表4-4-2 经调洪演算得到的水利水能资料
上游水位 (m) 正常 设计 校核 647.5 647.8 649.8 最大下泄流量(m/s) 1155.727 2898.584 3下游水位 (m) 543.5 547.60m 552.12m
5 非溢流坝剖面设计
5.1 设计原则
重力坝在水压力及其他荷载的作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力维持抗滑稳定；同时依靠坝体自重产生大扬压力来抵消由于水压力引起的拉应力以满足强度要求。
非溢流坝剖面设计的基本原则是：①满足稳定和强度要求，保证大坝安全；②工程量小，造价低；③结构合理，运用方便；④利于施工，方便维修。
遵循以上原则拟订出的剖面，需要经过稳定及强度验算，分析是否满足安全和经济的要求，坝体剖面可以参照以前的工程实例，结合本工程的实际情况，先行拟定，然后根据稳定和应力分析进行必要的修正。重复以上过程直至得到一个经济的剖面。
5.2 剖面拟订要素
5.2.1 坝顶高程的拟订
坝顶高程由静水位+相应情况下的风浪涌高和安全超高定出。即?＝静水位＋?h 式中：?h＝hl?hz?hc（hl＝0.166v0D为波浪高度；v0为计算风速；D为吹程；hz为波浪中心线超出静水位的高度；hc为安全超高。）
计算风速在水库正常蓄水位和设计洪水位时，宜采用相应洪水期多年平均最大风速的1.5~2.0倍，校核洪水位时宜采用相应洪水期多年平均最大风速。
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表5-2-1
最大风速计算风速计算情况 库水位(m) 吹程(km) (m/s) (m/s) 正常情况 647.5 1 14 20 设计情况 647.8 1 14 20 校核情况 649.8 1 14 14
51采用官厅公式计算： hl?0.0166v04D3，L?10.4(h0.8c) h?h2l2?Hz?LcthL （ D——吹程，m;L——波长，m;）
非溢流坝坝顶安全超高hc值表如下：
表5-2-2 水工建筑物结构安全级别
水工建筑物安全级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 水工建筑物级别 （1） （2，3） （4，5） 设计情况 0.7 0.5 0.4 校核情况 0.5 0.4 0.3
计算过程详见计算书,成果列于下表：
表5-2-3
计算情况 hl（m） hz（m） hc（m） ?h（m） 坝顶高程?（m）
正常情况 0.702 0.198 0.5 1.568 647.9 设计情况 0.702 0.198 0.5 1.568 647.8 校核情况 0.450 0.116 0.4 1.073 649.8
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计算结果表明，坝顶高程由校核洪水位控制，考虑由泄洪和结构要求确定的剖面，稳定安全系数有较大的余幅，坝踵也未出现拉应力，取坝顶高程650m，将超高置于坝顶以上，坝顶上游再设实体防浪墙。 5.2.2 坝顶宽度的拟订
为了适应运用和施工的需要，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2m。综合考虑以上因素,坝顶宽度B?10m. 5.2.3 坝坡的拟订
考虑坝体利用部分水重增加其抗滑稳定，根据工程实践，上游边坡系数n=0.1～0.2,取0.2。下游边坡系数m=0.6～0.8，取0.8。 5.2.4 上、下游起坡点位置的确定
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定，初拟上游起坡点为坝高的中点处，下游起坡点的位置应根据坝的实用剖面形式、坝顶宽度，结合坝的基本剖面得到，初拟取顶点为坝顶处（最常用的是基本剖面的顶点位于校核洪水位处）。由于起坡点处的断面发生突变，故应对该截面进行强度和稳定校核。 5.2.5 剖面设计
n=0.2,m=0.8,底宽B=105.3m 初选剖面尺寸如图所示:
图5.2-1 剖面受力图
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5.3 抗滑稳定分析与计算
5.3.1 分析的目的
核算坝体沿坝基面或地基深层软弱结构面的抗滑稳定的安全度。 5.3.2 滑动面的选择
滑动面选择的基本原则：研究坝基地质条件和坝体剖面形式，选择受力较大,抗剪强度低,最容易产生滑动的截面作为计算截面。
一般有以下几种情况：①坝基面②坝基内软弱层面③基岩缓倾角结构面④不利的地形⑤碾压混凝土层面等。
由已知基本资料知，基坑抗滑稳定控制面为混凝土与基岩接触面,故对非溢流坝段只需对坝基面进行抗滑稳定分析。 5.3.3 对坝基面进行抗滑稳定计算
1）抗剪断强度计算
将坝体与基岩间看成是一个接触面，而不是胶结面。按抗剪断强度公式计算的坝基面抗滑稳定安全系数k值应不小于表5-3-2规范规定；
'Ks?f(?W?U)/?P
式中：
?W?接触面以上的总铅直力；?P?接触面以上的总水平力；f?接触面间的摩擦系数。U-作用在接触面上的扬压力；
表5-3-1 坝基面抗滑稳定安全系数 Ks
荷载组合 基本组合 (1) 特殊组合 (2) 1 1.10 1.05 1.00
坝的级别 2 1.05 1.00 1.00 3 1.05 1.00 1.00 31页
2）抗剪断强度计算
按抗剪断强度的计算公式进行计算，将坝体与基岩间看成是一个胶结面。按抗剪断强度公式计算的坝基面抗滑稳定安全系数k's值应不小于表5-3-2规范规定；
K's?f'(?W?U)?c'A
?P式中：
K's?按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数；f'?坝体混凝土与坝基接触面得抗剪断摩擦系数；c'?坝体混凝土与坝基接触面得抗剪断凝聚力，KPa;A?坝基接触面截面积，m2;
?W?作用于坝体上全部荷载（包括扬压力）对滑动平面的法向分值，KN；?P?作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值，KN；表5-3-2 坝基面抗滑稳定安全系数KS'
荷 载 组 合 基 本 组 合 (1) 特 殊 组 合 (2) KS' 3 2.5 2.3
表5-3-3 稳定计算成果
抗滑稳定安全系数 设计 1.11(>1.05) 3.19(>3.0) 校核 1.06(>1.00) 3.08(>2.5) Ks K's 32页