拱壩樞紐設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（含外文翻譯）

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計的題目是《褒河拱壩樞紐設(shè)計》。褒河庫區(qū)位于陜西省漢中平原堡河下游，漢中平原地區(qū)氣候溫和、濕潤、土地開闊肥沃，是著名的糧倉。由于現(xiàn)有的漢惠渠、褒惠渠等渠道，均系無壩引水灌溉，保證率低；有漢中地區(qū)屬于三線，近年來大量工礦企業(yè)紛紛建立，電力負(fù)荷急劇增長，故擬在該地區(qū)修建水利樞紐，開發(fā)水資源，對于促進(jìn)工農(nóng)業(yè)的發(fā)展都有重要意義

2、。</p><p>　　此次設(shè)計的目的是為了使水利水電專業(yè)學(xué)生了解和掌握我國各種拱壩設(shè)計方法與思路，理論與實踐相結(jié)合，提高分析問題和解決問題的能力。并通過此次設(shè)計系統(tǒng)了解拱壩設(shè)計過程，擬定拱壩的不同設(shè)計方案，科學(xué)合理的確定拱壩的建設(shè)規(guī)模和運行方式。褒河水利樞紐主要任務(wù)為灌溉、發(fā)電，其次為防洪。為此，樞紐定為：渠首電站、攔河壩（拱壩）、中孔泄洪、底孔、電站引水渠道等。</p><p>　　根

3、據(jù)工程規(guī)模、效益，參照相關(guān)規(guī)范將褒河水庫定為三級，建筑物級別：主要建筑物為三等，次要建筑物為四等，臨時建筑物為五級。褒河拱壩的設(shè)計過程主要包括壩型選擇和樞紐布置、拱壩的平面布置、拱壩的應(yīng)力計算、壩肩穩(wěn)定、底孔應(yīng)力和配筋計算。</p><p>　　關(guān)鍵詞：混凝土拱壩、中心角、溫度應(yīng)力、應(yīng)力計算、壩肩穩(wěn)定</p><p><b>　　Abstract</b></p&

4、gt;<p>　　This graduation project's topic is “Baohe arch dam. Design ” Baohe reservoir area is located Bao river downstream of Hanzhong plain shensi. The climate in Hanzhong plain region is mildness wetness and

5、 its tract open fecundity. It is famous granary. Owing to Hanhui & Baohui channel existing being non-dam irrigation by channeling water, the ensure rate is low. Due to Hanzhong plain belonging to the third line, a gr

6、eat deal of industrial and mining establishments having been established and electri</p><p>　　On the basis of scope of project benefit, refer to correlation criterion, Baohe reservoir has been confirmed as t

7、hird class, key constructions as third class, subordination constructions as fourth class and temporary structures as fifth class. </p><p>　　Shimen arch dam design process is introduced as follow: Select Typ

8、e of Dam and Arrange Hydro Junction、Plan Layout of Arch Dam、Stress Calculation of Arch Dam、Rock Dam Abutment Stabilization、Basal Pore and Reinforce Calculation</p><p>　　Keyword: ncrete arch dam, center angle

9、, temperature should dint, should dint calculation, the dam shoulder stabilit</p><p>　　1 壩型選擇和樞紐布置</p><p>　?。?） 根據(jù)褒河庫區(qū)水文，地質(zhì)、地形條件，決定修建拱壩，并從工程量（壩體工程量和金屬安裝）、泄洪安全性、計算方法和施工方法等幾個方面闡述修建拱壩的優(yōu)越性。</p>

10、;<p>　?。?） 根據(jù)地形地質(zhì)條件，確定壩址；根據(jù)泄洪要求，并比較各種泄洪方式，選用壩身孔口泄流。由于電站是渠首電站，故引水遂洞布置在河的左岸，并結(jié)合施工導(dǎo)流遂洞。</p><p>　　樞紐布置原則：①結(jié)構(gòu)緊湊。</p><p>　?、谀軡M足快速泄流的要求。</p><p>　?、鬯於炊淳€布置應(yīng)短而直。</p><p>&l

11、t;b>　　2 拱壩的平面布置</b></p><p>　　（1） 拱壩的體型設(shè)計。根據(jù)王英華編的《水工建筑物》（中國水利是水電出版社）提供的試驗公式，分別確定壩頂拱厚Tc=4.8m，壩底拱厚。</p><p>　　由于本設(shè)計中河谷地形對稱，地質(zhì)條件較好，則平面上選單心圓弧拱，拱冠梁的上、下游面都取為圓弧面。</p><p>　?。?） 平面布置。

12、把拱壩分成六拱圈五不等段，利用拱冠梁的上游偏距及外半徑分別確定每一層拱圈的圓心，再根據(jù)圓心和半徑從頂拱到底拱逐步確定每層拱圈在平面上的位置。根據(jù)優(yōu)化要求選定五個方案，分別繪在透明紙上。</p><p><b>　　平面布置的原則：</b></p><p>　　① 壩體輪廓線應(yīng)光滑連續(xù)，包括拱圈中心角，內(nèi)外半徑，壩體厚度，拱圈內(nèi)外圓心軌跡沿高程變化均應(yīng)是光滑連續(xù)或基本連

13、續(xù)的。</p><p>　　② 壩體與基巖的接觸線應(yīng)光滑連續(xù)，無突出或凹陷，不滿足是應(yīng)做地基處理。</p><p>　?、?壩面倒懸度應(yīng)控制在允許范圍內(nèi)，混凝土拱壩不大于0.3:1,局部控制在(0.2~0.25):1范圍內(nèi)。</p><p><b>　　3 拱壩的應(yīng)力計算</b></p><p>　　荷載及荷載組合。本設(shè)

14、計主要計算的荷載有：靜水壓力、溫度荷載、自重、水重、揚壓力與泥沙壓力。荷載組合有：正常蓄水位+溫升、正常蓄水位+溫降、校核水位+溫降與校核水位+溫升。</p><p><b>　　荷載組合原則：</b></p><p>　?、?溫升與溫降是相對于年平均溫度。</p><p>　　② 特殊狀態(tài)情況不能疊加，如，在設(shè)計中，地震荷載不與校核水位一起考

15、慮。</p><p><b>　　拱冠梁法的原理</b></p><p>　　拱冠梁法是最簡單的拱梁法，僅考慮各水平拱圈上拱冠徑向變位與拱冠梁上相應(yīng)點的變位相等條件，再進(jìn)行拱、梁荷載分配，以一根在拱冠處的懸臂梁分配到的荷載代表全部懸臂梁的受力情況。</p><p>　　原則：自重由梁承擔(dān)，溫度荷載由拱圈承擔(dān)并通過拱圈變化考慮對梁的影響，而在進(jìn)行

16、拱梁分載后計算應(yīng)力時，自重、水沙重、揚壓力等全部有梁承擔(dān)。</p><p><b>　　計算過程</b></p><p>　　本設(shè)計的計算都利用了Excel的強(qiáng)大計算功能。計算過程為：</p><p>　?、?截面常數(shù)及自重及其彎矩、水重及其彎矩、揚壓力及其彎矩的計算。見表5·1。</p><p>　?、?垂直

17、力作用下的徑向變位系數(shù)的求解。見表5·2。</p><p>　　③ 水平力作用下的徑向變位系數(shù)的求解，見表5·3。</p><p>　?、?均勻溫降下的徑向變位系數(shù)，水沙壓力作用下的拱圈徑向變位系數(shù)的求解。見表5·4。</p><p>　?、?拱、梁分載值的求解，見表5·4。</p><p>　?、?利

18、用材料力學(xué)中的偏心拉壓公式來求解拱冠梁應(yīng)力，見表5·5。</p><p>　?、?利用純拱法計算拱圈的應(yīng)力。見表5·6~5·8。</p><p>　?。?） 計算成果分析和方案確定</p><p>　　比較四個方案的計算結(jié)果，應(yīng)力都滿足條件。選擇中間應(yīng)力小、工程量小、平面布置好、拱端推力小的方案，最后確定方案一為設(shè)計所選方案。</

19、p><p>　?。?） 應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　《混凝土拱壩設(shè)計規(guī)范》（SDJ45—85）規(guī)定：拱壩應(yīng)力分析一般以拱梁分載法計算成果最為衡量強(qiáng)度、安全的重要標(biāo)準(zhǔn)。</p><p><b>　　基本荷載組合時，。</b></p><p><b>　　特殊荷載組合時，。</b></p>

20、<p>　　在考慮地震時，混凝土拱壩的可以比靜荷載情況適當(dāng)?shù)奶岣?，但不超過30%。</p><p><b>　　4 壩肩穩(wěn)定</b></p><p>　　利用剛體極限平衡假定，采用平面分層穩(wěn)定分析法求解壩肩穩(wěn)定。</p><p>　　采用單一陡傾角側(cè)裂面與單一緩裂面組合失穩(wěn)形式。</p><p>　　剛體極

21、限平衡基本假定為：</p><p>　?、?將滑移的各塊巖體視為剛體，不考慮其中各部分間的相對位移。</p><p>　?、?只考慮滑移體上的力的平衡，不考慮力矩平衡，后者可由力的分布自行調(diào)整滿足。</p><p>　?、?忽略拱壩內(nèi)力的重分布作用，認(rèn)為拱端作用在巖體上的力系為定值。</p><p>　　④ 巖體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時，滑裂面上的

22、剪力方向?qū)⑴c滑移方向平行，指向相反，數(shù)值達(dá)到極限值。</p><p>　　根據(jù)馬文英等編《水工建筑物》P119的抗剪斷公式和抗剪強(qiáng)度公式計算穩(wěn)定系數(shù)。根據(jù)選擇的側(cè)裂面計算每一層處的最小值，計算得出大于。</p><p>　　《混凝土拱壩設(shè)計規(guī)范》（SDJ45—85）規(guī)定：</p><p>　　抗剪斷公式計算時： =1.1。</p><p>

23、;　　抗剪強(qiáng)度公式計算時： =2.75。</p><p>　　5 底孔應(yīng)力和配筋計算</p><p><b>　　底孔應(yīng)力計算</b></p><p>　　采用汪景奇編《拱壩的設(shè)計和計算》P340~P344的試驗方法計算底孔應(yīng)力。</p><p>　　采用該試驗方法的假定：</p><p>　　①

24、 底孔的高寬比為1.5。</p><p>　　② 認(rèn)為孔口的剪應(yīng)力為零。</p><p>　?、?以無限域的孔口計算。</p><p><b>　　配筋計算</b></p><p>　　把底孔分成三等分四個斷面進(jìn)行計算，取底孔高程為550米，從前面應(yīng)力計算過程中內(nèi)插出該高程處的孔口應(yīng)力，然后求出每一斷面的應(yīng)力，以該應(yīng)力為

25、基礎(chǔ)求的每一截面上的應(yīng)力，根據(jù)實驗方法把該截面上單位寬度上的拉應(yīng)力求和，然后以軸向拉伸構(gòu)件進(jìn)行配筋計算。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　緒 論1</b></p><p><b>　　1 概述2</b></p><p><b&

26、gt;　　2 已知資料3</b></p><p>　　2.1 流域概況3</p><p>　　2.2 水文氣象資料3</p><p>　　2.3 工程地質(zhì)資料3</p><p>　　2.4 工程規(guī)劃3</p><p>　　2.5 工程材料設(shè)計指標(biāo)4</p><p>　　

27、2.6 施工、天然建材、交通情況4</p><p><b>　　3 樞紐布置5</b></p><p>　　3.1 壩型的選擇5</p><p>　　3.1.1 土石壩5</p><p>　　3.1.2 支墩壩5</p><p>　　3.1.3 重力壩和拱壩6</p>

28、<p>　　3.2 樞紐布置方案的選擇7</p><p>　　3.2.1 壩軸線的選擇7</p><p>　　3.2.2 其他樞紐布置7</p><p>　　3.2.3 泄洪方案的選擇8</p><p>　　4 拱壩設(shè)計11</p><p>　　4.1 拱壩布置.11</p>&l

29、t;p>　　4.1.1 拱壩布置的基本原則11</p><p>　　4.1.2 拱冠梁斷面尺寸擬定12</p><p>　　4.1.2.1 拱圈形式選擇12</p><p>　　4.1.2.2 拱冠梁斷面尺寸擬定12</p><p>　　4.1.2.3 壩底厚度13</p><p>　　4.1.3 拱冠

30、梁剖面設(shè)計14</p><p>　　4.1.3.1 基本原則14</p><p>　　4.1.3.2 拱冠梁剖面設(shè)計的方案選擇14</p><p>　　4.2 拱壩的平面布置17</p><p>　　4.2.1 基本原則及假定17</p><p>　　4.2.1.1 基本原則17</p>&l

31、t;p>　　4.2.1.2 假定17</p><p>　　4.2.2 拱圈中心角的確定17</p><p>　　4.2.3 拱圈的平面布置19</p><p>　　5 拱壩應(yīng)力計算和內(nèi)力計算20</p><p>　　5.1 荷載和荷載組合20</p><p>　　5.1.1 荷載20</p&g

32、t;<p>　　5.1.2 荷載的組合20</p><p>　　5.1.2.1 基本組合20</p><p>　　5.1.2.2 特殊組合21</p><p>　　5.2 應(yīng)力計算方法（拱冠梁法）21</p><p>　　5.2.1 拱冠梁法的基本原理21</p><p>　　5.2.2 拱冠梁

33、法的主要步驟21</p><p>　　5.3 應(yīng)力和內(nèi)力計算過程21</p><p>　　5.3.1 計算拱冠梁在垂直力等作用下產(chǎn)生的徑向變位22</p><p>　　5.3.2 計算拱冠梁單位三角形徑向作用下徑向變位系數(shù)30</p><p>　　5.3.3 拱冠梁徑向變位、的求解35</p><p>　　5

34、.3.4 拱梁分荷值的求解36</p><p>　　5.3.5 拱冠梁應(yīng)力計算39</p><p>　　5.3.6 拱圈應(yīng)力計算39</p><p>　　5.4 其他方案的計算40</p><p>　　5.5 方案計算結(jié)果和分析40</p><p>　　6 壩肩穩(wěn)定計算42</p><

35、p>　　6.1 穩(wěn)定分析42</p><p>　　6.2 穩(wěn)定計算43</p><p>　　6.2.1 當(dāng)不考慮凝聚力c時44</p><p>　　6.2.2 考慮凝聚力c時45</p><p>　　6.3 計算成果和分析46</p><p>　　7 壩身孔口的設(shè)計48</p><

36、;p>　　7.1 中孔的設(shè)計48</p><p>　　7.2 底孔的設(shè)計48</p><p>　　7.2.1 孔口的形狀和尺寸（體形設(shè)計）48</p><p>　　7.2.1.1 進(jìn)口控制段48</p><p>　　7.2.1.2 洞身段49</p><p>　　7.2.1.3 出口控制段49<

37、/p><p>　　7.2.2 底孔的應(yīng)力計算50</p><p>　　7.2.2.l 作用于孔口的荷載50</p><p>　　7.2.2.2 應(yīng)力計算50</p><p>　　7.2.3 底孔的配筋計算52</p><p>　　8 拱壩的構(gòu)造及結(jié)構(gòu)54</p><p><b>

38、;　　8.1 壩頂54</b></p><p>　　8.2 廊道與壩體排水54</p><p>　　8.3 壩體臨時收縮縫54</p><p>　　8.4 壩體內(nèi)廊道及交通55</p><p>　　9 拱壩的地基處理56</p><p>　　9.1 壩基開挖56</p><

39、p>　　9.2 拱端開挖56</p><p>　　9.3 固結(jié)灌漿和接觸灌漿56</p><p>　　9.4 防滲帷幕56</p><p>　　9.5 壩基排水57</p><p><b>　　10 結(jié)論58</b></p><p>　　附錄及參考文獻(xiàn)59</p>

40、<p><b>　　謝辭60</b></p><p><b>　　英文文獻(xiàn)：61</b></p><p>　　DAM SASETY AND EARTHQUAKES61</p><p>　　英文文獻(xiàn)翻譯：64</p><p><b>　　緒 論</b>

41、</p><p>　　本次設(shè)計為畢業(yè)設(shè)計，是對大學(xué)四年來所學(xué)知識的一次綜合性的總結(jié)概括；是考察學(xué)生理論知識與實踐能力的一次演練；是為學(xué)生走向工作崗位打下一定基礎(chǔ)的關(guān)鍵一步；是學(xué)生走向社會工作的第一步；是了解自我，自我定位的好機(jī)會。本次設(shè)計的主要目的是讓學(xué)生們體會在工作實踐中所必須具備的精神，了解工程設(shè)計的過程程序，鍛煉學(xué)生們的實踐能力，為走向工作崗位打下一定基礎(chǔ)。本設(shè)計主要是混凝土拱壩設(shè)計方面的問題，要求設(shè)計成果

42、合理，各項指標(biāo)達(dá)到國家規(guī)范要求。</p><p>　　拱壩是固接于基巖的空間殼體結(jié)構(gòu)，因在平面上呈凸向上游的拱形而得名，其拱冠剖面呈豎直的或向上游凸出的曲線形。據(jù)現(xiàn)有資料，最早的圓筒面圬工拱壩可追溯到羅馬帝國時代。到 20 世紀(jì)，美國開始修建較高的拱壩。并于 1936 年建成了高 221 米的胡佛重力拱壩。1939 年意大利建成了高 75 米，設(shè)有墊座及周邊縫的奧·西列塔薄拱壩，對雙曲拱壩建設(shè)起到了很大

43、的推動作用。目前世界上最高的是格魯及亞的英古里拱壩，最大壩高 272 米， T/H=0.19 。</p><p>　　中華人民共和國成立后，水利事業(yè)突飛猛進(jìn)地發(fā)展，取得了舉世矚目的成就。繼葛洲壩水利樞紐建成后，三峽水利樞紐的開工、南水北調(diào)工程的規(guī)劃設(shè)計等壯舉進(jìn)一步展示出人民水利蓬勃發(fā)展的強(qiáng)勁勢頭。目前，我國在水利工程規(guī)模、水利人才素質(zhì)以及水利科技水平等方面已達(dá)到世界前列。中國的拱壩歷史：我國在拱壩建設(shè)取得了很大的

44、進(jìn)展。截止到 1988 年底的不完全統(tǒng)計，已建成 15 米壩高以上的各類拱壩已達(dá) 800 座，約占全世界已建拱壩總數(shù) 1/4 強(qiáng)。中國之最：最高的拱壩——臺灣省德基雙曲拱壩，高 181 米， T/H=0.112 ；最高的砌石拱壩——河南省群英重力拱壩，高100.5 米；最薄的砌石拱壩——浙江省方坑雙曲拱壩，高 76 米，T/H ＝0.147 。</p><p>　　本設(shè)計主要是讓同學(xué)們了解工程設(shè)計的過程程序，知道

45、工程實踐中所牽涉的工作環(huán)節(jié)，應(yīng)注意的關(guān)鍵問題，為以后走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)；同時鍛煉同學(xué)們的實踐動手能力和操作能力，改變思維方法，提高工作效。</p><p><b>　　1 概述</b></p><p>　　褒河水庫位于陜西省漢中平原褒河下游。褒河規(guī)劃作五級開發(fā)，其中樞紐在最下游。</p><p>　　漢中地區(qū)氣候溫和、濕潤，土地開闊肥

46、沃，是著名的糧倉，現(xiàn)有漢惠渠、褒惠渠等渠道，均系無壩引水，故灌溉保證率低；本地區(qū)又屬三線，近年來大量工礦企業(yè)紛紛建立，電力負(fù)荷急劇增長，故在本地區(qū)修建褒河等一批水利樞紐，開發(fā)水力資源，對于促進(jìn)工農(nóng)業(yè)發(fā)展都有著重要意義。</p><p>　　根據(jù)規(guī)模、效益，參照相關(guān)規(guī)范將褒河水庫定為三級，建筑物級別：主要建筑物為三等，次要建筑物為四等，臨時建筑物為五等。</p><p>　　褒河水利樞紐主要

47、任務(wù)為灌溉、發(fā)電，其次為防洪。為此，樞紐定為：渠首電站、攔河壩（拱壩）、中孔泄洪、底孔、電站引水渠道等。</p><p>　　褒河水利樞紐對于漢中地區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展起著相當(dāng)重要的作用</p><p><b>　　2 已知資料</b></p><p><b>　　2.1 流域概況</b></p><

48、p>　　褒河屬于山溪性河流，發(fā)源于秦嶺南麓玉皇山及太白山，匯入漢江，整個流域面積上寬下窄呈漏斗狀。流域內(nèi)植被尚好，水土流失不嚴(yán)重。</p><p>　　褒河水利樞紐控制流域面積3 861平方公里，擬裝機(jī)4.12萬千瓦，年發(fā)電量1.42億度，可將原灌區(qū)19.5萬畝農(nóng)田灌溉保證率由50%提高到73.8%，并擴(kuò)澆32萬畝耕地。</p><p>　　褒河庫區(qū)壩址為“U”形河谷，水面寬40，水

49、深2～7，河床砂礫石2～8，壩址兩岸山坡陡峭，590高程以上強(qiáng)風(fēng)化巖石厚度為5，以下為3～5，河床2～4。迴水17，面積3.2 ，壩址附近平均水面寬度300。</p><p>　　2.2 水文氣象資料</p><p>　　褒河水庫壩址下游三公里河?xùn)|店站水文有1935～1970共36年資料。</p><p>　?、?該地區(qū)多年平均降雨量為905.6，其中6～9月雨量約

50、占全年75%。多年平均徑流量138億立米，多年平均流量43.6。</p><p>　?、?多年平均輸沙率為4.7，多年平均輸沙量為148萬噸。</p><p>　　③ 多年平均氣溫14.4℃，絕對最高氣溫44℃，絕對最低氣溫13.4℃；絕對最高水溫33.3℃，絕對最低水溫0℃。</p><p>　　2.3 工程地質(zhì)資料</p><p>　　褒

51、河庫區(qū)在褒河峽谷出口段，大地構(gòu)造上位于南秦嶺褶皺帶中斷南緣，庫區(qū)出露地層為石炭系，三迭系前海相沉積物經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用而成的變質(zhì)巖，三迭系巖層為片巖、片麻巖，并夾有大理巖、白云巖，分布于將軍鋪至青橋鋪一帶，石炭系巖層為片巖及大理巖分布于壩區(qū)附近。第四紀(jì)松散堆積物為砂質(zhì)粘土沖擊礫石，區(qū)內(nèi)無大斷裂。經(jīng)科學(xué)院西北地質(zhì)大隊判定該地區(qū)地震烈度為7度。</p><p>　　庫區(qū)內(nèi)雖有大理巖等露頭，但兩岸山勢雄厚，水平方向溶洞發(fā)育

52、不深，壩址處基巖透水性弱，單位吸水量小于0.01升/秒，故不存在滲漏問題。庫區(qū)內(nèi)岸坡地段基巖裸露，不會產(chǎn)生塌岸。</p><p><b>　　2.4 工程規(guī)劃</b></p><p>　　根據(jù)梯級水庫運用規(guī)劃，褒河正常高水位定為618米，相應(yīng)庫容1.05億立米。</p><p>　　死水位595。死庫容0.443億立米。</p>

53、<p>　　該水庫設(shè)計洪水=4 290，校核洪水位=5 590?？赡茏畲蠛樗髁?0 000 。</p><p>　　河床最低高程535，基巖高程532。</p><p>　　三十年淤積高程565。</p><p>　　電站進(jìn)口高程567，最大引水流量68.1。</p><p>　　東干渠進(jìn)口高程588.5，引用流量30，灌溉27萬

54、畝農(nóng)田。西干渠進(jìn)口高程592，引用流量6，灌溉5萬畝農(nóng)田。</p><p>　　淤沙浮容重7.5，水下摩擦角10°。</p><p>　　2.5 工程材料設(shè)計指標(biāo)</p><p>　　壩址區(qū)巖石容重模量26.5，彈性模量16，泊桑比0.2，摩擦系數(shù)0.6。</p><p>　　混凝土容重24，彈模16，線膨脹系數(shù)0.00001，泊松

55、比0.2。</p><p>　　2.6 施工、天然建材、交通情況</p><p>　?、?施工、交通情況。峽口地勢開闊，有公路可通寶成鐵路線上略陽。壩址下游20公里聯(lián)接寶成和襄與鐵道德陽（平關(guān)）安（康）鐵路即將建成通車。承擔(dān)褒河水利樞紐工程的水電三局擁有較強(qiáng)的技術(shù)力量和機(jī)械設(shè)備。</p><p>　　② 天然建筑材料。壩址下游3.5～8.0的中灘、紅廟等儲有砂礫石1

56、16萬。礫石成分主要為花崗巖、石英巖，砂子以石英、長石為主，質(zhì)地較好，交通運輸便利。土料很少，運距約4。</p><p><b>　　3 樞紐布置</b></p><p><b>　　3.1 壩型的選擇</b></p><p>　　經(jīng)過各方面的分析比較，擬訂修建拱壩，下面從給出方面說明修建拱壩的優(yōu)越性。由地質(zhì)條件及地形資

57、料可知能在這個壩址修建土石壩，重力壩，拱壩，支墩壩。現(xiàn)分別比較如下：</p><p><b>　　3.1.1 土石壩</b></p><p>　　土石壩泛指由當(dāng)?shù)赝亮?、石料或混合料，?jīng)過拋填、輾壓等方法堆筑成的擋水壩。當(dāng)壩體材料以土和砂礫為主時，稱土壩、以石渣、卵石、爆破石料為主時，稱堆石壩；當(dāng)兩類當(dāng)?shù)夭牧暇枷喈?dāng)比例時，稱土石混合壩。土石壩是歷史最為悠久的一種壩型。

58、 </p><p>　　優(yōu)點：（1）就地取材，節(jié)省鋼材﹑水泥﹑木材等重要建筑材料，從而減少了建壩過程中的遠(yuǎn)途運輸。</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)簡單，便于維修和加高﹑擴(kuò)建。</p><p>　?。?）壩身是土石散粒體結(jié)構(gòu)，有適應(yīng)變形的良好性能，因此對地基的要求低。</p><p>　?。?）施工技術(shù)簡單，工序少，便于組合機(jī)械快速施工。<

59、;/p><p>　　缺點：壩身一般不能溢流，施工導(dǎo)流不如混凝土壩方便，粘性土料的填筑受氣候條件影響較大等。</p><p>　　土石壩僅靠壩身自重與地基接觸而產(chǎn)生的抗滑力維持穩(wěn)定，因存在滑坡的問題，土石壩在各種壩型中體積最大，底寬最長，工程量也較大。</p><p>　　壩身不能泄流(過水土石壩除外)，須另外設(shè)置溢洪道，泄洪安全性不可靠，施工導(dǎo)流也不方便。計算方法多采用

60、材力法，手算占相當(dāng)大的比例，為防止?jié)B透變形須設(shè)置防滲心墻，防滲材料的填筑受氣候條件的影響較大。另外，最主要原因為該地區(qū)的土料較少，沒有足夠的筑壩材料。因此該壩址不選擇修建土石壩。</p><p><b>　　3.1.2 支墩壩</b></p><p>　　與其他壩型比較，支墩壩特點是：①面板是傾斜的，可利用其上的水重幫助壩體穩(wěn)定；②通過地基的滲流可以從支墩兩側(cè)敞開裸露

61、的巖面逸出，作用于支墩底面的揚壓力較小，有利于壩體穩(wěn)定；③地基中繞過面板底面的滲流，滲透途徑短，水力坡降大，單位巖體承受的滲流體積力也大，要求面板與地基的連接以及防滲帷幕都必須做得十分可靠;④面板和支墩的厚度小,內(nèi)部應(yīng)力大，可以充分利用材料的強(qiáng)度；⑤施工期混凝土散熱條件好，溫度控制較重力壩簡單；⑥要求混凝土的標(biāo)號高，施工模板復(fù)雜，平板壩和連拱壩的鋼筋用量大，因而提高了混凝土單位體積的造價；⑦支墩的側(cè)向穩(wěn)定性較差；在上游水壓作用下，對于高

62、支墩，還存在縱向彎曲穩(wěn)定問題；⑧平板壩和大頭壩都設(shè)有伸縮縫，可適應(yīng)地基變形，對地基條件的要求不是很高；連拱壩為整體結(jié)構(gòu)，對地基變形的反應(yīng)比較靈敏，要求修建在均勻堅固的巖基上；⑨壩體比較單薄，受外界溫度變化的影響較大,特別是作為整體結(jié)構(gòu)的連拱壩,對溫度變化的反應(yīng)更為靈敏，所以支墩壩宜于修建在氣候溫和地區(qū)；⑩可做成溢流壩，也可設(shè)置壩身式泄水管或輸水管。</p><p>　　支墩壩與重力壩相比，混凝土用量小，能充分利用

63、材料的強(qiáng)度，但側(cè)向穩(wěn)定性差，對地基的要求比重力壩更加嚴(yán)格，鋼筋用量較多，施工散熱條件好，溫控措施簡易，但模板復(fù)雜，用量大，混凝土標(biāo)號要求高，每方混凝土的代價也高。且單寬流量較大，但容易引起壩體振動，如果要在這里修建大壩，選擇重力壩而不選擇支墩壩，故也不修建支墩壩。現(xiàn)在在下面的小節(jié)重點比較重力壩和拱壩的選擇。</p><p>　　3.1.3 重力壩和拱壩</p><p>　?、?兩種壩型均可

64、滿足樞紐布置的總體要求，也都適合壩址的地質(zhì)及地形條件。但是從地形圖上可知道，該河谷為上寬下窄的喇叭形河口谷，修建拱壩更有優(yōu)勢，同時拱壩方量比重力壩的少，可節(jié)省1/3~1/2的方量。</p><p>　　⑵ 拱壩的工期比重力壩約可節(jié)約1/4。</p><p>　　⑶ 對大壩工程的總投資，拱壩可節(jié)約15%左右。</p><p>　?、?重力壩重要依靠自重產(chǎn)生的抗滑力維持

65、穩(wěn)定，無疑壩體的工程量大，壩體內(nèi)鋼筋用量較多，未能很好的利用混凝土的抗壓強(qiáng)度。</p><p>　?、?重力壩的底寬較大，揚壓力大，對壩身穩(wěn)定不利，壩體過大，施工期溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力較大。</p><p>　　拱壩除了有上述優(yōu)點外，還有自身的結(jié)構(gòu)優(yōu)點：</p><p>　?、?具有雙向傳力的性能，由拱梁共同承擔(dān)受力。</p><p>　?、?

66、拱是推力結(jié)構(gòu)，主要產(chǎn)生軸向壓力，有利于充分發(fā)揮材料的抗壓性能。</p><p>　?、?拱壩具有較高的超載能力和抗震能力，可達(dá)到設(shè)計荷載的5~11倍。</p><p>　?、?不設(shè)永久性伸縮逢，整體性能好。當(dāng)外荷載增大或壩體的某一部位發(fā)生局部開裂時，壩體的梁和拱將自行調(diào)節(jié)，抗?jié)B性能好，彈性韌性好，抗震性能高。</p><p>　?、?計算方法多采用材力法和有限元法，

67、計算繁瑣，但計算機(jī)和計算程序的普及與推廣已大大的解決這一難題。</p><p><b>　　⑹ 可壩身泄水。</b></p><p>　　雖然拱壩的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但綜合比較后，選擇拱壩為設(shè)計壩型。</p><p>　　由于該地的巖石均為一些片巖等整體性能不太好的巖石，又該處砌石料難找，而在該處交通發(fā)達(dá)，壩址下游3.5~8.0公里處有足夠的沙礫石，能

68、充分提供筑混凝土壩的骨料，故在該處修建混凝土拱壩。</p><p>　　3.2 樞紐布置方案的選擇</p><p>　　3.2.1 壩軸線的選擇</p><p>　　這里添加大本上的關(guān)于壩址選擇的一段文字</p><p>　　從地形圖可確定三種修建拱壩的壩址?，F(xiàn)分析比較選擇中間合理的方案。由于在兩岸處都有一個凸出的山包，</p>

69、<p>　　而總體河流彎道為順時（ ）。</p><p>　?、艌D3-1中2處處于山包中間位置，該</p><p>　　處不僅施工面狹窄開挖量大，最主要的原因</p><p>　　不利于壩端的抗滑穩(wěn)定。</p><p>　?、?圖3-1中3處的位置</p><p>　?、匐x兩山包較遠(yuǎn)，未能充分利用山

70、包</p><p><b>　　的抗滑能力。</b></p><p>　?、?該處軸線較長，工程量大，造成</p><p><b>　　浪費。</b></p><p>　?、?對于梯級開發(fā)電站，造成了庫容 圖 3-1 壩址選擇地形圖</p><p>　

71、　的浪費。 </p><p>　　④ 在整體布置中，不利于隧洞的洞線布置，增加了洞線的長度，從而增加了工程量，增加了工期，造成浪費。</p><p>　?、?圖3-1中1的位置</p><p>　?、?充分利用了抗滑作用，且壩軸線不長。</p><p>　　② 軸線與地形線垂直，能充分起抗滑作用。</p>

72、<p>　?、?有利于整體樞紐的布置。 </p><p>　　綜合以上幾點，故選擇在1處修建拱壩。</p><p>　　3.2.2 其他樞紐布置</p><p>　　主要建筑物有：混凝土雙曲拱壩、岸邊引水式電站、東西干渠渠首電站和反調(diào)節(jié)池等。</p><p><b>　　1）引水隧洞的布置<

73、/b></p><p>　　由于修建的是拱壩，而拱壩有一個突出的特點是不能分期修建，只能采用全斷面截流后修筑。故必須在兩岸山體中開挖隧洞作為施工導(dǎo)流和引水之用。</p><p>　　隧洞可布置在兩岸山體中。由于該河道為順時針彎曲的彎道河流，左岸為凹岸，如果在左岸開鑿隧洞，其洞線很長，不經(jīng)濟(jì)。且繞了幾個大彎，不滿足快速泄流和引水的條件。</p><p>　　而右

74、岸為凸岸，引水隧洞短而直，泄水迅速，經(jīng)濟(jì)合理，故擬在右岸修建隧洞。</p><p>　　引水隧洞為前期施工導(dǎo)流隧洞，為了充分利用該導(dǎo)流隧洞，把該隧洞做成電站的引水隧洞。為便于電站進(jìn)水口與下游電站廠房的布置和水流條件，隧洞的進(jìn)出口不能太過靠近大壩，進(jìn)口距大壩200左右，出口距大壩300左右，在距大壩50左右的地方修建電站引水口，利用彎道和導(dǎo)流隧洞連接。水庫開始蓄水前，電站進(jìn)水口與隧洞連接的前部用混凝土塞子封堵。由于

75、時間關(guān)系，引水隧洞不進(jìn)行具體設(shè)計，采用原設(shè)計的數(shù)據(jù)，進(jìn)口高程為544.0 ，電站引水口的進(jìn)口高程為567.0。隧洞直徑采用經(jīng)驗值，取為7。在隧洞的出口電站前面修建一個直徑為10的壓力前池。</p><p>　　2）東、西干渠渠首布置</p><p>　　東干渠引水口高程588.5，引用流量為30，河流為東南走向，布置在河流的左岸每一位置。根據(jù)壩軸線和地形地質(zhì)條件，擬利用引水渠引水到壩端，再

76、以引水道引水到下游東干渠渠首。</p><p>　　西干渠引水口高程592.0，引用流量為6，根據(jù)地形地質(zhì)條件及、引水隧洞及廠房的位置，西干渠渠首布置在壩端右岸下游100處，引水隧洞右側(cè)，為了不影響電站進(jìn)水口的布置，故把西干渠的引水道進(jìn)口修建在壩體上面。因此渠道的引水洞和引水隧洞在空間上交叉，引水隧洞在渠道引水道的上面。為滿足水流運行條件以及引水方便，渠首引水道在壩身處直線引水到壩后利用彎道至西干渠渠首。<

77、/p><p>　　在本次設(shè)計中，隧洞、電站廠房、引水道都未進(jìn)行具體設(shè)計，在設(shè)計圖紙上為一個大體形象，多數(shù)引用了原設(shè)計。</p><p>　　3.2.3 泄洪方案的選擇</p><p>　　褒河水利樞紐的主要的任務(wù)是灌溉，其次是發(fā)電、防洪。而泄洪建筑物的布置是拱壩設(shè)計的關(guān)鍵，拱壩泄洪分壩外泄洪與壩體泄洪兩種。但拱壩多修建在峽谷河段上，一般無合適的埡口可供利用，因此多數(shù)情況

78、下采用壩體泄洪。而壩體泄洪有壩頂泄流、壩面泄流、滑雪道式和壩身泄水孔等幾種，現(xiàn)對他們進(jìn)行分析比較。</p><p><b>　?。?）壩頂泄流</b></p><p>　　壩頂泄流是指洪水經(jīng)過壩頂自由跌落或經(jīng)外懸臂挑坎往下游挑落的過流形式, 優(yōu)點是：</p><p>　?、?結(jié)構(gòu)較簡單，設(shè)計施工較容易。</p><p>

79、;　?、?對壩體的應(yīng)力影響較小。</p><p>　　⑶ 一般水頭不大，起閉設(shè)備易于檢修。</p><p><b>　　⑷ 工程造價較低。</b></p><p>　?、?用表孔排水時還可以排漂。</p><p>　?、?對于調(diào)洪庫容較小的水庫，還可以通過超標(biāo)準(zhǔn)洪水，有利于工程安全。</p><p&g

80、t;<b>　　壩頂泄流的缺點是：</b></p><p>　?、?堰上水頭低時泄流能力小，溢流前沿較長，而當(dāng)全線溢流時，又容易沖刷岸坡。</p><p>　?、?壩頂下泄水流的挑流速小，挑距近，容易沖刷壩腳，需對岸坡和壩腳采取一定的保護(hù)措施。</p><p>　?、?不能適應(yīng)低水位的泄流要求，因而壩頂泄流孔口通常與底孔和隧洞配合使用。<

81、/p><p>　　壩頂泄流由于水舌跌落較近，入對角大。對壩基的沖刷力大，所以一般采用跌流消力池或在下游設(shè)二道壩抬高水位，形成水墊消能。</p><p><b>　?。?）壩面泄流</b></p><p>　　壩面泄流指水流過堰頂后繼續(xù)沿壩身下泄，最后以挑流或與下游尾水相接。與壩頂溢流相比優(yōu)點之處不同在于壩面溢流的落差較大，流速較高。采用挑流形式與尾

82、水相接時，挑距較大，對壩體安全更為有利，但壩面溢流存在水流同心集中的特點，水舌寬度沿程縮窄，無疑下游要增設(shè)消能設(shè)備，加大工程量，同時由于壩面泄流的挑距近，沖刷力大，難于滿足安全泄流的要求。</p><p><b>　?。?）滑雪式泄流道</b></p><p>　　滑雪道式泄流道，即緊接壩體之后用支墩或混凝土排架將“滑雪式”支撐起來泄流。若將滑雪道布置在拱壩的兩側(cè)，由

83、于拱壩有向心集中和河床狹窄的特點，因此水舌能夠在空中沖擊消能。同時，滑雪式在高速水流的作用下，震動的比較嚴(yán)重，因此安全泄洪性不高。</p><p><b>　?。?）壩身開孔泄洪</b></p><p>　　壩身開孔泄洪就是在壩體上一定的位置開設(shè)孔口用來滿足泄洪要求。按孔口設(shè)置的位置不同可以分為表孔，中孔和深孔。壩身開孔泄流除節(jié)省工程量，經(jīng)濟(jì)外還具有以下的優(yōu)點：<

84、;/p><p>　?、?泄流流量隨水位的變化關(guān)系不大。</p><p>　　⑵ 若采用中、深孔泄流尚可結(jié)合施工導(dǎo)流或放空水庫，比單獨開挖隧洞更經(jīng)濟(jì)。</p><p>　?、?如采用挑流消能，則一般起挑流速大，挑距遠(yuǎn)，有利于壩體安全。</p><p>　?、?如采用中，深孔泄洪，不但工程建成后可嚴(yán)格控制蓄水速率，泄洪時又可按預(yù)報提前騰空庫容，保證安

85、全泄洪。</p><p>　　壩身開孔泄流的缺點是：</p><p>　?、?壩身開孔過大或過多，不利于壩體受力，同時也會引起震動。</p><p>　　⑵ 閘門和起閉設(shè)備的容量一般較大，檢修較困難。</p><p>　?、?如果水庫的調(diào)節(jié)性能不好，當(dāng)發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水時，可能漫頂，不利于安全，為此，最好設(shè)置必要的表孔泄流并結(jié)合排漂。</p

86、><p>　　隨著應(yīng)力實驗技術(shù)的發(fā)展，對一些壩身開孔工程的模擬實驗表明，壩身開孔除對孔口周圍的局部應(yīng)力有影響外，對整個壩體的應(yīng)力影響不大，此外，隨著閘門制造技術(shù)的發(fā)展以及大容量起閉設(shè)備的制造，修建大孔口或深孔泄流已成為一種慣例。</p><p>　　壩身開孔泄流，一般布置于河心或?qū)ΨQ的布置于河心中央的兩側(cè)。</p><p>　　由以上分析并根據(jù)石門庫區(qū)地質(zhì)、地形資料，擬

87、建一般拱壩。并采用中孔，底孔聯(lián)合泄流。</p><p>　　另外，由于時間的關(guān)系，本次設(shè)計未進(jìn)行調(diào)洪驗算。所以中孔泄洪的形式、尺寸、高程、數(shù)目均沿用原設(shè)計。壩頂高程也沿用原設(shè)計，確定為620.0。</p><p><b>　　4 拱壩設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1 拱壩布置.</b></p>

88、<p>　　4.1.1 拱壩布置的基本原則</p><p>　　拱壩布置的總要求是：應(yīng)在滿足樞紐布置、運用施工要求、壩肩巖體穩(wěn)定的前提下，通過調(diào)整其外形與尺寸，使壩體材料強(qiáng)度得到充分的發(fā)揮，拉應(yīng)力控制在允許范圍內(nèi)，并方便施工，工程量小。為達(dá)到上述要求，拱壩布置應(yīng)遵循“光滑連續(xù)”的原則。</p><p>　　拱壩布置的步驟大概如下：</p><p>　　

89、根據(jù)壩型圖、地質(zhì)圖和地質(zhì)勘察資料，定出開挖深度，畫出可利用巖基面等高線地形圖。</p><p>　　根據(jù)地址地形條件選擇適宜的壩型和平面布置形式，初擬壩軸線位置、頂拱及各圈中心角、半徑、拱圈厚度，擬定拱冠梁剖面。</p><p><b>　　布置頂拱。</b></p><p><b>　　布置其他高程拱圈。</b><

90、/p><p>　　檢查壩體輪廓連續(xù)性及倒懸度。</p><p><b>　　檢查壩基輪廓線。</b></p><p>　　本次設(shè)計我們大體選擇如下：</p><p>　　⑴ 對與U形河谷，拱壩頂?shù)卓缍冉咏?，剛度相差不大，因而沿水深增加的水壓力需要由懸臂梁增加截面厚度承?dān)壩體應(yīng)力，從這個方面說較適合單曲拱壩的修建。但是，單曲拱

91、壩厚度過大，應(yīng)力條件不好，造成了浪費不經(jīng)濟(jì)。雙曲拱壩雖然各層拱圈的剛度變化不大，但剛度條件已經(jīng)能夠滿足受力條件，且能充分發(fā)揮混凝土的強(qiáng)度。另外，雙曲拱壩根據(jù)地形條件變化明顯，開挖量比一般的單曲拱壩少。</p><p>　　故，本設(shè)計選用雙曲拱壩（變外半徑等中心角）。</p><p>　　從地形圖上可看出，該U形河谷對稱程度高，選擇圓弧拱就可以滿足設(shè)計的要求。故本設(shè)計采用等中心角、變半徑的等

92、截面圓弧雙曲拱壩。</p><p>　?、?由于河床最低高程535.0，基巖高程為532.0。故以532.0處為壩底高程，則壩高為88.0（=620-532=88）。</p><p>　?、?由已知資料中可知，590高程上風(fēng)化層厚5，590高程以下為3~5米，則取5為開挖深度。故在拱壩開挖后的河谷地形等高線要比原地形等高線的相同處少5高程，也就是說，以前是625的高程，在開挖后變成了620

93、高程。由于壩頂高程為620，現(xiàn)在前面3-1圖中1處的適宜位置布置壩軸線，與625的等高線相交，量出兩交點的連線長=200.0。</p><p>　　4.1.2 拱冠梁斷面尺寸擬定</p><p>　　4.1.2.1 拱圈形式選擇</p><p>　　在拱壩的應(yīng)力計算和拱壩的平面布置的時候一般把拱分成5~7層。本設(shè)計采用6拱圈5不等段，從上而下每段的高度分別是20、2

94、0、20、20、8。則每截面的高程分別為620.0、600.0、580、560.0、540.0、532.0。這樣分段是為便于地形圖上開挖后的河谷地形的繪制以及每層拱圈的拱端之間的弦長的求解。從地形圖上可得拱圈弦長： =68.5。上面的數(shù)據(jù)只能作為初步設(shè)計的數(shù)據(jù)，最后的拱圈弦長得由拱壩平面布置上得到。</p><p>　　4.1.2.2 拱冠梁斷面尺寸擬定</p><p><b>

95、　　（1）壩頂厚度</b></p><p>　　選擇時，應(yīng)該考慮工程的規(guī)模，交通和運行要求。如無交通要求，一般取3~5，但至少不得小于3?？捎上旅娴慕?jīng)驗公式的求</p><p>　　=0.012(+) （4?1）</p><p>　　=0.0145(2+) （4?2）</p>&

96、lt;p>　　=0.4+0.01(+3) （4?3）</p><p>　　式中 ——最大壩高。</p><p>　　——壩頂高程處，河谷開挖后兩拱端之間的直線距離，。等于</p><p>　　——頂拱軸半徑，初估時可取=（0.61~0.70）L。本設(shè)計取=0.62=0.62×200.0=124.0</p>

97、<p>　　由4?1得 =0.012(88+200.0)=3.456</p><p>　　由4?2得 =0.0145(2×124.0+88)=4.87</p><p>　　由4?3得 =0.4+0.01(200.0+3×88)=5.04</p><p>　　由于該壩上沒有交通要求，根據(jù)上面的數(shù)據(jù)取=5.0。&

98、lt;/p><p>　　4.1.2.3 壩底厚度 </p><p>　　求壩底厚度的時候用下面的經(jīng)驗公式。</p><p>　　任德林公式：當(dāng)=60~100， =0.8~3.5時。</p><p>　　=（0.0382）H （4?4）</p><p>　　美國墾務(wù)局經(jīng)驗公式：</p>

99、<p>　　= （4?5）</p><p><b>　　朱伯芳經(jīng)驗公式：</b></p><p>　　= （4?6）</p><p>　　式中 、 的意義同前。 </p><p>　　——為第一層拱圈的弦長，等于。</p

100、><p>　　——為0.15處拱圈的弦長，現(xiàn)取為與同長。</p><p>　　——為到數(shù)第二層處的拱圈弦長，現(xiàn)取為與同長。</p><p>　　由4?4得：=88×（0.0382）=21.73</p><p>　　由4?5得： 可擬=，再折減。</p><p><b>　　==14.94 </b&

101、gt;</p><p>　　由《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》中查得=0.5Mpa. 可擬=，再折減。</p><p>　　由4?6得： ==24.64</p><p>　　由4?5得到的數(shù)據(jù)太小，現(xiàn)在不考慮，只比較4·4式和4·6式的數(shù)據(jù)。由于4·6中的數(shù)據(jù)要折減，故選擇=22.0米。則厚高比==0.25，屬于中厚拱壩。</p>

102、;<p>　　拱壩的類型可以分為四種。</p><p>　　分別是按壩高、厚高比、曲率、水平拱圈形式這四種形式。</p><p>　　具體的分類標(biāo)準(zhǔn)請參照參考書。</p><p>　　4.1.3 拱冠梁剖面設(shè)計</p><p>　　4.1.3.1 基本原則</p><p>　　擬定雙曲拱壩拱冠梁剖面時應(yīng)遵

103、循的原則是：</p><p>　?、?控制梁的自重拉應(yīng)力不超過允許值，</p><p>　　一般為0.3~0.5.</p><p>　?、?控制壩面倒懸度不超過允許值，整</p><p>　　體為0.3:1，局部在（0.2~0.25）:1范圍內(nèi)。</p><p>　?、?壩體輪廓線應(yīng)光滑連續(xù)。</p>&

104、lt;p>　?、?本設(shè)計拱冠梁上下游面的曲線采用單圓弧。 圖 4·1 坐標(biāo)軸</p><p>　?、?所采用的坐標(biāo)軸如圖4·1所示。</p><p>　　4.1.3.2 拱冠梁剖面設(shè)計的方案選擇</p><p>　　方案一：美國墾務(wù)局方案</p><p>　　表4·1 美國墾務(wù)局方案三點定圓

105、表格</p><p><b>　　方案二：任德林方案</b></p><p>　　表4·2 任德林方案的拱厚及拱冠梁斷面的計算表</p><p>　　注：=-=17.0。其中離壩頂48.4處的數(shù)據(jù)由40、60之間的數(shù)據(jù)內(nèi)插而得。</p><p>　　從表4·2中拿出88與48.4處的上下游偏距來求三

106、點定圓方程。為便于分析比較，取數(shù)據(jù)的位置和美國墾務(wù)局方案一樣。數(shù)據(jù)如表4·3所示：</p><p>　　表4·3 任德林方案的數(shù)據(jù)表</p><p>　　從表4·1以及表4·3中的坐標(biāo)可以看出來，美國墾務(wù)局的方案求的拱冠梁較瘦，應(yīng)力條件好，倒懸度高。任德林方案較胖，適合砌石壩設(shè)計，應(yīng)力條件差，倒懸度小。為了滿足倒懸度小而應(yīng)力條件又不至于太差，采用折

107、中方案。在0.45，壩底處，上下游面的坐標(biāo)都采用兩者的平均值，故求的坐標(biāo)如表4·4所示。</p><p>　　表4·4 折中方案的三點定圓數(shù)據(jù)表</p><p>　　把折中方案的上下游坐標(biāo)代進(jìn)圓的方程得：</p><p><b>　　上游面： </b></p><p>　　所以上游面的圓方程為：

108、。</p><p><b>　　下游面： </b></p><p>　　所以下游面圓的方程為：。</p><p>　　由，，H以及上下游面的圓弧方程可繪制出拱冠梁剖面圖。 </p><p>　　從拱冠梁剖面上可量得：=5.0，=11.7，=16.3，</p><p>　　=19.5，=21

109、.5，=22。</p><p>　　方案三：上游面定為二次拋物線，把他得到的曲面與折中方案的比較，簡圖如圖4·3所示</p><p><b>　　當(dāng)時，=0 </b></p><p><b>　　當(dāng)時， </b></p><p>　　當(dāng)時，

110、 </p><p>　　=0.62，在0.30~0.60之間取值，</p><p>　　本設(shè)計取=0.5。 </p><p>　　則可求的 圖 4·3 拋物線方案簡圖</p><p>　　則上游面拋物線方程為：<

111、/p><p>　　把該方案上游面和這種方案的上游面曲線比較，可得折中方案是比較合理的，起主要表現(xiàn)在以下幾個方面，如表4·5所示。</p><p>　　表4·5 倒懸度比較表</p><p>　?、?從上表中可以看出，拋物線方案中的拱冠梁剖面比折中方案的胖，造成了材料的浪費。</p><p>　?、?拋物線方案局部倒懸度大，應(yīng)

112、力條件差。</p><p>　?、?折中方案為圓弧曲面比拱壩施工簡單。</p><p>　　從上面比較可以看出，這種方案是比較合理的。</p><p>　　4.2 拱壩的平面布置</p><p>　　4.2.1 基本原則及假定</p><p>　　4.2.1.1 基本原則</p><p>　　⑴

113、 控制梁的自重拉應(yīng)力不超過允許值，一般為0.3~0.5Mpa.</p><p>　?、?控制壩面倒懸度不超過允許值，整體為0.3:1，局部在（0.2~0.25）:1范圍內(nèi)。</p><p>　?、?壩體輪廓線應(yīng)光滑連續(xù)。⑷ 壩體與基巖的接觸線應(yīng)光滑連續(xù)。</p><p>　　4.2.1.2 假定 </p><p>　?、?前面各拱圈拱端之間的

114、距離在這里仍然適用。</p><p>　　⑵沿用前面的6拱5不等段法，各高程處的拱厚為=5.0米，=11.78米，=16.3米，=19.5米，=21.5米，=22米</p><p>　　4.2.2 拱圈中心角的確定</p><p>　　在外荷載和河谷形狀都相同的情況下，拱圈中心角越大，拱端應(yīng)力越小，應(yīng)力條件越好。若按與工程實際更為接近的兩端固端拱計算，當(dāng)中心角?12

115、0°時，拱圈截面將不出現(xiàn)拉應(yīng)力。因此，從減少拱圈厚度，改善壩體應(yīng)力考慮，選較大的中心角是比較有利的。但從穩(wěn)定條件考慮，選用過大的中心角將較難滿足壩肩的穩(wěn)定要求。</p><p>　　現(xiàn)代拱壩設(shè)計中，頂拱圈的中心角多為75°~110°之間，底拱中心角一般取50°~80°。</p><p>　　拱壩的最大應(yīng)力常出現(xiàn)在壩高的拱圈處。。</p

116、><p>　　本設(shè)計根據(jù)以上情況及地質(zhì)地形資料，定底拱中心角=頂拱中心角=80°。拱圈內(nèi)外半徑如表4·6所示</p><p>　　表4·6 中心角選取和內(nèi)外半徑計算表</p><p><b>　　注： =，=-</b></p><p>　　現(xiàn)把四個方案各拱圈各層中心角和半徑列表如表4

117、3;7所示。</p><p>　　表4·7 五個方案的中心角及半徑匯集表</p><p>　　4.2.3 拱圈的平面布置</p><p>　　拱壩平面布置的方法及步驟如下：</p><p>　?、?定出壩址，可利用基巖面等高線地形圖，這個工作前面已經(jīng)作完。</p><p>　?、?定出拱壩的對稱中心線，該中

118、心線即為頂拱外弧對應(yīng)弦的垂直平分線。做法：將頂拱外弧（拱壩軸線）和它的垂直平分線繪制在透明紙上，在地形圖上移動調(diào)整位置，使拱軸線與等高線在拱端處的夾角不小于30°~35°，并使兩端夾角大致接近（且注意使拱軸的垂直平分線與河谷中心線大致重合。）</p><p>　?、?根據(jù)頂拱的厚度可以繪制出內(nèi)弧。</p><p>　?、?其他拱圈的布置方法。做法：在頂拱的垂直平分線上量

119、取該處的偏距（=10，=14.9，=16.1，=13.8，=11.7。），然后確定一點，再從該處往回量取外半徑的長度，則就確定了該層拱圈的圓心，再根據(jù)中心角繪制出來該外弧和內(nèi)弧。</p><p>　　⑸ 懸臂梁截片檢查，由于該拱壩對稱性較好，在左不拱切取三個懸臂（不包括拱冠梁），檢查壩面是否光滑，倒懸度是否滿足施工要求。</p><p>　?、?根據(jù)以上布置的尺寸，計算壩體工程量，以做出不