</b></p><p><b>　　左岸：</b></p><p><b>　　右岸：</b></p><p>　　對295m高程的拱圈進行穩(wěn)定分析，根據(jù)以上的計算公式，計算結果如下表格所示</p><p><

83、b>　　所以計算安全系數(shù)K</b></p><p><b>　　計算出</b></p><p><b>　　左岸：</b></p><p><b>　　右岸：</b></p><p>　　對305m高程的拱圈進行穩(wěn)定分析，根據(jù)以上的計算公式，計算結果如下表格所

84、示</p><p><b>　　所以計算安全系數(shù)K</b></p><p><b>　　計算出</b></p><p><b>　　左岸：</b></p><p><b>　　右岸：</b></p><p>　　6、壩體細部構造設計

85、</p><p><b>　　壩體細部構造設計</b></p><p>　　壩體溢流壩設計主要包括以下兩項：</p><p>　　1．壩頂細部設計，主要為壩頂溢流堰及消能的設計計算。</p><p>　　2．壩基、拱座設計，主要為拱座形式，壩基墊座等細部構造在說明書中要說明細部構造設計的成果及依據(jù)并將細部構造圖繪制于大圖

86、中</p><p><b>　　6.1壩頂細部設計</b></p><p><b>　　6.1.1壩頂細部</b></p><p>　　壩頂有交通要求，有公路通過橋面寬6m，設四孔每孔凈寬九米的溢流段，每孔設平板閘門一扇，閘墩的頂部高程與壩頂相同，為320m，閘墩的厚度取為4m，邊墩厚度取為2m，壩頂設置門機，寬度8m&l

87、t;/p><p>　　6.1.2、壩頂溢流堰的設計</p><p>　　已知堰頂高程為310.2m,所以上游堰高為</p><p>　　堰頂下游面為WES曲線，如下</p><p><b>　　所以有</b></p><p>　　且上游面為垂直，所以有</p><p><

88、b>　　原式等于</b></p><p>　　—設計水頭，等于，已知為校核洪水位與堰頂高程差， </p><p><b>　　且，即為</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　將帶入上式，所以由，假設一組X，計算結果如下</p><p

89、>　　堰頂上游面有三段圓弧組成，計算公式與結果如下表：</p><p>　　根據(jù)以上的計算結果，繪出堰頂?shù)那€示意圖，如下，具體詳細情況見A1圖。</p><p>　　挑流鼻坎采用連續(xù)式結構或各類異型鼻坎，挑坎末端與堰頂之間的高差為堰頂設計水頭Hd的1.5倍左右，故挑坎末端的高程為，鼻坎的挑角一般為，取；反弧半徑R與Hd大致接近，故取，同時挑坎曲線與WES曲線末端應當相切。由此初步定

90、出溢流堰面曲線見下圖：（詳見1號圖）</p><p><b>　　6.2閘墩的設計</b></p><p>　　該拱壩溢流堰設置四孔泄流，每孔凈寬度為8m。采用形狀為頭部圓弧2型閘墩，厚度為2m。因為有交通橋使用的要求，閘墩的高度與壩頂?shù)母叨认嗤?，高程?20m。使用的是平面閘門，因此閘墩設有門槽，槽深為1m，門槽設在溢流堰的頂部位置。</p><

91、p><b>　　6.3消能設計</b></p><p><b>　　6.3.1消能方式</b></p><p>　　消能方式主要由底流消能、挑流消能、面流消能三種方式。 </p><p>　　挑流消能是利用下泄水流所攜帶的巨大的動能，因識利導將水流挑射至遠離建筑物的下游，使下落水舌對河床的沖刷不會危及建筑物的安全。下

92、泄的水流余能一部分在空中消散，大部分在水舌落入下游河道后被消除，只要有足夠的水頭，能保證水舌有一定的挑距，使沖坑遠離建筑物，而且下游河床地址良好，尾水有足夠的深度，水墊足以消殺大部分能量，均可采用。</p><p>　　挑流消能一般不需對下游河床設置保護工程，因而大大節(jié)省工程費用，同時設計與施工均較方便簡單，應用也較安全可靠。</p><p>　　綜合工程情況考慮，采用連續(xù)的挑流鼻坎。&l

93、t;/p><p>　　6.3.2單寬流量的設計</p><p><b>　　實用堰流量公式</b></p><p>　　，根據(jù)已知的公式，邊墩形狀 </p><p>　　系數(shù)取Ka=0.1，閘墩形狀系數(shù)Kp=0.001，計算得</p><p>　　，挑流為自由出流，故=1.0</p>&

94、lt;p>　　，因為，所以可以不計行近流速水頭。 </p><p><b>　　，查得，所以</b></p><p><b>　　，取9m</b></p><p>　　把以上的結果帶入公式：</p><p><b>　　單寬流量</b></p><

95、p><b>　　C）挑流射程L</b></p><p>　　挑流射程是指挑坎末端至沖刷坑最深點的水平距離，計算公式如下</p><p><b>　　1、已知</b></p><p><b>　　計算壩面的流速系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)原水電部東北勘測設計院整理

96、國內(nèi)九個工程原型觀測資料得出，</p><p><b>　　當</b></p><p>　　其中，計算可以得，代入計算，得出。</p><p>　　為單寬流量。坎高，為42.95m，為沖刷坑后的下游水深為10.5m</p><p><b>　　所以可以求出</b></p><p&

97、gt;　　將已經(jīng)計算的結果帶入的計算公式</p><p><b>　　其中</b></p><p>　　已知該河床開挖處理后為巖基河床，所以有</p><p><b>　　，為</b></p><p><b>　　計算后</b></p><p>　　所以

98、，根據(jù)以上的計算結果，帶入計算得</p><p><b>　　所以挑流射程</b></p><p><b>　　6.4拱座的設計</b></p><p>　　拱端與基巖的接觸原則上做成全半徑向，以使拱端推力接近垂直拱座面。但這樣將使可利用巖體開挖過多，因此開挖的方式因根據(jù)具體工程概況進行開挖,在工程地質條件好的地方可以半徑

99、向開挖，在工程條件差得地方可以全徑向開挖。</p><p>　　因為河床與岸坡有大片的基巖，距河床高為47米范圍內(nèi)形成巖石陡壁，地質條件良好，故可以在高程為260~305m內(nèi)開挖成半徑向開挖。在305高程以上為第四紀殘、坡積的砂壤覆蓋，地質條件相對較差，所以在305m高程以上開挖形式為全徑向開挖</p><p><b>　　7、總結與心得</b></p>

100、<p><b>　　7.1總結</b></p><p>　　本次課設的是通過對樞紐地形圖和河谷地質剖面圖與的工程基本概況等基本資料的分析，對混凝土拱壩體型與布置設計進行布置】</p><p>　　經(jīng)過本次拱壩設計，最后確定了拱壩的體型、拱壩的布置和其他參數(shù)。從整體上，該壩體設計在實際運行中，滿足要求。</p><p>　　但是本次的

101、設計仍然存在一些問題。如：兩岸的地形的開挖線較深，開挖的量較大，造價上升，工期也變長；拱壩的布置時達不到完全的對稱布置的要求，有些地方仍會出現(xiàn)局部不良的拉應力，即使如此，但拉應力值仍會小于規(guī)范要求的值，滿足設計要求；計算過程中選擇的拱圈數(shù)較少，因此計算結果并不是十分的準確，存在一定的誤差。</p><p>　　但是，對于這次的課設主要目的是了解拱壩基本設計，所以對于以上的不當之處對于我們這次的課設目的也基本不造成

102、影響，所以可以不計。</p><p><b>　　7.2心得</b></p><p>　　本次課程設計是根據(jù)教學要求，對水利水電專業(yè)學生進行的一項教學環(huán)節(jié)，安排在我們在上完《水工建筑物》后第二學期開始的做的，課設時間為兩周。通過這次的課程設計，讓我對已經(jīng)快要忘了的知識又重新復習了一遍，讓我對書本的知識有了更加深刻的了解，同時也對如何將課本知識如何運用到實際工程又來更加

103、深刻的了解。</p><p>　　在這次課程設計中我學會很多計算機方面的內(nèi)容，譬如說編寫文檔，打字速度也加快了，雖然有學過一些計算機但通過這次課設，不但將課堂內(nèi)容復習鞏固而且學到一些上課所沒有學到知識，在畫圖過程漸漸熟悉了CAD基本命令，提高了應用的技巧，為以后從事實際的工作有著奠基的作用。</p><p>　　在設計過程中更是培養(yǎng)了我們自主學習、獨立思考的能力。讓我們知識得到加強以及補充

104、，通過研究和討論，加強了同學之間的團結能力。這次的課程設計是忙碌的兩周，也是充實的兩周，在設計中有培養(yǎng)了我們的設計思想，嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，塌實肯干和求實奮進的精神。這些都是除了知識收獲外，更為可貴的精神財富，將受益終身！</p><p><b>　　參考書目：</b></p><p>　　林繼鏞主編.水工建筑物. 第4版.北京：中國水利水電出版社.2006</p&

105、gt;<p>　　中華人民共和國水利部.SL282-2003混凝土拱壩設計規(guī)范.北京：中國水利水電出版社.2003</p><p>　　水力學（上）/吳持恭主編.----3版.----北京：高等教育出版社，2003.11（2004重印）</p><p>　　水力學（下）/吳持恭主編.----3版.----北京：高等教育出版社，2003.11（2004重印）</p>