拦河坝设计?以下
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坝型为自由溢流重力坝,采用M7.5浆砌块石,迎水面设0.2mC15砼结构。设计坝高为1.5m,溢流堰长度分别为4m、3.5m、4.5m、5m和4.5m,坝顶宽度为1.00m,坝基础底宽为3m,高0.50m,坝身上游面为垂直,下游面坡比为1:1。护岸采用M7.5浆砌块石,墙高高出坝顶1m,基础为扩大基础,顶宽0.5m,内侧坡比为1:0.30,外侧为1:0.15。
1水文水利计算
拦河坝控制流域面积经从1:1万地形图量算。洪峰流量采用地区经验公式计算设计洪峰流量,小流域汇流计算采用经验公式,其解释表达式:
Q=C.Fn
Cv=1.17/F0.11Cs=3.5Cv
Qp.=(Φp.Cv+1)Q式中:Q――年最大洪峰流量的多年平均值(m3/s)
Qp―――设计洪峰流量(m3/s)
C---综合系数取值4.2
n――指数取值0.75则:Q=4.2F0.75
F----流域面积(km2)
Cv――变差系数
Cs――偏态系数
Φp――皮尔逊Ш型曲线的离均系数
坝基工程地质条件
一、基本地质条件
坝址地形较陡,两岸山坡坡度约30-40о,出露岩性为朱罗系(J3C)地层,岩性以砂岩、凝灰岩为主;岩浆岩(γ52(3)C),岩性以花岗岩、黑云母花岗岩为主,岩体呈弱风化状,强度较高。河床为冲洪积砂砾卵石、漂石覆盖。地质构造较简单,仅发育几组节理裂隙,未发现不利于岩体稳定的结构面或结构体。据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)及福建省建设厅文件《闽建设(2003)10号》,清流县地震设防烈度为6度。
二、坝基开挖原则
1、河床部位,冲洪积不宜作为坝基,应予以清除。开挖深度0.5-1.0m。
2、岸坡坝基应清除表部松动岩体、崩积物及残坡积土,开挖深度1.0-2.5m。
3、建议边坡开挖坡度:坡残积土厚度小,易清除,强风化带岩体1:0.75,弱风化带岩体1:0.3~0.5。
三、坝基稳定分析
由于弱风化基岩埋深较深,坝基可座落于强-弱风化基岩上,岩体内无不良构造线穿过,不存在坝基深层滑动的边界条件,坝基稳定性好。据工程类比,该弱风化岩体天然容重为27.0KN/m3,抗剪断强度中,内摩擦角为24.5o,粘聚力为6.5Mpa,岩石饱和极限抗压强度为50.0Mpa,完全满足拦河坝对地基承载力的要求。
四、坝基渗漏
根据坝基岩体节理裂隙发育程度及结构类型,坝基及坝肩岩体强-弱风化岩层,以弱透水~微透水或微~极微透水为主,透水率为q=5~0.5(Lu)或q=0.5~0.05(Lu);在坝肩为强-弱风化的局部地段存在渗漏及渗透问题,应予以处理。
五、边坡稳定问题
边坡以强-弱风化岩质边坡为主,且开挖高度有限,边坡稳定。
拦河坝设计拦河坝设计
3大坝设计计算
(1)坝型选择
引水坝是在冲毁坝址上重建,结合实地察看和地形地质情况,拦河坝采用溢流重力坝。
(2)洪水成因及特性:本流域洪水由暴雨形成,形成本流域暴雨的主要大气系统是切变、涡切变,低槽和低涡等。三、四月由于小槽涡频频活动于西风带而出现小暴雨,五、六月间受地面低压锋系和盛行的西南气流影响,冷暖气团在本流域上空交绥对峙,极锋在北地带活动频繁,常产生大范围、持续性的暴雨天气。历年最大洪水及历史特大洪水多系锋面所致,台风对本流域影响不显著。
(3)设计基本资料
①设计依据:本设计依据的
法律法规、规范标准和参照的有关资料如下:《浆砌石坝设计规范》(SL25-91)、《水利水电工程等级划分及设计标准》(SL252-2000)、《水工混凝土结构设计规划》(SL/T191-96)
②水文气象:多年平均气温18.2℃,日最高温度38.8°C,最低温度-8.9°C,常年平均降雨量1801.3mm,多年平均径流深959mm,年平均风速1.5m/s,瞬时最大风速20m/s。
③防洪标准:10%,相应洪峰流量:见拦河坝10年一遇洪水设计流量计算见表5-1。
④材料容重:混凝土24KN/m3、浆砌块石21KN/m3、回填砂石19KN/m3、回填土16KN/m3、天然砂砾石覆盖层19KN/m3。
拦河坝设计拦河坝设计
⑤地震烈度:地震设防烈度为6度。
⑥地基特性及设计参数:工程所处位置地层相对较厚,约1.5-2.5米。力学参数取值如下:堆积层允许承截力fk=20~25kg/cm2,基础抗剪摩擦系数f=0.45。
(4)坝断面设计
本工程坝型均为溢流重力坝,采用M7.5浆砌块石。设计坝顶宽度为1.0米,上游面垂直,下游面坡比为1:1.00。坝后设防冲消能设施。(详见拦河坝工程特性表、设计断面图)
表5-2拦河坝工程特性表
(5)坝抗滑稳定及应力计算
A.荷载组合
本工程为小型引水工程。在抗滑稳定及应力计算中,溢流坝抗滑稳定及基础应力的计算长度取单位坝段。
作用在溢流坝的荷载有:坝自重、水压力、扬压力、泥沙压力、动力压力及浪压力,根据规范要求荷载组合分基本组合和特殊组合分别进行计算,组合如下:
①基本组合:设计洪水位水压力+下游水压力+扬压力+自重+泥沙压力+浪压力
②特殊荷载组合:校核洪水位水压力+下游水压力+扬压力+自重+泥沙压力+动水压力+浪压力
B.坝体抗滑稳定及应力分析
拦河坝设计拦河坝设计
坝体的抗滑稳定按抗剪断公式进行计算,计算公式如下:
f′∑W+c′A
Ks=--------------≥[K]∑P
式中:Ks---抗滑稳定安全系数;
f′---砌体与地基抗剪断摩擦系数,取0.90;c′---抗剪断凝聚力,取0.70Mpa。
∑W---作用在计算截面以上坝体的全部竖向荷载;t∑P---作用在计算截面以上坝体的全部水平向荷载;t[K]---抗滑稳定允许安全系数,基本组合3,特殊组合2.5。坝基面的坝体应力应满足①小于坝基础的容许压应力;②一般不出现拉应力。经计算,溢流坝的抗滑稳定安全系数及应力成果详见下表5-3:
(6)拦河坝翼墙、下游护岸设计①翼墙高程确定
本工程拦河坝洪水标准采用十年一遇设计,二十年一遇校核。根据实测河道断面,经计算堰上过为1.00m时,泄流量小于设计洪峰流量。具体如下表5-4。泄流量计算采用下式:
Q=m×ε×σm2gHB
式中:Q—泄流量,m3/s;m—流量系数;σm—淹没系数;ε—侧收缩系数;B—溢流前缘净宽,m;H—堰上水头。表5-4堰顶过水深计算成果表
②护岸断面尺寸
护岸采用M7.5浆砌块石,墙高等于坝高,基础为扩大基础,清基0.80米,顶宽0.60米,内侧破比为1:0.30,外侧为1:0.00。
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