兰州交通大学毕业设计(论文)
第三章 坝体剖面设计
剖面设计是重力坝设计的重要环节，主要任务是选择一个即满足稳定和强度要求，又使得坝体工程量最小，外形轮廓简单，施工方便，运行可靠的剖面。重力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）工程量最少； （3）运用方便； （4）便于施工。
一 坝顶高程确定
坝顶高程分别按设计和校核两种情况，用以下公式进行计算：
波浪要素按鹤地公式计算。公式如下：
1g(2h1)gD138?0.0062v5()式 （1） 22vv g(2L1)gD12?0.038(6) 式 （2）
v2v24?h1?Hhz?cth1式 （3）
2LL11
库水位以上超高Δh：
?h?hl?hc?hz 式 （4）
式中
2hl—波浪高度，m；
hz—波浪中心线超出静水位的高度，m；
hc2—安全超高，m，查表1；
V—计算风速，水库为正常蓄水位和设计洪水位时，宜用相应洪水期多年平均
最大风速的1.5—2.0倍；校核洪水位时，宜用相应洪水期多年平均最大风
速，m/s
D—风区长度，km； 2L1—波长，m；
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表1 坝顶高程计算成果表
风速v计算情况 （m/s） 设计情况 校核情况 30.00 21.50 （m） （m） 高度（m） 0.30 0.19 0.64 0.46 0.09 0.05 （m） 0.70 0.50 超高（m） 1.09 0.74 （m） 225.80 227.90 波高波长风壅水面安全超高静水位以上坝顶高程经比较得出坝顶或防浪墙高程228.0m，并取防浪墙1.2m，则带有防浪墙的坝顶高程h=228.0-1.2=226.8m，因为Ⅰ、Ⅱ级重力坝坝顶高程不得低于校核洪水位，因此取无防浪墙的坝顶高程为227.8m，则带有防浪墙的坝顶高程229.0m，最大坝高hMax=227.8-122=105.8m。
二 坝剖面设计 1 坝顶宽度的拟定
为了适应运用及施工的需要，坝顶必须有一定的宽度。一般地，坝顶宽度取最大坝高的8％～10％，且不小于3m，取9m。
2 坝坡的拟定
根据岩石实验资料，综合分析实验成果，岩基面与混凝土的抗剪断指标f=1.10，C=0.75MPa，可初步判定其形态基本为上游坝面上部铅直，下部倾斜。
上游坝采用折线面，坡点在（1/3～2/3）H即（1/3～2/3）×105.8=（35～70）m，取60m，坡度1:0.2，起坡点高程182m；下游剖面采用基本三角形与坝顶齐平的剖面形式，取下游边坡系数1:0.7，起坡点高程214.9m。
3 坝底宽度
由上、下游起坡点高程、坡度、边坡系数等条件通过几何关系可得坝底宽度B=86.1m，在（0.7～0.9）H=74.1～95.2m范围内，说明坝底宽度符合要求。
4 地基防渗与排水设施的拟定
由于防渗需要，坝基需设置防渗帷幕和排水孔幕。根据基础廊道的布置要求，初步拟定防渗帷幕及排水孔中心线在坝基面处距离上游坝面分别为15m和17m。初步拟定非溢流坝剖面尺寸如图（3）所示：
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9兰州交通大学毕业设计(论文) 224.7227.8229.0214.9 191.0182.0 1:0.2 151.0138.4131.0122.01274.186.1
图 （3）非溢流坝段剖面
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171.00.1:7兰州交通大学毕业设计(论文)
第四章 荷载计算
荷载是重力坝设计的主要依据之一。荷载作用按作用随时间的变异分为三类：永久作用、可变作用、偶然作用。设计时应正确选择荷载标准值、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（设计值=标准值*分项系数）
重力坝的荷载主要有：自重、静水压力、浪压力、泥沙压力、扬压力、地震荷载等。以下各组合情况均取单位坝长计算。荷载计算图如图（4）所示：
rH2PV1H1PV2PSKVPH1W1PSKHW2W3PV3PH2U1
rH1
U2U4U3图 (4) 主要荷载示意图
一 坝体自重
坝体自重W的计算公式：
W?V?C 式 （5）
式中；V— 坝体体积，m3，由于取1m坝长，可以用断面面积代替，通常是把它
分成W1，W2，W3，如图（4）所示的简单几何图形分别计算；
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arHH2H兰州交通大学毕业设计(论文)
γC— 坝体混凝土的重度，一般取23.5～24.0kN/m3，取24.0kN/m3。
具体计算如下：
二 静水压力
静水压力是作用在上下游坝面的主要荷载，计算时常分解为水平压力 P H 和垂直压力PV两种。分项系数1.0。计算公式为：
1PH??WH2式 （6）
2 式中；H— 计算点处的作用水头，单位m；
γw—水的重度，常取9.81kN/m3。
三 扬压力
扬压力包括渗透压力和浮托力两部分。渗透压力是由上下游水位差H产生的渗流在坝内或坝基面上形成的水压力；浮托力是由下游水面淹没计算截面而产生的向上的水压力。渗透压力：1.2；浮托力：1.0；扬压力折减系数：0.2。计算公式为。
U1?B?H2 式 （7）
U2?B?H 式 （8）
U3?1B3??H 式 （9） 21U4?B4?H4式 （10）
2
式中；B— 扬压力所对应坝底宽度，单位m。 γ— 水的重度，常取9.81kN/m3。
H— 作用水头，单位m，如图（4）
四 泥沙压力
一般计算年限取50～100年，水平泥沙压力PSKH(kN)为：
?12PSKH??Sbhstan2(45??s)22
式中
式 （11）
?sb—泥沙的浮重度，单位kN/m3,8.82 kN/m3；
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