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《水工建筑物课程设计》
题 目：某混凝土重力坝设计
学习中心：奥鹏远程教育福州学习中心（直属）[30] 专 业： 水利水电工程 年 级： 2012 年 春 季 学 号： 121024301623 学 生： 黄水艇 指导教师： 李明理
1 项目基本资料
1.1 气候特征
根据当地气象局50年统计资料，多年平均最大风速14 m/s，重现期为50年的年最大风速23m/s，吹程：设计洪水位 2.6 km，校核洪水位3.0 km 。
最大冻土深度为1.25m。
河流结冰期平均为150天左右，最大冰厚1.05m。
1.2 工程地质与水文地质
1.2.1坝址地形地质条件
（1）左岸：覆盖层2～3m，全风化带厚3～5m，强风化加弱风化带厚3m，微风化厚4m。
（2）河床：岩面较平整。冲积沙砾层厚约0～1.5m，弱风化层厚1m左右，微风化层厚3～6m。坝址处河床岩面高程约在38m左右，整个河床皆为微、弱风化的花岗岩组成，致密坚硬，强度高，抗冲能力强。
（3）右岸：覆盖层3～5m，全风化带厚5~7m，强风化带厚1～3m，弱风化带厚1～3m，微风化厚1～4m。 1.2.2天然建筑材料
粘土料、砂石料和石料在坝址上下游2~3km均可开采，储量足，质量好。粘土料各项指标均满足土坝防渗体土料质量技术要求。砂石料满足砼重力坝要求。 1.2.3水库水位及规模
①死水位：初步确定死库容0.30亿m3，死水位51m。 ②正常蓄水位： 80.0m。
注：本次课程设计的荷载作用只需考虑坝体自重、静水压力、浪压力以及扬压力。
表一
状况 坝底高程(m) 坝顶高程(m) 84.9 84.9 上游水位(m) 下游水位(m) 上游坡率 下游坡率 设计情况 校核情况 31 31 82.50 84.72 45.50 46.45 0 0 1∶0.8 1∶0.8 本设计仅分析基本组合(2)及特殊组合(1)两种情况：
基本组合(2)为设计洪水位情况，其荷载组合为：自重+静水压力+扬压力+泥沙
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压力+浪压力。
特殊组合(1)为校核洪水位情况，其荷载组合为：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。
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2 设计及计算内容
2.1 坝高计算
按照所给基本资料进行坝高计算，详细写明计算过程和最终结果。
解：按《重力坝设计规范》中有关规定，本水库坝顶高程＝波浪高+ 浪高中心线高出静水位高度+安全超高 （1）最大波浪在坝坡上的爬高R计算： ① 风浪要素的计算 A、风速ω：本水库多年平均最大风速14.0m/s，重现期最大风速23.0m/s ： B、风区吹程长度D：风作用于水域的长度； D设计=2600m，D校核=3000m。 ② 风浪爬高计算：采用莆田试验站公式计算风浪各要素及波浪爬高，计算得：h设计=2.05m，h校核=1.11m。 （2）浪高中心线高出静水位高度：h设计0=0.62m，h校核0=0.33m （3）安全加高值 ：A设计=0.5m，A校核=0.4m。 （4）坝体安全超高成果：设计坝顶高程=82.5+2.05+0.62+0.5=85.67m，校核坝顶高程=84.72+1.11+0.33+0.4=86.56m； 水库坝顶高程为84.9m，需设防浪墙高1.7m，即：防浪墙顶高程为86 .6m。
2.2 挡水坝段剖面设计
按照所给基本资料进行挡水坝段剖面设计，详细写明计算过程和最终结果。 解：
1、坝顶高度确定 根据资料提供，确定坝顶高程为84.90米。
2、坝顶宽度 坝顶宽度B=0.1H=0.1*(84.9-31)=5.39m 为适应施工和运用检修的需要，并考虑坝体各部分尺寸协调，坝顶宽度取坝高的10%左右，即5.5米。
2.3 挡水坝段荷载计算
按照所给基本资料进行挡水坝段荷载计算，详细写明计算过程和最终结果。
解：1、计算情况确定 荷载组合分二种 （1）、基本组合为设计洪水位情况，其荷载组合：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力； （2）、特珠组合为校核洪水位情况，其荷载组合：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。
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2.4 挡水坝段建基面抗滑稳定计算
按照所给基本资料进行挡水坝段建基面抗滑稳定计算，详细写明计算过程和最终结果。
解：1、按抗剪断公式计算
（Σf1W+C1A） K1=
ΣP K1——抗剪断计算的抗滑稳定安全系数 f1——滑动面上的抗剪断摩擦系数
C——滑动面上的抗剪断凝聚力 A——滑动面截面积
ΣP ——计算截面上的所有切向力 ΣW——作用于计算截面上的所有法向力 2．参数确定
按地质资料砼和微风化岩石的抗剪断系数为 C1=700Kpa f1=1.0
2.5 挡水坝段建基面边缘应力计算和强度校核
按照所给基本资料进行挡水坝段建基面边缘应力计算和强度校核，详细写明计算过程和最终结果。
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3 设计书及图纸
第二章坝体荷载作用和坝体稳定应力计算最终结果要以表格的形式给出，具体的格式见表二和表三。
表二
荷载 计算 方向 荷载 W1 自重 W3 垂直力(kN) ↑ ↓ 水平力(kN) → ← 力臂(m) 力矩(kN.m) ↙+ ↘- 6818 419.8 40.54 1.93 17.2 2716 810.2 5081 水压力 P1 P2 6277 13261 7.8 227651 135867 398 1051 4.8 扬压力 PL1 U1 u2 21.6 51.3 浪压力 u3 u4 合计
9557 27768 13378 1051 注：建议自重按三角形和矩形分块计算，扬压力折减系数=0.25 表三
挡水坝段建基面处 抗滑稳定安全系数Ks’ a.上游边缘垂直正应力 正常工况下边缘应力 b.下游游边缘垂直正应力 c.上游面剪应力 d.下游面剪应力 非正常工况下边
设计 校核 e.上游边缘水平5
缘应力 正应力 f.下游游边缘水平正应力 g.上游边缘主应力 h.下游游边缘主应力
CAD图内容为挡水坝段剖面图，无需绘制坝体细部构造图（如廊道细部构造、止水片细部构造）图纸大小为A2，剖面图应包括挡水坝段主要构造。剖面图还应包括：
1） 2） 3） 4） 5） 6）
坝顶构造；
灌浆排水廊道、排水管幕； 坝基排水廊道； 防渗帷幕灌浆 ； 各种特征水位的标注； 图纸标题及相关说明。
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