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網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 《水工建筑物課程設(shè)計(jì)》 將某混凝土重力壩設(shè)計(jì)改為具體重力壩設(shè)計(jì)的名稱。閱后刪除此文本框 題 目：某混凝土重力壩設(shè)計(jì) 請(qǐng)把你所在的學(xué)習(xí)中心名稱完整填寫。閱后刪除此文本框 學(xué)習(xí)中心： 春季入學(xué)則去掉“/秋” 字，秋季入學(xué)則去掉“/春” 字。添加內(nèi)容時(shí)注意文字保持整齊、下劃線要完整。閱后刪除此文本框。 專 業(yè)： 年 級(jí)： 年 春/秋 季 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 1 項(xiàng)目基本資料 1.1 氣候特征 根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀缶?0年統(tǒng)計(jì)資料，多年平均最大風(fēng)速14 m/s，重現(xiàn)期為50年的年最大風(fēng)速23m/s，吹程：設(shè)計(jì)洪水位 2.6 km，校核洪水位3.0 km 。 最大凍土深度為1.25m。 河流結(jié)冰期平均為150天左右，最大冰厚1.05m。 1.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì) 1.2.1壩址地形地質(zhì)條件 （1）左岸：覆蓋層2～3m，全風(fēng)化帶厚3～5m，強(qiáng)風(fēng)化加弱風(fēng)化帶厚3m，微風(fēng)化厚4m。 （2）河床：巖面較平整。沖積沙礫層厚約0～1.5m，弱風(fēng)化層厚1m左右，微風(fēng)化層厚3～6m。壩址處河床巖面高程約在38m左右，整個(gè)河床皆為微、弱風(fēng)化的花崗巖組成，致密堅(jiān)硬，強(qiáng)度高，抗沖能力強(qiáng)。 （3）右岸：覆蓋層3～5m，全風(fēng)化帶厚5~7m，強(qiáng)風(fēng)化帶厚1～3m，弱風(fēng)化帶厚1～3m，微風(fēng)化厚1～4m。 1.2.2天然建筑材料 粘土料、砂石料和石料在壩址上下游2~3km均可開(kāi)采，儲(chǔ)量足，質(zhì)量好。粘土料各項(xiàng)指標(biāo)均滿足土壩防滲體土料質(zhì)量技術(shù)要求。砂石料滿足砼重力壩要求。 1.2.3水庫(kù)水位及規(guī)模 ①死水位：初步確定死庫(kù)容0.30億m3，死水位51m。 ②正常蓄水位： 80.0m。 注：本次課程設(shè)計(jì)的荷載作用只需考慮壩體自重、靜水壓力、浪壓力以及揚(yáng)壓力。 表一 狀況 壩底高程(m) 壩頂高程(m) 上游水位(m) 下游水位(m) 上游坡率 下游坡率 設(shè)計(jì)情況 31 84.9 82.50 45.50 0 1∶0.8 校核情況 31 84.9 84.72 46.45 0 1∶0.8 本設(shè)計(jì)僅分析基本組合(2)及特殊組合(1)兩種情況： 基本組合(2)為設(shè)計(jì)洪水位情況，其荷載組合為：自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力。 特殊組合(1)為校核洪水位情況，其荷載組合為：自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力。 1.3大壩設(shè)計(jì)概況 1.3.1工程等級(jí) 本水庫(kù)死庫(kù)容0.3億m3，最大庫(kù)容未知，估算約為5億m3左右。根據(jù)現(xiàn)行《水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)》（DL5180-2003），按水庫(kù)總庫(kù)容確定本工程等別為Ⅱ等，工程規(guī)模為大（2）型水庫(kù)。樞紐主要建筑物擋水、泄水、引水系統(tǒng)進(jìn)水口建筑物為2級(jí)建筑物，施工導(dǎo)流建筑物為3級(jí)建筑物。 1.3.2壩型確定 壩型選擇與地形、地質(zhì)、建筑材料和施工條件等因素有關(guān)。確定本水庫(kù)大壩為混凝土重力壩。 1.3.3基本剖面的擬定 重力壩承受的主要荷載是水壓和自重，控制剖面尺寸的主要指標(biāo)是穩(wěn)定和強(qiáng)度要求。由于作用于上游面的水壓力呈三角形分部，所以重力壩的基本剖面是三角形，根據(jù)提供的資料，確定壩底寬度為43.29m（約為壩高的0.8倍），下游邊坡m=0.8，上游面為鉛直。 2 設(shè)計(jì)及計(jì)算內(nèi)容 2.1 壩高計(jì)算 據(jù)大壩特性表資料，壩高H=壩頂高程-壩底高程=84.90-31.00=53.90m,為中壩。 2.2 擋水壩段剖面設(shè)計(jì) 2.2.1 壩頂構(gòu)造設(shè)計(jì) 壩頂寬度取8%～10%壩高，且不小于3m， 設(shè)計(jì)壩頂寬度取4.80m。 壩頂上游設(shè)置防浪墻，墻身采用與壩體連成整體的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，高度取1.35m(按設(shè)計(jì)洪水位計(jì)算)，寬度取0.50m, 壩頂下游側(cè)設(shè)攔桿。 2.2.2 壩底寬度計(jì)算 根據(jù)大壩特性表資料，壩底寬度T=（84.90-31.00）0.8=43.12m。 2.2.3 壩體檢查排水廊道、排水管幕設(shè)計(jì) 為了便于檢查、觀測(cè)和排除壩體滲水，在壩體高程65.00處設(shè)一檢查兼作排水用的廊道，廊道斷面采用城門洞形，寬度取1.5m，高度取2.5m，其上游側(cè)至上游壩面的距離取0.05～0.07倍作用水頭，且不小于3m，設(shè)計(jì)取4.00m。 為了減小壩體的滲透壓力，靠近上游壩面設(shè)置排水管幕，排水管幕至上游壩面的距離取1/15～1/25倍作用水頭，且不小于2m，設(shè)計(jì)取3.00m，間距取2.50m，管徑取200mm，排水管幕做成鉛直，與縱向排水檢修廊道相通，滲入排水管的水可匯集到下層縱向廊道，排水管幕上端通至壩頂。 2.2.4 壩基灌漿排水廊道設(shè)計(jì) 壩基灌漿排水設(shè)置在上游壩踵處，廊道上游側(cè)距上游壩面的距離取0.05～0.1倍作用水頭，且不小于4～5m，設(shè)計(jì)取4.0m，廊道斷面采用城門洞形，寬度取3.00m，高度取3.50m，廊道上游側(cè)設(shè)排水溝，下游側(cè)設(shè)排水孔及揚(yáng)壓力觀測(cè)孔，廊道底面距離基巖面不小于1.5倍廊道寬度，設(shè)計(jì)取4.00m。 為減少壩基滲漏，防止較大滲流對(duì)壩基產(chǎn)生滲透破壞，減小壩基底面的防滲揚(yáng)壓力，提高壩體的抗滑穩(wěn)定性，在廊道上游側(cè)布置一排帷幕灌漿，帷幕灌漿深度取0.05～0.07倍作用水頭，帷幕灌漿深度設(shè)計(jì)取20.00m。灌漿帷幕中心線距上游壩面4.50m。帷幕灌漿必須在澆筑一定厚度的壩體混凝土后進(jìn)行，灌漿壓力表層不宜小于1.0～1.5倍壩前靜水頭，取60m*10KN/m3=600KPa；在孔低不宜小于2～3倍壩前靜水頭，取130m*10KN/m3=1300KPa。 為了充分降低壩底揚(yáng)壓力和排除基巖滲水，在廊道下游側(cè)布置一排排水孔幕，排水孔深度為帷幕灌漿深度的0.4～0.6倍，且壩高50m以上的深度不小于10m，排水孔深度設(shè)計(jì)取10.00m，孔距取2.50m，孔徑取200mm，排水孔略向下游傾斜，與帷幕灌漿成10交角。排水孔中心線距帷幕中心線2.00m。 2.2.5 地基處理 基巖開(kāi)挖的邊坡必須保持穩(wěn)定，兩岸岸坡盡量開(kāi)挖成有足夠?qū)挾鹊呐_(tái)階狀，以確保壩體的側(cè)向穩(wěn)定。對(duì)于靠近壩基面的緩傾角軟弱夾層，埋藏不深的溶洞、溶濁面應(yīng)盡量挖除。開(kāi)挖至距利用巖面0.5～1.0m時(shí)，應(yīng)采用手風(fēng)鉆鉆孔，小藥量爆破，以免產(chǎn)生裂隙或增大裂隙。遇到易風(fēng)化的頁(yè)巖、黏土巖時(shí)，應(yīng)留0.2～0.3m的保護(hù)層，待澆筑混凝土前再挖除。壩基應(yīng)清到比較堅(jiān)硬完整的完整的巖面，基面平整、水平即可，地基開(kāi)挖后，在澆筑混凝土前，必須徹底清理、沖洗和修鑿,風(fēng)化、松動(dòng)、軟弱破碎的巖塊都要清除干凈，突出的尖角要打掉，光滑的巖面要鑿毛，并用水沖洗干凈，基巖表面不得殘留有泥土、石渣、油漬等其它污物，排除基巖面上全部積水，基坑內(nèi)原有的勘探鉆孔、井、洞等均應(yīng)回填封堵。 2.2.6 壩體材料分區(qū) (1)上、下游最高水位以上壩體表層采用C15、W4、F100厚3.00m的混凝土。 (2)下游水位變化區(qū)的壩體表層采用C15、W8、F200厚3.00m的混凝土。 (3)上、下游最低水位以下壩體表層采用C20、W10、F100厚3.00m的混凝土。 (4)壩體靠近基礎(chǔ)的底部采用C20、W10、F200厚8.00m的混凝土，滿足強(qiáng)度要求。 (5)壩體內(nèi)部采用C10、W2低熱混凝土。 2.3 擋水壩段荷載計(jì)算 本設(shè)計(jì)荷載僅分析基本組合(2)及特殊組合(1)兩種情況。 2.3.1 荷載基本組合(2)為設(shè)計(jì)洪水位情況，其荷載組合為：自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力。 (1)自重。壩體斷面分為一個(gè)三角形和一個(gè)矩形分別計(jì)算，混凝土容重采用24KN/m3，因廊道尺寸較小，計(jì)算自重時(shí)不考慮。 (2)靜水壓力。靜水壓力包括上下游的水平水壓力和下游斜坡上的垂直水壓力。 (3)揚(yáng)壓力。壩踵處的揚(yáng)壓力強(qiáng)度為γωH1，排水孔線上為γωH2+γω△H，壩址處為γωH2，其間均以直線連接，揚(yáng)壓力折減系數(shù)=0.25。 (4)泥沙壓力。大壩迎水面前泥沙的淤積高度計(jì)算至死水位51m，大壩迎水面前泥沙的淤積高度hs=51.0-31.0=20.0m，水平泥沙壓力在垂直方向上呈三角形分布，泥沙干重度γsd取13.5KN/m3，孔隙率n取0.42，內(nèi)摩擦角φs取18，泥沙的浮重度γsb=γsd-(1-n) γω=13.5-(1-0.42) 10=7.7 KN/m3。單位長(zhǎng)度大壩迎水面上的水平泥沙壓力值按公式Psk=1/2γsbhs2tan2（45-φs/2）。壩址處河床巖面高程約在38m左右，大壩背水面前泥沙的淤積高度hs=38.00-31.00=7.00m，除計(jì)算水平泥沙壓力外還應(yīng)計(jì)算豎直泥沙壓力，其值按泥沙浮重度與泥沙體積的乘積求得。 (5)浪壓力。計(jì)算風(fēng)速取重現(xiàn)期為50年的年最大風(fēng)速23m/s，風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度取2600m，按鶴地水庫(kù)試驗(yàn)公式gh2%/v02=0.00625v0(1/6)(gD/v02)(1/3)和gLm/v02=0.0386(gD/v02)(1/2)計(jì)算得累積頻率為2%的波高h(yuǎn)2%=2.07m，平均波長(zhǎng)Lm=14.45m，經(jīng)查表求得h1%=2.25m。 使波浪破碎的臨界水Hcr=Lm/(4π)ln[(Lm+2πh1%)/(Lm-2πh1%)]=5.19m。 因?yàn)閴吻八頗=82.50-31.00=51.50m，H＞Hcr和H＞Lm/2，發(fā)生深水波，單位長(zhǎng)度大壩迎水面上的浪壓力值按公式Pwk=1/4γωLm(h1%+hz)計(jì)算。 波浪中心至計(jì)算靜水位的高度hz=πh1%2/Lmcth(πH/Lm)=1.10m。 防浪墻頂高程為：82.50+h1%+hz+hc=82.5+2.25+1.10+0.40=86.25m。 上述荷載計(jì)算見(jiàn)計(jì)算表。 重 力 壩 基 本 荷 載 組 合 計(jì) 算 表 荷 載 計(jì) 算 式 垂直力(kN) 水平力(kN) 對(duì)壩底截面形心力臂(m) 力矩(kN.m) ↑ ↓ → ← ↙+ ↘- 自重 W1 4.8*53.9*24 6209 21.56-2.4=19.16 118964 W2 1/2*47.9*38.32*24 22026 2/3*38.32-21.56=3.99 87884 水壓力 P1 1/2*51.52*10 13261 1/3*51.5=17.17 227691 P2 1/2*14.52*10 1051 1/3*14.5=4.83 5076 Q 1/2*0.8*14.52*10 841 21.56-1/3*0.8*14.5=17.69 14877 揚(yáng)壓力 u1 14.5*43.12*10 6252 0 0 0 u2 1/2*36.62*0.25*37*10 1694 2/3*36.62-21.56=2.85 4828 u3 0.25*37*6.5*10 601 21.56-1/2*6.5=18.31 11004 u4 1/2(1-0.25)*37*6.5*10 902 21.56-1/3*6.5=19.39 17490 泥沙壓力 Ps1 1/2*7.7*20.02*tan236 813 1/3*20=6.67 5423 Ps2 1/2*7.7*72* tan236 100 1/3*7=2.33 233 Ps3 1/2*7.7*0.8*72 151 21.56-0.8*7/3=19.69 2973 浪壓力 Pw 1/4*10*14.45*（14.45/2+1.1+2.25） -1/8*10*14.452 382 261 51.5-14.45/2+（14.45/2 +1.1+2.25）/3=47.80 51.5-2/3*14.45=41.87 10928 18260 合 計(jì) 9449 29227 14456 1412 223085 302546 19778↓ 13044→ 79461↘ 2.3.2荷載特殊組合(1)為校核洪水位情況，其荷載組合為：自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力。 (1)自重。壩體斷面分為一個(gè)三角形和一個(gè)矩形分別計(jì)算，混凝土容重采用24KN/m3，因廊道尺寸較小，計(jì)算自重時(shí)不考慮。 (2)靜水壓力。靜水壓力包括上下游的水平水壓力和下游斜坡上的垂直水壓力。 (3)揚(yáng)壓力。壩踵處的揚(yáng)壓力強(qiáng)度為γωH1，排水孔線上為γωH2+γω△H，壩址處為γωH2，其間均以直線連接，揚(yáng)壓力折減系數(shù)=0.25。 (4)泥沙壓力。大壩迎水面前泥沙的淤積高度計(jì)算至死水位51m，大壩迎水面前泥沙的淤積高度hs=51.00-31.00=20.00m，水平泥沙壓力在垂直方向上呈三角形分布，泥沙干重度γsd取13.5KN/m3，孔隙率n取0.42，內(nèi)摩擦角φs取18，泥沙的浮重度γsb=γsd-(1-n) γω=13.5-(1-0.42) 10=7.7 KN/m3。單位長(zhǎng)度大壩迎水面上的水平泥沙壓力值按公式Psk=1/2γsbhs2tan2（45-φs/2）。壩址處河床巖面高程約在38m左右，大壩背水面前泥沙的淤積高度hs=38.00-31.00=7.00m，除計(jì)算水平泥沙壓力外還應(yīng)計(jì)算豎直泥沙壓力，其值按泥沙浮重度與泥沙體積的乘積求得。 (5)浪壓力。計(jì)算風(fēng)速取多年平均最大風(fēng)速14m/s，風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度取3000m，按鶴地水庫(kù)試驗(yàn)公式gh2%/v02=0.00625v0(1/6)(gD/v02)(1/3)和gLm/v02=0.0386(gD/v02)(1/2)計(jì)算得累積頻率為2%的波高h(yuǎn)2%=1.03m，平均波長(zhǎng)Lm=9.45m，經(jīng)查表求得h1%=1.12m。 使波浪破碎的臨界水Hcr=Lm/(4π)ln[(Lm+2πh1%)/(Lm-2πh1%)]=1.45m。 因?yàn)閴吻八頗=84.72-31.00=53.72m，H＞Hcr和H＞Lm/2，發(fā)生深水波，單位長(zhǎng)度大壩迎水面上的浪壓力值按公式Pwk=1/4γωLm(h1%+hz)計(jì)算。 波浪中心至計(jì)算靜水位的高度hz=πh1%2/Lmcth(πH/Lm)=0.42m。 防浪墻頂高程為：84.72+h1%+hz+hc=84.72+1.12+0.42+0.30=86.56m。大壩特性表資料提供的壩頂高程不足。 上述荷載計(jì)算見(jiàn)計(jì)算表。 重 力 壩 特 殊 荷 載 組 合 計(jì) 算 表 荷 載 計(jì) 算 式 垂直力(kN) 水平力(kN) 對(duì)壩底截面形心力臂(m) 力矩(kN.m) ↑ ↓ → ← ↙+ ↘- 自重 W1 4.8*53.9*24 6209 21.56-2.4=19.16 118964 W2 1/2*47.9*38.32*24 22026 2/3*38.32-21.56=3.99 87884 水壓力 P1 1/2*53.722*10 14429 1/3*53.72=17.91 258423 P2 1/2*15.452*10 1194 1/3*15.45=5.15 6149 Q 1/2*0.8*15.452*10 955 21.56-1/3*0.8*15.45=17.44 16655 揚(yáng)壓力 u1 15.45*43.12*10 6662 0 0 0 u2 1/2*36.62*0.25*38.27*10 1752 2/3*36.62-21.56=2.85 4993 u3 0.25*38.27*6.5*10 622 21.56-1/2*6.5=18.31 11389 u4 1/2(1-0.25)*38.27*6.5*10 933 21.56-1/3*6.5=19.39 18091 泥沙壓力 Ps1 1/2*7.7*20.02*tan236 813 1/3*20=6.67 5423 Ps2 1/2*7.7*72* tan236 100 1/3*7=2.33 233 Ps3 1/2*7.7*0.8*72 151 21.56-0.8*7/3=19.69 2973 浪壓力 Pw 1/4*10*9.45*（9.45/2+0.42+1.12） -1/8*10*9.452 148 112 53.72-9.45/2+（9.45/2 +0.42+1.12）/3=51.08 53.72-2/3*9.45=47.42 5311 7560 合 計(jì) 9969 29341 15390 1406 218541 325507 19372↓ 13984→ 106966↘ 2.3.3擋水壩段荷載計(jì)算成果 本設(shè)計(jì)荷載僅分析基本組合(2)及特殊組合(1)兩種情況，荷載組合作用計(jì)算成果見(jiàn)表二和表三。 表二：壩體基本荷載組合作用計(jì)算成果 荷 載 垂直力(kN) 水平力(kN) 對(duì)壩底截面形心力臂(m) 力矩(kN.m) ↑ ↓ → ← ↙+ ↘- 自 重 W1 6209 19.16 118964 W2 22026 3.99 87884 水壓力 P1 13261 17.17 227691 P2 1051 4.83 5076 Q 841 17.69 14877 揚(yáng)壓力 u1 6252 0 0 0 u2 1694 2.85 4828 u3 601 18.31 11004 u4 902 19.39 17490 泥沙壓力 Ps1 813 6.67 5423 Ps2 100 2.33 233 Ps3 151 19.69 2973 浪壓力 Pw 382 261 47.80 41.87 10928 18260 合 計(jì) 9449 29227 14456 1412 223085 302546 19778↓ 13044→ 79461↘ 表三：壩體特殊荷載組合作用計(jì)算成果表 荷 載 垂直力(kN) 水平力(kN) 對(duì)壩底截面形心力臂(m) 力矩(kN.m) ↑ ↓ → ← ↙+ ↘- 自 重 W1 6209 19.16 118964 W2 22026 3.99 87884 水壓力 P1 14429 17.91 258423 P2 1194 5.15 6149 Q 955 17.44 16655 揚(yáng)壓力 u1 6662 0 0 0 u2 1752 2.85 4993 u3 622 18.31 11389 u4 933 19.39 18091 泥沙壓力 Ps1 813 6.67 5423 Ps2 100 2.33 233 Ps3 151 19.69 2973 浪壓力 Pw 148 112 51.08 47.42 5311 7560 合 計(jì) 9969 29341 15390 1406 218541 325507 19372↓ 13984→ 106966↘ 2.4 擋水壩段建基面抗滑穩(wěn)定計(jì)算 沿壩軸線方向取1m長(zhǎng)進(jìn)行抗滑穩(wěn)定分析計(jì)算。 2.4.1 荷載基本組合(2)為設(shè)計(jì)洪水位情況，其荷載組合為：自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力。 參照類似工程資料，微、弱風(fēng)化的花崗巖抗剪斷摩擦系數(shù)及黏聚力分別取f′=0.85，C′=0.65MPa，基巖允許抗壓強(qiáng)度取1430KPa。 建基面抗滑穩(wěn)定根據(jù)抗抗剪斷強(qiáng)度公式計(jì)算得：K′= (f′∑W+ C′A)/∑P =(0.85*19778+650*43.12)/13044=3.44＞[K′]=3.0，滿足抗滑穩(wěn)定要求。 2.4.2荷載特殊組合(1)為校核洪水位情況，其荷載組合為：自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力。 參照類似工程資料，微、弱風(fēng)化的花崗巖抗剪斷摩擦系數(shù)及黏聚力分別取f′=0.85，C′=0.65MPa，基巖允許抗壓強(qiáng)度取1430KPa。 建基面抗滑穩(wěn)定根據(jù)抗抗剪斷強(qiáng)度公式計(jì)算得：K′= (f′∑W+ C′A)/∑P =(0.85*19372+650*43.12)/13984=3.18＞[K′]=2.5，滿足抗滑穩(wěn)定要求。 2.5 擋水壩段建基面邊緣應(yīng)力計(jì)算和強(qiáng)度校核 2.5.1 荷載基本組合(2)為設(shè)計(jì)洪水位情況，其荷載組合為：自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力。 (1)當(dāng)計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，建基面上、下游邊緣垂直正應(yīng)力分別為： δuy=∑W/B+6∑M/B2=19778/43.12+6*（-79461）/43.122=202.27(KPa)＞0，滿足要求。 δdy=∑W/B-6∑M/B2=19778/43.12-6*（-79461）/43.122=715.09(KPa)＜1430Kpa，滿足抗壓強(qiáng)度要求。 (2)當(dāng)計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，建基面上、下上游面剪應(yīng)力分別為： τu=(P-Puu-δuy)m1=(51.5*10-51.5*10-202.27) *0=0(KPa)。 τd=(δdy+Pdu-P′)m2=(715.09+14.5*10-14.5*10)*0.8=572.07(KPa)，滿足要求。 (3)當(dāng)計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，建基面上、下游邊緣水平正應(yīng)力分別為： δux=(P-Puu)-(P-Puu-δuy)m12=(51.5*10-51.5*10)- (51.5*10-51.5*10-202.27)*0 =0(KPa)。 δdx=( P′-Pdu)+ (δdy+Pdu-P′)m22=(14.5*10-14.5*10)+ (715.09+14.5*10 -14.5*10)*0.82=457.66(KPa)，滿足要求。 (4)當(dāng)計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，建基面上、下游上游邊緣主應(yīng)力分別為： δu1=(1+m12)δuy-(P-Puu)m12=(1+0)*202.27 -(51.5*10-51.5*10)*0=202.27(KPa)，滿足要求。 δu2= P-Puu=51.5*10-51.5*10=0(KPa)。 δd1=(1+m22)δdy - (P′-Pdu)m22=(1+0.82)* 715.09-(14.5*10-14.5*10) *0.82 =1172.75(KPa)，滿足要求。 δd2= P′-Pdu=14.5*10-14.5*10=0(KPa)。 (5)當(dāng)不計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，建基面上、下游邊緣垂直正應(yīng)力分別為： δuy=∑W/B+6∑M/B2=29227/43.12+6*（-46139）/43.122=528.92(KPa)＞0，滿足要求。 δdy=∑W/B-6∑M/B2=29227/43.12-6*（-46139）/43.122=826.69(KPa)＜1430Kpa，滿足抗壓強(qiáng)度要求。 (6)當(dāng)不計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，建基面上、下上游面剪應(yīng)力分別為： τu=(Pu-δuy)m1=(51.5*10-528.92)*0=0(KPa)。 τd=(δdy–Pd)m2=(826.69-14.5*10)*0.8=545.35(KPa)，滿足要求。 (7)當(dāng)計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，建基面上、下游邊緣水平正應(yīng)力分別為： δux=Pu-(Pu-δuy)m12=51.5*10-(51.5*10-528.92)*0 =515.00(KPa)，滿足要求。 δdx=Pd+(δdy-Pd)m22=14.5*10+ (826.69-14.5*10)*0.82=581.28(KPa)，滿足要求。 (8)當(dāng)不計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，建基面上、下游上游邊緣主應(yīng)力分別為： δu1=(1+m12)δuy- Pu *m12=(1+0)*528.92-(51.5*10-51.5*10) *0=528.92(KPa)，滿足要求。 δu2= P =51.5*10=515.00(KPa)，滿足要求。 δd1=(1+m22)δdy-Pd*m22=(1+0.82)* 826.69-14.5*10*0.82=1262.97(KPa)，滿足要求。 δd2= P′=14.5*10=145.00(KPa)，滿足要求。 2.5.2荷載特殊組合(1)為校核洪水位情況，其荷載組合為：自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力。 (1)當(dāng)計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，建基面上、下游邊緣垂直正應(yīng)力分別為： δuy=∑W/B+6∑M/B2=19372/43.12+6*（-106966）/43.122=104.08(KPa)＞0，滿足要求。 δdy=∑W/B-6∑M/B2=19372/43.12-6*（-106966）/43.122=794.43(KPa)＜1430KPa，滿足抗壓強(qiáng)度要求。 (2)當(dāng)計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，建基面上、下上游面剪應(yīng)力分別為： τu=(P-Puu-δuy)m1=(53.72*10-53.72*10-104.08) *0=0(KPa)。 τd=(δdy+Pdu-P′)m2=(794.43+15.45*10-15.45*10)*0.8=635.54(KPa)，滿足要求。 (3)當(dāng)計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，建基面上、下游邊緣水平正應(yīng)力分別為： δux=(P-Puu)-(P-Puu-δuy)m12=(53.72*10-53.72*10)- (53.72*10-53.72*10- 104.08)*0=0(KPa)。 δdx=( P′-Pdu)+ (δdy+Pdu-P′)m22=(15.45*10-15.45*10)+ (794.43+15.45*10 -15.45*10)*0.82=508.44(KPa)，滿足要求。 (4)當(dāng)計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，建基面上、下游上游邊緣主應(yīng)力分別為： δu1=(1+m12)δuy-(P-Puu)m12=(1+0)*104.08 -(53.72*10-53.72*10)*0=104.08 (KPa)，滿足要求。 δu2= P-Puu=53.72*10-53.72*10=0(KPa)。 δd1=(1+m22)δdy - (P′-Pdu)m22=(1+0.82)* 794.43-(15.45*10-15.45*10) *0.82 =1302.87(KPa)，滿足要求。 δd2= P′-Pdu=15.45*10-15.45*10=0(KPa)。 (5)當(dāng)不計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，建基面上、下游邊緣垂直正應(yīng)力分別為： δuy=∑W/B+6∑M/B2=29341/43.12+6*（-72493）/43.122=446.52(KPa)＞0，滿足要求。 δdy=∑W/B-6∑M/B2=29341/43.12-6*（-72493）/43.122=914.38(KPa)＜1430Kpa，滿足抗壓強(qiáng)度要求。 (6)當(dāng)不計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，建基面上、下上游面剪應(yīng)力分別為： τu=(Pu-δuy)m1=(53.72*10-446.52)*0=0(KPa)。 τd=(δdy–Pd)m2=(914.38-15.45*10)*0.8=607.90(KPa)，滿足要求。 (7)當(dāng)計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，建基面上、下游邊緣水平正應(yīng)力分別為： δux=Pu-(Pu-δuy)m12=53.72*10-(53.72*10-446.52)*0 =537.20(KPa)，滿足要求。 δdx=Pd+(δdy-Pd)m22=15.45*10+ (914.38-15.45*10)*0.82=640.82(KPa)，滿足要求。 (8)當(dāng)不計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，建基面上、下游上游邊緣主應(yīng)力分別為： δu1=(1+m12)δuy- Pu *m12=(1+0)*446.52-(53.72*10-53.72*10) *0=446.52(KPa)，滿足要求。 δu2= P =53.72*10=537.20(Kpa)，滿足要求。 δd1=(1+m22)δdy-Pd*m22=(1+0.82)* 914.38-15.45*10*0.82=1400.70(KPa)，滿足要求。 δd2= P′=15.45*10=154.50(KPa)，滿足要求。 2.5.3擋水壩段壩體穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算計(jì)算成果 本設(shè)計(jì)荷載僅分析基本組合(2)及特殊組合(1)兩種情況，壩體穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算成果見(jiàn)表四，正常工況考慮自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力，非正常工況不計(jì)入揚(yáng)壓力。 表四:壩體穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算成果表 擋水壩段建基面處 設(shè) 計(jì)(KP) 校 核(KP) 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K′ 3.44 3.18 正常工況下邊緣應(yīng)力 a.上游邊緣垂直正應(yīng)力 207.27 104.08 b.下游邊緣垂直正應(yīng)力 715.09 794.43 c.上游面剪應(yīng)力 0 0 d.下游面剪應(yīng)力 572.07 635.54 非正常工況下邊緣應(yīng)力 e.上游邊緣水平正應(yīng)力 515.00 537.20 f.下游邊緣水平正應(yīng)力 581.28 640.82 g.上游邊緣主應(yīng)力 δu1=528.92;δu2=515.00 δu1=446.52;δu2=537.20 h.下游邊緣主應(yīng)力 δd1=1262.97;δd2=145.00 δd1=1400.70;δd2=154.50