1、 工程设计号： (合 同 号 ) 设计证书等级： 甲 级 质量 体系标准： ISO 9001 2000 证 书 号： 170029-sj 注 册 号 ： 00605Q100126ROM 设计计算书 工程名称 ： （恩施市马尾沟 青 龙水电站 ） 设计阶段： （ 施 工图设计） 单项名称 ： （挡水建筑物 坝 类 ） 计 算 ： （签名） 校 核 ： （签名） 审 查： （签名） (第 册 共 册 ) 武汉大学设计研究总院 二 六 年 六 月 目 录 混凝土拱坝设计计算模板 . 1 一、基本设计资料 . 1 二、 建筑物布置及主要尺寸 . 1 三、设计依据 . 1 四、采用材料及荷载统计 . 1
2、 五、水力设计 . 3 六、拱坝应力分析计算 . 3 七、拱座稳定分析 . 3 八、结构计算 . 4 九、计算成果分析比较 . 4 十、计算成果应用说明 . 4 重力坝设计计算书模本 . 5 一、基本设计资料 . 5 二、 建筑物布置及主要尺寸 . 5 三、设计依据 . 5 四、设计采用材料及荷载统计 . 5 五、泄水建筑物的水力设计 . 7 六、坝体强度和稳定计算 . 7 七、溢流坝闸墩结构设计 . 9 1 混凝土 拱坝设计计算模 板 一、基本设计资料 建筑物级别、等级，抗震等级， 建筑物 结构的安全等级 ， 各工况水位，地质情况 等 。 二、 建筑物布置及主要尺寸 建筑物各部位布置情况，基
3、本轮廓尺寸。 厚高比、孔口高宽比等参数。 三、设计 依据 1、执行国家标准、部颁标准与地方标准 : 水利水电工程等级划分及洪水标 准（ SL 252 2000） 水工建筑物荷载设计规范（ DL 5077 1997） 建筑结构荷载设计规范（ GB 50009 2001） 混凝土结构设计规范（ GB 50010 2002） 水工混凝土结构设计规范（ DL/T 5057 1996） 混凝土拱坝设计规范（ SL 282 2003） 注：以上规范用到就列出，没有用到可删除。 其他规程、规范。 2、应用的计算分析软件名称，开发单位。 3、资料：地质勘察报告，其他相关报告、资料等。 四 、 采用材料及荷载统
4、计 1、结构采用材料标号、强度 等级、各项设计指标； 2、永久荷载、可变荷载分项系数，结构重要性系数，设计状况系数，结构系数。 3、 荷载统计 （ 1）自重； 2 （ 2）水压力（静水压力和动水压力 ，计算公式见拱坝规范附录 B1、 B2） （ 3）温度荷载 （ 计算公式见拱坝规范附录 B7） （ 4）扬压力或渗透压力 （ 计算公式见拱坝规范附录 B3） （ 5）泥沙压力 （ 计算公式见拱坝规范附录 B4） （ 6）浪压力 （ 计算公式见拱坝规范附录 B5） （ 7）冰压力 （ 计算公式见拱坝规范附录 B6） （ 8） 地震荷载 （ 计算公式按水工建筑物抗震设计规范 ） （ 9）其它可能出现的
5、荷载 4、荷载组合 表 3 1 荷载组合 荷 载 组 合 主要考虑情况 荷 载 类 别 自重 静水压力 温度荷载 扬压力 泥沙压力 浪压力 冰压力 动水压力 地震荷载 设计正常温降 设计正常温降 基 本 组 合 1正常蓄水位情况 2正常蓄水位情况 3设计洪水位情况 4 死水位（运行最低水位）情况 5其它常遇的不利荷载情况 特 殊 组 合 1校核洪水位情况 2地震 情况 1）基本组合 1地震荷载 2）基本组合 2地震荷载 3）常遇低水位情况地震荷载 3施工期 情况 1）未灌浆 2）未灌浆遭遇 施工洪水 3）灌浆 4）灌浆遭遇 施工洪水 4其他 稀遇的不利荷载组合 3 注： 1、上述荷载组合中，可
6、根据工程的实际情况选择控制性的荷载组合进行计算； 2、地震较频繁地区，当施工期较长时，应采取措施及时封拱，必要时对施工期的荷载组合尚应增加一项“上述荷载加地震”，其地震列度可按设计列度降低 1 度考虑； 3、表中“特殊组合 施工期情况 3）灌浆”状况下的荷载组合，也可为自重和设计正常温升的温度组合。 4、该部分初步设计说明中已有时，应 复制一份作为施工图设计的资料存档。 五 、 水力设计 泄水建筑采用坝身式（表孔、浅孔、中孔、深孔、底孔）时，计算确定浅孔的堰面曲线、深孔的压力线、消能防冲等。 水力设计计算公式按拱坝规范附录 A 六 、拱坝应力分析计算 1、各计算截面上的应力 分布（包括拱端、拱
7、冠和其它需要计算应力的部位） 2、坝体上下游面在各计算点上的主应力。 3、 坝体消弱部位（孔洞 、渲泄管道等部位）的局部应力。 4、必要时需 分析坝基坝基内部的应力。 （附应用的计算分析软件所计算的成果） 七 、拱座稳定分析 （ 1）抗滑稳定 采用刚体极限平衡法进行抗滑稳定分析时， 1、 2 级拱坝及高坝应按公式（ 7.2.6-1）计算，其它则可按公式（ 7.2.6-1）或（ 7.2.6-2）进行计算。 T AcNfK )( 111( 7.2.6-1) TNfK 22( 7.2.6-2) 式中： K1、 K2 抗滑稳定安全系数；（见拱坝规范表 7.2.7） N 垂直于滑裂面的作用力； T 沿滑
8、裂面的作用力； 4 A 计算滑裂面的面积； f1 抗剪断摩擦系数； c1 抗剪断凝聚力； f2 抗剪摩擦系数。 （ 2）变形稳定及其它 拱座下游附近存在较大断层和软弱带可能引起的变形部题，应采用有限元法或模型试验进行专门研究，性要时采取加固措施控制变形量。加固的必要性和加固方案可通过平面或空间有限元分析或模型实验进行比较论证后确定。 作用在岩体上的渗透压力可按拱坝规范附录 B.3 计算。 八 、结构计算 钢筋混凝土结构内力及配筋计算。 1、所取的计算简图和采用的计算公式要与工程实际情况相符合。 2、计算公式中的变量取值范围及如何选定的变量值要说明清楚。 3、取各种工况荷载组合的最不利内力结果，
9、进行配筋计算。 4、复核配筋结果是否满足构造要求（如最小配筋率等）。 九 、计算成果分析比较 对计算成果的正确性进行分析，可用类似公式计算比较，也可参考类似已建工程进行分析比较。 十 、计算成果应用说明 经过计算成果分析比较，计算成果正确，将用于工程设计中。否则，重新选择计算简图或计算 方法。 5 重力坝设计计算书模本 一、基本设计资料 建筑物级别、等级，抗震等级， 建筑物 结构的安全等级 ， 各工况水位，地质情况等。 二、 建筑物布置及主要尺寸 建筑物各部位布置情况，基本轮廓尺寸。 三、 设计 依据 1、执行国家标准、部颁标准与地方标准 : 水利水电工程等级划分及洪水标准（ SL 252 2
10、000） 水工建筑物荷载设计规范（ DL 5077 1997） 建筑结构荷载设计规范（ GB 50009 2001） 混凝土结构设计规范（ GB 50010 2002） 水工混凝土结构设计规范（ DL/T 5057 1996） 混凝土 重力 坝设计规范（ DL 5108 1999） 注：以上规范用到就列出，没有用到可删除。 其他规程、规范。 2、应用的计算分析软件名称，开发单位。 3、资料：地质勘察报告，其他相关报告、资料等。 四 、 设计采用材料及荷载统计 1、结构采用材料标号、强度等级、各项设计指标； 2、永久荷载、可变荷载分项系数，结构重要性系数，设计状况系数，结构系数。 3、荷载 统计
11、 1）自重； 2） 以发电为主的水库 6 a) 大坝上、下游面的静水压力 b) 扬压力 3） 大坝上游 淤沙压力 4） 大坝上下游侧土压力 5） 以防洪为主的水库 a) 大坝上、下游面的静水压力 b) 扬压力 c) 相应泄洪时的动水压力 6）浪压力 a) 取 50 年一遇的风速引起的浪压力 b) 多年平均最大风速引起的浪压力 7）冰压力 8） 其它出现机会较多的荷载 9） 建筑物泄放校核洪水流量时，上 、 下游水位的水荷载 a) 坝上、下游面的静水压力 b) 扬压力 c) 相应泄洪时的动水压力 10） 地震荷载 11）其它出现机会较少的作用 4、荷载组合 荷载组合表 设计状况 荷载组合 计算情
12、况 荷 载 类 别 备 注 自重 静水压力 扬压力 淤沙压力 浪压力 冰压力 动水压力 土压力 地震作用 持久状况 基本组合 1.正常蓄水位情况 1) 2) 2) 3) 6) a) 4) 土压力视坝体外是否有填土而定 以发电为主的水库 2.防洪高水位情况 1) 5) 5) 3) 6) a) 5) 4) 以防洪为主的水库，正常蓄水位较低 3.冰冻情况 1) 2) 2) 3) 7) 4) 静水压力及扬压力按相应冬季库水位 计算 短暂状况 基本组合 施工期临时挡水工况 1) 2) 2) 4) 7 偶然状况 偶然组合 1.校核洪水工况 1) 9) 9) 3) 6) b) 9) 4) 2.地震情况 1)
13、 2) 2) 3) 6) b) 4) 10) 静水压力、扬压力及浪压力按正常蓄水位计算 注： 1.根据各种作用同时发生的概率，选择计算中最不利的组合。 2.根据地质和其它条件，如考虑运行时泄水设备易于堵塞，须经常维修时，应考虑排水失效的情况，作为偶然组合。 五 、 泄水建筑物的 水力 设计 当坝体 设有溢流坝段 和泄水孔时应进行水力设计，计算内容应包括： 1、泄流能力计算； 2、 下游水流衔接和消能防冲设施的设计计算； 3、 与高速水流有关的水力设计计算； 4、其它有关的水力设计。 溢流坝段的堰面曲线按重力坝规范附录 A 确定；坝身泄水孔为有压孔时，有压孔的体型设计按重力坝规范附录 B 确定。
14、泄水建筑物的水力设计计算，按重力坝规范附录 C 进行计算。 六 、 坝体强度和稳定计算 （附应用的计算分析软件所计算的成果） 1、 坝体及坝基强度计算 1）坝址抗压强度承载能力极限状态 ： RcR RRR R ffmJTMAW 或 )1)( 22式中： WR 坝基面上全部法向作用力之和， KN，向下为正； MR 全部作用对坝基面形心的 力 矩之和， KN-m，逆时针方向为正； AR 坝基面的面积， m2； JR 坝基面对形心轴的惯性矩， m4； TR 坝基面形心到下游面的距离， m； m2 坝体下游坡度； fc 混凝土抗压强度， KPa； fR 基岩抗压强度， KPa； 8 2）坝体选定截面下
15、 游端点的抗压强度承载能力极限状态： cC CCC C fmJTMAW )1)( 22式中： WC 计算截面 上全部法向作用力之和， KN，向下为正； MC 全部作用对 计算截 面形心的 力 矩之和， KN-m，逆时针方向为正； AC 计算截 面的面积， m2； JR 计算截 面对形心轴的惯性矩， m4； TR 计算截 面形心到下游面的距离， m； m2 坝体下游坡度； fc 混凝土抗压强度， KPa； 2、坝体 与坝基接触面抗滑稳定 极状态： RRRRR AcWfP 式中： PR 坝基面上全部切向作用力之和， KN； WR 坝基面上全部法向作用力之和， KN，向下为正； AR 坝基面的面积，
16、 m2； fR 坝基面抗剪断摩擦系数 ； cR 坝基面抗剪断黏聚力 ； 3、 坝体 混凝土 面层抗滑稳定 极状态： CCCCC AcWfP 式中： PC 计算层面上全部切向作用力之和， KN； WC 计算层面上全部法向作用力之和， KN，向下为正； AC 计算层面的面积， m2； fC 混凝土层 面抗剪断摩擦系数 ； cC 混凝土层 面抗剪断黏聚力 ； 4、 坝基深层软弱结构面抗滑稳定计算 当坝基内岩体内存在软弱结构面、缓倾角裂隙及坝下游经冲刷形成临空面等情况时，需核算深层抗滑稳定。根据滑动面、临空面、尾岩抗力条件综合分析基本地质结构模型后，分单斜面、双斜面和多斜面计算模式，除采用刚体极限平衡法（见重力坝规范附录 F）计算外，必 要时可辅以有限元法、地质力学模型实验
