鐘呂水利樞紐堆石壩設(shè)計(jì)計(jì)算書（三）

《鐘呂水利樞紐堆石壩設(shè)計(jì)計(jì)算書（三）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《鐘呂水利樞紐堆石壩設(shè)計(jì)計(jì)算書（三）（74頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

- 1 -目 錄第一章 調(diào)洪演算 - 5 -1.1 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算 - 5 -1.1.1 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算方法 - 5 -1.1.2 洪水調(diào)節(jié)具體計(jì)算 - 5 -1.1.3 計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì) - 7 -1.2 防浪墻頂高確定 - 8 -1.2.1 正常蓄水位和設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)洪水位狀況 - 9 -1.2.2 校核狀況 - 9 -第二章 L 型擋墻計(jì)算 - 11 -2.1 荷載計(jì)算 - 11 -2.1.1 荷載計(jì)算方法 - 11 -2.1.2 工況一：正常蓄水位 - 12 -2.1.3 工況二：校核洪水位 - 13 -2.2 最危險(xiǎn)工況判定 - 14 -2.3 L 型擋墻的抗滑穩(wěn)定計(jì)算 - 14 -2.4 L 型擋墻的基底應(yīng)力計(jì)算 - 16 -2.5L 型擋墻抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算 - 17 -2.6L 型擋墻配筋計(jì)算 - 17 -2.6.1 墻身配筋計(jì)算 - 17 -2.6.2 底板配筋計(jì)算 - 19 -第三章 復(fù)合土工膜強(qiáng)度及厚度校核 - 21 -3.1 0.4MM 厚土工膜 - 21 -3.2 0.6MM 厚土工膜 - 22 -第四章 壩坡穩(wěn)定計(jì)算 - 23 -4.1 壩體邊坡擬定 - 23 -4.2 堆石壩壩坡穩(wěn)定分析 - 23 -4.2.1 計(jì)算公式 - 23 -4.2.2 計(jì)算過(guò)程及結(jié)果 - 24 -第五章 壩坡面復(fù)合土工膜穩(wěn)定計(jì)算 - 25 -- 2 -5.1 混凝土護(hù)坡與復(fù)合土工膜間抗滑穩(wěn)定計(jì)算 - 25 -5.2 復(fù)合土工膜與下墊層間的抗滑穩(wěn)定計(jì)算 - 25 -第六章 趾板設(shè)計(jì) - 26 -6.1 設(shè)計(jì)趾板剖面 - 26 -6.2 趾板剖面的計(jì)算 - 26 -6.2.1 岸坡段趾板剖面 - 27 -6.2.2 河床段趾板剖面 - 27 -6.3 趾板配筋 - 28 -第七章 副壩 - 29 -7.1 副壩設(shè)計(jì) - 29 -7.2 強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算 - 29 -7.2.1 荷載計(jì)算 - 30 -7.2.1.1 工況一（正常蓄水位） - 30 -7.2.1.2 工況二（設(shè)計(jì)洪水位） - 31 -7.2.1.3 工況三（校核洪水位） - 32 -第八章 溢洪道設(shè)計(jì) - 33 -8.1 堰型選擇 - 33 -8.2 引水渠段設(shè)計(jì) - 33 -8.2.1 進(jìn)水渠的布置遵循原則 - 33 -8.2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 - 34 -8.3.控制堰的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 34 -8.3.1 閘室布置與構(gòu)造 - 34 -8.3.1.1 閘墩 - 34 -8.3.1.2.工作橋 - 35 -8.3.1.3 閘門設(shè)計(jì) - 35 -8.3.2 邊墻設(shè)計(jì)： - 35 -8.4 泄槽水力計(jì)算 - 37 -8.5.挑流消能計(jì)算 - 41 -第九章 工程量清單計(jì)算 - 43 -9.1 工程量計(jì)算 - 43 -9.1.1 工程量計(jì)算的依據(jù)及項(xiàng)目劃分 - 43 -9.1.2 主壩工程量計(jì)算 - 43 -9.1.2.1 各剖面工程量 - 43 -9.1.2.2 各壩段工程量及合計(jì) - 43 -9.1.2.3 趾板段工程量 - 44 -9.1.2.4 主壩工程量合計(jì) - 45 -- 3 -9.1.3 副壩工程量計(jì)算 - 45 -9.2 工程量清單 - 46 -第十章 攔洪水位確定 - 48 -10.1 洪水調(diào)節(jié)原理 - 48 -10.2 隧洞下泄能力曲線的確定 - 48 -第十一章 工程量計(jì)算 - 51 -11.1 堆石體施工 - 51 -11.1.1 施工強(qiáng)度計(jì)算 - 51 -11.2 施工機(jī)械選擇及數(shù)量分析 - 54 -11.3 混凝土工程量及機(jī)械數(shù)量計(jì)算 - 56 -11.3.1 趾板 - 56 -11.3.2 混凝土面板 - 56 -11.3.3 擋浪墻 - 57 -11.3.4 副壩 - 58 -11.3.5 混凝土工程機(jī)械選擇數(shù)量計(jì)算 - 58 -11.3.5.1 混凝土工程最大工作強(qiáng)度計(jì)算 - 58 -11.3.5.2 混凝土拌合設(shè)備數(shù)量計(jì)算 - 58 -第十二章 導(dǎo)流洞施工計(jì)算 - 59 -12.1 基本資料 - 59 -12.2 開挖方法選擇 - 59 -12.3 鉆機(jī)爆破循環(huán)作業(yè)項(xiàng)目及機(jī)械設(shè)備的選擇 - 59 -12.4 開挖循環(huán)作業(yè)組織 - 59 -12.4.1 確定開挖斷面面積 S - 59 -12.4.2 炮眼數(shù)量的確定和布置 - 60 -12.4.3 循環(huán)作業(yè)進(jìn)尺計(jì)算 - 60 -12.4.4 確定鉆孔、出渣機(jī)械數(shù)量 - 60 -12.4.5 計(jì)算總工期 - 61 -12.4.6 隧洞開挖主要機(jī)械匯總表 - 61 -附圖一：水庫(kù)水位----庫(kù)容關(guān)系曲線 - 63 -附圖二：壩址水位----流量關(guān)系曲線 - 64 -附圖三：設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線(P=2%) - 65 -- 4 -附圖四：校核洪水過(guò)程線(P=0.1%) - 66 -附圖五：調(diào)洪演算 Q～H 曲線(設(shè)計(jì)) - 67 -附圖六：攔洪水位確定 - 72 -附圖七：0.4MM 土工膜厚度驗(yàn)算 - 73 -附圖八：0.6MM 土工膜厚度驗(yàn)算 - 74 -- 5 -第一章 調(diào)洪演算1.1 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算1.1.1 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算方法利用瞬態(tài)法，結(jié)合水庫(kù)特有條件，得初專用于水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算的實(shí)用公式如下： Q-q=△v/△t (1-1)式中：Q — 計(jì)算時(shí)段中的平均入庫(kù)流量（m 3/s） ；q — 計(jì)算時(shí)段中的平均下泄流量（m 3/s） ；△v —時(shí)段初末水庫(kù)蓄水量之差(m 3)；△t — 計(jì)算時(shí)段，一般取 1-6 小時(shí)，本設(shè)計(jì)取 4 小時(shí)。即在一個(gè)計(jì)算時(shí)段內(nèi)，入庫(kù)水量與下泄水量之差為該時(shí)段中蓄水量的變化。1.1.2 洪水調(diào)節(jié)具體計(jì)算用三角形法（高切林法）擬出洪水過(guò)程線，如附圖 3、4。根據(jù)本工程軟弱巖基，選用單寬流量約為 20～40 m3/s，允許設(shè)計(jì)洪水最大下泄流量 255 m3/s，故閘門寬度約為 6.375m～12.75m，選擇三種寬度進(jìn)行比較，假定溢流前緣凈寬分別為 8m、9m 和 10m,并假定三個(gè)堰頂高程，繪制出 Z～Q 曲線。并根據(jù)公式 求得的溢流堰的泄水能力曲線。23HgBQ??設(shè)計(jì)時(shí)用 AutoCAD 作圖計(jì)算，在設(shè)計(jì)和校核洪水過(guò)程線圖中。正常蓄水位 276.2m，庫(kù)容為 1915 萬(wàn) m3；本工程汛前限制水位設(shè)為 275m,相應(yīng)庫(kù)容為 1840.0 萬(wàn) m3繪圖（如附圖） ，列表計(jì)算各曲線坐標(biāo)點(diǎn)參數(shù)如下：表 1-1堰頂高 設(shè)計(jì)狀況假定流量qi（m 3/s）面積 Si （㎜ 2） 增加庫(kù)容 總庫(kù)容 V相應(yīng)水位Z（m）271 設(shè)計(jì)情況 313.6224 590.8924 212.7213 1810.221 274.4035260.7516 806.4286 290.3143 1887.814 275.645221.2396 967.1079 348.1588 1945.659 276.3809167.8864 1194.24 429.9264 2027.426 277.1168115.4244 1444.529 520.0303 2117.53 277.9278校核情 475.8072 928.7469 334.3489 1931.849 276.2566- 6 -況359.7272 1390.739 500.6661 2098.166 277.7535269.7256 1777.696 639.9704 2237.47 279.0072204.158 2079.693 748.6893 2346.189 279.9857272 設(shè)計(jì)情況 313.6224 590.8924 212.7213 1872.721 275.4035260.7516 806.4286 290.3143 1950.314 276.4228221.2396 967.1079 348.1588 2008.159 276.9434167.8864 1194.24 429.9264 2089.926 277.6793115.4244 1444.529 520.0303 2180.03 278.4903校核情況 475.8072 928.7469 334.3489 1994.349 276.8191359.7272 1390.739 500.6661 2160.666 278.316269.7256 1777.696 639.9704 2299.97 279.5697204.158 2079.693 748.6893 2408.689 280.5482273 設(shè)計(jì)情況 313.6224 590.8924 212.7213 1938.021 276.3122260.7516 806.4286 290.3143 2015.614 277.0105221.2396 967.1079 348.1588 2073.459 277.5311167.8864 1194.24 429.9264 2155.226 278.267115.4244 1444.529 520.0303 2245.33 279.078校核情況 475.8072 928.7469 334.3489 2059.649 277.4068359.7272 1390.739 500.6661 2225.966 278.9037269.7256 1777.696 639.9704 2365.27 280.1574204.158 2079.693 748.6893 2473.989 281.1359274 設(shè)計(jì)情況 313.6224 590.8924 212.7213 1997.721 276.8495260.7516 806.4286 290.3143 2075.314 277.5478221.2396 967.1079 348.1588 2133.159 278.0684167.8864 1194.24 429.9264 2214.926 278.8043115.4244 1444.529 520.0303 2305.03 279.6153校核情況 475.8072 928.7469 334.3489 2119.349 277.9441359.7272 1390.739 500.6661 2285.666 279.441269.7256 1777.696 639.9704 2424.97 280.6947204.158 2079.693 748.6893 2533.689 281.6732- 7 -表 1-2 溢洪道下泄能力曲線表1.1.3 計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 1-3 方案比較表方案堰頂寬堰頂高程(m)起調(diào)流量 Q 起調(diào) (m3/s)設(shè)計(jì)洪水位(m)設(shè)計(jì)下泄流量(m3/s)校核洪水位(m)校核下泄流量(m3/s)超高（m ）1 271 132.3 276.5 210 278.4 310 2.2 2 272 87.6 277.1 200 279.0 320 2.8 3B=8米 273 48.6 278. 200 280 300 3.8 4 271 150.1 276.3 210 278 340 1.85 272 99.1 276.8 192 278.5 310 2.3 6B=9米 273 54.9 277.8 200 279.8 312 3.67 271 167.9 276.0 240 277.9 360 1.7 8 272 110.7 277.0 225 278.5 360 2.39B=10米 273 61.1 277.8 210 279.4 340 3.2 注：1.超高△Z =校核洪水位-正常蓄水位；2.發(fā)電引用最大流量 5m3/s，相對(duì)較小，在計(jì)算時(shí)不予考慮。3.計(jì)算見附圖。H0 B1 Q1 B2 Q2 B3 Q3 H(271) H(272) H(273) H(274)1 8 17.47736 9 19.7009 10 21.925 272 273 274 2752 8 48.55294 9 54.8422 10 61.131 273 274 275 2763 8 87.57987 9 99.1339 10 110.69 274 275 276 2774 8 132.3476 9 150.136 10 167.92 275 276 277 2785 8 181.481 9 206.341 10 231.2 276 277 278 2796 8 233.9877 9 266.668 10 299.35 277 278 279 2807 8 289.0929 9 330.274 10 371.46 278 279 280 2818 8 346.1598 9 396.474 10 446.79 279 280 281 282- 8 -1.2 防浪墻頂高確定根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》,堰頂上游 L 型擋墻在水庫(kù)靜水位以上高度按下式確定： y=R+e+A式中：y---壩頂超高R---最大波浪在壩坡上的爬高，按 h1%算e---最大風(fēng)雍水面高度，按 hz 算A---安全超高。庫(kù)區(qū)多年平均最大風(fēng)速 12.6 m/s，吹程 1.6Km。表 1-4 土壩壩頂安全超高值(m)壩 的 級(jí) 別運(yùn)用情況I II III IV、V正常 1.5 1.0 0.7 0.5非常 0.7 0.5 0.4 0.3波浪要素采用鶴地水庫(kù)公式：， ，31208120%65.???????VgDVgh 21020386.???????VgDLm mzLHcth?2%1?式中 ——累積頻率為 2%的波高(m)Lm——平均波長(zhǎng)(m) V0為水面以上 10m 處的風(fēng)速，正常運(yùn)用條件下 III 級(jí)壩，采用多年平均最大風(fēng)速的 1.5 倍；非常運(yùn)用條件下的各級(jí)土石壩，采用多年平均最大風(fēng)速。設(shè)計(jì)波浪爬高值根據(jù)工程等級(jí)確定，3 級(jí)壩采用累積頻率為 1%的爬高值 。%1h按上述公式算出的為 ，再根據(jù)頻率法按下表可得出 。%2h%1h表 1-5 不同累積頻率下的波高與平均波高比值(h p/hm)phm/Hm0.01 0.1 1 2 4 5 10 14 20 50 90中,關(guān)于趾板設(shè)計(jì)的規(guī)定:直板段厚度取 0.4m,小于 2m,不進(jìn)行抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算。趾板的寬度可根據(jù)趾板下基巖的允許水力梯度和地基處理措施確定，其最小寬度宜為 3m。允許的水力梯度宜符合表 5-1 的規(guī)定。表 6-1 水力梯度表 風(fēng)化程度 新鮮、微風(fēng)化 弱風(fēng)化 強(qiáng)風(fēng)化 全風(fēng)化允許水力梯度 ≥20 10～20 5～10 3～5趾板的厚度可小于相連接的面板的厚度，但不小于 0.3m。趾板下游面應(yīng)垂直于面板，面板地面以下的趾板高度不應(yīng)小于 0.9m，兩岸壩高較低部位，可放寬要求。中低壩的趾板應(yīng)建在強(qiáng)風(fēng)化巖層以下，故 H/S=5～10。對(duì)趾板做如下設(shè)計(jì):6.2 趾板剖面的計(jì)算趾板橫截面如圖示：圖 6-1 趾板橫截面圖- 27 -6.2.1 岸坡段趾板剖面夾角 θ 由下式計(jì)算：(5-1)??????212212cos mBCLmB??????式中： m —上游邊坡，m=1.5；(C-B) —趾板段兩端點(diǎn)高度之差；L —趾板段兩端點(diǎn)在沿壩軸線方向的距離。6.2.2 河床段趾板剖面夾角 θ 由下式計(jì)算：(5-2)??12cosm???式中：m —上游邊坡，m=1.5；計(jì)算結(jié)果如下表：表 6-2 夾角 θ 計(jì)算C-B L m cosθ θ(。 )1 12.4 0.233 1.5 0.99 0.42 20 35.324 1.5 0.91 253 19 72.5 1.5 0.86 31.14 0 48.61 1.5 0.83 33.75 17.7 0 1.5 1 06 17.6 52.75 1.5 0.87 29.77 14.9 17.4 1.5 0.94 19.9表 6-3 趾板具體計(jì)算說(shuō)明 水頭 S 最小 S 最大S（最小取3m）趾板厚度 h（最小0.3m）1 12.8 1.28 2.56 3 0.42 20.8 2.08 4.16 3 0.43 27 2.7 5.4 4 0.44 32 3.2 6.4 4 0.45 36 3.6 7.2 4 0.46 38.6 3.86 7.72 4 0.4- 28 -7 41.6 4.16 8.32 5 0.48 47.3 2.365 4.73 4 0.49 51.5 2.575 5.15 4 0.410 52.5 2.625 5.25 4 0.411 52.5 2.625 5.25 4 0.412 52.5 2.625 5.25 4 0.413 51.3 2.565 5.13 4 0.414 36.7 1.835 3.67 4 0.415 33.8 1.69 3.38 4 0.416 27.2 1.36 2.72 3 0.417 22.5 2.25 4.5 4 0.418 19.9 1.99 3.98 4 0.419 12.8 1.28 2.56 3 0.420 3.3 0.33 0.66 3 0.46.3 趾板配筋趾板的結(jié)構(gòu)應(yīng)力較小，一般在趾板內(nèi)布置一定數(shù)量的溫度鋼筋。趾板鋼筋的各向含筋率可按照平板段設(shè)計(jì)厚度的 0.3％采用。鋼筋采用單層雙向配筋，保護(hù)層厚度為 10cm。在周邊接縫處加配構(gòu)造鋼筋。鋼筋布置在趾板頂部，單層雙向，各向含鋼筋率為 0.3％～0.4％。本設(shè)計(jì)采用單層雙向配筋，保護(hù)層厚度取為10cm。橫向配筋率取為 0.3％，縱向配筋率取為 0.3％。取單寬 1m， =0.3% ，則： 圖 6-2 趾板配筋圖min?=1000×(4i0bhAs?00-100)×0.3%=900mm2查《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》附錄三表 2，選用φ18＠280，As=909mm 2。由于趾板地基的帷幕與固結(jié)灌漿，一般都在趾板上進(jìn)行，底座又起了灌漿頂蓋 的作用，在底座內(nèi)設(shè)置錨筋將趾板固定在基巖上。錨筋按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)：采用直徑 28mm 鋼筋兩向間距 1m，伸入基巖 5m，頂端彎成 180°,彎鉤與頂面鋼筋勾連第七章 副壩土 工 膜φ 28@10,伸 入 基 巖 5mφ 18@20φ 18@20- 29 -7.1 副壩設(shè)計(jì)副壩底高程為 266.8m，頂部與主壩平齊，為 281m，頂寬與主壩頂寬相同，取6m，擋墻高與主壩相同，取 1.2m。如圖示：圖 7-1 副壩尺寸圖 圖 7-2 副壩荷載圖由公式(6-1)進(jìn)行驗(yàn)算：(6-1)????0cHB式中： H — 壩高，H=10.2 m；— 混凝土容重， =24kN/m3；c?c— 水容重， =9.81kN/m3；00?— 揚(yáng)壓力折減系數(shù)，河岸取為 0.3。?則：B=7.04m，故取 7.04M 滿足要求。7.2 強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算采用摩擦公式，計(jì)算校核水位下的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) ：K- 30 -(6-2)??PUWfK???式中： — 作用于滑動(dòng)面以上的力在鉛直方向分量代數(shù)和；W?— 作用于滑動(dòng)面以上的力在水平方向分量代數(shù)和；P— 作用在滑動(dòng)面上的揚(yáng)壓力；U— 滑動(dòng)面上抗剪摩擦系數(shù)，根據(jù)資料，混凝土與弱風(fēng)化千枚巖之f間的摩擦系數(shù)為 0.5～ 0.6，取 0.5。??f7.2.1 荷載計(jì)算7.2.1.1 工況一（正常蓄水位）1） 揚(yáng)壓力Fa= ·H=92.214kNw?Fb= Fa=92.214kN考慮在河岸段，揚(yáng)壓力折減系數(shù) =0.35?∴ Fc=0.35 Fb=32.27kN2） 浪壓力： （6-18）??zmwLhP??%14?式中： — 水的容重；w?— 波浪波長(zhǎng)；m— 波浪浪高；%1h— 波浪中心線高出靜水位高度。z??zmwLhP??%14?=10×9.317×（1.259+0.534）/4= 40.97Kn靜水壓力 P=0.5×9.81×9.4 ×9.4=433.41KN ∴∑P=0.5 Fa·H+ P L=40.97+433.41=474.38