引水式水电站挡水坝稳定及应力计算方案.doc

引水式水电站挡水坝稳定及应力计算方案 1.1 计算说明1.1.1设计内容针对挡水坝进行以下几方面的计算 抗滑稳定计算 坝基最大最小应力计算 坝基上、下游边缘应力计算1.1.2计算工况只做一种工况即正常蓄水时基本组合1.1.3计算单元与计算截面非溢流坝取最大剖面处，沿坝轴线取1m宽进行计算，本设计取桩号0+4790+480，底宽27.68m，底高程157.8m.1.2挡水坝的稳定及应力分析 1.2.1计算荷载(1)重力（挡水坝段自重可分成w，w2两块）如图5-1沿坝轴线成IM长挡水坝地段自重W=W1+W2=13490.5KN(2)水压力C(计算尺寸见图5-11)上游水压力 水平水压力P1=0.5×9.81×（191.5-157.8）2=5570.6KN下游水压力 水平水压力P2=0.5×9.81×（172-157.8）2=989KN重直水压力P2=9.81×（172-157.8）2×0.75×0.5×1=741.8KN(3)浪压力时为深水波 时为浅水波， 时为破碎波其中 坝前水深 取校核水位时的波长波浪破碎的临界水深本设计坝前水深=191.5-157=34.5m>0.5=4.865m因为 ,所以本设计为深水波 当在距水库静水位的深度以下各点的浪压力可忽略不计，式中，各参数如图5-2所示将已知代入下式中P浪压力 波长，取校核水位时入9.73m。(4)扬压力重力坝建成后在上，下游水位差的作用下，水流绕过坝体，坝基和两岸坝头向下游渗透，在某个截面上，由于渗透引起的水压力称为渗透压力，由下游水深引起的水压力称为浮托力，渗透压力与浮托力之和称为扬压力。 上游坝踵处扬压力为H，其中H为坝踵处的水深 帷幕中心线上扬压力为(H2+H)其中H为上下游艺机水位差。H=191.5-172.0=19.5mH2为坝趾处水深，H2=172-157.8=14.2m根据坝基地质条件及防渗帷幕情况拟定，通常值宜采和0.450.6本设计取=0.5（水工建筑物P12） (H2+H)=9.81×（14.2+0.5×19.5）=235KN 排水孔线上扬压力的值为(H2+H)根据坝基地质条件及排水设施情况拟定，通常值宜采和0.20.4本设计取=0.4（水工建筑物P12）(H2+H)=9.81×（14.2+0.4×19.5）=214.6KN下游坝趾处的扬压力 H2=9.81×14.2=139.3KN扬压力分四块计算结果如下：=H2×28.27=9.81×15×27.68=3851.8KN=(H+H)×3×0.5=(0.5×9.81×19.5+9.81×19.5)×3×0.5=430.41KN=(H+H)×3×0.5=258.25KN=H×(27.68-3-3)×0.5=829.5KN1.2.2荷载计算(1) 简化中心O点在坝底宽中心点(2) 简化过程及各力的方向见图1.2.3抗滑稳定计算抗滑稳定计算公式 式中 K抗剪强度计算的抗滑稳定系数，按水工建筑物表29查得K=1.05 f坝体砼与坝基接触面的抗剪摩擦系数，按水工建筑物表210查得f=0.65 Z作用在坝体上铅直方向的全部荷载（不包括扬压力） 作用在坝体上的全部水平方向的荷载 U作用于滑动面上的扬压力将已知数据带入上式得 因此在正常蓄水位下，满足抗滑稳定的要求。