河海大学水工建筑物课程设计计算书

'第二章1、确定工程等级（1）灌溉面积34.0万亩，属于（50-5）×104亩，三等。（2）装机容量4.0万千瓦，属于（25-2.5）×104kw，三等。（3）由资料表格可知，设计洪水位229.7m，查表可得总库容，二等。第四章1、设计洪水位对应下泄流量Q=4450m3/s，下游水位为h下=139.47m（线性插值）校核洪水位对应下泄流量Q=5530m3/s，下游水位为h下=140.065m（线性插值）2、溢流截面宽：B=Q设/q=4450/100=44.5mb=8~16m取b=16mn=B/b=44.5/16=2.78取n=3溢流段总宽为：L0=nb+(n-1)d=3×16+(3-1)×4=56m3、求堰上水头；取ε=0.9m=0.5（v0≈0故H0≈Hd）L=b×n=48m闸墩选用半圆形墩头（ξ0=0.45）圆弧形边墩ξk=0.7则ε=1-0.2×[（n-1）×ξ0+ξk]×h0设/nb=1-0.2×[(3-1)×0.45+0.7]×12.93/(3×16)24 =0.9138代入原公式=12.80m，再次求得ε=0.914，故将=12.80m作为正确值行近流速v0≈0=12.80+=12.80m▽堰顶=▽设-=229.7-12.80=216.90m4、求校核洪水位ε=1-0.2×[（n-1）×ξ0+ξk]×/nb=1-0.2×[(3-1)×0.45+0.7]×14.95/(3×16)=0.900再次代入ε得=14.95m，/b<1=▽堰+=216.90+14.95=231.85m5、坝顶高程（1）设计洪水位情况根据各水工设计规范都采用“风速加减法”确定用于波浪要素计算的风速值，即设计洪水位下，采用相应洪水期多年平均最大风速1.5—2.0倍。取v0=18m/s；校核洪水位采用相应v0=11m/s。，为累积频率10%的波高。24 查P57表2-12，，hm——平均波高；Hm——水深=1.71，即由公式查表P1%=2.422×h1%=2×2.42×0.775=3.751m由得Lm=13.08m坝体高程==229.7+3.751+0.844+0.5=234.80m（2）校核洪水位情况，为累积频率10%的波高。P10%=1.71，即，v0=11m/s由公式查表P1%=2.422×h1%=2×0.419×2.42=2.028m由24 得Lm=7.99m坝体高程=▽校+Δh校=231.85+2.028+0.404+0.4=234.68m6、实用剖面坝底宽度BB=350.15+101.850.7=76.545m7、①设计洪水位下，非溢流坝坝基面H1=99.7m,H2=9.47m,α=0.2524 编号荷载分项系数图表形式计算简式垂直(KN)水平(KN)力臂(m)力矩(KN*m)↓↑→←I自重①1.0②③II水压力①1.0②③④III扬压力①1.0②1.2③④IV浪压力①1.224 下游浪压力影响较小，故不计入荷载中。24 （1）稳定复合γ0=1.0=0.95=1.3=3.0γd=1.2(25123.2+2205+64403.9+4233.5+307.9)-7111.1-1.2×(4052+1463.6+4246.8)=77447.52KN48756+1.2×87.22-439.88=48420.78KN=48420.78KN1.2/1.3×77447.52+1.2/3.0×76.545×1=71520.6KN1.0×0.95×48420.78=45999.7KN<=71520.6/1.2=59600.5KN故坝基满足抗滑稳定要求。（2）应力校核703952.1+76673.4+166806.1+150924+1388.6-1620324-11102.8-1.2×(21313.5+47782.9+146514.6+8556)=-789580.2KN·ma、水平截面上的边缘正应力和77447.52/76.545+6×(-789580.2)/76.5452=203.2KPa77447.52/76.545-6×(-789580.2)/76.5452=1820.4KPab、边缘剪应力和有扬压力时：-203.2×0.15=-30.48KPa1820.4×0.7=1274.3KPac、铅直截面上边缘正应力和有扬压力的情况下：203.2×0.152=4.57KPa1820.4×0.72=891.996KPad、边缘主应力和在有扬压力的情况下：24 上游下游②设计洪水位下，非溢流坝折坡面64.700.2编号荷载分项系数图表形式计算简式垂直水平力臂力矩↓↑→←MI自重①1.0②II水压力①1.0III扬压力①1.2②③24 IV浪压力①1.2应力复核16723.2+23204.2-1.2×(2588.9+761.6+1523.3)=34078.8KN3077623+26220.7-442824-1.2×(9837.8+15536.6+32598.6+5529.7)=-185183.5KN·ma、水平截面上的边缘正应力和b、边缘剪应力和0865.06KPac、铅直截面上边缘正应力和0605.5KPad、边缘主应力和上游下游③正常蓄水位+地震组合下，非溢流坝坝基面24 编号荷载分项系数图表形式计算简式垂直水平力臂力矩↓↑→←MI自重①1.0②③II水压力①1.0②③④III扬压力①1.0②1.2③④IV浪压力①1.224 V地震惯性力①1.0②③VI动水压力①1.05应力复核25123.2+2205+64407+4130.5-1.2×(7822.3+2695.5+4043.45)=78392.2KN703952.1+76673.4+166806.1+147252-1524914-1.2×（41145+87873+139499）-1.2×8408-84710.556-46673.872-1.05×133587.7=-979440.618KN·ma、水平截面上的边缘正应力和b、边缘剪应力和(0.2×9.81×0.25×0.67×1×97.7-21.14)×0.15=1.645kpa(2027.1-0)×0.7=1418.97kpac、铅直截面上边缘正应力和31.86kpa993.3kpa24 d、边缘主应力和上游下游稳定复核，，，，，25123.2+2205+64407+4130.5-1.2×(7822.3+2695.5+4043.45)-293.76-877.5-966.9=76254KN46819.6+12×87.22+881.3+2632.6+2900.8+3043×1.05=56534KN56534KN<故坝基满足抗滑稳定要求④正常蓄水位+的证组合下，非溢流坝折坡面24 24 编号荷载分项系数图表形式计算简式垂直水平力臂力矩↓↑→←MI自重①1.0②1.0II水压力①1.0III扬压力①1.2②1.2③1.2IV浪压力①1.2V地震惯性力①1.0②VI动水压力①1.0524 应力复核16723.2+23204.2-1.2×(2508.5+738+1476)=34260.4KN307623+26220.7-4030.14-1.2×(9532.3+15055.2+31586.4)-1.2×5355-46571.6-41873.6-1.05×36223.3=-269484.6KN·ma、水平截面上的边缘正应力和<0.1MPa符合规定b、边缘剪应力和0（1470.76-0）×0.7=1029.5kpac、铅直截面上边缘正应力和0.2×9.81×0.25×0.76×1×62.7=23.37kpa1470.76×=720.67kpad、边缘主应力和-6.3kpa22.37kpa2191.4kpa08、溢流坝曲线确定（1）选取WES曲线方程Hd=（0.75~0.95）×（231.85-216.90）=11.2125~14.2025m，取24 上游坝面为铅直面时：（2）摄与曲线相切的直线方程为求导得两公式切点为（21.5,16.6)代入得（3）堰顶和上游铅直坝顶采用三段圆弧相连6.5m2.6m0.52m2.275m3.588m3.666m24 （4）反弧段以校核洪水位为设计原则，5530，▽上=231.85m，▽下=140.065m，▽堰=216.90mH0=▽上-▽堰=231.85-216.90=14.95mP=▽堰-▽底=216.90-130=86.90m0.9099140.065-130=10.065m，取12m231.85-12-130=89.85m38.2m/s2.62m15.72~26.2m取R=16m采用连续式鼻坎，~取反弧段圆心距坎底距离：H1=12+16×cos=27.04m反弧段与直线段切点距坎底的距离，（直线与坝基的夹角）鼻坎超出基本剖面的距离6.07m，故无需对超出段应力条件进行验算。（5）溢流坝应力与稳定分析24 溢流坝所受的荷载在相同额组合下与非溢流重力坝所受荷载种类相同，溢流坝自重、扬压力、水压力计算方法说明同前。动水压力则不同。对于溢流坝，动水压力为全弧段水流离心力。其水平分力和垂直分力可表示为，其中，，，100/2.62=38.2m/sPx，Py：水流离心合力的水平分力和垂直分力Px，Py作用在反弧段中点设计洪水位下，溢流坝坝基面编号荷载分项系数图表形式计算简式垂直水平力臂力矩↓↑→←MI自重①1.0②③④⑤⑥24 II水压力①1.0②③III扬压力①1.0②1.2③1.2④⑤IV动水压力渐变流①1.1②1.1③1.05④1.05（补：渐变流压力：指线段：，为斜坡与水平面的夹角，，：水重度）24 （1）稳定复核，，，，，，47952.5-439.8-1.1×139.6-1.05×772.8=46547.7KN2205+7645.8+40557.6+38836+4545.2+1512.3-7961.7-1.2×(4843+1463.6+4246.8)+4233.5+1.1×4435.7+1.05×541.1=84357KN77947KN<故在设计洪水位下，溢流坝坝基面是稳定的。（2）应力复核84357KN86766.75+273490+955537-88546-137719-60718.8-1.2×(32835.5+54445.9+166049.8)-1587227.7+171033.4+1388.3+1.1×16475.5-1.1×144470.7+1.05×(34080-3203)=-798367.36KNa、水平截面上的边缘正应力和b、边缘剪应力和-49.8kpa0c、铅直截面上边缘正应力和7.47kpa024 d、边缘主应力和339.57kpa01636.5kpa0第五章1、挑射距离确定38.2m/s，42.02m/s，，2.62×cos200=2.46m12m=133.14m2、挑流冲坑最大水深0.92.4410.060.8991.7850.11=28.17m133.14/(28.17-10.065)=7.35>2.5~5其中：t——下游净水深竣工时应力校核24 编号荷载分项系数图表形式计算简式垂直水平力臂力矩↓↑→←M非溢流坝坝基面自重①1.0②③非溢流坝折坡面自重①1.0②溢流坝坝基面自重1.024 24 1、非溢流坝坝基面703952.1+76673.4+166806.1=947431.6KN·m25123.2+2205+64403.9=91732.1KN2、非溢流坝折坡面307623+26220.7=333843.7KN·m16723.2+23204.2=39927.4KN，在允许拉应力范围内。3、溢流坝坝基面86766.75+273490+955537-88546-137719-60718.8=1028809.95KN·m2205+7645.8+40557.6+38836+4545.2+1512.3=95301.9KN24'