1、 网络教育学院 本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目 ： TL 混凝土重力坝设计 学习中心： 奥鹏远程教育 层 次： 专科起点本科 专 业： 水利水电工程 TL 混凝土重力坝设计 内容摘要 重力坝是一种古老而迄今应用很广的坝型，因主要依靠自重维持稳定而得名。重力坝的断面基本呈三角形，筑坝材料为混凝土或浆砌石。在中国的坝工建设中 ,混凝土重力坝也占有较大的比重。 本次设计为 TL混凝土重力坝设计，设计的准备工作主要包括基本资料的分析、坝型选择和枢纽布置。设计的主要内容首先是进行坝体的设计，进行坝型选择，设计采用混凝土重力坝方案，设计内容包括挡水坝段的设计，溢流坝段的设计，底孔坝段的设计等
2、。然后是细节构造与坝基处理，有坝基清理、坝基加固、坝基防渗及坝基排水设计、断层处理等。 关键词： 水利工程；混凝土重力坝；剖面设计；荷载计算；应力分析 TL 混凝土重力坝设计 目 录 引 言 . 1 1 设计资料 . 3 1.1 某重力坝基本资料 . 3 1.1.1 流域概况 . 3 1.1.2 地形地质 . 3 1.1.3 建筑材料 . 3 1.1.4 水文条件 . 3 1.1.5 气象条件 . 4 1.2 某重力坝工程综合说明 . 4 2 坝型及坝址选择 . 7 2.1 坝型选择 . 7 2.2 坝址选择 . 8 3 挡水建筑物设计 . 9 3.1 非溢流坝剖面设计 . 9 3.1.1 坝
3、顶高程的拟定 . 9 3.1.2 坝顶宽度的拟定 .11 3.1.3 坝坡的拟定 .11 3.1.4 上、下游起坡点位置的确定 .11 3.2 荷载计算及组合 . 12 3.2.1 自重 W . 13 3.2.2 静水压力 . 13 3.2.3 扬压力 . 13 3.2.4 泥沙压力 . 14 3.2.5 浪压力 . 14 3.2.6 荷载组合 . 16 3.2.7荷载计算成果 . 16 3.3 抗滑稳定分析 . 21 3.4 应力分析 . 22 TL 混凝土重力坝设计 4 坝体细部构造 . 23 4.1 坝顶构造 . 23 4.2 廊道系统 . 23 4.2.1 基础廊道 . 23 4.2.
4、2 坝体检查排水廊道 . 24 4.3 坝体分缝 . 24 4.4 坝体止水 . 25 4.5 坝体排水 . 26 5 地基处理 . 27 5.1 地基开挖与清理 . 27 5.2 坝基的帷幕灌浆 . 27 5.3 坝基排水 . 27 5.4 坝基的固结灌浆 . 28 结 论 . 29 参考文献 . 30 TL 混凝土重力坝设计 1 1 引 言 重力坝的断面基本呈三角形，筑坝材料为混凝土或浆砌石 ， 整体是由若干坝段组成。重力坝在水压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求 ;同时依靠坝体自重产生的压力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度要求。 重力坝便于泄洪和施工导
5、流、对地形、地质条件适应性好，混凝土重力坝需要温控散热措施，材料强度不能充分发挥，受扬压力影响大； 重力坝按筑坝材料的不同分为 :混凝土重力坝和浆砌石重力坝。重力坝按其结构形式分为 : 实体重力坝 ; 宽缝重力坝 ; 空腹重力坝 。重力坝按泄水条件可分为非溢流坝和 溢流坝 两种剖面。 在水压力及其他外荷载作用下，主要依靠坝体自重来维持稳定的坝。重力坝的断面基本呈三角形，筑坝材料为混凝土或浆砌石。据统计 ,在各国修建的大坝中 ,重力坝在各种坝型中往往占有较大的比重。 早在公元前 2900 年埃及便在尼罗河上修建了一座高 15m、顶长 240m 的浆砌石重力坝。 19 世纪以前，重力坝基本上都采用
6、毛石砌体修建， 19 世纪后期由于新材料出现才逐渐采用混凝土筑坝。随着筑坝技术、设计理论的提高，高坝不断增多， 1962 年瑞士建成了世界上最高的 大狄克逊重力坝，最大坝高为 285m。 20 世纪 80 年代后，碾压混凝土技术开始应用于 重力坝，使重力坝发展步伐脚步加快。 在中国的坝工建设中 ,混凝土重力坝也占有较大的比重 ,在 20座高 100m 以上的高坝中，混凝土重力坝就有 10 座。 重力坝之所以得到广泛应用 ,是由于有以下优点 : 相对安全可靠 ,耐久性好，抵抗渗漏、洪水漫溢、地震和战争破坏能力都比较强 ; 设计、施工技术简单，易于机械化施工 ; 对不同的地形和地质条件适应性强，任
7、何形状河谷都能修建重力坝，对地基条件要求相对来说不太高 ; 在坝体中可布置引水、泄水孔口，解决发电、泄洪和施工导流等问题。重力坝的缺点是 : 坝体应力较低，材料强度不能充分发挥 ; 坝 体体积大，耗用水泥多 ; 施工期混凝土温度应力和收缩应力大，对温度控制要求高。 本文通过对基本资料的分析，综合考虑各种因素对坝型、坝址；挡水建筑物；坝体细部结构以及地基处理等方面的进行了简要说明。 内容安排如下：第一章介绍了选取的重力坝的基本设计资料，包括流域概况、地形地质、建筑材料、水文和气象条件等等；第二章对坝型和坝址的选择进行了阐述；第三章对混凝土重力坝挡水建筑物的计算过程和计算结果，绘制了非溢流坝剖面图
8、；第四章介绍了重力坝的坝顶细部构造；第六章对重力坝的基础开挖、帷幕灌浆等等基础处理方法TL 混凝土重力坝设计 2 2 进行了介绍；最后 给出本文的结论。 TL 混凝土重力坝设计 3 3 1 设计资料 1.1 某重力坝基本资料 1.1.1 流域概况 某水利枢纽位于某河上游，全河流域面积 23200km ，流向自北向南，干流的平均比降为 2% 3% 。流域内多石山，小部分为丘陵，水土流失不严重。 本枢纽工程是以发电为主兼顾灌溉和供水的综合利用工程，水库的总库容为31200m万 ，发电引水高程为 347.5m ，最大引水流 量为 374 /ms，发电装机容量 4万 kW。灌溉下游左岸耕地 2.5 万
9、 2hm km2，灌溉最大引水流量 340 /ms，引水高程352.5m 。 1.1.2 地形地质 坝址处的岩体可大致分为新鲜岩石、微风化及覆盖层。河槽高程为 332.0m ，河槽处为半风化的花岗岩，风化层厚度为 2m ，基岩具有足够的抗压强度，岩体较完整，无特殊不利地质构造。两岸风化较深呈带状，覆盖层较少，厚度一般 2 3m ，风化层厚 1 2m ，坝址两岸均为花岗岩，岩石坚硬，裂隙不发育。 坝基的力学参数：抗剪断系数（混凝土与基岩之间）为 0 .9, 7 0 0f c kPa。基岩的允许抗压强度 3000kPa 。 地震的基本烈度为 6 度。 河流泥沙计算年限采用 50 年，坝前淤沙高程为
10、 345m，泥沙的浮重度为39.5kN/m ，内摩擦角为 12 。坝体混凝土重度采用 324kN/m 。 1.1.3 建筑材料 砂料、卵石在坝址上、下游均有，坝址下游 5km 以内砂储量丰富，可供建筑使用。 1.1.4 水文条件 坝址以上控制集雨面积 2123.0km ，多年平均流量 33.1 /ms，平均年径流量39776.2 m万 。 水文水利规划成果如下： TL 混凝土重力坝设计 4 4 上游设计洪水位为 385.4m，相应的下游水位 334.3m，库容为 31140m万 ，溢流坝相应的泄量为 31250 /ms；上游校核洪水位为 386.7m，相应的下游水位为 335.2m，库容为 3
11、1200m万 ，溢流坝相应的泄量为 31680 /ms；上游正常高水位为 383.5m，相应的下游水位为 331.7m，库容为 3895m万 ；死水位为 350m，相应的库容为 340 m万 。淤沙高程为 345m，相应的库容为 335 m万 。 1.1.5 气象条件 本地区洪水期多年平均最大风速 14m/s，水库的风区长度为 2.6km。 1.2 某重力坝工程综合说明 根据工程的效益、库容确定本工程属于等工程，其主要建筑物为 3 级。次要建 筑物为 4 级，临时性建筑物为 5 级。 本工程是以发电为主的综合利用工程，溢流坝段应布置在主河槽处，冲沙孔应布置在电站进水口附近，另外电站布置应考虑地
12、形、交通及电站附属建筑物布置等条件。 本枢纽的主体工程由挡水坝段、溢流坝段、泄水底孔坝段、电站坝段及其建筑物组成。电站为坝后式，该重力坝由 18 个坝段组成，每个坝段的长度大约为 15m，从右岸至左岸依次为： 1 号 -6 号坝段为挡水坝段， 7 号、 8 号坝段为溢流坝段， 9号、 10 号坝段为底孔坝段， 11 号 -18 号坝段为左岸挡水坝段，该坝的坝基面最低高程为 327.0m，坝顶高程为 386.7m，最大坝高为 59.7m，坝体总长为 277.5m。枢纽工程布置见图 1-1，主要技术指标见表 1-2。 TL 混凝土重力坝设计 5 5 图 1-1 枢纽工程布置 表 1-2 主要技术指
13、标 序号 项目 单位 数量 序号 项目 单位 数量 1 流域面积 km2 3200 10 校核洪水位时 最大泄量 m3/s 1680 2 装机容量 万 kw 4 11 坝顶长度 m 277.5 3 灌溉面积 万 hm2 2.5 12 最大坝高 m 59.7 4 校核洪水位 m 386.7 13 坝顶高程 m 386.7 TL 混凝土重力坝设计 6 6 5 设计洪水位 m 385.4 14 溢流堰顶高程 m 376.4 6 正常高水位 m 383.5 15 电站进水口中 心线高程 m 348.5 7 死水位 m 350 16 坝段总数 个 18 8 淤沙高程 m 345 17 总库容 万 m3 1200 9 设计洪水位时最大泄量 m3/s 1250
