拱坝毕业设计要点

拱坝毕业设计拱坝毕业设计一一. . 基本资料基本资料流域概况、枢纽任务 水位库容关系曲线，水位流量关系曲线，年内流量变化曲线， 坝址的地形、地质、建筑材料分布。二坝型选择及水利枢纽布置二坝型选择及水利枢纽布置1建筑物的分等分级 根据库容、防洪、灌溉和装机容量确定工程的等级，按最大的确定。各 建筑物根据重要性，确定相应的级别，查设计规范，选定相应的洪水标 准。 2坝型选择 主要综合地形、地质、水文、材料、施工几方面因素考虑。 比较重力坝、拱坝、土石坝、支墩坝等各种坝型，初选适合的坝型并进 行重点比较。 坝轴线选择：地质条件、消能条件、施工条件、工程量大小，选定枢纽 中各建筑物的类型：挡水、泄水、取水、放空、厂房，确定方案后进行 综合比较。1确定枢纽组成 根据枢纽任务，确定组成建筑物：包括挡水，泄水，发电，通航，灌溉。 2确定枢纽等别和建筑物级别 根据库容、发电量、防洪对象等确定工程等别，由其中最大的一项来确定。 依据为水利水电枢纽工程等级划分及设计标准 。 接下来确定组成的各建筑物的级别，由它们各自的重要性来定，分主要建筑 物，次要建筑物，临时建筑物等。接着确定它们的设计标准（洪水频率） 。 3初选建筑物类型 轴线选择对给出的坝轴线进行比较，包括以下方面：地形，地质，水文，电站选址， 施工，施工导流，施工交通，水流条件，工程量等。 坝型选择 针对可能的坝型，如重力坝，拱坝，土石坝，支墩坝等，比较它们的优缺点。 根据是否与所选的坝址条件适合，选择比较合适的方案，确定其中的一种作 为设计方案。 泄水建筑物型式 选择是否采用坝面溢流，深孔或隧洞泄洪方案，或者它们联合运用。调洪演算 1孔口尺寸的确定 选定单宽流量，依据是基础岩石的好坏。 堰顶高程：由流量公式算出所需水头 H，假设这时正好达到最高水位，则可知堰顶高程。H上堰溢流宽度：B=Q/q。 确定孔数和尺寸。 2推求洪水过程线 根据选定的洪水频率，由典型洪水过程线按同倍比放大法，计算设计洪水过 程线和校核洪水过程线。 3计算水位下泄流量关系曲线 计算闸门全开时，水库水位和下泄流量的关系曲线。 4调洪演算 确定闸门操作方式：在洪水来临时，先用闸门控制，使下泄流量等于入库洪 水流量，水库保持正常高水位不变。当洪水流量继续加大，等于闸门全开时 的下泄流量时，水库水位开始上升，这时闸门全开，下泄流量随水位上升也 不断增加。当下泄流量又等于洪水流量时，水库达到最高水位，此时也是最 大的下泄流量。 调洪演算原理是根据水量平衡方程式：tqqtQQVV)(21)(21212112变换得：)2()(21 211 2122q tVQQq tV作出和水位 h 的关系曲线，用半图解法逐推求水位及下泄流量。2q tV 考虑电站引用流量，深孔可作为储备。 作出流量关系曲线和辅助曲线，逐时段推求水位和流量。 最后满足条件是不超过上游限制水位和最大下泄流量，至少计算两种方案。深孔放空计算拟定深孔高程，要满足一定的淹没深度。拟定孔口尺寸，使库水在规定时间内从正常高水位放至死水位。在计算 时不考虑来水量的影响，认为来水量和电站引用流量相同。计算步骤：按水位分成一些区段，在区段内用水量除以平均流量得到时 间，将时间累加起来就得到总的放空时间。从正常高水位到堰顶高程，溢流 堰参与泄流，堰流流量计算同调洪演算一样；从堰顶高程到死水位，则只有 深孔泄流。深孔流量计算公式为：)9 . 0(29 . 0dHgAq其中 A 是孔口面积，d 是孔口高度，是平均水头（该段平均库水位-深孔H 底部高程） 。坝顶高程坝顶高程= 校设 校核洪水位设计洪水位 hhmax，分别为波浪高度、壅高和安全超高，与库面的风速有关。chhhh012拱坝的布置拱坝的布置目的：对某一特定的坝址，确定最能适应该地形和地质条件的拱坝。 布置内容： 1拱坝类型选择。 2拟定坝体基本尺寸。 3进行平面布置。 要求：安全、经济。安全是指坝体应力分布变化均匀，压应力和拉应力尽可能接近 并小于规范规定的值，坝座稳定安全系数亦接近并稍大于规范规定值。经济通 常指建造拱坝的总造价最低。一 类型选择可从轴线形式、厚度、几何关系、体型等方面进行选择。从轴线分，有圆弧拱、椭圆拱、抛物线拱、对数螺旋拱。圆弧拱又分为单圆 心、双圆心、三圆心。合理的拱圈形式应当是压力线接近拱轴线，使拱截面的 压应力分布趋于均匀，同时应使坝体作用于坝座上的各种作用力的合力方向， 尽量指向山体以有利于坝座的稳定。从水荷载的分配情况看，拱所分担的荷载 并不是沿拱圈均匀分布的，而使从拱冠向拱端逐渐减少，因此最合理的拱圈形 式并不是圆弧拱，而应是变曲率的拱圈。厚度分等厚拱圈和变厚拱圈。几何关系分定半径定中心角和变半径变中心角形式。体型分单曲拱坝和双曲拱坝。根据坝址地形地质条件、工程规模、设计和施工条件等来选定拱坝类型。二 拱冠梁尺寸拟定 1坝顶厚度 Tc 按工程规模和运用要求来确定。坝顶厚度将反映顶部拱圈的刚度，不仅对 坝体上部的应力有影响，而且对拱冠梁底部的应力也有相当影响。初估坝顶厚度时，首先考虑有无交通要 求，根据经验，Tc不应小于 3m，可按下列 公式估算：)(012. 01LHTc)2 . 1(01. 01LHTcH：坝高； L1：坝顶高程两拱端基岩面间的直线距 离； 两公式强调的坝高和跨度的重要程度不 一样。yz1HTcTB2坝底厚度 TB 坝底厚度 TB是拱坝剖面设计中的一项控制数据，它取决于坝高、坝型、河 谷形状、地质及材料等因素，直接影响坝的安全和经济性。美国垦务局经验公 式：400/ 21)400/(0012. 0H BHLHLT (2)水工建筑物书上：3120/ 21)120/(0012. 0H BHLHLT L2：坝底以上 0.15H 处两拱端基岩面间的直线距离。 我国的经验公式：)(01. 011 HLLkTn BLn-1：倒数第二层拱圈拱端间的直线距离；：拱的允许压应力，Mpa。K：经验系数，一般可取 0.35。 3拱冠梁任一高度厚度 其他高度的坝厚可按线性关系插值推求：)(cBcTTHyTT4迎水面曲线方程2 21)(HyxHyxz1212 2BTx2112xx，为经验系数，=0.600.65 ，=0.300.60。1212背水面曲线方程为迎水面曲线加上厚度：THyxHyxz2 21)(仍为抛物线方程。 于是可绘出拱冠梁剖面并检验倒悬度是否满足要求，一般须小于 0.3。三 平面布置任务是绘出在各适当高程上的拱圈平面图。对于接近矩形的 U 形河谷，采 用等外半径时，各高程拱圈中心角变化不大，而对于底部狭窄的 V 形河谷，这 样会使底部中心角可能过小不利于发挥拱的作用，此时将外半径逐渐变小，使 各层拱圈都能保持较大的中心角。工程实践中，多采用变半径变中心角双曲拱 坝，适应各种河谷形状，在两个方向都能发挥拱的作用，有利于改善应力状态。步骤： 1根据坝址地形地质图，确定开挖深度，做出可利用基岩面的等高线图。 2根据前面所述选择拱坝类型，初拟拱冠梁断面的形状和尺寸。 3布置顶层拱圈。定中心线量出 L1选择确定 R画弧校核 。A大致范围在 90-110 度，。AALRsin21ARL14布置其他各层拱圈。先是底拱，保证半中心角30，再是其他拱圈。A由圆心画弧检查。A5绘出拱同基础周边接触线，应光滑连续。 6坝面检查：圆心轨迹线，倒悬度。 7从应力分析和稳定校核，修改尺寸。