壩后式水電站及其發(fā)電機(jī)機(jī)座結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計(jì)算的設(shè)計(jì)計(jì)算書

《壩后式水電站及其發(fā)電機(jī)機(jī)座結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計(jì)算的設(shè)計(jì)計(jì)算書》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《壩后式水電站及其發(fā)電機(jī)機(jī)座結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計(jì)算的設(shè)計(jì)計(jì)算書（48頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

-1-目錄1 重力壩非溢流壩段 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.1 剖面設(shè)計(jì) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.1.1 壩高的確定 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.1.2 壩底寬的確定 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.1.3 實(shí)用剖面 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????51.2 荷載計(jì)算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????61.2.1 設(shè)計(jì)洪水位下荷載 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????61.2.2 校核洪水位下荷載 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????71.3 穩(wěn)定驗(yàn)算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????91.3.1 設(shè)計(jì)洪水位下 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????91.3.2 校核洪水位下 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????91.4 應(yīng)力驗(yàn)算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????101.4.1 設(shè)計(jì)洪水位下 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????101.4.2 校核洪水位下 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????101.5 壩內(nèi)廊道及壩基處理 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????111.5.1 壩內(nèi)廊道 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????111.5.2 壩基處理 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????111.5.3 壩體分縫 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????122 重力壩溢流壩段 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????132.1 剖面設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????132.1.1 堰頂高程的確定 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????132.1.2 堰面曲線 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????142.1.3 下游反弧段 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????152.2 荷載計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????172.2.1 設(shè)計(jì)洪水位下荷載 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????172.2.2 校核洪水位下荷載 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????182.3 穩(wěn)定驗(yàn)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????192.3.1 設(shè)計(jì)洪水位下 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????192.3.2 校核洪水位下 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????192.4 應(yīng)力校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????202.4.1 設(shè)計(jì)洪水誒下 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????202.4.2 校核洪水位下 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????20-2-2.5 溢流壩消能抗沖刷措施 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????212.5.1 挑距 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????212.5.2 沖坑 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????212.5.3 導(dǎo)墻高度 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????213 機(jī)電設(shè)備及輔助設(shè)備選擇 ???????????????????????????????????????????????????????????????????223.1 特征水頭的計(jì)算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????223.1.1 校核洪水位下 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????223.1.2 設(shè)計(jì)洪水位下 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????223.1.3 正常蓄水位+一臺機(jī)組滿發(fā) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????223.1.4 正常蓄水位+四臺機(jī)組滿發(fā) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????223.1.5 設(shè)計(jì)低水位+一臺機(jī)組滿發(fā) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????233.1.6 設(shè)計(jì)低水位+四臺機(jī)組滿發(fā) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????233.2 水輪機(jī)選型比較 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????243.2.1 轉(zhuǎn)輪直徑 D1 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????243.2.2 轉(zhuǎn)速 n（最優(yōu)工況） ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????243.2.3 效率修正 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????243.2.4 工作范圍檢驗(yàn) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????253.2.5 吸出高度 Hs??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????263.3 發(fā)電機(jī)選型及主要尺寸計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????263.3.1 主要尺寸估算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????263.3.2 平面尺寸估算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????273.3.3 軸向尺寸 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????273.4 蝸殼及尾水管計(jì)算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????283.4.1 金屬蝸殼尺寸 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????283.4.2 尾水管尺寸 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????293.5 調(diào)速器與油壓裝置的選擇 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????293.5.1 調(diào)速器 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????293.5.2 油壓裝置 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????303.6 廠房橋吊設(shè)備的選擇 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????314 水電站廠房結(jié)構(gòu)計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????324.1 主廠房的特征高程 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????324.1.1 水輪機(jī)安裝高程 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????324.1.2 尾水管底板高程 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????324.1.3 水輪機(jī)層地面高程 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????324.1.4 定子安裝高程 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????324.1.5 發(fā)電機(jī)層地面高程（定子埋入式） ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????324.1.6 裝配場地面高程 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32-3-4.1.7 吊車軌頂?shù)母叱????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????324.1.8 廠房頂部高程 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????334.2 水電站主廠房長寬尺寸的確定 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????334.2.1 主廠房寬度的確定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????334.2.2 主廠房長度的確定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????334.3 主廠房各層的布置 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????354.3.1 發(fā)電機(jī)層 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????354.3.2 水輪機(jī)層 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????354.3.3 蝸殼層 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????364.4 水電站副廠房各層高程及平面布置 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????365 水電站引水建筑物 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????375.1 進(jìn)水口高程 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????375.2 壓力鋼管的布置 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????375.3 壓力鋼管的厚度 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????375.4 攔污柵及進(jìn)水口閘門的設(shè)計(jì) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????385.5 通氣孔的面積確定 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????396 專題 —發(fā)電機(jī)機(jī)座結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計(jì)算 ?????????????????????????????????????????????????????????406.1 荷載及組合 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????406.1.1 荷載 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????406.1.2 組合 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????426.2 機(jī)墩動力計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????426.2.1 機(jī)墩強(qiáng)迫振動頻率 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????426.2.2 機(jī)墩自振頻率 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????426.2.3 共振檢驗(yàn)與動力系數(shù)確定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????436.2.4 振幅檢驗(yàn) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????446.3 機(jī)墩靜力計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????456.3.1 垂直正應(yīng)力 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????456.3.2 剪應(yīng)力 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????456.3.3 主拉應(yīng)力 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????466.3.4 應(yīng)力校核 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????47-4-1 重力壩非溢流壩段1.1 剖面設(shè)計(jì)1.1.1 壩高的確定1.1.1.1 設(shè)計(jì)洪水位下計(jì)算風(fēng)速 Vf=(1.5~2)*1.15=1.725~2.3 取 2m/sHm=289.5-200=89.5m吹程 D=1.4km2hl=0.166vf5/4D1/3=0.09mho= cth =0.07mLl24?lhc=0.7m壩高為 289.5+0.09+0.007+0.7=290.297m1.1.1.2 校核洪水位下計(jì)算風(fēng)速 Vf=1.15m/sHm=291.8-200=91.8m吹程 D=1.4km2hl=0.166vf5/4D1/3=0.04mho= cth =0.0024mLl24?lhc=0.5m壩高為 291.8+0.04+0.0024+0.5=292.35m1.1.1.3 壩高壩高取較大者 292.35m。1.1.2 壩底寬的確定基本剖面是以校核洪水位為高，再確定一個滿足應(yīng)力和穩(wěn)定條件的最小壩底寬。穩(wěn)定條件 mHBfc 72.635.03297.050?????應(yīng)力條件-5-mBmfkHc85.683.65)2.039.(71)(10???????取 ???m=0.75圖 1-1 非溢流壩基本剖面1.1.3 實(shí)用剖面壩頂需要有一定的寬度，以滿足設(shè)備布置、運(yùn)行、交通及施工的需要，非溢流壩的壩頂寬度一般可取壩高的 8~10 %，并不小于 2m，如作交通要道或有移動式啟閉機(jī)設(shè)施時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定，當(dāng)有較大的冰壓力或漂浮物撞擊力時，壩頂最小寬度還應(yīng)滿足強(qiáng)度的要求。根據(jù)壩頂雙線公路交通要求，壩頂 B取為 10m。壩頂高程 292.35m，壩底高程 200.00m，折坡點(diǎn)高程 235.00m，上游壩坡坡度 1：0.15，下游壩坡坡度 1：0.75，壩頂寬 10.00m，壩底寬 74.10m，上游側(cè)5.25m，下游側(cè) 68.850m。-6-圖 1-2 重力壩非溢流壩實(shí)用剖面1.2 荷載計(jì)算1.2.1 設(shè)計(jì)洪水位下荷載1.自重G1＝1/2×5.25×35×23.5＝2159.06G2＝92.35×10×23.5＝21702.25G3＝1/2×58.85×78.47×23.5＝54261.022. 靜水壓力上游：Px＝1/2×9.81×89.5 2＝39290.28Py＝1/2×9.81×5.25×（89.5+54.5）＝3708.18Mx＝Px×1/3×89.5＝1172160.02My＝Py×（35－e）＝128442.73e＝（54.5×2+89.5）/（54.5+89.5）×5.25/3＝0.36m下游：Px /＝1/2×9.81×18.92 2＝1755.82-7-Py/＝1/2×9.81×14.19×18.92＝1316.87Mx/ ＝Px /×1/3×18.9＝11038.2My/ ＝Py /×（38.85－1/3×14.2）＝44911.23. 揚(yáng)壓力U1＝74.1×18.92×9.81＝13753.34U2＝6.25×17.64×9.81＝1081.55U3＝1.2×17.64×67.85×9.81＝5870.67U4＝1.2×6.25×52.94×9.81＝1622.944. 浪壓力過小，忽略不計(jì)。表 1-1 設(shè)計(jì)洪水位下荷載名稱 荷載（KN） 方向 力臂 彎矩（kN·m）方向2159.06 ↓ 33.55 72436.4621702.25 ↓ 26.8 581620.3自重54261.02 ↓ 2.18 11828939290.28 → 29.83 1172160.02上游3708.18 ↓ 34.64 128442.731755.82 ← 6.31 11073.37靜水壓力下游1316.87 ↓ 27.59 36332.4415759.65 ↑ 0 01081.55 ↑ 33.925 36691.58揚(yáng)壓力5870.67 ↑ 8.18 48041.651.2.2 校核洪水位下荷載1. 自重G1＝1/2×5.25×35×23.5＝2159.06G2＝92.35×10×23.5＝21702.25-8-G3＝1/2×58.85×78.47×23.5＝54261.022. 靜水壓力上游：Px＝1/2×9.81×91.8 2＝41335.6Py＝1/2×9.81×5.25×（91.8+56.8）＝3826.64Mx＝Px×1/3×94.94＝1399152.9My＝Py×（38.85－e）＝142289.1 e＝（60.94×2+94.94）/（60.94+94.94）×5.1/3＝2.36m下游：Px /＝1/2×9.81×21.68 2＝2305.46Py/＝1/2×9.81×16.26×21.68＝1729.1Mx/ ＝Px /×1/3×18.9＝11038.2My/ ＝Py /×（38.85－1/3×14.2）＝44911.23. 揚(yáng)壓力U1＝74.1×21.68×9.81＝15759.65U2＝1.2×6.25×17.53×9.81＝3554.02U3＝1.2×1/2×17.53×67.85×9.81＝7000.87U4＝1.2×1/2×6.25×67.85×9.81＝1934.654. 浪壓力過小，忽略不計(jì)。表 1-2 校核洪水位下荷載名稱 荷載（KN） 方向 力臂 彎矩（kN·m）方向2159.06 ↓ 33.55 72436.4621702.25 ↓ 26.8 581620.3自重54261.02 ↓ 2.18 11828941335.6 29.83 1172160.02上游3826.64 ↓ 34.64 128442.732305.46 ← 6.31 11073.37靜水壓力下游1729.1 ↓ 27.59 36332.44-9-15759.65 ↑ 0 01289.77 ↑ 33.925 36691.587000.87 ↑ 8.18 48041.65揚(yáng)壓力1934.65 ↑1.3 穩(wěn)定驗(yàn)算穩(wěn)定分析的主要目的是驗(yàn)算重力壩在各種可能荷載組合下的穩(wěn)定安全度。工程實(shí)踐和試驗(yàn)研究表明，巖基上的重力壩失穩(wěn)破壞可能有兩種情況：一種是壩體沿抗剪能力不足的薄弱層面產(chǎn)生滑動，另一種是在荷載作用下，上游壩踵以下巖體受拉產(chǎn)生傾斜裂縫以及下游壩趾巖體受壓發(fā)生壓碎區(qū)而引起傾倒滑移破壞。為保證重力壩的安全可靠性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)中，要明確規(guī)定出安全儲備要求。其表達(dá)形式有定值安全系數(shù)法和分項(xiàng)系數(shù)極限狀態(tài)法。下面就采取這兩種方法驗(yàn)算穩(wěn)定，定值系數(shù)法采用抗剪強(qiáng)度公式和抗剪斷公式。1.3.1 設(shè)計(jì)洪水位下1.3.1.1 抗剪斷公式 0.325.446.37510289102.)( ????????????pAcUWfK1.3.1.2 抗剪穩(wěn)定公式 1.8.46.375)2.081(.0)( ???????pf1.3.1.3 極限狀態(tài)法2.10.32.1)(02.1. ??dmRRfC????持 久 狀 況 滿 足 要 求）（）（ 52.86R46.375S)( 490 ?????dRAW???-10-1.3.2 校核洪水位下2.3.1.1 抗剪斷公式 0.31.414.390702852.1)( ????????????pAcUWfK2.3.1.2 抗剪穩(wěn)定公式 1.2.46.375)75.28(.0)( ???????pf2.3.1.3 極限狀態(tài)法2.10.32.1)(02.1. ??dmRRfC????持 久 狀 況 滿 足 要 求）（）（ 75.8906R14.390S.)( 30 ?????dRAW???1.4 應(yīng)力驗(yàn)算采用分項(xiàng)系數(shù)極限狀態(tài)法進(jìn)行壩體強(qiáng)度驗(yàn)算1.4.1 設(shè)計(jì)洪水位下1.4.1.1 壩趾抗壓強(qiáng)度承載能力極限狀態(tài)作用效應(yīng)函數(shù) =1495.63kPa????201mJTMAWSRR???????????極限狀態(tài)抗力函數(shù) kPafc滿足要求????RS1.4.1.2 壩踵抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求04.638????RRJTMAW-11-1.4.2 校核洪水位下1.4.2.1 壩趾抗壓強(qiáng)度承載能力極限狀態(tài)作用效應(yīng)函數(shù) =1858.43kPa????201mJTMAWSRR???????????極限狀態(tài)抗力函數(shù) kPafc滿足要求????S1.4.2.2 壩踵抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求04.638????RRJTMAW1.5 壩內(nèi)廊道及壩基處理1.5.1 壩內(nèi)廊道灌漿廊道距壩底 4.5m，距上游壩面 9m，廊道寬 3m，高 4m。由于下游尾水位較高，產(chǎn)生較大的揚(yáng)壓力，為增加壩的安全穩(wěn)定，在壩基面上設(shè)兩個基礎(chǔ)排水廊道以減小揚(yáng)壓力。兩廊道距上游壩面距離分別為27m，45m沿灌漿廊道向上，間隔 20m 布置一層廊道，共分 3 層，每層縱向廊道布置向下游延伸的橫向廊道，并在下游再布置一條縱向貫穿廊道作為連接。非溢流壩段除底層廊道橫向不貫穿至下游外，其余橫向廊道均貫穿，非溢流壩段橫向廊道連接兩排縱向廊道。廊道尺寸寬 2.50m，高 4.00m，由于上游壩面傾斜，故廊道上下并非垂直布置，而是向下游傾斜，這使得排水管亦傾斜布置，但角度不大，在允許的范圍內(nèi)。1.5.2 壩基處理重力壩承受較大的荷載，對地基要求較高。然而天然基巖經(jīng)受長期地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動及外界因素的作用，多少存在著風(fēng)化，節(jié)理，裂隙，破碎帶等缺陷，因此，必須對地基進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?。地基處理一般包括壩基開挖清理，對基巖進(jìn)行固結(jié)灌漿和防滲帷幕灌漿，設(shè)置基礎(chǔ)排水系統(tǒng)，對特殊軟弱帶如斷層，破碎帶和溶洞等進(jìn)行專門的處理。-12-緊水灘峽谷而岸風(fēng)化層零星分布，一般厚 0.5?2 米，所以壩基開挖比較容易帷幕灌漿作用是降低壩基的滲透壓力，減少滲透流量，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械或化學(xué)管涌。帷幕灌漿是在靠近上游壩基布設(shè)一排或幾排鉆孔，利用高壓灌漿填塞基巖內(nèi)的裂隙和孔隙等滲水通道。防滲帷幕的深度因根據(jù)基巖的透水性，壩體承受水頭和降低壩體滲透壓力的要求確定。此外在基巖表面設(shè)置排水廊道。1.5.3 壩體分縫橫縫將壩體沿壩軸線方向分成若干壩段，其縫面常為平面，不設(shè)鍵槽，不進(jìn)行灌漿，使各壩段獨(dú)立工作?？p的寬度器取 1cm，橫縫間距為 20m，橫縫止水用兩道金屬止水片（紫銅片或不銹鋼片）和一道防滲瀝青井?？v縫是為了適應(yīng)混凝土的澆筑能力和減小施工期溫度應(yīng)力而設(shè)置的臨時縫。本設(shè)計(jì)采用兩條垂直縱縫，詳細(xì)見圖紙。為了加強(qiáng)壩體的整體性，縫面一般設(shè)置鍵槽，槽的短邊和長邊大致與第一及第二主應(yīng)力相交，使槽面基本承受正壓力。且鍵與槽互相咬合，可提高縱縫的抗剪強(qiáng)度。-13-2 重力壩溢流壩段2.1 剖面設(shè)計(jì)2.1.1 堰頂高程的確定2.1.1.1 設(shè)計(jì)洪水位下＝12250-0.9 ×236.61=12037.05m 3/s 0Qs???當(dāng)河谷狹窄、巖石堅(jiān)硬、且下游水深較大時，應(yīng)選擇較大的單寬流量，本工程所處河谷狹窄、壩址兩岸地形對稱，巖性均一，較新鮮完整，風(fēng)化淺，構(gòu)造不甚發(fā)育，水文地質(zhì)條件較簡單，故屬工程地質(zhì)條件較好的壩址。單寬流量取為 150 。??3/ms?L＝Q/q＝ 80.247m 機(jī)組段的間距為 14.5m，機(jī)組進(jìn)水口設(shè)置在閘墩里，故有機(jī)組段的孔口寬需考慮機(jī)組段長，有機(jī)組段閘墩寬 7m，則孔口大小為 14.5-7=7.5m，取 L＝7.5×3+16×5=102.5m溢流壩總寬度：∴L 0 ＝102.5+4×7+4×3＝142.5m 計(jì)算堰上水頭：230HgmLQ??求得 H=17.85m流速水頭：則堰上水頭 H=17.85-0.0135=17.836m堰頂高程=289.5-17.836=271.66m通過溢流壩頂?shù)南滦沽髁繛椋?sms31250?smHN30 61.2.89.??mgAV0135.)265.89(1.2020 ???-14-2.1.1.2 校核洪水位下＝15400-0.9 ×236.61=15169.32m 3/s 0Qs???壩址巖基狀況良好，故取設(shè)計(jì)狀況下的單寬流量 q＝150 m 2/sL＝Q/q＝ 101.129m 機(jī)組段的間距為 14.5m，機(jī)組進(jìn)水口設(shè)置在閘墩里，故有機(jī)組段的孔口寬需考慮機(jī)組段長，有機(jī)組段閘墩寬 7m，則孔口大小為 14.5-7=7.5m，取 L＝7.5×3+16×5=102.5m溢流壩總寬度：102)(dnbL???∴L 0 ＝102.5+4×7+4×3＝142.5m 2.1.1.3 堰頂高程及閘門尺寸綜上堰頂高程為 271.66m閘門高度=正常蓄水位 -堰頂高程+安全超高=283.0-271.66+1.5=12.84m 取12.5m。選擇平面閘門，根據(jù)孔口大小，閘門有兩種尺寸，取為 12.5m×8.1m 12.5m×16.6m。。工作閘門一般布置在溢流堰頂點(diǎn)，以減少閘門高度。為了避免閘門局部開啟時水舌脫離壩面而產(chǎn)生真空，將閘門布置在堰頂偏下游一些，以壓低水舌使其貼壩面下泄。檢修閘門位于工作閘門之前，為便于檢修，兩者之間留有 1~3m 的凈寬，本設(shè)計(jì)取凈寬 1.5m。2.1.2 堰面曲線溢流面曲線采用的為 WES 曲線，其曲線方程為：yKHXndn1??即： 85.23x最大運(yùn)行水頭 max=291.8-271.66=20.14mmaxH??校 核 洪 水 位 堰 頂 高 程通過溢流壩頂?shù)南滦沽髁繛椋?sms31540?smHN30 61.25.89.??-15-定型設(shè)計(jì)水頭 ，為使實(shí)際運(yùn)行時 m 較大而負(fù)壓絕對值較小，對于 WESdH剖面設(shè)計(jì)，常取 =（0.75 ～0.95） ，取 =17.84maxHd堰頂與上游采用三圓弧連接，參數(shù)如下表所示表 2-1 三圓弧參數(shù)R1=0.5Hd=8.5 R2=0.2Hd=3.4 R3=0.04Hd=0.68B1=0.175Hd=3.122 B2=0.27Hd=4.698 B3=0.281Hd=5.013堰面形態(tài)如下圖所示：圖 2-1 堰面形態(tài)2.1.3 下游反弧段由于采用廠房頂溢流式，反弧段的高程應(yīng)結(jié)合廠房的頂高程，根據(jù)廠房部分的計(jì)算，反弧段的底高程為 230.0m。200cchgqT??? mcoco 836.910.89120 ????-16-試算 hc0：假定：hc 0=3 34.15.320???cocohT假定：hc 0=4 7.8.20coco假定：hc 0=3.8 51.93.120???cocohT假定：hc 0=3.9 8620coco假定：hc 0=3.92 9.13.1520???cocohT假定：hc 0=3.922 820coco假定：hc 0=3.923 46.913.1520???cocohT假定：hc 0=3.924 8020coco假定：hc 0=3.923 46.913.1520???cocohT試算得：hc 0=3.923反孤段半徑 ，取 ??mhRc3.~58.1~60 R0鼻坎挑角 ，取??32????坎頂高程 。 Ho24)s(??-17-圖 2-2 溢流壩剖面圖2.2 荷載計(jì)算2.2.1 設(shè)計(jì)洪水位下荷載1.自重（用 CAD 計(jì)算出溢流壩剖面的面積 4508.1636）G1＝4508.1636×23.5＝105941.84462.靜水壓力上游：Px＝377.2917×100＝37729.17Py＝331.17×9.81＝3248.78下游：Px /＝1/2×9.81×18.92 2＝1755.823.揚(yáng)壓力U1＝97.7×18.92×9.81＝13753.34U2＝6.25×17.645×9.81＝1081.86U3＝1.2×1/2×17.645×91.45×9.81＝7914.88U4＝1.2×1/2×6.25×52.935×9.81＝1622.7884.浪壓力過小，忽略不計(jì)。-18-表 2-2 設(shè)計(jì)洪水位下荷載名稱 荷載（ KN）方向 力臂 彎矩（kN·m）方向自重 105941.8446 ↓ 1.85 195992.437729.17 → 28.5 1075281.345上游 3248.78 ↓ 47.85 15747.1335靜水壓力 下游 1755.82 ← 6.3 11061.66613753.34 ↑ 0 01081.86 ↑ 45.725 49468.0487914.88 ↑ 12.12 95928.34揚(yáng)壓力1622.788 ↑ 46.77 75897.792.2.2 校核洪水位下荷載1.自重（用 CAD 計(jì)算出溢流壩剖面的面積 4508.1636）G1＝4508.1636×23.5＝105941.84462.靜水壓力上游：Px＝448.9517×100＝44895.17Py＝3360.8079下游：Px /＝1/2×9.81×21.68 2＝2305.463.揚(yáng)壓力U1＝97.7×21.68×9.81＝20778.9U2＝6.25×17.53×9.81＝1289.77U3＝1.2×1/2×17.53×91.45×9.81＝9435.955U4＝1.2×1/2×6.25×52.59×9.81＝1934.6554.浪壓力過小，忽略不計(jì)。表 2-3 校核洪水位下荷載名稱 荷載（ KN）方向 力臂 彎矩（kN·m）方向-19-自重 105941.8446 ↓ 1.85 195992.444895.17 → 28.12 1262452.18上游 3360.8079 ↓ 48.96 164545.155靜水壓力 下游 2305.46 ← 7.226 16659.2520778.9 ↑ 0 01289.77 ↑ 45.725 58974.739435.955 ↑ 12.12 114363.77揚(yáng)壓力1934.65 ↑ 46.77 90483.812.3 穩(wěn)定驗(yàn)算穩(wěn)定分析的主要目的是驗(yàn)算重力壩在各種可能荷載組合下的穩(wěn)定安全度。工程實(shí)踐和試驗(yàn)研究表明，巖基上的重力壩失穩(wěn)破壞可能有兩種情況：一種是壩體沿抗剪能力不足的薄弱層面產(chǎn)生滑動，另一種是在荷載作用下，上游壩踵以下巖體受拉產(chǎn)生傾斜裂縫以及下游壩趾巖體受壓發(fā)生壓碎區(qū)而引起傾倒滑移破壞。2.3.1 設(shè)計(jì)洪水位下2.3.1.1 抗剪斷公式 0.39.53.5970214802.1)( ????????????pAcUWfK2.3.1.2 抗剪穩(wěn)定公式 1.593.5971480.)( ??????pf2.3.2 校核洪水位下2.3.1.1 抗剪斷公式-20-0.38