水工建筑物课程设计 - 副本

'重力坝课程设计任务书一、设计目的及要求课程设计是为了加强和巩固学生对理论知识的掌握，培养学生运用理论知识解决实际问题能力，是水工建筑物课程实践教学的必要环节，其目的和要求是：1、巩固和加深学生的基本理论和专业知识2、培养学生运用所学知识解决实际问题的能力；3、培养学生计算、绘图等基本技能的训练；培养学生实事求是和刻苦钻研的工作作风；在指导教师的指导下，学生必须按计划独立完成设计，成果完整，并要答辩。二、设计内容1、确定工程等级；2、在已知设计洪水位、设计泄洪流量和校核泄洪流量的前提下，确定堰顶高程，计算校核洪水位和坝顶高程；3、非溢流坝基本剖面的拟定；4、溢流坝剖面及消能方式的拟定；5、非溢流坝实用剖面的设计和静力计算；（1）非溢流坝实用剖面设计（2）确定正常和非常情况的荷载组合及荷载计算；（3）对以上两种情况进行非溢流坝的整体稳定计算，校核安全性；（4）对以上两种情况的坝底面的边缘应力计算，校核其强度。若不满足稳定和强度要求，原则上要修正剖面重新计算。6、消能设计；（1）选择孔口尺寸和闸墩型式及尺寸； （2）选择消能方式，确定消能结构的各部分尺寸（反弧半径、鼻坎高程、挑射角度等）（3）计算挑距和冲坑深度。7、细部构造的选择和设计：参照规范和教材，选择：（1）坝基的连接、灌浆和排水；（2）坝身廊道和排水；（3）横缝构造及止水；（4）坝顶布置等。三、设计成果1、设计说明书一份设计说明书是课程设计的主要成果，要表达设计者的设计思想、方法和分析计算能力。其要求是：（1）设计主要成果的说明；（2）对设计参数、理论依据的说明；采用的常用公式可直接列出，计算过程要表格化；（3）章节分明、简明扼要、文理通顺、字迹工整，既有计算成果又有分析论证和明确结论；必须附目录页和基本资料，图纸统一附在设计说明书后；（4）计算过程表格和插图应编号，插图按比例绘制于方格纸上。2、绘图：图纸：（1）非溢流坝和溢流坝剖面图（CAD绘制）；（2）枢纽平面布置图；（3）其他细部构造图选做1－2个（CAD绘制）。 要求：制图准确，布局合理，主次分明，比例得当，尺寸全，采用3号图纸。四、设计方法1、课程设计在老师的指导下，由学生独立进行的，在设计过程中要培养学生的独立思考能力；2、在学生与老师研究问题时，学生应在充分钻研的基础上，事先提出自己的看法和意见，不能请老师代做。不能编造数据和抄袭，教师在回答问题时只能提出启发性的意见、解决问题的途径和工作方法、介绍文献或提出建议等。3、为保证按时完成设计任务，学生应了解各阶段的设计内容和比重，结合自己的实际情况，参考建议的时间安排，做出控制性的安排。五、时间安排1、熟悉资料及布置0.5天2、设计任务的1－4项2.5天3、非溢流坝的剖面设计和静力校核3天4、消能设计0.5天5、细部构造选择设计0.5天6、绘图及成果整理2天7、答辩1天8、合计10天9、17周末完成答辩。 主要参考文献：1、《水工建筑物》教材，陈德亮主编；2、《水工建筑物》，祁庆和主编；2、《水力学》，吴持恭主编；3、《混凝土重力坝设计规范》SL319-2005 第一章基本资料某水利枢纽以防洪为主兼有灌溉、发电等效益的综合利用工程，该工程的坝型为混凝土重力坝。根据课程设计的内容，该工程的工程参数和基本资料提供如下：一、工程参数坝底高程（m）正常蓄水位（m）设计洪水位（m）发电死水位（m）工程效益防洪灌溉面积（万亩）装机（万kw）130229236183保证下游两水库的抗洪保坝安全344二、基本资料1、地形资料：见地形图，虚线为新鲜岩面的等高线；2、坝址处水位流量关系曲线流量（m3/s）401202006001000200030004000500060007000水位（m）134.44134.78135.4136.2136.8137.8138.6139.2139.8140.3140.8 3、水库库容关系曲线高程（m）135145155165175185195205215225235245容积（×106m3）0.011.758.3838.244.2876.23120.97179.26254349.6466.1683.34、设计洪水由实测及历史洪水调查资料，经频率计算分析推得：多年平均流量Q＝1350m3/s，Cv＝1.1，Cs＝3.5Cv，其频率曲线为：P（％）0.21251050Qp（m3/s）1073073105920416029201850对应P＝0.2%的Q0.2%=10730m3/s，由调洪演算求得相应的设计洪水下泄流量Q设＝4378m3/s，P＝0.1%的Q0.1%=12000m3/s，经调洪演算求得相应的下泄流量Q校＝5390m3/s。5、气温与风速、风向月份1234567891011125.7242012 最低气温（°C）-20.3-18.2-10.8-0.114.423.1-2.1-14.3最大风速（m/s）10151213109111088109风向按基本垂直坝轴线考虑吹程（km）106、泥沙淤积：库区植被茂密可以不考虑泥沙淤积；7、地震按5级烈度计算；8、坝址地质：岩性为花岗岩，强度高，两岸节理、裂隙发育。单位吸水率W<0.01升/分·米的相对不透水层的深度为20m。岩石的物理力学性质指标为：岩性容重(KN/m3)吸水率(%)抗压强度（MPa）抗剪强度（MPa）砼与基岩的摩擦系数砼与基岩的粘结力花岗岩27.0111248.80.720第二章枢纽布置一、确定工程等别及建筑物级别根据《水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）》，确定工程规模、工程等别、防洪标准及设计标准。该水利枢纽水电站装机容量为4 千万时；工程建成后，可增加保灌面积34万亩，可以列为中等，属于Ⅲ等中型工程。保护下游两水库的抗洪保坝安全，属于中等，属于Ⅲ等工程。根据规范，按各指标中最高等级确定工程等别：该水利枢纽水库工程等级为Ⅲ等中型工程。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）》中“水库大坝提级指标”表中的规定，混凝土和浆砌石重力坝大坝高度超过了100m，按提高一级的规定，大坝的建筑物级别提高为1级。其余永久性水工建筑物中的主要建筑物为2级，次要建筑物和临时建筑物为2级。二、确定非溢流坝段坝顶高程1、.确定坝宽根据坝址处的地形条件查表可知其单宽流量q允=100m3/s，由资料可知Q设=4378m3，初步拟定坝宽B由下列公式计算（2—1）可得B=4378÷100=43.78m。初步拟定水闸每孔净宽b=8m，则孔数n=B÷b=43.78÷8=4.9，则取孔数n=5，则实际坝宽B实=n×b=5×8=40m。验算：q实=Q设÷B实=4378÷40=109m3/s﹤q允=100m3/s，所以实际坝宽B=40m。2、确定溢流坝段堰顶高程1）、由水力学公式 （2—2）式中：Q=4378m3、B=50m、ε=0.92、σ=0.5、g=9.81可以计算出堰顶总水头H0即4378=40×0.92×0.5×0.95×H03/2×√2×9.81可得H0=14.82m。由于坝前流速V0很小，所以堰顶总水头H0等于堰顶水头h设，即堰顶水头h设=H0=14.82m。2）、堰顶高程计算公式▽堰顶=H设－h设（2—3）▽堰顶=236－14.82=221m，3、确定溢流坝段的校核高程同上，把Q较=5390m3/s代入水力学公式可求得h较=16.42校核洪水位H较=▽堰顶+h较（2—4)H较=221+16.42=237m4、计算浪高hz下面按官厅公式计算h1%，Lm。(2—5）（2—6）h—波高，m—平均波长，m—计算风速，m/s D—吹程，m由资料可知V0=10.4m/s，D=10kmh1%=0.668,Lm=66.76m则由公式计算hz（2—7)hz=0.0209m5、计算坝顶高程1）确定坝顶超高值(2—8)Δh—防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差，m；h1%—累计频率为1%时的波浪高度，m；hz—波浪中心线至设计洪水位或校核洪水位的高差，m；hc—安全加高，按表2－1采坝的安全加高hc表2-1运用情况坝的级别123设计情况（基本情况）0.70.50.4校核情况（特殊情况）0.50.40.3坝的级别为2级建筑物，查表可知hc设=0.5，hc较=0.4则Δh设=0.668+0.0209+0.5=1.19mΔh较=0.668+0.0209+0.4=1.09m坝顶高程的计算公式▽坝顶=H设+Δh设=236+1.19=237.19m ▽坝顶=H较+Δh较=237+1.09=238.09m取238m两者取大值▽坝顶=238m则坝高H=▽坝顶-▽坝底=238-130=108m第三章非溢流坝剖面设计一、确定水工建筑物等级，查出k值二、拟定剖面尺寸'