堆石坝设计计算书.doc
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1、目 录第一章 调洪演算- 1 -1.1 洪水调节计算- 1 -1.1.1 洪水调节计算方法- 1 -1.1.2 洪水调节具体计算- 1 -1.1.3 计算结果统计- 3 -1.2 防浪墙顶高确定- 4 -1.2.1 正常蓄水位和设计洪水位状况- 6 -1.2.2 校核状况- 6 -第二章 L 型挡墙计算- 7 -2.1 L型挡墙尺寸设计- 7 -2.2 荷载计算- 7 -2.2.1 土压力系数计算及荷载计算公式- 7 -2.2.2不同工况下荷载计算- 9 -2.3最危险工况判定- 14 -2.4 L型挡墙的抗滑稳定计算- 14 -2.4.1工况一:正常蓄水位- 14 -2.4.2工况二:完建工
2、况- 14 -2.4.3工况三:设计洪水位工况- 14 -2.4.4工况四:校核洪水位- 15 -2.5 L型挡墙的基底应力计算- 15 -2.5.1工况一:正常蓄水位- 16 -2.5.2工况二:完建工况- 16 -2.5.3工况三:设计洪水位工况- 16 -2.5.4工况四:校核洪水位- 17 -2.6L型挡墙抗倾覆稳定计算- 17 -2.7L型挡墙配筋计算- 18 -2.7.1墙身配筋计算- 18 -2.7.2 底板配筋计算- 20 -第三章 复合土工膜设计中的相关计算- 23 -3.1复合土工膜与垫层间的抗滑稳定计算- 23 -3.1.1、混凝土护坡与复合土工膜间抗滑稳定计算- 23
3、3.1.2复合土工膜与下垫层间的抗滑稳定计算- 24 -3.2复合土工膜的应力校核计算- 25 -3.2.1应力校核计算方法- 25 -3.2.2 0.4mm厚土工膜应力校核计算- 26 -3.2.3 0.6mm厚土工膜应力校核计算- 27 -第四章 坝坡稳定计算- 28 -4.1 第一组滑动面- 28 -4.2 第二组滑动面- 29 -4.3 第三组滑动面- 30 -4.4 第四组滑动面- 31 -4.5 第五组滑动面- 32 -4.6 第六组滑动面- 33 -4.7 第七组滑动面(马道)- 34 -4.8 第八组滑动面(马道)- 35 -4.9 第九组滑动面(马道)- 35 -4.10
4、第十组滑动面(马道)- 37 -第五章 副坝设计- 38 -5.1副坝的形式选择- 38 -5.2副坝的稳定验算- 39 -5.2.1 工况一:正常蓄水位- 39 -5.5.2工况二:完建工况- 41 -5.2.3工况三:设计洪水位- 41 -5.2.4 工况四:校核洪水位.- 42 -第六章 趾板空间布置- 43 -6.1 趾板分段- 43 -6.2 趾板剖面设计- 43 -6.2.1 确定角- 43 -6.2.2 趾板宽度- 44 -6.3 垂直段趾板稳定验算486.4 配筋计算48第七章 溢洪道设计507.1堰型选择507.2 引水渠段设计507.3控制堰的结构设计507.3.1 闸室布
5、置与构造507.3.2闸室稳定分析527.4泄槽段设计537.4.1泄槽水力计算537.4.2边墙设计及稳定分析557.4.3基底应力分析577.5防渗及排水措施587.5消能设计59第八章 工程量清单计算608.1 主坝工程量计算608.2 副坝工程量计算628.3溢洪道工程量计算628.4 工程量清单63第九章 拦洪水位确定649.1 洪水调节原理649.2 隧洞下泄能力曲线的确定65第十章 工程量计算6710.1 堆石体施工6710.1.1 施工强度计算6710.2 施工机械选择及数量分析7010.2.1机械选择7010.2.2机械生产率7010.2.3.配套机械数量计算7210.3 混
6、凝土工程量及机械数量计算7310.3.1 趾板7310.3.2 混凝土面板7310.3.3 防浪墙7410.3.4 副坝7510.3.5 溢洪道7510.3.6 混凝土工程机械选择数量计算75第十一章 导流洞施工计算7611.1 基本资料7611.2 开挖方法选择7611.3 钻机爆破循环作业项目及机械设备的选择7611.4 开挖循环作业组织7711.4.1确定开挖断面面积S7711.4.2炮眼数量的确定和布置7711.4.3循环作业进尺计算7711.4.4确定钻孔、出渣机械数量7711.4.5计算总工期7811.4.6隧洞开挖主要机械汇总表78附图79附图一 0.1%洪水过程线79附图二 2
7、洪水过程线79附图三 堰顶高程271水位流量关系曲线80附图四 堰顶高程272水位流量关系曲线80附图五 堰顶高程273水位流量关系曲线81附图六 堰顶高程273水位流量关系曲线(校核)81附图七 隧洞下泄能力曲线与拦洪水位关系曲线82附图八 0.4mm复合土工膜厚度验算82附图九 0.6mm复合土工膜厚度验算83第一章 调洪演算1.1 洪水调节计算1.1.1 洪水调节计算方法利用瞬态法,结合水库特有条件,得出专用于水库调洪计算的实用公式如下: Q-q=v/t (1-1)式中:Q 计算时段中的平均入库流量(m3/s);q 计算时段中的平均下泄流量(m3/s);v 时段初末水库蓄水量之差(m3
8、);t 计算时段,一般取1-6小时,本设计取4小时。即在一个计算时段内,入库水量与下泄水量之差为该时段中蓄水量的变化。1.1.2 洪水调节具体计算用三角形法(高切林法)拟出洪水过程线,如附图3、4。根据本工程软弱岩基,选用单宽流量约为2040 m3/s,允许设计洪水最大下泄流量250 m3/s,故闸门宽度约为6.25m12.5m,选择四种宽度进行比较,假定溢流前缘净宽分别为7m、8m、9m和10m,并假定三个堰顶高程,绘制出ZQ曲线。并根据公式求得的溢流堰的泄水能力曲线。设计时用AutoCAD作图计算,在设计和校核洪水过程线图中,每单位面积代表库容360m3。正常蓄水位276m,库容为1910
9、0万m3;绘图(如附图,列表计算各曲线坐标点参数如下:表1-1 设计洪水水位流量关系曲线堰高下泄流量(m3/s)面积(m2)增加库容 (m3)初始库容(m3)总库容(m3)相应水位(m)27110015583.3256099951599640021606395278.2515012585.2545306901599640020527090277.2820010054.4436195981599640019615998276.462507705.8427741021599640018770502275.4727210015583.3256099951661714022227135278.811
10、5012585.2545306901661714021147830277.8420010054.4436195981661714020236738277.022507705.8427741021661714019391242276.2627310015583.3256099951723786022847855279.3615012585.2545306901723786021768550278.3920010054.4436195981723786020857458277.732507705.8427741021723786020011962276.99表1-2 下泄能力曲线闸门宽(m)堰上水
11、头(m)侧收缩系数下泄流量Q(m3/s)堰顶高程271m时水位(m)堰顶高程272m时水位(m)堰顶高程273m时水位(m)701.000.0027127227310.9815.2527227327420.9642.2627327427530.9476.0327427527640.92114.5627527627750.90156.6227627727860.88201.3127727827970.86247.9127827928080.86302.89279280281801.000.0027127227310.9817.4827227327420.9748.5527327427530.95
12、87.5827427527640.93132.3527527627750.91181.4827627727860.90233.9927727827970.88289.0927827928080.86346.16279280281901.000.0027127227310.9819.7027227327420.9754.8427327427530.9599.1327427527640.94150.1427527627750.92206.3427627727860.91266.6727727827970.89330.2727827928080.88396.472792802811001.000.0
13、027127227310.9921.9227227327420.9761.1327327427530.96110.6927427527640.94167.9227527627750.93231.2027627727860.92299.3527727827970.90371.4627827928080.89446.79279280281注:流量系数m=0.502根据上表数据并在刚刚所绘的HQ图中绘出P=0.1%时的水位下泄量曲线(见附图五、六、七),两曲线的交点横坐标即为设计状况下最大下泄量,纵坐标即为设计状况下水库水位的最高值.1.1.3 计算结果统计表1-3 方案比较表方案堰顶高程(m)堰顶
14、宽(m)设计洪水位(m)设计下泄流量(m3/s)12717276.69187.0022718276.41202.5032719276.16215.50427110275.96226.0052727277.41174.5062728277.18190.0072729276.96204.50827210276.77216.5092737278.18164.00102738277.98179.00112739277.79191.001227310277.53207.50注:发电引用最大流量5m3/s,相对较小,在计算时不予考虑。以上方案中,设计下泄流量均不大于允许最大下泄流量250m3/s,因而方案
15、的选择需通过经济技术比较选定。本设计对此只做定性分析。各个方案中应选择在满足最大下泄流量的情况下下泄能力较大的方案。方案8与方案12较好。但是方案8的溢洪道开挖量较大,而下泄能力变化不大,所以选择方案12,即堰顶高程273.0m,溢流孔口净宽10m;表1-4 校核洪水水位流量关系曲线:高程(m)流量(m3/s)面积(m2)增加库容(m3)初始库容(m3)最终库容(m3)水位(m)2731502266381585271723786025396387281.652001934669644951723786024202355280.5825016677600370517237860232415652
16、79.723001430751505421723786022388402278.953501210543579391723786021595799278.24400999735988521723786020836712277.56根据上表数据并在刚刚所绘的HQ图中绘出P=0.1%时的水位下泄量曲线(见附图八),两曲线的交点横坐标即为校核状况下最大下泄量,纵坐标即为校核状况下水库水位的最高值.综上所述该方案设计洪水位277.53m,设计下泄流量207.50 m3/s,下游水位为230.06m;校核洪水位278.98m,校核泄洪量297.50m3/s,下游水位为230.59m。1.2 防浪墙顶高确
17、定根据碾压式土石坝设计规范,堰顶上游L型挡墙在水库静水位以上高度按下式确定: y=R+e+A (1-2)式中 y坝顶超高 R最大波浪在坝坡上的爬高,按h1%算E最大风雍水面高度,按hz算A安全超高。库区多年平均最大风速12.6 m/s,吹程1.6Km。表1-5 土坝坝顶安全超高值(m)运用情况坝 的 级 别IIIIIIIV、V正常1.51.00.70.5非常0.70.50.40.3波浪要素采用鹤地水库公式: (1-3) (1-4) (1-5)式中 累积频率为2%的波高(m) Lm平均波长(m) V0为水面以上10m处的风速,正常运用条件下III级坝,采用多年平均最大风速的1.5倍;非常运用条件
18、下的各级土石坝,采用多年平均最大风速。设计波浪爬高值根据工程等级确定,3级坝采用累积频率为1%的爬高值。按上述公式算出的为,再根据频率法按下表可得出。表1-6不同累积频率下的波高与平均波高比值(hp/hm)hm/HmP%0.010.1124510142050900.13.422.972.422.232.021.951.711.61.430.940.370.10.23.252.822.32.131.931.871.641.541.380.950.431.2.1 正常蓄水位和设计洪水位状况V =1.512.6=18.9m/s. 查表1-7,因为hm/Hm接近于0,故,则A =0.7mh正=h设=
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