西山水利枢纽重力坝设计计算书.doc

水利水电工程专业 专项设计说明书 水 工 建 筑 物 课 程 设计题目： 重力坝设计（西山水利枢纽） 班 级： 水电1141 姓 名 韩 磊 指导教师： 边 军 长春工程学院水利与环境工程学院 水 工 教 研 室 2013 年 3 月 3日目录 1 挡水坝段 1 1.1 剖面轮廓及尺寸 1 1.1.1 坝顶高程的确定 1 1.2 坝体稳定应力分析 4 1.2.1 挡水坝段荷载计算 4 1.2.2 稳定验算 18 1.2.3 坝基面应力计算 19 1.2.4 坝体内部应力的计算 25 2 溢流坝段 34 2.1 孔口尺寸和泄流能力 34 2.1.1 确定孔口尺寸和孔口数量 34 2.1.1.2溢流坝最大高度和坡度的拟定。 35 2.1.2 泄洪能力的验算 35 2.2 检修门槽空蚀性能验算 37 2.2.1校核洪水位时堰顶压力验算 37 2.2.2 平板门门槽空蚀验算 37 2.3 溢流坝曲面设计 37 2.3.1 上游前缘段计算 37 2.3.2顶部曲线段 38 2.3.3 中间直线段 38 2.3.4 反弧段 38 2.3.5 桥面布置 39 2.4 堰面水深的校和计算 40 2.4.1堰面水深计算 40 2.4.2 直线段水深计算 41 2.4.3 反弧段水深计算 41 2.4.4 渗气后水深计算 42 2.5 消力池的计算 42 2.5.1判断消能方式 42 2.5.2 判断是否要修消力池 42 2.5.3 消力池尺寸的计算 43 2.5.4 基本组合(2) 44 2.6 溢流坝算段的稳定、应力计 48 2.6.1 荷载计算 48 2.6.2 稳定验算 52 2.6.3 坝基面应力计算 53 2.6.4 坝体内部应力的计算 54 3、设计参考资料 55 谢辞 55 1 挡水坝段 1.1 1.1.1 坝顶高程的确定 由于设计洪水位低于正常洪水位，故取正常洪水位和校核洪水位作为控制情况。坝底高程取挡水坝段最低点▽44.00m，坝顶高程为正常蓄水位▽48.00 m，校核洪水位▽48 m，确定静水面以上的高度Δh后，加上相应水位，取二者之间较大的作为水库坝顶高程。 公式： 教材《水工建筑物》[3—56] 教材《水工建筑物》[2—4] 教材《水工建筑物》[2—5] = πhl2/L 教材《水工建筑物》[2—6] 式中： △h ——静水面以上最低高度，m； hl ——波浪爬高高度，m； hz ——波浪中心线至静水位的高度，m； L ——波长，m； H ——坝前水深，以m计； V0 ——计算风速,m/s,水库为正常蓄水位和设计洪水位时，宜采用相应洪水期多年平均风速的1.5—2.0倍；校核洪水位时,宜采用相应洪水期最大风速的多年平均值，多年平均值为11.7 m/s； D ——库面的波浪吹程,km，本库区吹程为1KM； hc ——安全超高（m），据三级建筑物查教材P78表3-10，正常蓄水位为0.4 m；校核洪水位为0.3 m。 1、正常蓄水位： hz = πhl2/L= π×0.7492/8.253= 0.214m m 因此蓄水位时坝顶高程▽=+1.363=481.363 m 2、校核洪水位： hz = πhl2/L= π×0.3592/4.583= 0.135 m 因此校核洪水位时坝顶高程▽= 48+0.794 = 481.794 m 取1、2两种情况的最大值为48m，取整最后坝顶高程取为48m。挡水坝段的剖面设计 基本剖面如下图1—1所示 图11 根据基本假定，运用材料力学公式计算坝底应力，坝踵处应力为0，得到如下 《水工建筑物》上册（张光斗、王光纶著） 对于重力坝沿坝基面的抗滑稳定性，对于初选坝面的初略计算，采用较为简单的抗剪强度公式，对于图示基本剖面有： 《水工建筑物》上册（张光斗、王光纶著） 同时由折减前后扬压力相等，有下式： αγHγ１H2B+1/2α1γ(H1-H2)*(1-λ)B+α1γ(H1-H2)λB+1/2(1-α1)γ(H1-H2)λB 符号意义： B ——坝底宽，(米)； H ——坝高，(米)； H1、H2——上下游水位 λ ——上游坝坡的水平宽度与坝底宽的比值λ=nH/B； n ——上游坝面坡度比；