文档介绍：辽宁广播电视大学双向视频课程 《水利工程设计导论》
主讲教师:谷云香
第四讲
第二章重力坝水库枢纽设计
主要依靠坝体自重产生的抗滑力来维持稳定的坝为重力坝。重力坝水库枢纽主要由挡水坝段、溢流坝段、底孔坝段及电站坝段组成。
设计方法指导
了解规划并分析原始资料
坝线和坝型选择以及枢纽布置方案比较
1、坝轴线的选择
1)坝址比较
2)坝线选择
选择坝址应综合考虑防洪、发电、航运、旅游、环境等各部门的经济效益。
一般地,混凝土重力坝应选择河谷宽阔,地质条件较好,当地有充足砂卵石或碎石料的场地。坝轴线宜采用直线。
2、坝型选择
坝型选择主要是根据地形、地质和河势等条件,并结合考虑施工、建材等因素而确定。在枢纽规划阶段、可行性研究阶段、技术设计与施工详图设计阶段,由于以工作浓度的要求不同,这应是一个反复比较和论证的过程。
3、枢纽布置方案比较
拦河坝在水利枢纽中占主要地位。在确定枢纽工程位置时,一般先确定建坝河段,进一步确定坝轴线,同时还要考虑拟采用的坝型和枢纽中建筑物的总体布置,合理解决综合利用要求。
1)溢流坝的布置;
2)泄水孔及导流底孔的布置;
3)非溢流坝的布置。
非溢流坝剖面的设计
重力坝的强度和稳定性主要靠坝的质量保证,而坝的质量主要取决于坝的形状和尺寸。设计重力坝的断面,需要先粗略地选取一个基本断面,并根据运用需要,把基本断面修正为实用断面,然后再进行详细的应力和稳定分析,据此,再修正实用断面,使之既能满足安全条求,又要结构合理,运用方便,便于施工。也可参照已建重力坝实例初步选定一个,经过稳定和强度验算,分析是否满足安全和经济要求,然后修改已拟定的剖面,重复以上过程,直到得到一个经济剖面,这是一个反复修改的过程。
非溢流坝剖面设计的原则是:
1、满足稳定和强度要求,保证大坝安全;
2、工程量省,造价低;
3、结构合理,运用方便;
4、利于施工,方便维修。
G
1)坝顶高程的确定
坝顶或防浪墙顶高程应在静水位以上有一定的超高值。
2)坝顶宽度的拟定
应根据设备布置、运行、检修、施工和交通等要求确定,并应满足抗震、特大洪水时抢护等要求。一般地,坝顶宽度取最大坝高的8%~10%,且不小于3m。
3)坝坡的拟定
常态混凝土重力坝非溢流坝段的上游面可为铅直面、斜面或折面。根据工程实践,上游边坡系数宜采用1:0~1:,下游边坡系数宜m=~。
最高洪水位
1:n
1:m
H
(1/3~2/3)H
上游起坡点位置应结合应力控制标准和发电引水管、泄水孔等建筑物的进口高程来确定,一般起坡点在坝高的1/3~2/3附近。下游起坡点位置应根据坝的实用剖面形式、坝顶宽度,结合坝的基本剖面计算得到(最常用的是其基本剖面的顶点位于校核洪水位处)。
4)上下游起坡点位置的确定
1、荷载计算
荷载是重力坝设计的订依据之一,荷载按作用随时间的变异分为三类,即永久作用、可变作用和偶然作用。设计时应正确选用其标准值、分项系数、有关参数和计算方法。按设计情况、校核情况分别计算荷载作用的标准值和设计值。荷载作用标准值的计算方法见水工教材。
荷载计算及组合
2、荷载组合
按承载能力极限状态设计时,应考虑基本组合和偶然纵使两种作用效应组合;按正常使用极限状态设计时,应考虑短期组合和长期组合两种作用效应组合。