桃林口水利樞紐混凝土重力壩設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 取△ h=h1+hz+hc式中：h1= hz=hc= 則：△ h校=++=（m）(6)防浪墻頂高程的計算 根據防浪墻頂高程的計算式： 防浪墻頂高程=效核洪水位+△h校 得： 防浪墻頂高程=+=（m）（7）壩頂高程的計算 ,則壩頂高程為： = ,滿足“教材”P78頁：“壩頂高程不得低于相應最大洪水時的靜水位”的要求，并與《指示書》P14表中給出的數值相同。混凝土重力壩剖面的設計原則是:滿足穩定和強度等要求,保證大壩安全。經濟合理,工程量小。運用方便、可靠；便于施工。根據《教材》P77頁，第七節“重力壩剖面設計”中的定義：“重力壩的基本剖面是指壩體在自重、靜水壓力（水位與壩頂齊平）和揚壓力三項主要荷載作用下，滿足穩定和強度要求，并使工程量最小的三角形剖面”。因此在擋水壩壩體基本剖面擬定中，作用在基本三角形剖面上的荷載為壩體自重、靜水壓力（水位與壩頂齊平）和揚壓力。根據《指示書》P14表中的規定：，、=。揚壓力：揚壓力包括兩部分即：由上游水深H2產生的浮托力U1和由上游水位差（H1H2）產生的滲透壓力UUU4；；揚壓力折減系α：根據《教材》P45頁中的規定：河床壩段揚壓力折減系數α=～；岸坡壩段α=～。本計算按河床最大壩高斷面計算，取α=。基本剖面估算：擋水壩基本剖面按以下三種剖面進行估算：上游面垂直,下游面1：。上游面垂直,下游面1：。上游面垂直,下游面1：。基本剖面擬定：經初步的穩定和應力估算,擋水壩下游面坡度為1：,工程量又最小,并在已建工程的實際剖面范圍內,因此暫取下游面1：。擬定的擋水壩基本剖面參數如下：三角形頂點高程：(即校核洪水位)；基礎高程：；基本剖面高度：=；上游壩坡：1：0；下游壩坡：1：。根據《指示書》的要求和以上計算,初擬滿足實用要求的擋水壩實用剖面簡圖即參數如下： 防浪墻頂高程：。 壩頂高層：； 壩頂寬度：。 建基高程：； 擋水壩最大壩高：=； 上游壩坡：1：0； 下游壩坡：1：。：根據圖示的實用剖面，進行擋水壩的穩定和應力計算。說明：后在畫圖時。因此，并應按這一剖面進行穩定及應力計算。考慮到大壩的穩定及應力計算已全部結束，來不及修改。因此。根據《指示書》給出的資料，本溢流壩及下游銷能建筑物的尺寸擬定如下： （1）堰頂高程 根據《指示書》P14表給出的資料：。（2）堰面曲線 因WES型曲線的流量系數較大且剖面較瘦，工程量較省，本設計采用這一曲線。曲線形式見《水利學》P292圖711。——定型設計水頭：Hd==() =(m)——上游段曲線：三段復合圓弧相連，圓弧半徑分別為： R1== R2== R3==——下游段曲線：設堰面頂點為坐標原點，下游段曲線方程為： =, Y=,并與溢流壩下游斜線段相接。堰面曲線計算表如下： 堰面曲線計算表X(m)Y(m)X(m)Y(m)X(m)Y(m)（3）上下游壩坡 取溢流壩的壩坡與非溢流壩的壩坡相同，即：——上游面：鉛直面——下游面：1：（根據大壩穩定及應力計算，最終取大壩下游面坡度為1：）。（4）切點坐標計算 計算公式：下游段WES曲線與斜線段的切點坐標Xt、Yt的計算公式見《水工設計手冊》第六卷P6173公式（2721）。Xt=(1/a)1/=,Yt=式中：a—壩坡系數，根據大壩穩定及應力計算結果，取a=Xt==(m)Yt==(m)(5)反弧半徑R 根據《教材》P94的介紹，反弧半徑R=（4～10)h,h為校核洪水位閘門全開時反弧處的水深；當采用底流消能，反弧段與護坦相連時，宜采用上限值。，當校核洪水位閘門全開時反弧最低點的水深hc=，據此，取反弧半徑選R=。（6）壩段寬度 溢流壩壩頂設15個一流孔，，中墩處設縫并設止水。取擋水壩壩段寬度與溢流壩壩段寬度相同。（7）壩下消能形式 考慮到本壩單寬流量較大、流速較高，而壩址基巖為石英巖與板巖互層，大裂隙較多，并有含泥軟弱夾層，基巖較差、抗沖能力較低，因此設計采用底流消能方式，消能結構由護坦、消力坎和海曼組成，由消力坎形成消力池。護坦建基于基巖內，根據《桃林口水庫I83壩軸線地質縱剖面圖》，護坦建基高程取▽，護坦混凝土表面高程為▽。護坦后設消力坎，并設海曼保護消力坎基礎和部分下游河道。本設計僅計算以下兩種情況的堰頂過流能力: 設計洪水情況 效核洪水情況設計規范:《溢洪道設計規范》SL 25320000采用公式：本規范P48，（）: Q=cmεσB(2g)1/2H03/2 ε=[ξk+(n1)ξ0]H0/nb式中：Ｑ—流量，m3/s。 C—上游堰坡影響系數,本堰上游堰坡鉛直，C=0。 m—二維水流WES實用堰流量系數； ε—閘墩側收縮系數； σs—淹沒系數； B—溢流堰總靜寬； HO—堰上總水頭，m。 n—閘孔數目，《指示書》P14表中給出n=15。 b—單孔寬度，《指示書》P14表中給出b=15m。 ξK—邊墩形狀系數； ξO—中墩形狀系數。(1)設計洪水時的設計參數: 設計洪水位:。 設計尾水位:。 堰頂高程：。 堰基高程：。 堰上水頭：=。 定性設計水頭：Hd=。 堰高：P1==。因P1/Hd=＞，該堰為高堰，計算中可忽略行近水頭，HO≈H=。因設計尾水位低于堰頂高程，故為自由出流，淹沒系數σS=0。（2）流量系數m P1/Hd=。 HO/Hd=。 查規范P49，:m=。（3）閘墩收縮系數ε ε=[ξK+(n1)ξO]HO/nb 式中：ξK=，見規范P50。 ξO=,查規范P49。 n=15 b= HO= 則：ε=[+（151）] =（4）設計洪水時的堰頂泄流量 Q=cmεσSB(2g)1/2H03/2=225=19125(m3/s)本計算的堰頂泄流量19125m3/s比《指示書》P14表中給出的18276m3/s的多849m3/s（%），差值不大。（1）校核洪水時的設計參數： 校核洪水位：。 校核尾水位：。 堰上水頭：=。 定型設計水頭：Hd=。 堰高：P1==。（2）流量系數m P1/Hd=。 HO/Hd=。 查上述規范P49，:m=。（3）閘墩收縮系數ε ε=[ξK+(n1)ξO]HO/nb =[+（151）] = =（4）校核洪水時的堰頂泄流量 Q=cmεσSB(2g)1/2H03/2 =225 =25727(m3/s)本計算的堰頂泄流量25727m3/s比《指示書》P14表中給出的24527m3/s多1200m3/s（%），差值不大。分別按設計洪水和校核洪水兩種情況進行消力池的水力計算。（1）涉計洪水情況下壩下水流自然銜接型式的判別設計洪水流量：Q設=19125m3/s；護坦寬度：B=15+14=（m）；單寬流量：q=19125/=。壩上水位：。消力池底板高程：。壩上水頭：H上==（m）。壩下水位：。壩下水深：ht==(m)。——收縮斷面水深hc的計算 計算公式：hc=q/ψ[2g(EOhc)]1/2式中：ψ—流速系數，查《水利學》P319表711，堰頂有閘門的曲線型實用堰ψ=； EO—以收縮斷面底部（消力池底板）為準的上游水流總能量； EO≈H上= 則： hc=q/ψ[2g(EOhc)]1/2=[2()] =()1/2用迭代法求解hc: 令hc=0, hc=()1/2=。 令hc=, hc=()1/2=。 令hc=, hc=()1/2=,假設值與設計值相同,則收縮斷面水深hc=。——共軛水深hc〃的計算計算公式：hc〃=hc/2[(1+8q2/ghc3)L]帶入上訴數值，hc〃=hc/2[(1+8q2/ghc3)L] =[（1+8）1] =（m）——壩下水流自然銜接形式判別因hc〃=＞ht=，下游水流為遠驅水躍式銜接，需設消能工程。（2）校核洪水情況下壩下水流自然銜接型式的判別 校核洪水流量：Q設=25727m3/s； 單寬流量：q=25727/=。 壩上水位：。 壩上水頭：H上==（m）。 壩下水位：。 壩下水深：ht==(m)。 ——收縮斷面水深hc的計算 計算公式：hc=q/ψ[2g(EOhc)]1/2=[2()]= ()1/2式中:ψ—流速系數，ψ= EO—以收縮斷面底部（消力池底板）為準的上游水流總能量； EO≈H上= 則：hc=q/ψ[2g(EOhc)]1/2=()1/2 =()1/2用迭代法求解hc: 令hc=0,hc=()1/2=。 令hc=,hc=()1/2=。 令hc=,hc=()1/2=,假設值與設計值相同,則收縮斷面水深hc=。——共軛水深hc〃的計算計算公式：hc〃=hc/2[(1+8q2/ghc3)L]帶入上訴數值，hc〃=hc/2[(1+8q2/ghc3)L] =[（1+8）1] =（m）——壩下水流自然銜接形式判別因hc〃=＞ht=，下游水流為遠驅水躍式銜接，需設消能工程。本壩下游水位較高，為節省開挖工程量，消能型式選用在護坦末端設消力坎、坎前形成消力池的消能方案。消力坎坎高按設計洪水和校核洪水兩種情況計算，并取其大者。消力坎高的水力計算如下：要使消力坎內產生滿足要求的淹沒水躍，取淹沒系數σj=hr/hc〃= 式中：hr—坎前水深視消力坎為實用堰，坎高C的計算公式如下： C=σjhc〃+q2/2g(σjhc〃)2[q/σSm1(2g)1/2]2/3式中：m1—消力坎的流量系數，取m1=； σS—消力坎的淹沒系數，由《水力學》P326，表712查得。（1）設計洪水情況下坎高C1的計算設計洪水時：q=。 hc〃=。 ht=.由于不明消力坎的過流情況，先按自由過流計算坎高C1，取σS=，m1=，得：C1=σjhc〃+q2/2g(σjhc〃)2[q/σSm1(2g)1/2]2/3=+（）2（）2/3=復核：設坎上全水頭為H10，因HS/H10=htC/[q/σSm1(2g)1/2]2/3=（）/（）2/3=＞故：消力坎為淹沒過流，需按淹沒過流試算。設坎高C1=，則坎上水頭H1=σjhc〃C==（m）坎上全水頭H10=H1+q2/2g(σjhc〃)2=+（）2=(m)HS/H10=,查表712，得：σS= 則：C1=σjhc〃+q2/2g(σjhc〃)2[q/σSm1(2g)1/2]2/3=+（）2（）2/3=（m）因計算的C1=,再設C1=，則：H1=σjhc〃C==（m）H10=H1+q2/2g(σjhc〃)2=+（）2=(m)；HS/H10=,查表712，得：σS= 則：C1=σjhc〃+q2/2g(σjhc〃)2[q/σSm1(2g)1/2]2/3=+（）2（）2/3=（m）計算的C1值與所設值相同，取C1=。（2）校核洪水情況下坎高C2的計算校核洪水時：q=。 hc〃=。 ht=。由于不明消力坎的過流情況，先按自由過流計算C2,取σS=，m1=，得：C2=σjhc〃+q2/2g(σjhc〃)2[q/σSm1(2g)1/2]2/3=+（）2（）2/3=（m） 復核：設坎