水利枢纽工程重力坝设计说明书及计算书

目 录
第部分：设计说明书
摘 1
前言 2
1水利枢纽设计资料 2
11流域概况 2
12 枢纽务 3
13水文资料 4
14气候情况 4
15河流泥沙风力情况 5
16坝址形质情况 5
17工程材料 6
18施工资料 7
2枢纽布置设计 8
21 工程等建筑物级拟定 8
22 坝轴线合理性证 8
23 坝型选择 8
3调洪演算方案选择 9
31 设计洪水校核洪水 9
32 泄水流量计算 11
33 调洪演算 12
4枢纽布置方案选择 14
41 枢纽布置原 14
42 枢纽组成建筑物 14
43 枢纽布置方案较选择 15
5施工导流 16
51导流标准 16
52导流方案选择 16
53截流时间 16
6挡水坝设计 16
61 挡水坝段设计 16
62 坝体稳定计算 20
63 坝体应力计算原理 24
64正常情况应力计算 （坝基面） 25
65校核情况应力计算（坝基面） 31
66正常情况应力计算（游转折点） 39
67正常情况应力计算（AA截面） 45
68应力分析 52
7溢流坝设计 52
71 泄水方式选择 53
72 溢流堰孔口设计 53
73 消防设计 53
74 溢流面设计 54
8深孔体形设计 56
81 泄水深孔结构布置 56
82 深孔布置形式选择 57
83 进水口体形设计 57
84 深孔门型选择闸门槽设置 59
85 渐变段设计 59
86 通气孔压设计 59
87 出水口 60
88 水力计算 60
9坝细部构造 61
91 坝顶结构设计 61
92 坝顶构造 61
93 坝体分缝 62
94 止水设置 63
95 坝体混凝土分区 63
96 廊道系统 65
10基处理 66
101 基开挖清理 66
102 坝基帷幕灌浆排水设置 67
103 坝基固结灌浆 67
第二部分：设计计算书
1洪水调节 68
11建筑物等级调洪步骤 68
111建筑物等级 68
112选单宽流量q 68
113确定堰顶水头 68
114初定堰顶高程 68
115初定表孔尺寸前缘长度 69
116确定底板高程孔口尺寸 69
12 调洪演算计算结果 69
2坝体稳定计算应力分析 74
21坝体稳定计算 74
211基资料 74
212稳定计算 74
22正常情况应力计算 （坝基面） 81
221计扬压力 81
222计扬压力 84
23校核情况应力计算（坝基面） 89
231计扬压力 89
232计扬压力 92
24正常情况应力计算（游转折点） 96
241计扬压力 96
242计扬压力 100
25正常情况应力计算（AA截面） 103
251计扬压力 103
252计扬压力 107
3溢流堰设计计算 110
31堰面选择计算 110
32溢流堰水面线确定(含掺气) 113
33然掺气水面线确定 116
致 谢 117
参 考 文 献 118



青河雷口水利枢纽工程设计

学 生：
指导老师：

摘：重力坝设计电站工程设计组成部分方案合理否工程安全投资产生极影响文根提供质形等基础资料枢纽建筑物进行坝轴线坝型选择通分析较选择合理枢纽布置方案选定设计方案混凝土实体重力坝分种荷载组合情况进行稳定验算应力分析安全济优剖面方案中重力坝设计分两部分非溢流坝段溢流坝段外避免水流坝体刷作方案考虑设置溢流坝两侧导流墙通计算确定高度厚度等参数
Abstract The design of Dam is the main component in the design of power station engineering which will have a tremendous impact on the security and investment of projectswheather its programme reasonable or not According to the giving geologicalterrain and other basic informationsthis paper choose axis and style of hub buildings and through the analysiscomparison to choose the concrete gravity dam as a reasonable hub layout programmeAnd meanwhile it makes checking stability and stress analysis in a variety of situationsso that it gets a safety and economic profileThe design of dam is divided into two parts in the programmes that is nonoverflow dam section and overflowing dam section In addition in order to avoid the dam is erosioned by the impact of water the programme also consider installing spillway diversion on both sides of the wall and through calculating to determined its height thickness and other parameters
关键字：混凝土重力坝 枢纽布置 坝型选择 坝设计 稳定应力计算
Key words concrete gravity dam layout of project selection of dam type dam design stability and stress calculation
前言
青河发源元县流域雨量充沛河流坡度流急遇暴雨泛滥成灾拟修工程枢纽综合利工程防洪发电结合考虑灌溉务工程建成解决该流域洪水泛滥问题区厂矿农业居民提供电力灌溉青河雷口游农田解决修坝货物坝问题
书青河雷口水利枢纽设计说明书计算书容分十章系统介绍青河雷口水利枢纽设计计算方法第章介绍青河雷口水利枢纽基资料第二章结合工程实际条件介绍坝型选择枢纽布置初步方案第三章调洪演算方案选择两章枢纽布置方案选择坝设计提供设计第六七八章详细阐述坝综合设计包括非溢流坝段表孔坝段深孔坝段第九章细部构造设计坝建造运方面细节章基处理设计时附三张图纸坝非溢流坝段溢流坝段深孔坝段三视图细部构造图坝枢纽布置面图立面图
书阐述程中配置许插图附表附录供参阅
青河雷口水利枢纽设计老师悉心指导学热心帮助完成限水时间仓促前未进行工程实践特设计工程未进行实考察设计成果实际难免会产生偏差书中错误处恳位老师领导吝赐教时予斧正

1水利枢纽设计资料
11流域概况
青河发源元县流径三叉口张谷米城康镇等合县西南注入黑河全长230公里流域面积5000方公里青河属山区河道流域高山峻岭原范畴甚北支游元县附游康镇附原三叉口河床坡度均均1600游均坡度约11000流域雨量充沛合县年均雨量1000毫米青河水量较丰富年均流量接100立米秒河流破陡流急暴雨集流时间短遇暴雨山洪暴发水势凶猛泛滥成灾
区域口分布河谷两岸计410000中农业口占97雷口耕面积约100万亩水田仅占15余均
势较高旱雷口黑河右岸片原耕缺水灌溉根试验资料水灌溉耕幅度增产
青河游山区已发现铜银锌镁铝等矿蕴藏丰富该区动力源矿土法开采流域交通便合县元县公路外余行道陆路仅力蓄力水路张谷通20吨船游缺乏森林资源筏运求青河左岸交通较方便右岸仅山区道
12 枢纽务
雷口水利枢纽位合县青河游4公里处根国民济情况流域规划求枢纽综合利工程防洪发电结合考虑灌溉务
（1）防洪：免洪水威胁枢纽务根游黑河泄流求正常洪水情况安全泄量5800米3秒非常洪水安全泄量7300米3秒根游城镇矿山位置减少农业淹没损失建议非常洪水位2345米
（2）发电：利廉价电力开发青河流域矿藏国民济计划期务电厂建成供应合县区厂矿农村居民电问题电厂装机容量24kw三台机组台引流量33米3秒初步估算：厂房尺寸48×13米2机组间距1045米水轮机安装高程19160米尾水底版高程1850米引水径3米
（3）灌溉灌区位青河雷口黑河右岸区区灌溉作物麦棉花玉米水稻灌溉田约750000亩部分灌区位置较低利发电尾水灌溉外右岸尚位置较高灌区利发电尾水位置较高灌区需灌溉流量表根灌区设计求渠道起点外水面高程引水流量时低2085米
表1－1

灌溉时间
4月中旬
4月旬
5月中旬
5月旬
6月中旬
6月旬
7月中旬
灌溉流量（立米秒）
221
167
235
15
195
19
16

（4）航运：便利货物坝须设置驳道驳道宽度5米根水利事业部门求须确定水库正常高水位2322米讯前水位2258米死水位2150米
13水文资料
青河属雨源河流雨量较充沛河流水量较丰富年7—10月洪水期坡陡水急洪峰涨落时间短般仅2—3天现坝址处月均流量洪峰流量实测洪峰程列表：
表1－2 1950—1975年月均流量

月
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
流量（立米秒）
60
80
91
183
140
170
135
35
22
15
14
32

表1－3 种频率洪峰流量（立米秒）

频率（）
01
05
1
2
5
10
夏秋季
11580
9800
9050
8500
7450
6450
冬春季
　
　
　
　
340
300

表1－4 1954年实测洪峰程

时间（时）
0
4
8
12
16
20
24
流量（立米秒）
59
451
1205
2400
5400
6500
5700
时间（时）
28
32
36
40
44
48
52
流量（立米秒）
4850
4150
3450
2760
2208
1730
1295
时间（时）
56
60
64
68
72
　
　
流量（立米秒）
980
699
435
234
79
　
　

坝址水位流量关系见附图外枯水期流量1100米3秒
14气候情况
流域气候温年均温度均17°C低月均温度46°C极少冰冻现象高月均温度超30°C夏季太热
表1－5

月份
1
2
3
4
5
6
月均温度
46
6
12
171
234
255
高温度
201
218
295
356
381
402
低温度
95
9
31
31
51
116
月份
7
8
9
10
11
12
月均温度
285
292
231
151
118
8
高温度
40
368
365
321
221
197
低温度
161
117
99
3
6
93
备注
单位°C

流域年雨量发生1954年计1357毫米少年雨量发生1934年计372毫米日暴雨达196毫米雨量集中78两月12月1月外月降雨日数甚
表1－6 均降雨量降雨日数表：

月份
1
2
3
4
5
6
全年
均雨量（毫米）
107
342
441
569
1351
645
均雨量976（毫米）
降雨日数108（天）
降雨日数（天）
5
86
86
82
98
94
月份
7
8
9
10
11
12
均雨量（毫米）
1916
1825
904
959
544
171
降雨日数（天）
120
114
106
110
108
54

15河流泥沙风力情况
泥沙部分页岩风化产物颗粒细推移质丰富年均输沙量335万公吨年（215×104米年）该流域水土保持开展泥沙逐渐减少水土保持生效年限初步确定35年
区风力8级风速14米秒（吹程附图中量）
16坝址形质情况
（1）形：工程坝段研究较选择雷口峡谷处坝轴线235米高程处两岸
相距约540公米左岸山坡均坡度2：1右岸均坡度18：10坝址左岸马鞍形形水库处四面群山环抱中腹口甚理想
表1－7 水库高程容积面积关系表：

高程（米）
190
195
200
205
210
215
面积（106方米）
02
26
54
78
192
306
容积（108立方米）
008
015
035
068
135
265
高程（米）
220
225
230
235
240
　
面积（106方米）
37
41
43
435
44
　
容积（108立方米）
415
61
81
105
128
　

（2）质
坝址质属震旦纪岩层系老岩层次壳变动组织趋细致受力次数甚节理甚发达石英脉侵入致影响强度岩层走致河流行坝址附没发现断层
坝址基础岩石情况：
(a)绢绿石英片岩——坝址左岸河床处质极坚抗压强度9001000公斤（厘米）2摩擦系数065
(b)云母石英砂质片岩——云母石英砂质片岩分布坝址右岸表层风化强度佳抗压强度600800公斤（厘米）2摩擦系数062
(c)片状石英岩——风化轻分布河床底部绢绿石英片岩相间存层厚约3050米抗压强度9001000公斤（厘米）2摩擦系数065
(d)片岩——分布左岸马鞍形区部强度较高节理甚发达风化
(e)砂质粘土卵石——河床底部第4纪砂卵石覆盖层厚度2米右岸砂质粘土覆盖层厚度610米
中国科学院统计资料该区震强度约5度
17工程材料
材料：
（1）石料——坝址游游青河右岸云母石英片岩良建筑材料岩石露头具层理节理便开采石场距坝址1公里
（2）砂料——坝址游左岸13公里处河沙供取粒径稍约30万立米
（3）坝址游12公里处卵石约50万方
（4）粘土——坝址游右岸4公里处高程230米粘土区约150万立米
表1－8 取土场扰动土物理技术特性：


土体干容重（吨米3）
孔隙度（）
然含水量时
饱含水量时
粘着力（公斤厘米2）
渗透系数（厘米秒）
天然含水量（）
优含水量（）
相密度
蕴藏量（万方）
运程（公里）
砂
165
036
055
052
0
4 103
8
12
065
30
13
粘土
160
038
038
034
2
4 106
7
20

150
4

外材料：
水泥钢材——须赋中运赋中距合县约160公里黑河通行600吨轮船赋中国某省重城市
交通情况：
赋中合县通600吨轮船合县张谷通20吨木船合县元县公路公路线距坝址左岸约3公里
18施工资料
附施工动力施工机械赋中供普通工供三万技术工合县数百足数赋中调

2枢纽布置设计
21 工程等建筑物级拟定
工程综合利水利水电工程根水利水电枢纽工程等级划分设计标准（山区丘陵部分）SDJ1278补充规定规定非常洪水位2345米该高程应水库容积9752亿m3属等装机容量24万kw属四等保障合县重工厂居民生命安全属二等灌溉田约75万亩属二等根规范规定具综合利效益水电工程效益指标分属等时整工程等应高等确定枢纽工程二等工程设计区山区丘陵区采百年遇设计(P1)千年遇校核(P01)
根水工建筑物级划分标准二等工程建筑物2级水工建筑物次建筑物3级水工建筑物
22 坝轴线合理性证
坝型选择枢纽布置密切相关坝轴线适坝型枢纽布置坝址枢纽布置供选择坝址确定情况通常选择坝轴线作出坝型种枢纽布置方案通技术济较优先选出坝轴线位置相应合理坝型枢纽布置
工程AB坝轴线优点：
(1)坝址质属震旦纪岩层强度较高坝址附没发现断层坝址基础岩石石英片岩强度高摩擦系数较符合质条件
(2)坝段位雷口峡谷处坝轴线短坝体工程量坝址左岸马鞍形形水库处四面群山环抱中腹口甚理想
(3)坝轴线区开阔便布置种水工建筑物施工方便相互没干扰
23 坝型选择
坝址质条件水利枢纽设计重坝型选择枢纽布置起决定作
（1）土石坝方案：
非常洪水位2345米坝顶高程初步拟定2355米该坝坝基面低高程取185米土石坝坝坡坝型坝高填筑料情况坝基性质等关坝坡均坡度般1：2—1：4左右取1：2坝高H100米时坝顶宽度取H103m取坝顶宽度5m计算需土体体积289万m3选均质坝心墙坝筑坝材料材料足
筑坝材料坝址游游石料蕴藏量十分丰富便开采修建面板堆石坝行修建面板堆石坝采全段围堰法进行施工导流外水电站厂房必须引水式厂房增加工程量设计采
（2）拱坝方案：
修建拱坝理想形条件左右岸形称岸坡突变面游收缩河谷段该河谷断面宽浅宽高LH54049511拱作设计采
（3）重力坝方案：
混凝土重力坝形质条件适应性强形状河谷修建重力坝枢纽泄洪问题容易解决需设溢洪道体积混凝土采机械化施工施工方便施工速度较快够缩短工期外修建重力坝需水泥钢材等材料力物力充足设计采
终选择实体重力坝方案较合适

3调洪演算方案选择
31 设计洪水校核洪水
青河雨量较充足河流水量较丰富年710月洪水期坡陡水急洪峰涨落时间短般仅23天汛期定年710月利水文系列年限综合考虑分析设计洪峰流量（P1）校核洪峰流量
（P01）
表3－1 坝址处种频率洪峰流量

频率（）
01
05
1
2
5
10
夏秋季
11580
9800
9050
8500
7450
6450
冬春季
　
　
　
　
340
300

表3－2 典型洪水程表（单位：m3s）

时间（时）
0
4
8
12
16
20
24
流量（m3s）
59
451
1205
2400
5400
6500
5700
时间（时）
28
32
36
40
44
48
52
流量（m3s）
4850
4150
3450
2760
2208
1730
1295
时间（时）
56
60
64
68
72
　
　
流量（m3s）
980
699
435
234
79
　
　

资料知P1时洪峰9050 m3s资料中典型洪水程线倍放放倍数90506500139
表3－3 设计情况洪水程线

时间（时）
0
4
8
12
16
20
24
流量（m3s）
82
6269
1675
3336
7506
9035
7923
时间（时）
28
32
36
40
44
48
52
流量（m3s）
6742
57685
47955
38364
30691
24047
1800
时间（时）
56
60
64
68
72
　
　
流量（m3s）
13622
9716
6047
3253
1098
　
　

资料知P01时洪峰11580 m3s资料中典型洪水程线倍放放倍数115806500178
表3－4 校核情况洪水程线

时间（时）
0
4
8
12
16
20
24
流量（m3s）
105
8028
21449
4272
9612
11570
10146
时间（时）
28
32
36
40
44
48
52
流量（m3s）
8633
7387
6141
49128
39302
30794
2305
时间（时）
56
60
64
68
72
　
　
流量（m3s）
17444
12442
7743
4165
1406
　
　

32 泄水流量计算
321 表孔
（1）选单宽流量q：
坝址质属震旦纪岩层坝址附没发现断层坝址左岸河床处绢绿石英片岩质极坚抗压强度9001000公斤（厘米）2坝址右岸云母石英砂质片岩表层风化强度佳抗压强度600800公斤（厘米）2片状石英岩风化轻分布河床底部绢绿石英片岩相间存层厚约3050米抗压强度9001000公斤（厘米）2
初定q120 m3s
（2）确定堰顶水头：
开敞式表孔水力式计算：公式知HZ1579m
中： q单宽流量120m3s
闸墩侧收缩系数墩头关取09
m流量系数堰顶关 取m048
（3）初定堰顶高程：
公式 HH校 HZ 计算：H2345157921871米
中： H校 取非常洪水位2345米
取堰顶高程2228米
（4）初定表孔尺寸前缘长度：
选取溢流坝表孔溢流公式：知 溢流堰净宽
Q取校核洪水位表孔洪峰流量11580m3s选板闸门设孔口宽度b10m（取8~12m间）孔口数nLb965 取10孔闸墩厚度d4m
前缘长度
322确定底板高程孔口尺寸
设计枢纽时求考虑水库泄空性求枯水期水库放空死水位需时间月时间天非常洪水位放死水位放空水量
时间
泄流量 （枯水期流量）
底孔泄流根水力学公式取
H孔口中心处水头取
底孔面积
选取1底孔尺寸4×6底板高程取197米顶板高程203米孔口中心线处200米建基面高程185米
33 调洪演算
331 基资料
根水利事业部门求确定水库正常高水位2322米讯前水位2258米死水位2150米非常洪水位2345米正常洪水情况安全泄量5300米3／秒非常洪水安全泄量7300米3／秒
表3－5 水库Z～V表示：

Z（m）
190
195
200
205
210
215
V（108m3）
008
015
035
068
135
265
Z（m）
220
225
230
235
240
　

V（108m3）
415
61
81
105
128
　

332 演算原理
水规划水库洪水调节计算原理采水量衡方程式：

式中：——分计算时段初末入库流量（）
——计算时段中均入库流量（）等
——分计算时段初末泄流量（）
——计算时段中均泄量（）
——分计算时段初末水库蓄水量（）
——差
333二组方案进行较
方案：
堰顶高程221米设计洪水（P1）时表孔：10米8米7（宽×高×孔数）底孔：4米6米1（宽×高×孔数）校核洪水（P01）时表孔：10米8米11（宽×高×孔数）底孔：4米6米1（宽×高×孔数）
方案二：
堰顶高程2228米设计洪水（P1）时表孔：10米8米7（宽×高×孔数）底孔：4米6米1（宽×高×孔数）校核洪水（P01）时表孔：10米8米11（宽×高×孔数）底孔：4米6米1（宽×高×孔数）
表3－6 调洪演算成果

方案
堰顶高程(m)
工况
Q(m3s)
H(m)

221
设计
5150931
2324
221
校核
7790283
23211
二
2228
设计
4735684
23344
2228
校核
7307897
23358

334方案选择
方案设计（P01％）时满足游允许泄求校核（P001％）时泄流量校核状况时安全泄量满足求
方案二设计（P01％）校核（P001％）时均满足游允许泄求
综合考虑工程选第二种方案作调洪方案

4枢纽布置方案选择
41 枢纽布置原
水利枢纽布置须充分考虑形质条件种水工建筑物布置安全基满足建筑物尺度布置求施工必需条件枢纽布置必须功建筑物位置充分效发挥承担务结构强度满足求技术安全满足基求前提力求建筑物布置紧凑物量工种建筑物布置起减少连接建筑物减少工程量降低造价年运行费时充分考虑运行理便利施工方便
进行枢纽布置时应全面考虑运施工理技术济等问题般应进行方案较
42 枢纽组成建筑物
枢纽组成建筑物包括：
a挡水建筑物：混凝土实体重力坝
b泄水建筑物：包括溢流坝表孔泄洪沙底孔
c建筑物：包括电站厂房引水道驳道导墙道路桥等
43 枢纽布置方案较选择
431建筑物型式选择
(1)泄水建筑物型式选择：
坝混凝土实体重力坝采坝顶溢流式表孔泄水优点：结构简单检查维修方便水流泄水量堰顶水头32成正超泄力外沙放空求须考虑坝身底孔泄流优点：时放低放空水库解决施工期导流问题
(2)电站厂房型式选择：
重力坝建筑物设计中般采坝式厂房河床式厂房该河流宽阔宜采坝式厂房电厂装机容量24KW厂房尺寸48×13米2机组间距1045米水轮机安装高程19160米尾水底版高程1850米引水径3米
432 枢纽布置方案
进行枢纽布置时妥善安排泄洪建筑物布置游消防设计工程防洪发电综合利工程溢流坝段应布置河槽处沙孔应布置电站进水口附外电站布置应考虑形交通电站附属建筑物布置等条件
枢纽体工程挡水坝段溢流坝段泄水底孔坝段电站坝段建筑物组成电站坝式该重力坝32坝段组成坝段长度约17米右岸左岸次：1号——7号坝段右岸非溢流坝段8号——11号坝段厂房坝段 12号坝段深孔坝段13号——23号坝段溢流坝段24号——32号坝段左岸非溢流坝段该坝坝基面低高程185米坝顶高程236米坝高51米坝体总长540米
非溢流坝段：右岸全长120米左岸全长75米坝顶宽度8米坝顶两侧设行道行道宽1米游侧设置钢筋混凝土结构防浪墙墙高12米宽03米游设置栏杆坝尺寸：游面折面起坡点高程205米坡度1：02游面坡度1：08折坡点高程223442米
溢流坝段：全长165米溢流堰顶高程2228米堰顶安装道板闸门检修闸门面弧形闸门工作闸门板闸门厚16米设置堰顶处闸墩宽4米中间横缝分开闸墩端半圆弧端矩形
溢流堰面采WES曲线堰水流采连续式鼻坎挑流消反弧半径18米挑射角24°
考虑沙防淤求底孔距厂房宜太远底孔设厂房溢流坝间开挖量太厂房布置相河流中部岸厂房间需设道路桥便设备运输工作员进出尾水流出需设置导墙尾水导入河流防止产生洄流溢流坝渲泄洪水影响电站尾水溢流坝右边设置导墙设置引水渠道进行灌溉渠道起点处水面高程引水流量低2085米该工程航运求便利货物坝须设置驳道驳道宽度5米

5施工导流
51导流标准
青河雷口水利枢纽二等工程建筑物2级次建筑物3级时性建筑物4级根导流建筑物洪水标准采土石围堰结构时4级导流建筑物洪水重现期10～20年
52导流方案选择
坝址处河流两岸形右岸坡度缓开阔左岸陡峭狭窄考虑建筑物布置施工运输外交通等方面素工程采二期分段围堰法导流第期明槽导流围起深孔深孔右边坝段施工左边束窄河床导流第二期围起深孔左边坝段施工深孔底孔导流取材结够简单施工方便造价低围堰采土石围堰采粘土斜防渗
53截流时间
截留时间选择1月份流量少时候立堵法截留

6挡水坝设计
61 挡水坝段设计
611坝顶高程确定
根坝址处剖面图出河床底部高程188m左右该河床底部岩石坚硬质条件较坝址处开挖高程185m处坝顶高程应高校核洪水位防浪墙顶设计洪水位校核洪水位高差式计算：
式中：—累计频率1时波浪高度
—波浪中心线高静水位高度
—安全加高 　
表6－1 安全加高 （单位：m）

运情况
坝级
1
2
3
设计情况
07
05
04
校核情况
05
04
03

官厅水库公式：


式中：—计算风速正常蓄水位设计洪水位时宜采相应洪水期年均风速1520倍校核洪水位时宜采相应洪水期年均风速该区风速14ms
　D—吹程3Km H—坝前水深m —波浪高度m
设计洪水位：Vo1418252 ms D3km
公式：

设计洪水位时坝前水深　H123344218548442m
m
查表知：　＝05 m 1356+048+05234m
校核水位：Vo14ms D3km
公式：

校核水位时坝前水深　H223357918548579m

查表知：＝04m0648+02+04125m
防浪墙顶高程＝设计洪水位＋＝233442+234235782m
防浪墙顶高程＝校核洪水位+233579+12523483m
两者中选取较值坝顶高程2360m　
表6－2 坝顶高程计算成果

计算情况
风速V
(ms)
波浪高度
(m)
波浪长度
(m)
安全加高(m)
水面壅高(m)
坝顶高程
(m)
设计情况
252
1356
1327
05
0402
235782
校核情况
14
0648
735
04
0166
23483

两者中选取较值坝顶高程2360m　
612坝顶宽度
坝顶宽度般取坝高8102m取坝顶宽度8m
613泥沙高程
已知泥沙年输沙量215104m3水土保持生效年限35年泥沙量
075×108m 3根水库水位库容曲线查泥沙淤积高度205米
614确定实断面
（1）重力坝剖面设计原：
a满足稳定强度求保证坝安全
b工程量
c运方便
d便施工
（2）基剖面：
游坝坡采折线面起坡点高程205米坝坡102游坝坡108底宽B4275m基三角形顶点校核洪水位齐重力坝剖面游坡延伸应校核洪水位相交出游坡起坡点高程223442m
（3）游水位确定：
水库正常运行时发电机引流量台33m3s三台机组总泄量99m3s查附图坝址HQ曲线H正1886m设计洪水位时安全泄量5300m3s 查附图坝址HQ曲线H设1977m校核洪水位时安全泄量7300m3s 查附图坝址HQ曲线
H校1996m

挡水坝段剖面图
615荷载荷载组合
根混凝土重力坝设计规范该区震裂度5级荷载组合
表6－3 荷载组合

荷载组合
组合情况
荷载
重
静水压力
扬压力
泥沙压力
浪压力
基组合
正常蓄水位
√
√
√
√
√
设计洪水位
√
√
√
√
√
特殊组合
校核洪水位
√
√
√
√
√

62 坝体稳定计算
621基资料
坝顶高程：2360 m 坝顶宽度： 8m 坝高：51m
游坡度：n02 游坡度：m08 坝底宽度：L 4275m
正常蓄水位 游：2322m 游：1886m
设计洪水位（P 1 ） 游：233442 m 游：1977m
校核洪水位（P 001 ）游：233579 m 游：1996m
死水位：2150m 混凝土容重：24 KNm3
622 稳定计算原理
坝体基岩间成接触面胶结面接触面呈水时抗滑稳定安全系数：Ksf（∑W－U）∑P
摩擦系数f值干组试验确定选取应野外室试验成果基础结合现场实际情况参质条件类似已建工程验等确定根国外已建工程统计资料混凝土基岩间f值常取05～08间取f065
623 稳定计算
(A)正常蓄水位情况（游水位2322m游水位1886m） 荷载作（单宽计算）
H12322185472m H2188618536m H47236436m

①重∑W 249371 KN (↓) ②水重∑W153984KN (↓)
③ 扬压力 扬压力折减系数025 ∑U 57437 KN (↑)
④ 静水压力 ∑P 110744 KN (→)
⑤ 浪压力（直墙式）

KN (→)
水库库容年入沙量值100水库淤积缓慢考虑泥沙淤积影响
正常情况抗滑稳定分析：
抗滑稳定安全系数
满足抗滑稳定求
(B)设计洪水位情况（游水位233442m游水位1977m） 荷载作（单宽计算）
H123344218548442m H21977185127m H4844212735742m

①重 ∑W 249371 KN (↓) ②水重 ∑W 218832KN (↓)
③ 扬压力 扬压力折减系数025 ∑U 888935 KN (↑)
④ 静水压力 ∑P 1099355KN (→)
⑤ 浪压力（直墙式）

坝前水深半波长深水波 KN (→)
水库库容年入沙量值100水库淤积缓慢考虑泥沙淤积影响
设计情况抗滑稳定分析：
抗滑稳定安全系数
满足抗滑稳定求
(C)校核洪水位情况（游水位233579m游水位1996m） 荷载作（单宽计算）
H123357918548579m H21996185146m H485791463398m

①重 ∑W 249371 KN (↓) ②水重 ∑W 239032KN (↓)
③ 扬压力 扬压力折减系数025 ∑U 95051KN (↑)
④ 静水压力 ∑P 106672KN (→)
⑤ 浪压力（直墙式）

坝前水深半波长深水波 KN (→)
水库库容年入沙量值100水库淤积缓慢考虑泥沙淤积影响
校核情况抗滑稳定分析：
抗滑稳定安全系数
满足抗滑稳定求
表6－4 抗滑稳定安全系数列表：

荷载组合
低安全值（Ks）
设计值
正常情况
105
116
设计情况
105
118
校核情况
1
119

三种情况均满足抗滑稳定求坝体稳定
63 坝体应力计算原理
应力计算选材料力学法基假定：(1)坝体混凝土均质连续性弹性材料
(2)视坝段固接基悬臂梁考虑基变形坝体应力影响认坝段独立工作横缝传力 (3)假定坝体水截面正应力σy直线分布考虑廊道等坝体应力影响
64正常情况应力计算 （坝基面）
641计扬压力
坝体游坡n02 坝体游坡 m08 游水深 H1＝472m
游水深 H236m 截面宽度B＝4275

坝基面应力：
∑W2647694KN ∑P1113531KN ∑M1336351
（1）边缘应力
①水截面正应力

②剪应力
③水正应力
④应力


（2）部应力计算
①坝水截面正应力
中
代入中致
x0代入中致坐标原点取游坝面x 0
10 20 30 40 4275 分代入式子中：
表6－5

x
0
10
20
30
40
4275
σy
66322
64269
62217
60164
58111
57547

②坝水截面剪应力

解 代入中致x0代入中致x 0 10 20 30 40 4275 分代入式子中：
表6－6

x
0
10
20
30
40
4275
τ
50177
40099
28712
16016
2011
2069

③坝水截面水正应力
项系数 计算：




坝基截面表达式：
x4275代入中
致x0代入中致x 0 10 20 30 40 4275
分代入式子中：
表6－7

x
0
10
20
30
40
4275
σx
43742
42184
42401
44036
46733
47614

④坝应力
时式计算应力


时式计算应力

表6－8 应力计算结果

x
0
10
20
30
40
4275
σ1
106464
948186
826825
70032
584566
57961

σ2
36
116346
21935
341683
463883
472
φ1
3866°
373°
3548°
3164°
9736°
1131°
x4275时φ1131° tanφ02x0时φ3866° tanφ08游坡n02 m08相致
642计扬压力


（1）边缘应力



（2）坝应力
(a) 坝底扬压力分布图2示划分两部分第部分游游呈直线变化游面游面根布拉兹原理直接写出部分渗透压力作混凝土应力：
表6－9

x
0
10
20
30
40
4275
σx
36
6792
9984
13176
16368
172458

σy
36
6792
9984
13176
16368
172458
τ
0
0
0
0
0
0
(b)计算第二部分扬压力作应力：
正应力：
中
式中：——迎水面扬压力强度
——扬压力消失点迎水面距离坝体端面总长度值
计算结果：
表6－10

x
0
10
20
30
40
4275
σy
48138
1152
25095
61712
98329
1084

剪应力：
渗透压力消失点O’界分左右两段分列出公式O’游段：
中

： ()
O’游段：
中
（）
计算结果：
表6－11

x
0
10
20
30
40
4275

x'
　
　
　
　
585
86
τ
3851
135
295
10826
23844
3823
正应力：
渗透压力消失点O’界分左右两段分列出公式O’游段：

中

()
O’游段：
中

：
（）
计算结果：
表6－12

x
0
10
20
30
40
4275
x'
　
　
　
　
585
86
σx
30808
13558
6
4142
198562
2919

计扬压力时应力扬压力时应力叠加计扬压力时应力情况
合成应力：
表6－13

x
0
10
20
30
40
4275

σy
675355
586293
49723
408168
319106
294614
σx
432227
367478
330175
312744
105092
11777
τ
540284
414493
284178
149338
373
58924

表知x4275x0时坝应力σyσxτ边缘应力 均相致
(3)计算应力
时式计算应力

时式计算应力

应力计算结果：
表6－14

x
0
10
20
30
40
4275
σ1
110758
90557
7099
51723
31917
3064
σ2
0000122
48196
117503
20368
105027
00077
φ1
3866°
3761°
3681°
3614°
10°
1131°

x4275时φ1131° tanφ02x0时φ3866° tanφ08游坡n02 m08相致
65校核情况应力计算（坝基面）
651计扬压力


求坝基面应力：
坝体游坡n02 坝体游坡 m08 游水深 H1＝48579m
游水深 H2146m 截面宽度B＝4275
坝基面应力：
∑W2732742KN ∑P10682782KN ∑M33336446
（1）边缘应力
①水截面正应力
公式
(游边缘应力）：

②剪应力

③水正应力

④应力


（2）部应力计算
①坝水截面正应力
中
代入中致
代入中致x 0 10 20 30 40 4275 分代入式子中：
表6－15

x
0
10
20
30
40
4275
σy
748684
697481
646278
595076
543873
529792

②坝水截面剪应力

解 代入中致
代入中致x 0 10 20 30 40 4275 分代入式子中：
表6－16

x
0
10
20
30
40
4275
τ
482147
3816
272283
154199
27347
9074

③坝水截面水正应力
项系数 计算：





坝基截面表达式：
代入致代入致x 0 10 20 30 40 4275代入式子中：
表6－17

x
0
10
20
30
40
4275
σx
531717
51515
492321
476261
480
486235

④坝应力
时式计算应力



时式计算应力

应力计算结果：
表6－18

X
0
10
20
30
40
4275
σ1
11344
998653
852255
700915
553982
531607
σ2
146
213978
286344
370421
469893
48442
φ1
3866°
3828°
3711°
3447°
0428°
1131°

x4275时φ1131° tanφ02x0时φ3866° tanφ08游坡n02 m08相致
652计扬压力

（1）边缘应力



（2）坝应力
(a) 坝底扬压力分布图2示划分两部分第部分游游呈直线变化游面游面根布拉兹原理直接写出部分渗透压力作混凝土应力：
表6－19

x
0
10
20
30
40
4275
σx
146
17444
20288
23132
25976
26758
σy
146
17444
20288
23132
25976
26758
τ
0
0
0
0
0
0

(b)计算第二部分扬压力作应力
正应力：
中
式中：——迎水面扬压力强度
——扬压力消失点迎水面距离坝体端面总长度值
计算结果：
表6－20

x
0
10
20
30
40
4275
σy
3485
834
1817
4468
7119
7848

剪应力：
渗透压力消失点O’界分左右两段分列出公式O’游段：

中
()
O’游段：
中
（）
计算结果：
表6－21

x
0
10
20
30
40
4275
x'
　
　
　
　
585
86
τ
2788
977
213
784
1726
2768

正应力：
渗透压力消失点O’界分左右两段分列出公式O’游段：

中

()
O’游段：
中


（）
计算结果：
表6－22

x
0
10
20
30
40
4275
x'
　
　
　
　
585
86
σx
223
982
435
3
14375
21132

计扬压力时应力扬压力时应力叠加计扬压力时应力情况
合成应力：
表6－23

x
0
10
20
30
40
4275
σy
63753
53138
42523
31908
21293
18374
σx
40802
35053
29379
24794
7649
733
τ
510026
39137
27015
14636
10085
3675

表知x4275x0时坝应力σyσxτ边缘应力 致相等中x4275时值定误差
(3)计算应力
时式计算应力

时式计算应力

应力计算结果：
表6－24

x
0
10
20
30
40
4275
σ1
104555
84264
63754
43413
21367
191086
σ2
000029
3927
8148
13289
7575
002
φ1
3866°
385°
3816°
3817°
421°
1132°

x4275时φ1132° tanφ02x0时φ3866° tanφ08游坡n02 m08相致
66正常情况应力计算（游转折点）
661计扬压力

求坝基面应力
坝体游坡n0 坝体游坡 m08 游水深 H1＝272m
游水深 H20m 截面宽度B＝22754m
坝基面应力：
∑W921712KN ∑P376011KN ∑M218893
（1）边缘应力
①水截面正应力

②剪应力

③水正应力

④应力


（2）部应力计算
①坝水截面正应力
中
代入中致
x0代入中致坐标原点取游坝面x 0
5 10 15 20 22754 分代入式子中：
表6－25

x
0
5
10
15
20
22754
σy
37971
390858
402007
413155
424303
430444

②坝水截面剪应力


解 代入中致
x0代入中致x 0 5 10 15 2022754分代入式子中：
表6－26

x
0
5
10
15
20
22754
τ
303768
250768
190023
121533
45298
0

③坝水截面水正应力
项系数 计算：





坝基截面表达式：
x22754代入中致x0代入中致x 0 5 10 15 20 22754 分代入式子中：
表6－27

x
0
5
10
15
20
22754
σx
243014
228493
236202
253836
269086
272

④坝应力
时式计算应力

时式计算应力

应力计算结果：
表6－28

x
0
5
10
15
20
22754

σ1
622724
573257
526424
478809
436556
430444
σ2
0
46094
111785
188182
256834
272
φ1
3866°
3603°
3321°
2838°
1514°
0

x22754时φ0 tanφ0x0时φ3866° tanφ08游坡n0 m08相致
662计扬压力


(1)边缘应力


(2)坝应力
(a) 坝底扬压力分布图2示划分两部分第部分游游呈直线变化游面游面根布拉兹原理直接写出部分渗透压力作混凝土应力：
表6－29

x
0
5
10
15
20
22754

σx
0
1873
37457
56186
74914
8523
σy
0
1873
37457
56186
74914
8523
τ
0
0
0
0
0
0

(b)计算第二部分扬压力作应力：
正应力：
中
式中：——迎水面扬压力强度
——扬压力消失点迎水面距离坝体端面总长度值
计算结果：
表6－30

x
0
10
20
30
40
4275
σy
30125
8588
12948
34484
5602
67883

剪应力：
渗透压力消失点O’界分左右两段分列出公式O’游段：
中
()
O’游段：
中
（）
计算结果：
表6－31

x
0
5
10
15
20
22754

x'
　
　
　
　
1846
46
τ
241
12408
0717
10974
10544
11

正应力：
渗透压力消失点O’界分左右两段分列出公式O’游段：

中
()
O’游段：
中
（）
计算结果：
表6－32

x
0
10
20
30
40
4275
x'
　
　
　
　
1846
46
σx
1928
14357
9434
4511
73403
185

计扬压力时应力扬压力时应力叠加计扬压力时应力情况
合成应力：
表6－33

x
0
5
10
15
20
22754
σy
409835
380718
351602
356969
293369
277332
σx
262294
224121
208179
202161
120769
1762
τ
327868
263176
190740
110559
34754
1101

表知x22754x0时坝应力σyσxτ边缘应力致相x22754时σxτ定误差
(3)计算应力
时式计算应力

时式计算应力

应力计算结果：
表6－34

x
0
5
10
15
20
22754
σ1
672129
576996
483666
414528
300104
277336
σ2
000024
27843
76115
1446
114034
1758
φ1
3866°
3672°
347°
275°
1097°
023°

x22754时φ023° tanφ0004x0时φ3866° tanφ08游坡n02 m08基致
67正常情况应力计算（AA截面）
671计扬压力


求坝基面应力：
坝体游坡n0 坝体游坡 m08 游水深 H1＝122m
游水深 H20m 截面宽度B＝107536m
坝基面应力：
∑W318573KN ∑P80511KN ∑M453798
（1）边缘应力
①水截面正应力

②剪应力

③水正应力

④应力


（2）部应力计算
①坝水截面正应力
中
代入中致
x0代入中致坐标原点取游坝面x 0
2 4 6 8 107536 分代入式子中：
表6－35

x
0
2
4
6
8
107536
σy
319793
311035
302277
29352
28476
2727

②坝水截面剪应力


解 代入中致
x0代入中致x 0 2 4 6 8107536分代入式子中：
表6－36

x
0
2
4
6
8
10754
τ
255835
16007
86317
34587
4877
0

③坝水截面水正应力
项系数 计算：





坝基截面表达式：
x107536代入中致x0代入中致x 02 4 6 8 107536 分代入式子中：
表6－37

x
0
2
4
6
8
10754
σx
204668
102504
66184
72445
98022
122

④坝应力
时式计算应力

时式计算应力

应力计算结果：
表6－38

x
0
2
4
6
8
10754
σ1
524461
397799
33047
298804
284888
272702
σ2
0
1574
3799
6716
97895
122
φ1
3866°
2846°
18087°
8687°
1495°
0

x107536时φ0 tanφ0x0时φ3866° tanφ08游坡n0
m08相致
672计扬压力


（1）边缘应力


（2）坝应力
(a) 坝底扬压力分布图2示划分两部分第部分游游呈直线变化游面游面根布拉兹原理直接写出部分渗透压力作混凝土应力：
表6－39

x
0
2
4
6
8
107536
σx
0
9912
19824
29736
39648
53295
σy
0
9912
19824
29736
39648
53295
τ
0
0
0
0
0
0

(b)计算第二部分扬压力作应力：
正应力：
中
式中：——迎水面扬压力强度
——扬压力消失点迎水面距离坝体端面总长度值
计算结果：
表6－40

x
0
10
20
30
40
4275
σy
16817
5096
6625
18346
30067
46204

剪应力：
渗透压力消失点O’界分左右两段分列出公式O’游段：
中
()
O’游段：
中
（）
计算结果：
表6－41

x
0
5
10
15
20
22754
x'
　
　
　
　
1846
46
τ
13453
6833
0214
6406
3589
137

正应力：
渗透压力消失点O’界分左右两段分列出公式O’游段：

中
()
O’游段：
中

（）
计算结果：
表6－42

x
0
10
20
30
40
4275
x'
　
　
　
　
1846
46
σx
10763
7672
4582
1491
25945
6651

计扬压力时应力扬压力时应力叠加计扬压力时应力情况
合成应力：
表6－43

x
0
2
4
6
8
107536
σy
33661
30622
27583
26378
215046
173204
σx
21543
100264
50942
442
3243
22
τ
2693
1669
8653
2818
13
137

表知x107536x0时坝应力σyσxτ边缘应力致相x22754时σxτ定误差
(3)计算应力
时式计算应力

时式计算应力

应力计算结果：
表6－44

x
0
2
4
6
8
107536
σ1
55204
399353
30527
267342
215055
173215
σ2
000024
713
215
4064
3242
2185
φ1
3866°
2916°
1879°
7198°
04°
0459°

x107536时φ0459° tanφ0008x0时φ3866° tanφ08游坡n0 m08基致
68应力分析
重力法计算设计点点：
（1）坝体强度控制水截面
（2）水截面应力极限控制游端点
（3）游侧垂直正应力控制
应力计算中求：考虑扬压力时扬压力作种荷载计入求计算结果见设计计算书知三种荷载组合考虑扬压力考虑扬压力两种情况均满足求

7溢流坝设计
71 泄水方式选择
溢流重力坝挡水泄水仅满足稳定强度求满足泄水求需足够孔口尺寸较体形堰型满足泄水求水流产生空蚀破坏泄水方式两种：
（1）开敞溢流式宣泄洪水外排冰凌漂浮物闸门全开时泄流量堰顶水头H032次方成正着库水位升高泄流量迅速增遭遇意外洪水时较超泄力闸门顶部操作方便易检修工作安全开敞溢流式广泛采
（2）孔口溢流式部设置胸墙堰顶高程较低种形式溢流孔根洪水预报提前放水加蓄洪库容提高调洪力库水位低胸墙时泄水流开场流相库水位高出孔口定高度孔口泄流超泄力开敞溢流式
综合情况工程库容达98亿立方米水库较泄洪力设计采开敞式溢流
72 溢流堰孔口设计
721溢流坝段总长度确定
设置闸门溢流坝须闸墩溢流坝分隔成干孔口前面假定知孔宽度10m孔数13设中墩厚度d＝4m边墩厚度t＝2m溢流坝段总长度
722堰顶高程确定
拟定侧收缩系数ε＝09流量系数m＝048调洪演算结果知堰顶高程2228m
73 消防设计
根形质条件选挑流消根已建工程验挑射角挑流鼻坎应高出游高水位12米鼻坎高程2006米
（1）反弧半径确定
鼻坎处水流均流速：
坎顶水深：
反弧半径R： 取
（2）水舌挑距L坑深度tk估算

式中： L——水舌挑距m
——坎顶水面流速鼻坎处均流速11倍计
——坎顶垂直方水深 m
——坎顶河床面高差m
坑水垫厚度估算公式：

式中：——水垫厚度水面算坑底m ——坑深度m
——单宽流量 ——游水位差m ——游水深m
——坑系数坚硬完整基岩坚硬完整性较差基岩软弱破碎裂隙发育基岩取
知挑流消形式坑会影响坝安全
74 溢流面设计
(1)堰顶游曲线
目前引较WES型堰面形状堰面设计水头Hd堰顶水头075095里校核洪水位堰顶高程差
Hzmax233579222810779m Hd10779085916m
堰面出现负压参考表
表7－1

HdHmax
075
0775
08
0825
085
0875
09
095
1
负压值(m)
05Hd
045Hd
04Hd
035Hd
03Hd
025Hd
02Hd
01Hd
0

表知负压值03Hd271m满足校核洪水位闸门全开时出现负压超36m求
WES曲线堰顶界分游段游段两部分游段曲线采三圆弧椭圆形式
堰顶O点游三圆弧半径水坐标值：
R105Hd452m x10175Hd1582m
R202Hd181m x20276Hd2495m
R3004Hd036m x30282Hd2549m
出三点A(1582452) B(2495181) C(2549036)
(2)堰顶O点游曲线
堰顶游曲线方程
式算坐标值表：
表7－2

xm
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
ym
0277
1
2117
3605
5448
7633
10152
12997
16163
19639

根表中数值绘堰顶游曲线OD
游直线段DE曲线OD相切D点取游直线段坡度D点坐标
求：堰面曲线求阶导数
直线DE坡度
m m
坝游反弧半径r式计算：
式中游水位差 取
反弧曲线端直线DE相切E点端河床相切F点E点F点反弧曲线圆心点O’坐标面分析法确定：
(1)反弧曲线圆心O’点

式中游堰高取
(2)E点坐标

(3)F点坐标

根述计算结果绘堰剖面曲线图示

图7－3堰剖面曲线
8深孔体形设计
81 泄水深孔结构布置
工程深孔孔底高程197米孔高6米宽4米游压力段明流明流段溢流坝面水段接反弧滑鼻坎挑流方式消鼻坎高程2006米工作闸门面闸门设置压力出口端面闸门设置直径18米通气孔游坝面出口工程深孔闸门运综合考虑决定采孔口尺寸4×6米孔口数量种泄洪布置方案调洪演算根枢纽布置设置11底孔
82 深孔布置形式选择
工程选深式泄水孔布置形式原：
1泄水力道短程水头损失相应流速系数较般较压深孔5左右工程值应该忽略
2深孔压道布置游水流衔接需弯段般弯段压力分布较复杂空蚀危险较
3求深孔局部开启条件运行压深孔条件优越压深孔引起例水力条件
4压深孔结构受力明确闸门前道承受水压力闸门没水压力作压深孔闸门没样简单动水压力数值决定闸门设摄道尾部压深孔全道受水压力作防渗稳定均利
5般道空顶施工困难尤面积深孔需较承重模板工作量时求孔口边界尺寸精确工程参丹江口水库设计利倒T形预制梁作承重模板取较效果
6述优点压深孔需钢板衬砌部位较压深孔施工容易
基述分析认工程泄水深孔压力段接明流布置较布置方案
83 进水口体形设计


图8－1底孔进水口剖面图

压泄水孔进水口指工作闸门前压力短部分进口曲线段ABC检修闸门槽CE压坡段EF组成进水口体形应满足水流水头损失求进水口形状应符合流线变化规律助已建工程验进水口曲线段采14椭圆曲线收缩矩形进水口椭圆方程：
式中：— 椭圆长半轴矩形断面泄水孔顶面曲线孔高
—采1314取13
顶部弧线曲线方程： 底部曲线采14椭圆弧

图8－2底孔底部曲线图

进水口曲线段接段直线压坡段EF压坡段坡度般14～16长度3～6m处取坡度155长度取5m
84 深孔门型选择闸门槽设置
面闸门应十分广泛满足种类型泄水孔道需优点：1封闭相面积孔口2占水流方空间尺寸较3门叶移出孔口便检修维护4门叶孔口间互换孔口较情况兼作孔事门检修门5门叶高度分成数段便工组装6移动式启闭机适应性较综合种情况工程工作闸门选面闸门
检修闸门采面闸门浮箱闸门采较简单叠梁
浮箱闸门静水中运行操作较费时需定吃水深度运转门叶质量较造价较高检修闸门选面闸门
考虑工程量较较低设事闸门检修闸门面闸门非常时期兼作事闸门
85 渐变段设计
进水口闸门需设置渐变段渐变段采圆角渡长度(23)D取6米
86 通气孔压设计
减检修闸门启闭力应检修闸门工作闸门间设置水库连通压根已建工程验取压径02m控制阀布置廊道
估算公式：
式中—通气孔通气量m3s
—水流速度ms
A—闸门泄水孔面积m2
—通气孔允许风速般超4045ms
—通气孔断面面积m2
—通气孔直径m
闸孔流量： 4404m3s


∴ 通气孔直径： 取通气孔05m
避免提闸泄水时门形负压需检修闸门工作闸门设通气孔通气孔面积式估算般闸孔面积10％
闸孔面积A24m2通气孔面积240 m2
综合两种情况通气孔直径18米
87 出水口
出水口前采1：5压坡段出口断面面积孔身断面85～95孔身断面面积出口断面面积255～285 m2出口断面矩形尺寸取5×5m面积Ac＝25 m2满足条件
88 水力计算
压泄水孔泄流力公式计算
式中：H—库水位出口水面间高差m
Ac—出口断面面积m2
µ—流量系数压力短长度超10倍孔高时闸门槽时µ＝08～085闸门槽时µ＝09～095
代入数

9坝细部构造
重力坝细部构造包括坝顶结构坝体分缝排水廊道布置混凝土分区等容构造合理选型布置改善坝工作性态提高坝体抗滑稳定性改善坝体应力满足运施工求保证坝正常工作
91 坝顶结构设计
911 闸门高度确定
门高＝正常高水位堰顶高程+（01～02）＝23222228+（01～02）＝95m
取门高11m
912 闸门形式选择布置
闸门分工作闸门检修闸门事闸门工程工作闸门选弧形闸门封闭相面积孔口需机架桥高度闸墩厚度较没影响水流流态门槽需启闭力较摩擦阻力启闭力影响较埋设件数量较少
检修闸门选面闸门面闸门应十分广泛满足种类型泄水孔道需门叶移出孔口便检修维护
考虑工程量较较低设事闸门检修闸门面闸门非常时期兼作事闸门
闸门布置：工作闸门布置溢流坝坝顶稍偏游防闸门部分开启时水舌脱离坝形成负压采弧形闸门门尺寸宽×高10×11m工作闸门游设面闸门间距2米
闸墩：闸墩墩头形状游采半圆形游采流线型游布置工作桥中墩厚度4m边墩厚度2m溢流坝分缝设闸墩中间
工作桥布置卷扬机启闭机游布置交通桥桥高程非溢流坝高程
92 坝顶构造
坝顶游设置防浪墙宜采坝体连成整体钢筋混凝土结构墙身应足够厚度抵挡波浪漂浮物击取墙高12m厚度30cm防浪墙坝体横缝处留伸缩缝缝设止水游侧设置栏杆路灯保护行行车安全 坝顶采混凝土路面两侧倾斜坡度2两边设置排水便排路面雨水坝顶公路两侧设宽1m行道高出坝顶路面20cm坝顶总宽度10m细部构造图示：

图9－1 坝顶细部构造图
93 坝体分缝
横缝
垂直坝轴线布置横缝坝体分成干坝段工程非溢流坝段横缝间距（坝段宽度）15米溢流坝段孔口宽10米闸墩宽4米横缝间距14米厂房坝段横缝间距受厂房长度尺寸影响设412米分三机组段安装间距离缝宽2cm横缝永久性缝缝面面缝设置止水
缝
适应混凝土浇筑力减施工期温度应力常行坝轴线方设缝布置型式采铅直缝缝坝面垂直相交缝间距般1530m工程中挡水坝设置条缝溢流坝深孔坝段设置两条缝缝设键槽埋设灌浆系统蓄水前进行灌浆
水施工缝
混凝土浇筑块厚度般154m基岩附152m利散热减少升温防止开裂缝两侧相邻坝块水缝错开布置



图9－2 坝体分缝图
94 止水设置
坝体采两道金属止水片中间设置防渗沥青井金属止水片采10mm厚紫铜片作成申缩︷形侧混泥土长度25cm第道止水游面距离应利改善该部位应力取10m缝间贴沥油毡两道止水片间距1m中间设直径25cm沥青井井底设沥青排出便排出老化沥青重填新料止水片部深入基岩30cm混凝土紧密嵌固部伸坝顶止水设置图示：
图9－3 止水设置图
95 坝体混凝土分区
坝体部位工作条件混凝土强度抗渗抗冻抗刷抗裂等性求节约合理水泥通常坝体部位工作条件分区采标号混凝土图示：

图9－4 坝体分区示意图

图中：Ⅰ区――游水位坝体表层混凝土
Ⅱ区――游水位变化区坝体表层混凝土
Ⅲ区――游低水位坝体表层混凝土
Ⅳ区――基混凝土
Ⅴ区――坝体部混凝土
Ⅵ区――抗刷求部位混凝土：溢流面泄水孔导墙闸墩等
混凝土分区尺寸般：外部（ⅠⅡⅢ区）混凝土区厚度值2～3m游面厚度游面基础混凝土（Ⅵ区）厚度般01L（L坝体底部边长）30m标号混凝土间良接触带
表9－5 混泥土分区结果

分区厚度（米）
强度等级
抗渗等级
抗冻等级
水灰
Ⅰ 3
C20
W2
F150
06
Ⅱ 3
C20
W6
F150
05
Ⅲ 3
C20
W6
F150
055
Ⅳ 3
C30
W6
F150
055
Ⅴ 3
C20
W6
F100
07
Ⅵ 3
C20
W4
F100
05

96 廊道系统
满足灌浆排水观测检查交通等求需坝体设置种途廊道
961基础灌浆排水廊道
坝基游面帷幕灌浆常须坝体完成浇筑定高程开始进行便利混凝土压重提高灌浆压力灌浆质量通常坝游基础部位设置专基础灌浆廊道离游面距离00501倍水头45 m般采圆方标准型式取底宽25m高35m灌浆廊道离基岩面应保持定距离15倍廊道宽度便进行基础面接触灌浆部游侧设排水沟低处设集水井拟定灌浆廊道尺寸底宽25m高35m距游面425米底面距基岩面5米
基础排水廊道横方布置常直接设置基岩中钻排水孔增加排水效果降低坝基渗透压力浮托力基础排水廊道般宽度1525米高度2235米取排水廊道1525米廊道布置图示：

图9－6廊道布置图
962坝体检查排水廊道
基础廊道坝高隔20m设置层廊道便检查排坝体渗水廊道形式圆方标准断面采宽度15米高度22米游侧距游坝面4米左右岸出口廊道连接图示




图9－7廊道连接图
廊道削弱坝体断面附区域易造成应力集中改善应力分布常廊道做成圆顶底似椭圆形断面跨横缝横廊道做成顶部三角形底部水断面廊道四周应适配筋

10基处理
101 基开挖清理
坝址处河床2～10m覆盖层风化层基开挖时应覆盖层严重风化层全部挖掉坝基利基岩高程185m水流方开挖成锯齿状游坝基面开挖浅齿墙坝轴线方两岸岸坡坝段基础开挖成足够宽度分级台台宽度少13坝段长相邻两级台高差超10m
1河流方宜开挖成略游倾斜锯齿状（坡度1：8长4m坡度1：1长05m）游坝基面开挖成浅齿墙（深4m底宽3m）增强坝体抗滑稳定图示：

图10－1 基锯齿状开挖浅齿墙（单位：cm）
2行坝轴线方应量开挖成足够宽度(般坝段长度30％～50％)分级利坝侧稳定坝体横缝应位台开挖成锐角准外相邻台阶高差宜般10m图示：
图10－2 基分级台阶状开挖
（①②③④－坝体横缝位置√－适宜×－宜）
102 坝基帷幕灌浆排水设置
基进行帷幕灌浆处理降低坝底渗透压力防止坝基产生机械化学涌减少坝基渗流量帷幕灌浆钻孔方原应量穿裂隙岩石层面考虑实际施工条件钻孔倾角宜常控制0°～10°间帷幕深度基础岩石透水层深度作建筑物水头帷幕身防渗降低坝底扬压力求确定通常（03～07）H里取20米
排水孔幕设置排排水孔距3米孔径200毫米孔深12米设两排辅助排水孔孔距5米孔径200毫米孔深12米坝体排水通常设坝体游面距离3－5米该坝取间距3米孔径200毫米
103 坝基固结灌浆
提高基岩整体性基岩承载力减少均匀沉陷提高基表层防渗性需坝基进行加固处理
固结灌浆孔布置坝踵坝趾附．节理裂隙发育破碎带范围灌浆孔布置呈梅花形方格形孔径130mm
灌浆孔孔深6m必时应适加深钻孔方垂直基岩面 灌浆孔孔距孔径应根质条件参罐浆试验确定 灌浆压力掀动基岩原应量取较值

1洪水调节
11建筑物等级调洪步骤
111建筑物等级
工程综合利水利水电工程非常洪水位2345米该高程应水库容积9752亿m3属等装机容量24万kw属四等保障合县重工厂居民生命安全属二等灌溉田约75万亩属二等枢纽工程二等工程设计区山区丘陵区采百年遇设计(P1)千年遇校核(P01)正常洪水情况安全泄量5300米3秒非常洪水安全泄量7300米3秒
112选单宽流量q
坝址质属震旦纪岩层坝址附没发现断层坝址左岸河床处绢绿石英片岩质极坚抗压强度9001000公斤（厘米）2坝址右岸云母石英砂质片岩表层风化强度佳抗压强度600800公斤（厘米）2片状石英岩风化轻分布河床底部绢绿石英片岩相间存层厚约3050米抗压强度9001000公斤（厘米）2
初定q120 m3s
113确定堰顶水头
公式知
q单宽流量120m3s
闸墩侧收缩系数墩头关取09
m流量系数堰顶关 取m048
计算：HZ1579m
114初定堰顶高程
公式 HH校 HZ 计算：H2345157921871米
中：H校 取非常洪水位2345米
取堰顶高程220米
115初定表孔尺寸前缘长度
选取溢流坝表孔溢流公式：知溢流堰净宽
Q取校核洪水位表孔洪峰流量11580m3s选板闸门设孔口宽度b10m（取8~12m间）孔口数nLb965 取10孔闸墩厚度d4m
前缘长度
116确定底板高程孔口尺寸
设计枢纽时求考虑水库泄空性求枯水期水库放空死水位需时间月取时间天非常洪水位放死水位放空水量
时间
泄流量 （枯水期流量）
底孔泄流根水力学公式取
孔口中心处水头取
底孔面积
选取1底孔尺寸4×6底板高程取197米顶板高程203米孔口中心线处200米建基面高程185米
12 调洪演算计算结果
根典型洪水程线推求设计洪水线校核洪水线采倍放法洪峰控制设计洪水放倍：设计洪峰流量实际洪峰流量理校核洪水放：出表示洪水线
表1－1

时间
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
典型洪水线
59
451
1205
2400
5400
6500
5700
4850
4150
3450
设计洪水线
82
628
1678
3342
7518
9050
7936
6753
5778
4803
校核洪水线
105
803
2147
4276
9620
11580
10155
8640
7393
6146
时间
40
44
48
52
56
60
64
68
72

典型洪水线
2760
2208
1730
1295
980
699
435
234
79

设计洪水线
3843
3074
2409
1803
1364
973
606
326
110

校核洪水线
4917
3934
3082
2307
1746
1245
775
417
141


底孔泄量占设计洪峰流量例占校核洪峰流量例较忽略计底孔泄量参加调洪演算
表孔泻流量公式侧收缩系数取09流量系数取048设计洪水时采7孔泄洪校核洪水时采11孔泄洪
孔宽时 起调水位汛前水位应单宽流量( H汛前水位堰顶高程221米差)设计流量校核流量
孔宽时 起调水位汛前水位应单宽流量( H汛前水位堰顶高程2228米差)设计流量校核流量
表1－2 设计洪水（P1）时计算表开7孔10米×8米
（宽×高）泄洪堰顶高程221米

时间（h)
设计流量
均设计
流量
泄流量
均泄
流量
蓄水量变
化量
水库存
水量
水库水位
泄流量

Q(m3s)
(m3s)
q(m3s)
q(m3s)
(m3)
(108m3)
（m）
q'
0
82146

82146


6420
225800

4
627931
355038
627931
355039
0000
6420
225800

8
1677731
1152831
1427687
1027809
1800313477
6438
225845
1427687
12
3341538
2509635
1589871
1508779
14412320862
6582
226205
1589871
16
7518462
5430000
2206616
1898244
50857293600
7091
227477
2206616
20
9050000
8284231
3298896
2752756
79653236677
7887
229468
3298896
24
7936154
8493077
4218821
3758859
68172745292
8569
230977
4218821

28
6752692
7344423
4772359
4495590
41023196308
8979
231832
4772359
32
5778077
6265385
5043965
4908162
19544005662
9175
232239
5043965
34
5290770
5534423
5134175
5089070
6413086246
9239
232372
5134175
3454
5159196
5224983
5150931
5142553
1186991820
9251
232397
5150931
36
4803462
5290769
5089299
5066632
3227576123
9207
232306
5089299
40
3842769
4323115
4800000
4967088
9273198462
9146
232179
5003905
44
3074215
3458492






48
2408692
2741454






52
1803038
2105865






56
1364462
1583750






60
973223
1168842






64
605654
789438






68
325800
465727






72
109992
217896







34时32分24秒入库流量等出库流量Zmax232397mQmax5150931m3s Vmax9251108m3泄流量5150931 m3s设计安全流量方案满足求
表1－3 校核洪水（P01）时计算表开11孔10米×8米
（宽×高）泄洪堰顶高程221米

时间（h)
校核流量
均校核
流量
泄流量
均泄
流量
蓄水量变
化量
水库存
水量
水库水位
泄流量

Q(m3s)
(m3s)
q(m3s)
q(m3s)
(m3)
(108m3)
（m）
q'
0
105111

105111

0000
6420
225800

4
803474
454292
803474
454293
0000
6420
225800

8
2146754
1475114
2146754
1475114
0000
6420
225800

12
4275692
3211223
2444116
2295435
13187348308
6552
226130
2444116
16
9620308
6948000
3530938
2987527
57030811200
7122
227555
3530938
20
11580000
10600154
5449670
4490304
87981837785
8002
229755
5449670
24
10154769
10867385
6862399
6156035
67843441662
8680
231209
6862399
28
8640462
9397615
7537730
7200065
31644732738
8997
231869
7537730
30
8016924
8328693
7752131
7644931
9846173077
9095
232074
7752131
308
7767508
7892216
7790283
7771207
1742526720
9113
232110
7790283
32
7393385
8016923
7667415
7602573
5966648308
9057
231993
7667415
36
6146308
6769846







40
4917046
5531677






44
3933637
4425342






48
3082062
3507849






52
2307092
2694577






56
1745908
2026500






60
1245295
1495602






64
774969
1010132






68
416880
595925






72
140742
278811







30时48分入库流量等出库流量Zmax232110mQmax7790283m3s
Vmax9113108m3泄流量7790283m3s校核安全流量方案满足求
表1－4 设计洪水（P1）时计算表开7孔10米×8米
（宽×高）泄洪堰顶高程2228米

时间（h)
设计流量
均设计
流量
泄流量
均泄流量
蓄水量变
化量
水库存
水量
水库水位
泄流量

Q(m3s)
(m3s)
q(m3s)
q(m3s)
(m3)
(108m3)
（m）
q'
0
82146

82146

0000
6420
225800

4
627931
355038
627931
355039
0000
6420
225800

8
1677731
1152831
754232
691082
6649189477
6486
225966
754232
12
3341538
2509635
975414
864823
23685287262
6723
226558
975414
16
7518462
5430000
1609417
1292416
59581216800
7319
228048
1609417
20
9050000
8284231
2701376
2155397
88255213477
8202
230212
2701376
24
7936154
8493077
3621425
3161401
76776140492
8969
231811
3621425
28
6752692
7344423
4254596
3938011
49052341108
9460
232833
4254596
32
5778077
6265385
4609215
4431906
26402099262
9724
233383
4609215
36
4803462
5290769
4731352
4670284
8934994523
9813
233570
4731352
3632
4726607
4765034
4735684
4733518
453831109
9818
233579
4737584
38
4323116
4563289
4701144
4716248
2202616523
9791
233524
4701144
40
3842769
4323115
4658078
4694715
5351034462
9760
233458
4658078
44
3074215
3458492






48
2408692
2741454






52
1803038
2105865






56
1364462
1583750






60
973223
1168842







64
605654
789438






68
325800
465727






72
109992
217896







36时19分12秒入库流量等出库流量Zmax233579m Qmax4735684m3s Vmax9818108m3 泄流量4735684 m3s设计安全流量方案满足求
表1－5 校核洪水（P01）时计算表开7孔10米8米
（宽高）泄洪堰顶高程2228米

时间（h)
校核流量
均校核流量
泄流量
均泄流量
蓄水量变
化量
水库存水量
水库水位
泄流量

Q(m3s)
(m3s)
q(m3s)
q(m3s)
(m3)
(108m3)
（m）
q'
0
105111

105111

0000
6420
225800

4
803474
454292
803474
454293
0000
6420
225800

8
2146754
1475114
1188714
996094
6897885785
6489
225972
1188714
12
4275692
3211223
1577211
1382963
26326952308
6752
226631
1577211
16
9620308
6948000
2752487
2164849
68877374400
7441
228353
2752487
20
11580000
10600154
4666191
3709339
99227733785
8433
230694
4666191
24
10154769
10867385
6185924
5426058
78355110462
9217
232327
6185924
28
8640462
9397615
7020187
6603056
40241662338
9619
233165
7020187
32
7393385
8016923
7285224
7152706
12444733108
9744
233424
7285224
3225
7315443
7354414
7307897
7296561
833085381
9752
233442
7303083
33
7081616
7237500
7272469
7278847
595386969
9738
233412
7272469
36
6146308
6769846
7194958
7240091
6771525785
9676
233283
7140604
40
4917046
5531677






44
3933637
4425342






48
3082062
3507849






52
2307092
2694577






56
1745908
2026500






60
1245295
1495602






64
774969
1010132






68
416880
595925






72
140742
278811







32时15分入库流量等出库流量Zmax233442m Qmax7307897m3s
Vmax9752×108m3泄流量校核安全流量相接满足求
表1－6 调洪演算成果

方案
堰顶高程(m)
工况
Q(m3s)
H(m)

221
设计
5150931
232397
221
校核
7790283
23211
二
2228
设计
4735684
233442
2228
校核
7307897
233579

2坝体稳定计算应力分析
21坝体稳定计算
211基资料
坝顶高程：2360 m 坝顶宽度： 8m 坝高：51m
游坡度：n02 游坡度：m08 坝底宽度：L 4275m
正常蓄水位 游：2322m 游：1886m
设计洪水位（P 1 ） 游：233442 m 游：1977m
校核洪水位（P 001 ）游：233579 m 游：1996m
死水位：2150m 混凝土容重：24 KNm3
混凝土基岩间抗剪强度参数值：f065
212稳定计算
（A）正常蓄水位情况（游水位2322m游水位1886m）荷载作（单宽计算）
H12322185472m H2188618536m H47236436m


①重
W1 8×(236185)×24 9792KN W2 05×4×(205185)×24 960KN
W3 05×3075×(223442185)×24 141851KN
∑W 249371KN (↓)
②水重
W4 05×4×(205185)×10 400KN W5 4×(2322205)×10 1088KN
W605×(1886185)2×08×10 5184KN
∑W 153984 KN (↓)
③扬压力 扬压力折减系数025
U1 γH2 B10×36×4275 1539KN U2 05×agH×(427586)18612KN
U3 05×86×(agH+ gH) 23435KN ∑U 57437KN (↑)
④静水压力
P1 γH12 2 05×10×4722 111392KN (→)
P2 γH22 2 05×10×362 648KN (←)
∑P 110744 KN (→)
⑤浪压力（直墙式）
表2－1 波高波长波浪中心线计算水位高度

均波长L(m)
波高hL(m)
坝前水深H(m)
水面壅高hZ(m)
1327
1356
48579
048

坝前水深半波长深水波

KN (→)
⑥泥沙压力
(KN)
式中：──坝面单位宽度水泥沙压力
──竖直方泥沙压力
γSb ── 淤沙浮容重 取10 KNm3
h S ── 坝前泥沙淤积厚度
── 淤沙摩擦角取30°
该工程年均输沙量335万公吨年V沙 215 ×106m3
k3302>100 水库淤积缓慢考虑泥沙淤积影响计泥沙压力
正常情况抗滑稳定分析：
抗滑稳定安全系数
式中：──接触面总铅直力
──接触面总水力
U──作接触面扬压力
f──接触面间摩擦系数

满足抗滑稳定求
（B）设计洪水位情况（游水位233442m游水位1977m）荷载作（单宽计算）
H123344218548442m H21977185127m H4844212735742m

①重
W1 8×(236185)×24 9792KN W2 05×4×(205185)×24 960KN
W3 05×3075×(223442185)×24 141851KN
∑W 249371KN (↓)
②水重
W4 05×4×(205185)×10 400KN
W5 4×(233579205)×10 114316KN
W605×(1977185)2×08×10 64516KN
∑W 218832 KN (↓)
③扬压力 扬压力折减系数025
U1gH2B10×127×4275 542925KN
U2 05×agH×(427586)15316KN
U3 05×86×(agH+ gH) 19285KN ∑U 888935KN (↑)
④静水压力
P1 γH12 2 05×10×485792 11800KN (→)
P2 γH22 2 05×10×1272 80645KN (←)
∑P 1099355 KN (→)
⑤浪压力（直墙式）
表2－2 波高波长波浪中心线计算水位高度

均波长L(m)
波高hL(m)
坝前水深H(m)
水面壅高hZ(m)
1327
1356
48579
048

坝前水深半波长深水波

KN (→)
水库淤积缓慢考虑泥沙淤积影响计泥沙压力
设计情况抗滑稳定分析：
抗滑稳定安全系数
满足抗滑稳定求
（C）校核洪水位情况（游水位233579m游水位1996m） 荷载作（单宽计算）
H123357918548579m H21996185146m H48579－1463398m

①重
W1 8×(236185)×24 9792KN W2 05×4×(205185)×24 960KN
W3 05×3075×(223442185)×24 141851KN
∑W 249371KN (↓)
②水重
W4 05×4×(205185)×10 400KN
W5 4×(233442205)×10 113768KN
W605×(1996185)2×08×10 85264KN
∑W 239032KN (↓)
③扬压力 扬压力折减系数03
U1 γH2 B10×146×4275 62415KN U2 05×agH×(427586)14446 KN
U3 05×86×(agH+ gH) 1819KN ∑U 95051KN (↑)
④静水压力
P1 γH12 2 05×10×484422 11733KN (→)
P2 γH22 2 05×10×1462 10658KN (←)
∑P 106672KN (→)
⑤浪压力（直墙式）
表2－3 波高波长波浪中心线计算水位高度

均波长L(m)
波高hL(m)
坝前水深H(m)
水面壅高hZ(m)
735
0648
48442
02

坝前水深半波长深水波

KN (→)
水库淤积缓慢考虑泥沙淤积影响计泥沙压力

校核情况抗滑稳定分析：
抗滑稳定安全系数
满足抗滑稳定求
表2－4 抗滑稳定安全系数列表

荷载组合
低安全值（Ks）
设计值
正常情况
105
121
设计情况
105
107
校核情况
1
108

三种情况均满足抗滑稳定求坝体稳定
22正常情况应力计算 （坝基面）
221计扬压力
求坝基面应力
坝体游坡n02 坝体游坡 m08 游水深 H1＝472m
游水深 H236m 截面宽度B＝4275
坝基面应力：
∑W2647694KN ∑P1113531KN ∑M1336351

（1）边缘应力
①水截面正应力
公式
(游边缘应力）：


②剪应力

③水正应力

④应力




（2）部应力计算
①坝水截面正应力
中
代入中致
x0代入中致坐标原点取游坝面x 0
10 20 30 40 4275 分代入式子中：
表2－5

x
0
10
20
30
40
4275
σy
66322
64269
62217
60164
58111
57547

②坝水截面剪应力

解 代入中致
x0代入中致x 0 10 20 30 40 4275 分代入式子中：
表2－6

x
0
10
20
30
40
4275
τ
50177
40099
28712
16016
2011
2069

③坝水截面水正应力
项系数 计算：









坝基截面表达式：
x4275代入中致x0代入中致x 0 10 20 30 40 4275 分代入式子中：
表2－7

x
0
10
20
30
40
4275
σx
43742
42184
42401
44036
46733
47614

④坝应力
时式计算应力

时式计算应力

应力计算结果：
表2－8

x
0
10
20
30
40
4275
σ1
106464
948186
826825
70032
584566
57961
σ2
36
116346
21935
341683
463883
472
φ1
3866°
373°
3548°
3164°
9736°
1131°

x4275时φ1131° tanφ02x0时φ3866° tanφ08游坡n02 m08相致
222计扬压力


（1）边缘应力




（2）坝应力
(a) 坝底扬压力分布图2示划分两部分第部分游游呈直线变化游面游面根布拉兹原理直接写出部分渗透压力作混凝土应力：
表2－9

x
0
10
20
30
40
4275
σx
36
6792
9984
13176
16368
172458
σy
36
6792
9984
13176
16368
172458
τ
0
0
0
0
0
0

(b)计算第二部分扬压力作应力：
正应力
中

式中：——迎水面扬压力强度
——扬压力消失点迎水面距离坝体端面总长度值
计算结果：
表2－10

x
0
10
20
30
40
4275
σy
48138
1152
25095
61712
98329
1084

剪应力
渗透压力消失点O’界分左右两段分列出公式O’游段：

中

()
O’游段：
中

（）
计算结果：
表2－11

x
0
10
20
30
40
4275
x'
　
　
　
　
585
86
τ
3851
135
295
10826
23844
3823

正应力σx
渗透压力消失点O’界分左右两段分列出公式O’游段：

中

()
O’游段：
中



（）
计算结果：
表2－12

x
0
10
20
30
40
4275
x'
　
　
　
　
585
86
σx
30808
13558
6
4142
198562
2919

计扬压力时应力扬压力时应力叠加计扬压力时应力情况
合成应力：
表2－13

x
0
10
20
30
40
4275
σy
67535465
586292569
49723049
4081684
31910632
2946142
σx
43222698
367478498
33017467
3127443
10509205
1177689
τ
54028372
414493033
28417781
14933805
37296418
589244

表知x4275x0时坝应力σyσxτ边缘应力均相致
(3)计算应力：
时式计算应力

时式计算应力

应力计算结果：
表2－14

x
0
10
20
30
40
4275
σ1
110758
90557
7099
51723
31917
3064
σ2
000012
48196
117503
20368
105027
00077
φ1
3866°
3761°
3681°
3614°
10°
1131°

x4275时φ1131° tanφ02x0时φ3866° tanφ08游坡n02 m08相致
23校核情况应力计算（坝基面）
231计扬压力
求坝基面应力
坝体游坡n02 坝体游坡 m08 游水深 H1＝48579m
游水深 H2146m 截面宽度B＝4275
坝基面应力：
∑W2732742KN ∑P10682782KN ∑M33336446

(1)边缘应力
①水截面正应力
公式
(游边缘应力）：


②剪应力

③水正应力

④应力




(2)部应力计算
①坝水截面正应力
中
代入中致
代入中致x 0 10 20 30 40 4275 分代入式子中：
表2－15

x
0
10
20
30
40
4275
σy
748684
697481
646278
595076
543873
529792

②坝水截面剪应力

解 代入中致
代入中致x 0 10 20 30 40 4275 分代入式子中：
表2－16

x
0
10
20
30
40
4275
τ
482147
3816
272283
154199
27347
9074

③坝水截面水正应力
项系数 计算：





坝基截面表达式：
代入致代入致x 0 10 20 30 40 4275代入式子中：
表2－17

x
0
10
20
30
40
4275
σx
531717
51515
492321
476261
480
486235

④坝应力
时式计算应力

时式计算应力

应力计算结果：
表2－18

x
0
10
20
30
40
4275
σ1
11344
998653
852255
700915
553982
531607
σ2
146
213978
286344
370421
469893
48442
φ1
3866°
3828°
3711°
3447°
0428°
1131°

x4275时φ1131° tanφ02x0时φ3866° tanφ08游坡n02 m08相致
232计扬压力



(1)边缘应力




(2)坝应力
(a) 坝底扬压力分布图2示划分两部分第部分游游呈直线变化游面游面根布拉兹原理直接写出部分渗透压力作混凝土应力：
表2－19

x
0
10
20
30
40
4275
σx
146
17444
20288
23132
25976
26758
σy
146
17444
20288
23132
25976
26758
τ
0
0
0
0
0
0

(b)计算第二部分扬压力作应力：
正应力
中

式中：——迎水面扬压力强度
——扬压力消失点迎水面距离坝体端面总长度值
计算结果：
表2－20

x
0
10
20
30
40
4275
σy
3485
834
1817
4468
7119
7848

剪应力
渗透压力消失点O’界分左右两段分列出公式O’游段：

中

()
O’游段：
中

（）
计算结果：
表2－21

x
0
10
20
30
40
4275
x'
　
　
　
　
585
86
τ
2788
977
213
784
1726
2768

正应力σx
渗透压力消失点O’界分左右两段分列出公式O’游段：

中

()
O’游段：
中



（）
计算结果：
表2－22

x
0
10
20
30
40
4275
x'
　
　
　
　
585
86
σx
223
982
435
3
14375
21132

计扬压力时应力扬压力时应力叠加计扬压力时应力情况
合成应力：
表2－23

x
0
10
20
30
40
4275
σy
63753
53138
42523
31908
21293
18374
σx
40802
35053
29379
24794
7649
733
τ
510026
39137
27015
14636
10085
3675

表知x4275x0时坝应力σyσxτ边缘应力 致相等中x4275时值定误差
(3)计算应力
时式计算应力

时式计算应力

应力计算结果：
表2－24

x
0
10
20
30
40
4275
σ1
104555
84264
63754
43413
21367
191086
σ2
000029
3927
8148
13289
7575
002
φ1
3866°
385°
3816°
3817°
421°
1132°

x4275时φ1132° tanφ02x0时φ3866° tanφ08游坡n02 m08相致
24正常情况应力计算（游转折点）
241计扬压力
求坝基面应力
坝体游坡n0 坝体游坡 m08 游水深 H1＝272m
游水深 H20m 截面宽度B＝22754m
坝基面应力：
∑W921712KN ∑P376011KN ∑M218893


(1)边缘应力
①水截面正应力


②剪应力

③水正应力

④应力




(2)部应力计算
①坝水截面正应力
中
代入中致
x0代入中致坐标原点取游坝面x 0
5 10 15 20 22754 分代入式子中：
表2－25

x
0
5
10
15
20
22754
σy
37971
390858
402007
413155
424303
430444

②坝水截面剪应力


解 代入中致
x0代入中致x 0 5 10 15 2022754分代入式子中：
表2－26

x
0
5
10
15
20
22754
τ
303768
250768
190023
121533
45298
0

③坝水截面水正应力
项系数 计算：





坝基截面表达式：
x22754代入中致x0代入中致x 0 5 10 15 20 22754 分代入式子中：
表2－27

x
0
5
10
15
20
22754
σx
243014
228493
236202
253836
269086
272

④坝应力
时式计算应力

时式计算应力

应力计算结果：
表2－28

x
0
5
10
15
20
22754
σ1
622724
573257
526424
478809
436556
430444
σ2
0
46094
111785
188182
256834
272

φ1
3866°
3603°
3321°
2838°
1514°
0

x22754时φ0 tanφ0x0时φ3866° tanφ08游坡n0 m08相致
242计扬压力

(1)边缘应力




(2)坝应力
(a) 坝底扬压力分布图2示划分两部分第部分游游呈直线变化游面游面根布拉兹原理直接写出部分渗透压力作混凝土应力：
表2－29

x
0
5
10
15
20
22754
σx
0
1873
37457
56186
74914
8523
σy
0
1873
37457
56186
74914
8523
τ
0
0
0
0
0
0

(b)计算第二部分扬压力作应力：
正应力
中

式中：——迎水面扬压力强度
——扬压力消失点迎水面距离坝体端面总长度值
计算结果：
表2－30

x
0
10
20
30
40
4275
σy
30125
8588
12948
34484
5602
67883

剪应力
渗透压力消失点O’界分左右两段分列出公式O’游段：

中
()
O’游段：
中
（）
计算结果：
表2－31

x
0
5
10
15
20
22754
x'
　
　
　
　
1846
46
τ
241
12408
0717
10974
10544
11

正应力σx
渗透压力消失点O’界分左右两段分列出公式O’游段：

中
()
O’游段：
中

（）
计算结果：
表2－32

x
0
10
20
30
40
4275
x'
　
　
　
　
1846
46
σx
1928
14357
9434
4511
73403
185

计扬压力时应力扬压力时应力叠加计扬压力时应力情况
合成应力：
表2－33

x
0
5
10
15
20
22754
σy
4098346
38071822
35160182
35696949
293369
2773317
σx
2622942
22412132
20817903
20216078
12076895
1761747
τ
3278677
26317641
19074008
11055871
34754211
1100878

表知x22754x0时坝应力σyσxτ边缘应力致相x22754时σxτ定误差
(3)计算应力
时式计算应力

时式计算应力

应力计算结果：
表2－34

x
0
5
10
15
20
22754
σ1
672129
576996
483666
414528
300104
277336
σ2
000024
27843
76115
14460
114034
1758
φ1
3866°
3672°
347°
275°
1097°
023°

x22754时φ023° tanφ0004x0时φ3866° tanφ08游坡n02 m08基致
25正常情况应力计算（AA截面）
251计扬压力
求坝基面应力
坝体游坡n0 坝体游坡 m08 游水深 H1＝122m
游水深 H20m 截面宽度B＝107536m
坝基面应力：
∑W318573KN ∑P80511KN ∑M453798


(1)边缘应力
①水截面正应力

②剪应力

③水正应力

④应力


(2)部应力计算
①坝水截面正应力
中
代入中致
x0代入中致坐标原点取游坝面x 0
2 4 6 8 107536 分代入式子中：
表2－35

x
0
2
4
6
8
107536
σy
319793
311035
302277
29352
28476
2727

②坝水截面剪应力


解 代入中致
x0代入中致x 0 2 4 6 8107536分代入式子中：
表2－36

x
0
2
4
6
8
107536
τ
255835
16007
86317
34587
4877
0

③坝水截面水正应力
项系数 计算：





坝基截面表达式：
x107536代入中致x0代入中致x 02 4 6 8 107536 分代入式子中：
表2－37

x
0
2
4
6
8
107536
σx
204668
102504
66184
72445
98022
122

④坝应力
时式计算应力

时式计算应力

应力计算结果：
表2－38

x
0
2
4
6
8
107536
σ1
524461
397799
33047
298804
284888
272702
σ2
0
1574
3799
6716
97895
122

φ1
3866°
2846°
18087°
8687°
1495°
0

x107536时φ0 tanφ0x0时φ3866° tanφ08游坡n0 m08相致
252计扬压力

(1)边缘应力


(2)坝应力
(a) 坝底扬压力分布图2示划分两部分第部分游游呈直线变化游面游面根布拉兹原理直接写出部分渗透压力作混凝土应力：
表2－39

x
0
2
4
6
8
107536
σx
0
9912
19824
29736
39648
53295
σy
0
9912
19824
29736
39648
53295
τ
0
0
0
0
0
0

(b)计算第二部分扬压力作应力：
正应力
中
式中：——迎水面扬压力强度
——扬压力消失点迎水面距离坝体端面总长度值
计算结果：
表2－40

x
0
10
20
30
40
4275
σy
16817
5096
6625
18346
30067
46204

剪应力
渗透压力消失点O’界分左右两段分列出公式O’游段：

中
()
O’游段：
中
（）
计算结果：
表2－41

x
0
5
10
15
20
22754
x'
　
　
　
　
1846
46
τ
13453
6833
0214
6406
3589
137

正应力σx
渗透压力消失点O’界分左右两段分列出公式O’游段：

中
()
O’游段：
中

（）
计算结果：
表2－42

x
0
10
20
30
40
4275
x'
　
　
　
　
1846
46
σx
10763
7672
4582
1491
25945
6651

计扬压力时应力扬压力时应力叠加计扬压力时应力情况
合成应力：
表2－43

x
0
2
4
6
8
107536
σy
33661
30622
27583
26378
215046
173204
σx
21543
100264
50942
442
3243
22
τ
2693
1669
8653
2818
13
137

表知x107536x0时坝应力σyσxτ边缘应力
致相x22754时σxτ定误差
(3)计算应力
时式计算应力

时式计算应力

应力计算结果：
表2－44

x
0
2
4
6
8
107536
σ1
55204
399353
30527
267342
215055
173215
σ2
000024
713
215
4064
3242
2185
φ1
3866°
2916°
1879°
7198°
04°
0459°

x107536时φ0459° tanφ0008x0时φ3866° tanφ08游坡n0 m08基致

3 溢流堰设计计算
31堰面选择计算
(1)堰顶游曲线
目前引较WES型堰面形状堰面设计水头Hd堰顶水头075095里校核洪水位堰顶高程差
Hzmax23357922281078m Hd1078085916m
堰面出现负压参考表
表3－1

HdHmax
075
0775
08
0825
085
0875
09
095
1
负压值(m)
05Hd
045Hd
04Hd
035Hd
03Hd
025Hd
02Hd
01Hd
0

表知负压值03Hd271m满足校核洪水位闸门全开时出现负压超36m求
WES曲线堰顶界分游段游段两部分游段曲线采三圆弧椭圆形式
堰顶O点游三圆弧半径水坐标值：
R105Hd452m x10175Hd1582m
R202Hd181m x20276Hd2495m
R3004Hd036m x30282Hd2549m
出三点A(1582452) B(2495181) C(2549036)
(2)堰顶O点游曲线
堰顶游曲线方程
x0246810 代入式中求相应坐标列表：
式算坐标值表：
表3－2

xm
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
ym
0277
1
2117
3605
5448
7633
10152
12997
16163
19639

根表中数值绘堰顶游曲线OD
游直线段DE曲线OD相切D点取游直线段坡度D点坐标
求：
堰面曲线求阶导数
直线DE坡度
m m
坝游反弧半径r式计算：
式中游水位差
取
反弧曲线端直线DE相切E点端河床相切F点E点F点反弧曲线圆心点O’坐标面分析法确定：
(1)反弧曲线圆心O’点


式中游堰高取


(2)E点坐标


(3)F点坐标

根述计算结果绘堰剖面曲线图示：

图3－3溢流堰剖面图

32溢流堰水面线确定(含掺气)
整坝面（包括直线段）水面线求法：
(1)面计算知直线段切点坐标： D(15101168)
(2)求曲线段长度Lc WES型堰面Lc查表（水工设计手册查XHd）里X堰顶开始游计算时查便曲线段总长Lct堰顶游段曲线长度
查图曲线段总长
(3) 求直线段长度Ls 切点直线段意点（Xi Yi）距离
式中：—直线段坝面水夹角取550

(4)堰顶曲线起点点E坝面距离

(5)Bauer公式求边界层厚度
K—坝面粗糙高度混泥土坝面取K0427~061mm K05m
表3－4 边界层厚度计算结果

Lct
Yi
Yt
L
K
δ
22148
1168
1168
22148
05
0325
22148
13
1168
2376
05
0345
22148
15
1168
26202
05
0376
22148
17
1168
28644
05
0406
22148
19
1168
31086
05
0436
22148
21
1168
33528
05
0466
22148
23
1168
3597
05
0495
22148
25
1168
38412
05
0524
22148
27
1168
40854
05
0553
22148
29
1168
43296
05
0582
22148
3012
1168
44663
05
0598

(6)计算单宽流量

式中：H—堰顶水头 取1579m
m—水头H时流量系数 取048
g—重力加速度 98ms2

(7)试算法推求势水深：
表3－5 试算结果

hp
Yi
H
H+Yi
　
　
10
1168
1579
2747
14809
5736
8
1168
1579
2747
18765
4589
6156
1168
1579
2747
27472
3531

6
13
1579
2879
28643
3442
598
13
1579
2879
28801
343
58
15
1579
3079
30296
3327
5744
15
1579
3079
30793
3295
57
17
1579
3279
31194
32695
5535
17
1579
3279
32789
3175
54
19
1579
3479
3421
3097
5348
19
1579
3479
34789
3068
52
21
1579
3679
36535
2983
5179
21
1579
3679
36796
2971
51
23
1579
3879
37806
2925
5027
23
1579
3879
38785
2883
49
25
1579
4079
40597
2811
4887
25
1579
4079
40791
2803
48
27
1579
4279
42131
2753
4759
27
1579
4279
42789
273
47
29
1579
4479
43767
2696
464
29
1579
4479
44801
2662
46
3012
1579
4591
45515
2639
4578
3012
1579
4591
45915
2626

表3－6 计算结果

Yi
1168
13
17
19
21
23
25
27
29
3012
hp
6156
598
5535
5348
5179
5027
4887
476
464
4578

(7)正交坝面坝面水深
表3－7

Yi
1168
13
17
19
21
23
25
27
29
3012
hp
6156
598
5535
5348
5179
5027
4887
476
464
4578
δ
0325
0345
0406
0436
0466
0495
0524
0553
0582
0598
h
6215
6042
5608
5426
5263
5116
4981
486
4745
4686

33然掺气水面线确定
边墩游延伸成导水墙长度延伸鼻坎末端墙顶应高出掺气水深05～15m直段掺气水深估算公式：
式中：hhb—掺气前水深m
v—掺气前计算断面均流速ms
ξ—修正系数般10～14msv＞20ms时取较值
表3－8水面线解算结果

Yi
1168
13
17
19
21
23
25
27
29
3012
hp
6156
598
5535
5348
5179
5027
4887
476
464
4578
δ
0325
0345
0406
0436
0466
0495
0524
0553
0582
0598
h
6215
6042
5608
5426
5263
5116
4981
486
4745
4686
v
20152
20784
22592
23443
24265
2506
2583
26578
27305
27704
hb
7968
78
7382
7207
7051
6911
6782
6668
6559
6504

导墙高度水面线基础加05~15m导水墙高度80+05＝85m导水墙顶宽取05m









致 谢

   半年忙碌毕业设计已接尾声作科生毕业设计验匮乏难免许考虑周全方果没导师督促指导组学间相互讨想完成设计难想象
    里首先感谢指导老师XX老师做毕业设计阶段X老师予悉心指导设计较复杂烦琐X老师然细心纠正图纸中错误治学严谨科学研究精神学榜样积极影响学工作
    次感谢起作毕业设计学次设计中克服许困难完成次毕业设计承担部分工作量果没努力次设计完成变非常困难
    然感谢学四年里培养教育老师学会专业知识
   










参 考 文 献
[1]焦爱萍水利水电工程专业毕业设计指南黄河水利出版社200312
[2]吴持恭水力学（第三版） 高等教育出版社200311
[3]林继镛水工建筑物（第四版） 中国水利水电出版社20063
[4]周豪沈源李惕先等水利水规划（第二版） 中国水利水电出版社19975
[5]詹道江叶守泽工程水文学中国水利水电出版社200010
[6]金钟元水力机械（第二版）中国水利水电出版社19926
[7]潘家铮重力坝设计计算中国工业出版社19656
[8]华东水利学院 水工设计手册（6 泄水坝建筑物）北京水利电力出版社1982
[9]华东水利学院 水工设计手册（5 混凝土坝）北京水利电力出版社1982
[10]崔冠英水利工程质（第三版） 北京中国水利水电出版社20033
[11]袁光裕胡志根水利工程施工(第四版） 中国水利水电出版社20055
[12]泄水建筑物消防文集 水利出版社198011
[13]混凝土重力坝设计图册
[14]汉江丹江口水利枢纽图册















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