重力坝毕业设计

LastrevisedbyLELEin2021重力坝 毕业设计 机械毕业设计下载球磨机的毕业设计下载关于网络爬虫的毕业设计下载关于网络爬虫的毕业设计下载河南城建学院毕业设计论文下载 目录前言1第一部分设计说明书1基本资料2自然条件及工程3坝址与地形情况2水库规划资料32枢纽布置4枢纽组成建筑物及其等级4枢纽布置53洪水调节6基本资料6洪水调节基本原则7调洪演算84非溢流坝剖面设计11设计原则11剖面拟订要素11抗滑稳定分析与计算13应力计算145.溢流坝段设计16泄水建筑物方案比较16工程布置16溢流坝剖面设计16消能设计与计算176细部构造设计18坝顶构造18廊道系统19坝体分缝20坝体止水与排水21基础处理22第二部分设计计算书1.调洪演算25调洪演算的目的25调洪演算的基本原理和方法25调洪的基本资料27调洪演算的过程计27调洪计算结果402坝体剖面设计40非溢流坝段计算40溢流坝剖面设计43下游消能设计47WES堰面水面线计算493.荷载计算及组合53抗滑稳定分析534.稳定分析.605.应力分析62弯矩计算626.应力分析计算65参考文献68致谢69某某重力坝毕业设计前言本次毕业设计是根据根据教学要求，对水利水电专业本科毕业生进行的最后一项教学环节。本毕业设计内容为宁溪水利枢纽工程，它基本包括了一般水利枢纽所需进行的坝工初步设计的全过程。某某水电站位于贵州省东北部沿河县境内，系乌江干流规划开发的第七个梯级，上游公里为思林水电站，下游7公里为沿河县城。沙沱水电站以发电为主，兼顾航运、防洪及灌溉等任务。某某坝址控制流域面积54508平方公里，多年平均流量951立方米/秒。初拟电站正常蓄水位365米，汛期限制水位351米（6—8月），死水位350米。水库总库容亿立方米，调节库容4。13亿立方米，电站装机容量100万千瓦，与构皮滩水电站联合运行保证出力万千瓦，多年平均发电量亿千瓦时，机组年利用小时3877。枢纽工程拟建垂直升船机，设计可通航500吨机动驳，2020年过坝货运量按万吨(其中下水万吨)规划.电站枢纽为二等工程,主要水工建筑物为二级建筑物。此工程建成后可以保护广大的农田和城镇，免受洪水和渍涝灾害，从而减免国民经济的损失，具有很好的社会经济效益。大坝为混凝土实体重力坝，坝顶高程为，最大坝高。泄洪坝段位于河床中部，两侧为挡水坝段。电站采用右岸引水式，水库的防洪库容，可满足本工程2000年防洪MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1713887178275_0。设计的基本内容包括枢纽总述，坝型选择及枢纽布置，主要建筑物的设计与计算，细部构造设计及地基处理等。根据设计总要求，设计内容偏重于坝型选择与主要建筑物的设计，而由于时间关系对建筑物中电站厂房坝段的设计及施工导流设计两部分设计这里不进行叙述。本书在阐述过程中，尽可能的配置了许多的插图、附表和附录，以供参阅。本次设计期间要特别感谢指导老师吴海林老师的悉心指导。由于时间仓促，限于本人的水平以及以前从未进行过工程实践缺乏经验，特别是对本设计的工程所在地也未进行过实地考察，因此，书中如有不当和错误之处，恳望各位老师和读者谅解予以指正。第一部分设计说明书1基本资料自然条件及工程某某水电站位于贵州省东北部沿河县境内，系乌江干流规划开发的级，上游公里为思林水电站，下游7公里为沿河县城。乌江是典型的山区河流，全长1037公里(其中贵州境内为874公里)，干流天然落差2124米，平均比降‰。乌江流域地势由西南向东北倾斜，东西向高差大，流域面积87900平方公里，在贵州境内有67500平方公里。自河源到乌江渡，定为乌江上游，长448公里，这段河道河谷深切，纵坡陡峻，伏流众多，洪枯水位变幅特大。从乌江渡到沿河县城为乌江中游，长346公里，河道穿行于深山谷之中，礁石林立，滩险密布，有名的璇塘天生桥镇天洞、一子三滩号称“四大天险”，均在此段。从沿河县城到重庆市的涪陵河口为乌江的下游，长243公里，此段河道河谷宽窄相间，两岸多有田地分布，农田和居民点较为集中。本流域属亚热带季风气候区。冬季主要受西伯利亚冷气流的影响，夏季受印度洋孟加拉湾的西南暖湿气流和西太平洋的海洋性气侯影响。流域内雨量丰沛，某某坝址以上流域多年平均降水量为。多年平均水面蒸发量为，年际之间相差较大，年内各月也相差很大。多年平均相对湿度一般在76%以上。多年平均风速为s，实测最大风速为25m/s，相应风向为E。多年平均远近雷暴日为日，七月份最多为日。沿河站气温统计表见表1-7。沿河站地温水温统计表见表1-8。表沿河站气温统计表单位：℃项目1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年多年平均极端最高相应日期2310261606212708101208058/8相应年份1972196219731958198819811971198119901985197919681981极端最低相应日期300810020804282D2429301630相应年份19771974197419721960196119922Y19771957196219751977表沿河站地温及水温统计表单位：℃项目1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年地面均温极端最高极端最低5cm平均10cm平均15cm平均20cm平均平均水温注：表中地温为沿河站统计，水温因沿河站无水温观测资料，根据上游思南水文站统计。坝址与地形情况坝址处河床狭窄,（普通洪水流量时）死河滩，坝址附近河床坡度甚陡，水流湍急，有小瀑布，右岸地势较高，左岸地势较低，有起伏之山头。坝址处为震旦纪砂岩。左岸风化较严重，深达3~4，且夹有页岩。水层岩岩层为向斜层之一翼微倾向上游。坝址处水流急，故无砂卵石等淤积物。无侵蚀地下水。附近曾发生6级地震，设计应按7级进行考虑。水库规划资料表规划资料序号名称单位数量备注1水库水位：正常蓄水位m365死水位m2正常蓄水位时水库面积km2静水3回水长度km4水库容积：总库容亿m3校核洪水位以下正常蓄水位以下库容亿m3调节库容亿m3死库容亿m3死水位以下5调节特性日调节2枢纽布置枢纽组成建筑物及其等级2.1.1根据枢纽的任务确定枢纽组成建筑物根据某某水电站以发电为主，兼顾航运、防洪及灌溉等任务，故需的永久建筑物包括挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、开关站、通航建筑物。为便于施工，还需要导流建筑物、施工围堰等临时建筑物。2.1.2确定建筑物等级表水利水电枢纽工程的分等指标工程等别工程规模分等指标水库总库容（亿米）防洪灌溉面积（万亩）水电站装机容量（万千瓦）保护城镇及工矿区保护农田面积（万亩）一大（1）型>10特别重要城市、工矿区>500>150>120二大（2）型10～1重要城市、工矿区500~100150~50120～30三中型1～中等城市、工矿区100~3050~530～5四小（1）型～一般城镇、工矿区30~55~5~1五小（2）型～<5<<1表永久性水工建筑物的级别工程等级主要建筑物次要建筑物Ⅰ13Ⅱ23Ⅲ34Ⅳ45Ⅴ55根据已知条件：正常蓄水位365m,对应库容亿m，水库总库容亿m3，3水库装机容量千W，按表2-1知水库属Ⅱ等大（2）型工程，主要建筑物拦河坝、溢流堰、拉沙底孔为2级建筑物，查2-2知主要建筑物等级为Ⅱ级时，相应的次要建筑物等级为3级，则引水道、消能防冲、导墙、挡墙为3级，厂房按装机也属3级，导流围堰、明渠等临时建筑物为4级。枢纽布置2.2.1布置原则：根据坝址的建坝条件，枢纽布置主要考虑以下原则：（1）坝址洪水洪峰流量大，且河谷狭窄，所以要求尽可能加宽溢流前缘，减少单宽流量，以便泄洪安全可靠，上下游流态好，不影响个建筑物的正常运行。（2）应积极稳妥地采用先进技术，尽量减少工程量，节省工程投资，以便加快施工进度，缩短施工工期，争取提前发电。（3）在枢纽布置时，引水系统应优先考虑坝式进水口，做到管理运行方便，缩短引水隧洞长度，尽可能不设调压井，厂房尽可能布置在完整的基岩上，特别要注意厂后边坡的稳定。2.2.2枢纽的总体布置拦河坝在水利枢纽中占主要地位。在确定枢纽工程位置时，一般先确定建坝河段，再进一步确定坝轴线，同时还要考虑拟采用的坝型和枢纽中建筑物的总体布置，合理解决综合利用要求。一船地，泄洪建筑物和电站厂房应尽量布置在主河床位置。供水建筑物位于岸坡。(1)溢流坝的布置。溢流坝的位置应使下泄洪水、排冰时能与下游平顺连接．不致冲淘坝基和其他建筑物的基础，其流态和冲淤不致影响其他建筑物的使用。(2)泄水孔的布置。泄水孔一般设在河床部位的坝段内，进口高程、孔数、尺寸、形式应根据主要用途来选择。狭窄河谷泄水孔宜与溢流坝段相结合，宽敞河谷二者可分开；排沙孔应尽量靠近发电进水口，船闸等需要排沙的部位。(3)非溢流坝的布置。非溢流坝一般布置在河岸部分并与岸坡相连，非溢流坝与溢流坝或其他建筑物相连处，常用边墙、导墙隔开。连接处尽量使迎水面在同一平面上，以免部分建筑物受侧向水压力作用改变坝体的应力。在宽阔河道上以及岸坡覆盖层、风化层极深时，非溢流坝段也可采用土石坝。3洪水调节基本资料3.1.1洪水过程线的确定本设计中枢纽主要任务是发电，兼做防洪之用，所以必须在选定水工建筑物的设计标准外，还要考虑下游防护对象的防洪标准。由资料知混凝土坝按500年一遇（P=%）洪水设计，2000年一遇（P=%）洪水校核。绘出设计洪水过程线和校核洪水过程线：图校核洪水过程线图设计洪水过程线3.1.2相关曲线图图水位容量关系曲线图洪水调节基本原则在已确定选择混凝土实体重力坝的情况下，从提高泄流能力，便于运用管理和闸门维修，节省工程投资角度出发，泄洪方式以坝顶泄流最为经济。故按坝顶溢流的方式进行洪水调节计算，以确定坝顶高程和最大坝高。调洪演算采用半图解法。3.2.1确定工程等别和级别根据SDJ12-78《水利水电工程枢纽等级划分和设计标准（山区、丘陵区部分）》结合宁溪枢纽所给定的特征水位和基本资料，通盘考虑水库总库容、防洪效益、装机容量等因素，该工程为二等大型工程，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。表山区、丘陵区水利水电永久性水工建筑物洪水标准[重现期（年）]项目水工建筑物级别12345设计1000~500500~100100~5050~3030~20校核土石坝10000~50005000~20002000~10001000~300300~200混凝土坝、浆砌石坝5000~20002000~10001000~500500~200200~100由表3-2-1可知永久性建筑物设计洪水标准为：正常运用（设计）洪水重现期为500年，非常运用（校核）洪水重现期为2000年。3.2.2水库防洪要求本水库的设计标准为500年，校核标准为2000年，某某水库洪水调节除保证本工程设计标准以外，还担负着提高下游防洪标准的任务。调洪演算3.3.1调洪演算的目的根据水位～库容曲线以及某某坝址设计洪水过程线，孔口尺寸、孔数以及堰顶高程，利用调洪演算来确定设计洪水位和校核洪水位，为后面坝顶高程的确定奠定基础。3.3.2调洪演算的基本原理和方法(a)根据库容曲线Z-V，以及用水力学 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 计算Q-Z关系采用开敞式溢流时，利用下式计算式中：——溢流流量，单位为；——为闸孔数；——过水断面宽度，单位为m；m——堰的流量系数，本设计中取；——侧收缩系数，根据闸墩厚度及墩头形状而定，在（~）中取值，本设计中取；——堰顶全水头，单位为m。3.3.3计算说明a)由洪水资料获得入库洪水量；b)时段平均入库流量：由前、后时的入库洪水量取平均值得到；c)下泄水量：由水库水位确定(水库水位未知)；d)时段平均下泄流量：由前、后时的下泄流量取平均值得到；e)时段内水库水量变化：由“时段平均入库流量”-“时段平均下泄流量”×3600得到；f)水库存水量：与水库水位有关(水库水位未知)。本次调洪计算采用《水能规划》书中介绍的半图解计算，依据书中所给的水库洪水调节原理，采用水量平衡方程式式中：Q1，Q2——分别为计算时段初、末的入库流量（）；——计算时段中的平均入库流量（m3/s），它等于(Q1+Q2)/2；q1,q2——分别为计算时段初、末的下泻流量（m3/s）；——计算时段中的平均下泻流量（m3/s），即=(q1+q2)/2；V1，V2——分别为计算时段初、末的水库的蓄水量（m3）；——为V2和V1之差；——计算时段，一般取1～6小时，需化为秒数。利用，可求出一个对应的下泻流量，即可求出该对应时段的平均下泻流量，即可求得下泄流量q和的关系，建立辅助图线，再根据水量平衡方程式变形可求出由初始的调洪下泄流量可以在辅助图线上查的的值利用水量平衡公式的变形公式可求的，再在辅助图形上查的相应的，同理可求的，········，画出下泄流量和相应的入库流量与时间的关系图线，求的其交点，求出最大下泄流量，查出相应的水位。综合考虑该库调洪要求，用半图解法进行调洪。洪演算方案拟定如下，共有两个方案，详细情况列于表。调洪过程详细见计算书。表调洪演算方案堰顶高程(m)孔口尺寸(m)孔数方案一34716×189方案二34516×208注：表示孔口尺寸(m)(宽高)，即宽m，高m3.3.4调洪计算结果表调洪计算成果表频率项目设计洪水%)校核洪水%)方案一144最大泄量(m3/s)水库最高水位(m)方案二128最大泄量(m3/s)水库最高水位(m)经综合比较后选择方案一，堰宽128m。遇设计洪水(500年一遇)时，调洪后水库最大泄量为s，水库最高水位为；遇校核洪水(2000年一遇)时，调洪后水库最大泄量为s，水库最高水位为。此时，枢纽的设计、校核和正常工况情况下上游水位、最大下泄流量和下游水（根据最大下泄流量由坝址处流量-水位曲线查得）。表经调洪演算得到的水利水能资料上游水位(m)最大下泄流量(m3/s)下游水位(m)正常287设计287校核2874非溢流坝剖面设计设计原则重力坝在水压力及其他荷载的作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力维持抗滑稳定；同时依靠坝体自重产生大扬压力来抵消由于水压力引起的拉应力以满足强度要求。非溢流坝剖面设计的基本原则是：①满足稳定和强度要求，保证大坝安全；②工程量小，造价低；③结构合理，运用方便；④利于施工，方便维修。遵循以上原则拟订出的剖面，需要经过稳定及强度验算，分析是否满足安全和经济的要求，坝体剖面可以参照以前的工程实例，结合本工程的实际情况，先行拟定，然后根据稳定和应力分析进行必要的修正。重复以上过程直至得到一个经济的剖面。剖面拟订要素4.2.1坝顶高程的拟订坝顶高程由静水位+相应情况下的风浪涌高和安全超高定出。即＝静水位＋.式中：＝（＝为波浪高度；为计算风速；D为吹程；为波浪中心线超出静水位的高度；为安全超高。）表相关风速计算情况库水位(m)吹程(km)计算风速(m/s)设计情况25校核情况16采用官厅公式计算：，（D——吹程，m;L——波长，m;）非溢流坝坝顶安全超高hc值表如下：表4-2-2水工建筑物结构安全级别水工建筑物安全级别ⅠⅡⅢ水工建筑物级别（1）（2，3）（4，5）设计情况校核情况计算过程详见计算书,成果列于下表：表坝高计算情况（m）hz（m）hc（m）h（m）坝顶高程（m）设计情况校核情况计算结果表明，坝顶高程由校核洪水位控制，考虑由泄洪和结构要求确定的剖面，稳定安全系数有较大的余幅，坝踵也未出现拉应力，取坝顶高程，将超高置于坝顶以上，坝顶上游再设实体防浪墙。4.2.2坝顶宽度的拟订为了适应运用和施工的需要，坝顶必须有一定的宽度。一般地，坝顶宽度取最大坝高的8%~10%，且不小于2m。综合考虑以上因素,坝顶宽度.4.2.3坝坡的拟订考虑坝体利用部分水重增加其抗滑稳定，根据工程实践，上游边坡系数n=～，下游边坡系数m=～。4.2.4上、下游起坡点位置的确定上游起坡点位置应结合应力控制标准和发电引水管、泄水孔等建筑物的进口高程来定，初拟上游起坡点高程为290m，下游起坡点的位置应根据坝的实用剖面形式、坝顶宽度，结合坝的基本剖面得到（最常用的是基本剖面的顶点位于校核洪水位处），由于起坡点处的断面发生突变，故应对该截面进行强度和稳定校核。4.2.5剖面设计上游n=0,m=,B=61.64m初选剖面尺寸。抗滑稳定分析与计算4.3.1分析的目的核算坝体沿坝基面或地基深层软弱结构面的抗滑稳定的安全度。4.3.2滑动面的选择滑动面选择的基本原则：研究坝基地质条件和坝体剖面形式，选择受力较大,抗剪强度低,最容易产生滑动的截面作为计算截面。一般有以下几种情况：①坝基面②坝基内软弱层面③基岩缓倾角结构面④不利的地形⑤碾压混凝土层面等。由已知基本资料知，坝址处为震旦纪砂岩。左岸风化较严重，深达3~4m，且夹有页岩。水层岩岩层为向斜层之一翼微倾向上游。基坑抗滑稳定控制面为混凝土与基岩接触面,故对非溢流坝段只需对坝基面进行抗滑稳定分析。4.3.3对坝基面进行抗滑稳定计算坝体建基面抗滑稳定根据规范规定，按抗剪断强度公式计算，公式为：——抗滑稳定安全系数，不小于下表的规定：表抗滑稳定安全系数荷载组合12、3基本组合特殊组合——作用于接触面上竖直方向的合力，kN;——作用于接触面上水平方向的合力，kN;——抗剪断摩擦系数；——抗剪断凝聚力，kPa；——计算截面面积；计算结果如下表表抗滑稳定抗滑稳定安全系数设计校核K’(>(>满足稳定要求。应力计算4.4.1分析的目的检验所拟坝体断面尺寸是否经济合理，并为确定坝内材料分区，某些部位配筋提供依据。4.4.2分析方法应力分析的方法有理论计算和模型试验两类。理论计算又分为材料力学法和弹性理论法，材料力学法计算简便，适应面广，并有一套比较成熟的应力控制标准，目前仍被普遍采用，适应于地质比较简单的高坝；本工程坝高-280m88.05m在大于70m范围内，采用材料力学分析法。4.4.3材料力学法的基本假设1、坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性材料；2、视坝段为固接于地基上的悬臂梁，不考虑地基变形对坝体应力的影响，并认为各坝段独立工作，横缝不传力；3、假定坝体水平截面上的正应力按直线分布，不考虑廊道等对坝体应力的影响。4.4.4荷载组合1、设计洪水情况：自重+设计洪水位对应的静水压力+扬压力+浪压力+沙压力；2、校核洪水情况：自重+校核洪水位对应的静水压力+扬压力+浪压力+沙压力；4.4.5应力计算在一般情况下，坝体的最大和最小应力都出现在坝面，所以，在重力坝设计规范中规定，首先应校核坝体边缘应力是否满足强度要求。计算公式如下：1、水平截面上的正应力，因为假定正应力按直线分布，所以按偏心受压公式；=；来计算上下游边缘应力，其中：——作用于计算截面以上全部荷载的铅直分力的合力，kN;——作用于计算截面以上全部荷载对截面垂直水流流向形心轴的力矩总和，kNm；——计算截面的长度，2、剪应力——上游面水压力强度,——下游坝坡坡率——上游面水压力强度,——上游坝坡坡率3、水平正应力=-=+4、主应力=（1+）-==（1+）-=重力坝非溢流坝段的荷载主要有：自重、静水压力、浪压力、泥沙压力、扬压力、冰压力、地震荷载等，常取1坝长进行计算。应力计算结果如下：（以下应力单位均为KPa）计扬压力由上面的公式计算出各个应力，分析可看出由以上可以看出坝体边缘应力状态良好，未出现拉应力的情况。2、不计扬压力不计扬压力时其应力计算与计扬压力是计算方法一样，主要分析①垂直正应力和、②剪应力，、③水平正应力,、④第一主应力,、⑤第二主应力五种应力，详情见计算说明书。由成果分析，以上可以看出坝体边缘应力状态良好，未出现拉应力的情况。5.溢流坝段设计泄水建筑物方案比较5.1.1布置原则（1）坝址洪峰流量大,泄水建筑物要有较大的泄流能力和灵活可靠的运行方式。考虑下游的防洪要求，泄水建筑物应有较好的泄流能力。（2）坝址左岸陡峭，右岸为顺向坡，采用了右岸引水式厂房，两岸没有布置溢洪道的条件，加上选择了混凝土重力坝，所以采用河床坝身泄洪方式。5.1.2泄洪方案选择由第三章中的调洪演算中可知选取第一个方案为最终方案：8个表孔。8个表孔堰顶高程为345，孔口净宽8×16=128，设计洪水位为，相应下泄量q为，校核洪水位为，相应下泄量q为。工程布置5.2.1溢流表孔8个表孔布置于河床中间坝段，孔口净宽16，墩厚5，总宽128。堰顶高程345，堰顶上游为三圆弧曲面，堰顶下游面为“WES”曲面，与下游坝坡相切。坝址部位用圆弧与消力池衔接。堰顶上游部位设平板闸门，坝顶用单向移动式门机启闭，堰顶设弧形工作闸门，用坝顶排架上弧形启闭机启闭。闸墩厚5，墩长17，头部为半圆形，尾部为“Y”型宽尾墩。下游消能工采用宽尾墩加消力池，具体数据祥见后文和图纸。溢流坝剖面设计溢流坝的基本剖面为截顶三角形，一般其上游面为铅直或折线面，溢流面由顶部的曲线、中间的直线和底部的反弧三部分组成。5.3.1顶部曲线根据《混凝土重力坝设计规范》和《水力学》 上册 三年级上册必备古诗语文八年级上册教案下载人教社三年级上册数学 pdf四年级上册口算下载三年级数学教材上册pdf ，将堰面曲线设计为“WES”剖面曲线，上游面采用三圆弧连接，下游面采用幂曲线。定型设计水头按堰顶最大作用水头的75%~95%计算（），考虑到在校核洪经试算，取定型设计水头=88%。即=88%×（）=，此时在校核洪水位闸门全开时产生负压，但在允许范围内，满足规范要求。上游面采用三圆弧连接，其半径见计算书5.3.2中间直线段的确定顶部的曲线段确定后，中部的直线段分别与顶部曲线、底部的反弧段相切，其坡度一般与非溢流坝段下游坡率相同，即为1：。直线与幂曲线相切时，切点C的坐标为：5.3.3反弧段堰顶剖面曲线的下游与一倾斜直线段相切，直线段的坡度与非溢流坝下游面相同，即1：，直线段的下部与反弧段相切。对于底流衔接，以便将水流平顺地导入下游，防止水流跌落的冲击力对坝基础的冲刷，反弧半径r=30m见计算书消能设计与计算由于坝址处洪峰流量大，河谷较窄，故下泄的单宽流量较大。在校核工况下，最大下泄量达时的堰上单宽流量为。因此消能设施尤显重要。现根据《水力计算手册》、《水力学》和《混凝土重力坝设计规范》，采用挑流消能。5.4.1闸墩的设计闸墩厚5，墩长32，头部为半圆形，在距坝轴线处采用半径为的半圆相接，在距坝轴线处设置检修门槽，门槽宽度为，深度为，尾部为“Y”型宽尾墩。在闸墩尾部设置“Y”型宽尾墩，利用宽尾墩的以下特性，提高消能效果。（1）水流特点：由于墩尾加宽，水流接近宽尾墩尾部时，水面逐渐壅高，贴近边壁的水面比孔中心附近的水面壅高更甚。水面壅高的程度随流量和宽尾的体型尺寸而变化，由于水面壅高，闸室出口处射流上缘水面与坝面夹角显着加大，为水流沿铅直方向扩散创造了条件。各孔水流出闸室后，受宽尾墩作用，沿程横向收缩，竖向扩散，在坝面上形成窄而高的多股“水墙”。这种横向收缩使坝面水深增加2~3倍甚至更大。由于坝面水流与空气的接触面积大大增加，因而水流的掺气量也大大增加。（2）掺气特性：(a)宽尾墩闸室内水面逐渐壅高，水面切线与坝面的夹角也逐渐加大，使水流沿竖向加速扩散；(b)墩尾出流与空气的接触面积成倍增加；(c)水流出闸室后，两侧紊流边界层立即暴露在空气中，可以造成大量掺气，与底层紊流边界层接触，所以底层水流掺气发展较快。（3）坝面压力：实际观测，宽尾墩尾部的压力提高，消除了负压，墩头压力变化不大。6细部构造设计坝顶构造坝水管，汇集路面的雨水，并排入水库中。坝顶公路两侧设有宽1m的人行道，并高出坝顶路面20cm，下游侧设置栏杆及路灯。（见图：非溢流坝坝顶布置）顶上游设置防浪墙，与坝体连成整体，其结构为钢筋混凝土结构。防浪墙在坝体横缝处留有伸缩缝，缝内设止水。墙高为1.2m，厚度为50cm，以满足运用安全的要求。坝顶采用混凝土路面，向两侧倾斜，坡度为2%，两边设有排图坝顶布置廊道系统6.2.1基础灌浆廊道位置：廊道底部距坝基面的距离不小于倍的洞宽，取4m，廊道底部高程为290m，上游侧（中心点）距上游坝面的距离为倍的作用水头，且不小于4-5m，取。形状：城门洞形，底宽，高，内部上游侧设排水沟，并在最低处设集水井。平行于坝轴线方向廊道向两岸沿地形逐渐升高，坡度不大于40。基础灌浆廊道的断面采用上圆下方的城门洞形，尺寸为×（宽×高）见下图，以满足钻孔、灌浆工作空间的需要。在廊道顶部和底部应埋设一些吊钩和轨道，以便用来搬动机件。灌浆廊道的高程低于尾水位。在廊道近下游侧设有集水井。用水泵抽水向下游排出。图基础灌浆廊道6.2.2检查排水廊道：为了检查，观测，巡视和排除渗水，靠近坝体上游面处每隔15~30m高程设置一检查廊道兼做排水廊道。廊道也采用上圆下方的型式，尺寸此处选和基础廊道相同。检查廊道分别布置布置于非溢流坝和溢流坝内，纵向排水廊道沿不同高程分设自流式排水设备。图检查排水廊道图廊道布置图6.2.3排水管靠近坝的上游面沿坝轴线方向设一排竖向排水管幕。管内直径为15cm，间距为15m，上端通至坝顶，下端通至廊道，垂直布置。排水管采用无砂混凝土管。坝体分缝6.3.1横缝横缝垂直于坝轴线设置，将坝体分成若干个坝段，横缝间距15m，一般间距一般为12～20m，缝宽1～2cm，取1cm，横缝为永久缝，缝面为平面，缝内设止水。6.3.2纵缝为了适应混凝土浇注能力和减小施工期温度能力，常用平行于坝轴线方向的纵缝把一个坝段分成几块浇注。本工程设垂直纵缝，取间距15m.6.3.3水平施工缝混凝土浇筑块厚度一般为本工程取4m，在靠近基岩附近用的薄层浇筑以利于散热，减少升温，防止开裂。纵缝两侧相邻坝块的水平缝错开布置，以减小坝体水平截面的抗剪强度。上下层混凝土浇筑间歇为5d，上层混凝土浇筑前必须用风水枪或压力水冲洗施工缝面上的浮渣灰土和水泥乳膜，使表面成为干净的麻面，铺2cm厚的水泥砂浆。坝体分缝坝体止水与排水6.4.1止水在坝体下述部位布置止水设施：坝体横缝内（包括上游坝面、溢流坝面及坝体下游最高尾水位以下部位），陡坡坝段与基础接触面，坝体内廊道和孔洞穿过横缝处的周围。上游面采用两道止水金属片，中间设一沥青井，第一道止水片具上游坝面为1，第二道止水片下游设排水孔和检查井，井中设有攀梯。溢流坝下游面用热浸沥青麻绳止水塞。止水片：第一道止水片采用金属铜片，第二道止水片采用金属铜片或橡胶。止水铜片采用厚度。每一侧埋入混凝土内长度为20。止水铜片作成可伸缩的“”形。沥青井：内径为20的圆形，井底埋入岩基内。井内设置加热设备，以便当沥青收缩开裂或与井壁脱离开时可加热恢复其流动性，提高止水性能。图横缝止水布置6.4.2坝体排水=1\*GB3①坝体排水：在坝体各种接缝面内虽已设置了止水系统，但渗水仍难完全避免。为了减小渗水的有害影响，还要设置相应的排水系统，将坝体和坝基的渗水由排水管排入廊道，再由廊道汇入集水井，自流或用抽水机排到下游。坝体排水管间距取3m，管内径取15cm，坡度及与坝上游面间距见图纸。=2\*GB3②基础排水：基础排水系统包括排水孔幕和基面排水。排水孔幕距灌浆帷幕下游面约～倍帷幕孔距，在坝基面上，排水孔与帷幕孔的距离不宜小于2m。排水孔略向下游倾斜，排水孔距取3m，孔径取15cm，孔深10m。基础处理6.5.1坝基开挖坝基开挖与清理的目的是使坝体坐落在稳定，坚固的地基上。建筑物基坑开挖的形状，要根据地形、地质条件和结构要求确定。该坝为中坝，建基面不要求为新鲜岩石，故河床坝段以弱风化带作建基面，最大开挖深度5—8。最低建基面高程280；两岸坝段以弱风化至微风化带作建基面，为提高坝体的侧向稳定性，沿岸坡开挖成台阶状,左岸岸坡倾角较大,为了坝段的横向稳定,通常在斜坡上按坝体的分段开挖成台阶,台阶宜位于坝体横缝部位。台阶应避免开挖成锐角或高差甚大的陡坡,以免坝体发生集中应力或使坝体混凝土与基岩不能紧密结合。同时还应注意边坡走向与节理一致时，边坡坡度不宜陡与节理的坡度。基岩开挖后，在浇筑混凝土前，需进行彻底的清理和冲洗，包括：清除一切松动的岩块，打掉凸出的尖角，基坑中原有的勘探钻孔、井、洞等均应回填封堵。还必须注意，开挖爆破不能损害设计开挖线以下基岩的质量；当基岩为易风化的岩石，如页岩、粘性岩等时，在设计开挖线或边线以上易留有保护层～0.3m,待混凝土浇筑时才随挖随浇。6.5.2固结灌浆为了提高基岩的整体性和弹性模量，减少基岩受力后的变形，提高基岩的抗压、抗剪强度，降低基岩的渗透性，在坝基和消力池底板基岩均作固结灌浆，孔深4—7，孔距3，排距4，呈梅花形布置，局部断层交汇带、坝踵、坝址附近适当加密、加深固结孔。帷幕孔上游固结加深至10。具体布置见下图。图固结灌浆布置6.5.3帷幕灌浆为了减小渗透压力对坝体稳定的影响，减小扬压力，在坝基的迎水面，即在坝体灌浆廊道下的基础内形成一道连续而垂直的幕墙。在灌浆廊道设置一排帷幕灌浆孔，孔距3，利用高压灌浆填塞基岩内的裂缝和孔隙等渗水通道，帷幕深度以深入相对抗水层顶板以下20控制，河床部位帷幕一般深40，左岸深度70，右岸深度42，在断层部位局部加深。为了减低绕坝渗漏和渗流速度，防渗帷幕均向岸坡内伸一定距离。6.5.4坝基断层及破碎带处理对于规模较小或较浅的断层和破碎带，采用局部掏空，再用混凝土回填的方法处理；对于规模较大或较深的断层和破碎带，将采用刻槽回填混凝土塞的办法处理坝体混凝土分区坝体各部位的工作条件不同，对混凝土强度、抗渗、抗冻、抗冲刷、抗裂等性能的要求也不同。为节约与合理使用水泥，通常将坝体按不同部位和不同工作条件分区，采用不同标号的混凝土，如下图所示：图重力坝分区图图中：Ⅰ区――上、下游水位以上坝体表层混凝土；Ⅱ区――上、下游水位变化区的坝体表层混凝土；Ⅲ区――上、下游最低水位以下坝体表层混凝土；Ⅳ区――靠近地基的混凝土；为了便于施工，坝体混凝土采用的标号种类应尽量减少，并与枢纽中其他建筑物混凝土标号相一致。同一浇筑块中的标号不得超过两种，相邻区的标号不得超过两级，以免引起应力集中或产生温度裂缝。分区厚度一般不小于2～3m，以便浇筑施工。坝体不同分区的混凝土所用的水泥，应尽量采用同一品种，并优先采用大坝水泥。有抗冻或抗冲刷要求的部位，不宜采用火山灰水泥或矿渣水泥。坝体内部混凝土可适当掺加掺和料或外加剂，以降低水泥用量并改善混凝土的性能。大体积混凝土结构的下游面及建筑物内部采用抗渗标号的最小容许值为S2；大体积混凝土结构的挡水面的防渗层的混凝土采用抗渗标号的最小容许值为S6。水位涨落区的外部混凝土抗冻标号小容许值为D200；钢筋混凝土结构则为D250；水位涨落区以上的外部混凝土抗冻标号的最小容许值为D100。混凝土分区的尺寸一般为：外部（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区）混凝土各区厚度的最小值为2～3m，上游面的厚度比下游面的大；基础混凝土（Ⅵ区）厚度一般为0.1L，（L为坝体底部边长），并不小于3.0m。在不同标号的混凝土之间要有良好的接触带，施工中须混合充分加强震捣，或采用池形缝结合，同时相邻混凝土标号的级差不宜大于两级，否则在浇筑块内部因两种.混凝土的性质相差过大，水化热温升和体积收缩变形都不相同，容易在接触带产生裂缝。第二部分设计计算书1.调洪演算调洪演算的目的根据水位～库容曲线以及某某坝址设计洪水过程线，孔口尺寸、孔数以及堰顶高程，利用调洪演算来确定设计洪水位和校核洪水位，为后面坝顶高程的确定奠定基础。调洪演算的基本原理和方法(a)根据库容曲线Z-V，以及用水力学公式计算Q-Z关系式中：q——过堰流量，单位为；B——过水断面宽度，单位为m；m——堰的流量系数；——局部水头损失系数；——堰顶全水头，单位为m。(b)分析确定调洪开始时的起始条件，起调水位357m。(c)本次调洪计算采用《水能规划》书中介绍的列表试算法计算，依据书中所给的水库洪水调节原理，采用水量平衡方程式式中：Q1，Q2——分别为计算时段初、末的入库流量（）；——计算时段中的平均入库流量（m3/s），它等于(Q1+Q2)/2；q1,q2——分别为计算时段初、末的下泻流量（m3/s）；——计算时段中的平均下泻流量（m3/s），即=(q1+q2)/2；V1，V2——分别为计算时段初、末的水库的蓄水量（m3）；——为V2和V1之差；——计算时段，一般取1～6小时，需化为秒数。采用开敞式溢流时，利用下式计算式中：——溢流流量，单位为；——为闸孔数；——过水断面宽度，单位为m；m——堰的流量系数，本设计中取；——侧收缩系数，根据闸墩厚度及墩头形状而定，在（~）中取值，本设计中取；——堰顶全水头，单位为m。计算说明：a)由洪水资料获得入库洪水量；b)时段平均入库流量：由前、后时的入库洪水量取平均值得到；c)下泄水量：由水库水位确定(水库水位未知)；d)时段平均下泄流量：由前、后时的下泄流量取平均值得到；e)时段内水库水量变化：由“时段平均入库流量”-“时段平均下泄流量”×3600得到；f)水库存水量：与水库水位有关(水库水位未知)。g)本设计采用半图解法进行计算，利用，可求出一个对应的下泻流量，即可求出该对应时段的平均下泻流量，即可求得下泄流量q和的关系，建立辅助图线，再根据水量平衡方程式变形可求出由初始的调洪下泄流量可以在辅助图线上查的的值利用水量平衡公式的变形公式可求的，再在辅助图形上查的相应的，同理可求的，········，画出下泄流量和相应的入库流量与时间的关系图线，求的其交点，求出最大下泄流量，查出相应的水位。调洪的基本资料1.3.1调洪演算方案调洪演算方案拟定如下，共有两个方案，详细情况列于表表调洪演算方案堰顶高程(m)孔口尺寸(m)孔数方案一34716×189方案二34516×208注：表示孔口尺寸(m)(宽高)，即宽m，高m1.3.2计算工况计算工况分校核和设计两种，由设计规范可知：混凝土坝按500年一遇（P=%）洪水设计，2000年一遇（P=%）洪水校核。调洪演算的过程计1.4.1算下泄流量根据以上数据应用下泄流量的计算公式计算下泄流量，其中ε=，g=,流量系数m=,根据以上数据和不同的堰宽可得不同水深时的下泻流量.方案一：堰顶高程347m,堰宽为144m,计算下泄流量q见表：表下泄流量q水位m库容(亿m3)下泄流量347348349350351352353354355356357358359360361362363364365366367368369370371372373374375376377378379方案二：堰顶高程345m,堰宽为128m,计算下泄流量q见表：表下泄流量q水位库容下泄流量q3453463473483493503513523533543553563573583593603613623633643653663673683693703713723733743753763773783791.4.2计算并绘制单辅助线方案一：计算中V取溢洪道堰顶以上库容，计算时段取△t=3h。水库设计洪水单辅助曲线计算表，堰宽144计算过程见下表表单辅助曲线计算表水位Z(M)库容v（亿m3）堰上库容347348349350351352353354355356357358359360361362363364365366367368369利用表1-4中第(5)、(7)两栏相应的数据绘制成单辅助线如图所示图辅助图线(b=144m)方案一：计算中V取溢洪道堰顶以上库容，计算时段取△t=3h。水库设计洪水单辅助曲线计算表)堰宽12计算过程见表表单辅助曲线计算表水位Z库容v（亿m3）堰上库容345346347348349350351352353354355356357358359360361362363364365366367368369利用表中第(5)、(7)两栏相应的数据绘制成单辅助线如图所示图辅助图线（b=128m）1.4.3设计水位调洪计算方案一：水库半图解法调洪计算表(P=%)堰宽144m,见表表调洪计算表时间（h）时刻入库流量平均入库流量Q下泄流量q1390444536422042207496047484748105608528452841364486028602816713667926792197568735273522280807824782425888082808280289680928092803111040103603412240116403712960126004013120130404313200131604613280132404913680134805214240139605514880145605815760153206116800162806417920173606719200185607020320197607321280208007622000216407922240221208222320222808522160222408822080221209121520218009420480210009719200198401001808018640103165601732010615120158401091416014640112132001368011512320127601181152011920121108001116012410160104801279600988013090409320133856088001368240840013979928116绘制调洪曲线利用表中第(1)、(2)、(5)三栏相应的数据绘制成Q~t，q~t关系曲线，如图所示图设计洪水调洪曲线图查图可知，最大下泄流量发生在t=88h时刻，正好是q~t曲线与Q~t曲线的交即为所求。，利用插值法查表1-2知。方案二：水库半图解法调洪计算表(P=%)堰宽128m,见表表调洪计算表(P=%)时间（h）时刻入库流量平均入库流量Q下泄流量q13904445364220422074960474847481056085284528413644860286028167136679267921975687352735222808078247824258880888088802896809280928023231311104010360341224011640371296012600401312013040431320013160461328013240491368013480521424013960551488014560581576015320611680016280641792017360671920018560702032019760732128020800762200021640792224022120822232022280852216022240882208022120912152021800942048021000971920019840100180801864010316560173201061512015840109141601464011213200136801151232012760118115201192012110800111601241016010480127960098801309040932013385608800136824084001397992811614278407916绘制调洪曲线利用表中第(1)、(2)、(5)三栏相应的数据绘制成Q~t，q~t关系曲线，如图图设计洪水调洪曲线图查图可知，最大下泄流量发生在t=88h时刻，正好是q~t曲线与Q~t曲线的交即为所求。，利用插值法查表知。1.4.4校核水位调洪计算方案一：水库半图解法调洪计算表(P=%)堰宽144m,见表1-8表调洪计算表(P=%)时间（t）时刻入库流量平均入库流量Q下泄流量q1447245200483648367568854445444106432606060601374006916691616816077807780198720844084402292809000900025101609720972023421281112010640111202711231126401188034141601340037149601456040152001508043152801524046153601532049158401560052165601620055172801692058183201780061196001896064208802024067223202160070236002296073247202416076256002516079258402572082259202588085257602584088256802572091250402536094237602440097223202304010021040216801031928020160106176001844010916400170001121528015840115142401476011813280137601211240012840绘制调洪曲线利用表中第(1)、(2)、(5)三栏相应的数据绘制成Q~t，q~t关系曲线，如图1-5所示图1-5设计洪水调洪曲线图查图可知，最大下泄流量发生在t=88h时刻，正好是q~t曲线与Q~t曲线的交即为所求。，利用插值法查表1-2知。方案二：水库半图解法调洪计算表(P=%)堰宽128m,见表表调洪计算表(P=%)时间（h）时刻入库流量平均入库流量Q下泄流量q14472452004836483675688544454441064326060606013740069166916168160778077801987208440844022928090009000251016097209720281112010640111202711231126401188034141601340037149601456040152001508043152801524046153601532049158401560052165601620055172801692058183201780061196001896064208802024067223202160070236002296073247202416076256002516079258402572082259202588085257602584088256802572091250402536094237602440097223202304010021040216801031928020160106176001844010916400170001121528015840115142401476011813280137601211240012840绘制调洪曲线利用表中第(1)、(2)、(5)三栏相应的数据绘制成Q~t，q~t关系曲线，如图1-6所示图1-6设计洪水调洪曲线图查图可知，最大下泄流量发生在t=88h时刻，正好是q~t曲线与Q~t曲线的交即为所求。，利用插值法查表1-3知。调洪计算