溢洪道设计计算书.doc

《溢洪道设计计算书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《溢洪道设计计算书.doc（19页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、 溢洪道设计计算书目 录绪言11设计规范和依据11.1主要设计规范11.2参考资料22设计基本资料32.1工程等别及建筑物级别32.2洪水标准32.3地震烈度43溢洪道设计43.1溢洪道布置53.2溢洪道水力学计算53.3稳定及应力计算91设计规范和依据1.1主要设计规范水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000防洪标准GB5020194水工建筑物荷载设计规范DL5077-1997溢洪道设计规范SL253-2000水工建筑物抗震设计规范DL 5073-20001.2参考资料水力学计算手册第二版李炜主编2设计基本资料2.1工程等别及建筑物级别水库总库容254万m3，根据水利水电工程等级划

2、分及洪水标准（SL252-2000），水库工程规模为小（一）型蓄水工程，枢纽工程等级为四等4级，水库防洪标准为：校核洪水标准：P=0.33%（300年一遇）；设计洪水标准：P=3.33%（30年一遇）；主要泄水建筑物消能防冲洪水标准：P=5%（20年一遇）；枯季施工导流洪水标准：P=20%（5年一遇）。2.2洪水标准本工程大坝为土石坝，根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL 252-2000）规定：水库按30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核 ，泄洪建筑物下游消能防冲洪水标准为20年一遇。水库洪水调节计算成果表项目单位方案1、正常蓄水位m572.402、起调水位m572.403、溢洪道进口

3、底板高程m572.404、溢洪道净宽m25、设计洪水位m573.94对应最大下泄流量m3/s5.96、校核洪水位m574.77对应最大下泄流量m3/s11.37、P=5%对应下泄流量m3/s5.72.3地震烈度工程区地震主要受澜沧江断裂发震震级的影响与控制。根据1/400万中国地震动参数区划图（GB183062001），工程区地震动峰值加速度为0.20g，地震动反应谱特征周期为0.45s，对应地震基本烈度为度。3溢洪道设计3.1溢洪道布置溢洪道布置于左岸坝肩，轴线呈直线布置，与坝轴线交角为84。由进水渠段、控制段、泄槽段、消力池、尾水渠段组成，全长130.00m。设计泄流量5.9m3/s，校核

4、泄流量11.3m3/s，消能防冲泄流量5.7m3/s。（1）进水渠段长10+-m（0+000.000+010.00），为直线布置，进水口宽4m，至控制段宽度收缩为2m。底坡i-0.01，边墙、底板采用C20钢筋砼衬砌，底板厚0.3m，边墙高0.502.4m。该段开挖边坡1:0.50，承载力及抗滑性均能满足设计要求。（2）控制段长4m（0+010.000014.00），堰型为宽顶堰，堰顶高程572.40m，堰宽2m。采用C20钢筋砼衬砌，底板和边墙厚0.4m，边墙高2.4m，该段开挖边坡1:0.50。（3）泄槽段长66m（0014.000080.00），宽度2m，其中里程0+014.000034

5、.00，长20m，底坡i=0.003，为箱涵结构，与上坝道路相接。采用C20钢筋砼衬砌，底板与边墙厚0.4m，边墙高2.4m；里程0+034.000044.00长100m，底坡i=0.003，采用C20钢筋砼衬砌，底板与边墙厚0.4m，边墙高2.42.0m；里程0+044.000080.00长36m，底坡i=0.050，采用C20钢筋砼衬砌，底板与边墙厚0.4m，边墙高2.03.0m。该段开挖边坡1:0.50。泄槽段底板设置纵向及横向排水设施。（4）消力池长16m（0+080.000+096.00），宽为2m，底板高程553.50m，池深1.2m，边墙高3m， 采用C20钢筋混凝土衬砌，底板与

6、边墙厚均为0.4m。该段开挖边坡墙顶以上1:0.50。（5）尾水渠长55.64m（0096.000151.64），底坡i=0.01。宽度2m，边墙高1.81.5m。采用C20钢筋混凝土衬砌，里程0+096.000136.65m，长40.65m，底板与边墙厚均为0.3m。里程0+136.650151.64m，长14.99m，底板与边墙厚均为0.4m。其中里程0+096.000106.51为转弯段，转弯半径r=8m。尾端归入原河道。3.2溢洪道水力学计算根据溢洪道设计规范（SL2532000）进行溢洪道泄流能力、泄槽水面线和消能计算。（1）泄流能力采用的宽顶堰过流能力计算公式：式中： m流量系数，

7、m=0.35； B溢洪道宽度 ，B=2m； H0包括行渐流速的堰上水头。校核洪水位574.77m时，下泄流量Q=11.3m/s。（2）泄槽水面曲线计算泄槽水面线根据能量方程，用分段求和法计算。计算采用“水利水电工程设计计算程序集V3.1之D-7”计算。 计算流量为最大泄流量Q=11.3m/s，并由此水面线确定溢洪道边墙高。数据输入： 一.原始数据: 流量 分段数 不同断面个数 起始断面水深 11.30 6 1 1.53 不同断面的水力要素(按序号排列): 2 0.0170 2 0 各分段之不同断面序号: 1 1 1 1 1 1 1 各分段之长度: 0 10 10 10 12 12 12 各分段

8、之纵坡: 0.0300 0.0300 0.0300 0.0300 0.5000 0.5000 0.5000 二.计算结果: 分段 水深h 正常水深ho 临界水深hk 流速v 分段长dL 累计长L 曲线类型 0 1.529 0.943 1.578 3.859 0.000 0.000 b2 1 1.202 0.943 1.578 4.908 10.000 10.000 b2 2 1.116 0.943 1.578 5.288 10.000 20.000 b2 3 1.064 0.943 1.578 5.546 10.000 30.000 b2 4 0.522 0.348 1.578 11.298

9、12.000 42.000 b2 5 0.429 0.348 1.578 13.754 12.000 54.000 b2 6 0.391 0.348 1.578 15.106 12.000 66.000 b2里程水深h正常水深ho临界水深hk流速v分段长dL累计长L曲线类型掺气高度hb超高护砌高0+014.001.530.9431.5783.8600b20.0590.52.0880+024.001.20.9431.5784.911010b20.0590.51.7610+034.001.120.9431.5785.291020b20.0590.51.6750+044.001.060.9431.5

10、785.551030b20.0590.51.6230+056.000.520.3481.57811.301242b20.0590.51.0810+068.000.430.3481.57813.751254b20.0590.50.9880+080.000.390.3481.57815.111266b20.0590.50.950（3）消能计算消能防冲标准为20年一遇(P=5%)，消能流量为5.7m/s，采用底流消能。消能防冲流量Q=5.7m/s水面线推求：数据输入： 一.原始数据: 流量 分段数 不同断面个数 起始断面水深 5.70 6 1 0.97 不同断面的水力要素(按序号排列): 2 0.0

11、170 2 0 各分段之不同断面序号: 1 1 1 1 1 1 1 各分段之长度: 0 10 10 10 12 12 12 各分段之纵坡: 0.0300 0.0300 0.0300 0.0300 0.5000 0.5000 0.5000 二.计算结果: 分段 水深h 正常水深ho 临界水深hk 流速v 分段长dL 累计长L 曲线类型 0 0.969 0.553 0.973 2.941 0.000 0.000 b2 1 0.693 0.553 0.973 4.115 10.000 10.000 b2 2 0.644 0.553 0.973 4.428 10.000 20.000 b2 3 0.6

12、11 0.553 0.973 4.665 10.000 30.000 b2 4 0.275 0.221 0.973 10.346 12.000 42.000 b2 5 0.235 0.221 0.973 12.125 12.000 54.000 b2 6 0.222 0.221 0.973 12.863 12.000 66.000 b2消力池按以下公式计算：L=6.9*(h-h)扩散式消力池L=0.8l跃前水深，通过水面线推求得0.22m跃前水深处单宽流量，12.463m3/sm流速系数，0.95跃后水深跃前水深弗汝德数淹没系数，1.05下游水深消力池深 消力池出口水面落差L自由水跃长度，LK

13、消力池长计算结果：消力池深度为1.2m，池长16m，跃后水深为2.54m，确定消力池边墙高为3m。3.3稳定及应力计算（1）控制段控制段结构设计荷载组合表序号荷载组合计算工况荷载名称自重静水压力扬压力地震荷载1基本组合设计洪水位2特殊组合校核水位3设计洪水位控制段基底面的抗滑稳定安全系数按下列抗剪断强度公式计算：式中 K按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数； f堰体混凝土与基岩接触面的抗剪断摩擦系数； c堰体混凝土与基岩面接触的抗剪断凝聚力； W作用与堰体上的全部荷载对计算滑动面的法向分量； P作用与堰体上的全部荷载对计算滑动面的切向分量； A堰体与基岩接触面的截面积。地基应力按下式计算式中 G

14、铅直方向作用力的总和，KN； eG的偏心距，m； B基础宽度，m； L基础长度，m。采用拟静力法计算地震作用效应，沿建筑物高度作用与质点i的水平向地震惯性力代表质按下式计算：式中 Fi作用在质点i的水平向地震惯性力代表值； 地震作用的效应折减系数，取0.25； GEi集中在质点i的重力作用标准值； ai质点i的动态分布系数； g重力加速度。 1.基本组合：设计洪水位力（KN）力臂力矩（KNm）项目m+-G自380.70 0.00 0.00 0.00 G水123.20 0.00 0.00 0.00 P静水s33.20 0.51 16.93 P扬-141.00 0.15 -21.29 0.00 合

15、计362.90 33.20 0.66 -4.36 0.00 抗滑稳定验算Kc=fG+CA/H39.20 满足抗滑要求底板宽L4.00 m底板宽B2.80 m偏心距e-0.01 mPmax32.99 KN/mPmin31.82 KN/mcp32.40 KN/m满足地基承载力1.04 满足2.特殊组合：校核洪水位力（KN）力臂力矩（KNm）项目m+-G自380.70 0.00 0.00 0.00 G水189.60 0.04 7.58 0.00 P静水s78.64 0.79 62.12 P扬-219.00 0.14 -31.10 0.00 合计351.30 78.64 0.97 38.61 0.00

16、 抗滑稳定验算Kc=fG+CA/H16.48 满足抗滑要求底板宽L4.00 m底板宽B2.80 m偏心距e0.11 mPmax36.54 KN/mPmin26.20 KN/mcp31.37 KN/m满足地基承载力1.39 满足3.特殊组合：设计洪水位+8地震力（KN）力臂力矩（KNm）项目m+-G自380.70 0.00 0.00 0.00 G水123.20 0.04 4.93 0.00 P静水s33.20 0.51 16.93 G地震28.55 1.20 34.26 P扬-141.00 0.15 -21.29 0.00 合计362.90 61.75 1.90 0.57 34.26 抗滑稳定验

17、算Kc=fG+CA/H21.08 满足抗滑要求底板宽L4.00 m底板宽B2.80 m偏心距e-0.09 mPmax27.89 KN/mPmin36.91 KN/mcp32.40 KN/m满足地基承载力0.76 满足控制段稳定计算成果表荷载组合物理力学参数抗滑安全系数最大压应力基础承载力fC(MPa)计算值规范值（kPa）（kPa）10.50.139.20 332.99 30020.50.116.48 2.536.54 30030.50.121.08 2.336.91 300（2）泄槽段底板稳定复核泄槽段底板抗滑稳定计算取溢0+068.00溢0+080.00m为计算单元，计算公式如下：K0Nf

18、/（+T）式中：K0底板抗滑稳定安全系数； N底板自重、水重及锚固有效重在法向的分力，583.9KN； f底板与基础的摩擦系数，取f0.5； T底板自重和水重在切向的分力，274.4KN； 水的流动拖力，JAR，36.51KN； 水的容重，10KN/m； J水能坡降； A底板面积，m； R水力半径，m。当下泄校核流量时，K01.691.50，底板满足抗滑稳定要求。（3）消力池抗浮稳定复核计算公式如下：式中：P1护坦自重，KN； P2护坦顶面上的时均压力，KN； P3当采用锚固措施时，地基的有效重量，KN； Q1护坦顶面上的脉动压力，KN； Q2护坦底面上的扬压力，KN。经计算，当下泄最大消能防

19、冲流量时，P1589.4KN，P264.3KN，P30，Q193.1KN，Q2830.4KN，Kf1.71.2,满足抗浮稳定要求。3.4内力计算（1）计算程序及方法计算程序采用“水利水电工程设计计算程序集V3.1之G14”计算。计算方法：有限元法计算（2）有关的计算系数有关计算系数结构重要性系数设计状况系数结构系数分项系数持久状况短暂状况偶然状况自重静水压力土压力110.950.851.2111.2（3）计算工况及荷载组合计算工况及荷载组合荷载组合计算情况荷载123自重静水压力土压力基本组合1完建情况2设计水位情况特殊组合3校核水位情况（4）计算参数计算参数墙后填土重度墙后填土内摩擦角基础弹性

20、抗力系数混凝土钢筋级别kN/m3104kN/m318.13010C20HRB335（5）计算成果 1.控制段22.4m 一. 基 本 数 据 _表0 (5个基岩弹性抗力系数)_ 50000 0 0 0 0 _表1 (钢筋混凝土数据)_ 抗压安全系数(Ky)抗拉安全系数(KL)混凝土标号(R#)钢筋强度(Rg) 1.6 1.5 200 2400 钢筋弹模(Eg) 保护层厚度(a) 钢筋直径(d) 2100000 5 1.6 _表2 (控制数据)_ 节点数(N0) 杆件类型数(M0) 不检验变位数(M2) 约束变位数(Z0) 5 4 0 1 节点荷载数(Q0) 节间荷载数(O0) 杆件材料弹模(E

21、) 杆件材料容重(RH) 0 3 2600000 2.5 _表3 (杆件数据)_ _表4 (节点码)_ 根数(M)长度(L)宽度(B)高度(H)夹角(G)弹抗类型(K) 节点码 1 2.60 1.00 0.40 270.00 1 1.02 1 2.60 1.00 0.40 90.00 1 4.05 1 1.25 1.00 0.40 0.00 1 2.03 1 1.25 1.00 0.40 0.00 1 3.04 _表5 (约束自由度号)_ 7 _表6 (节点荷载)_ _表7 (节间荷载)_ _表8 (作用的杆件编号)_ 荷载值 自始端距离 荷载类型 杆件个数 杆件编号 -2.24 2.60 6

22、 1 1.01 -2.24 2.60 5 1 2.01 2.24 2.60 6 1 2.01 二. 计 算 结 果 节点变位节点号 水平位移(m) 垂直位移(m) 转角(弧度) 1 0.000546600 -0.000027205 -0.000232551 2 0.000003500 -0.000023955 -0.000114238 3 0.000000000 -0.000076538 -0.000000002 4 -0.000003500 -0.000023962 0.000114229 5 -0.000546549 -0.000027212 0.000232520 _ 杆 1 基岩弹抗

23、轴向力 剪力 弯矩 受压钢筋 受拉钢筋 抗裂K 裂缝宽 10kN/m2 10kN 10kN 10kN-m cm2 cm2 cm 0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 99.999 639.35412 1 0.000 0.433 -0.081 0.012 0.000 0.000 99.999 0.00000 2 0.000 0.867 -0.324 0.094 0.000 0.000 99.999 0.00000 3 0.000 1.300 -0.728 0.316 0.000 0.108 28.915 2.41841 4 0.000 1.733 -1.29

24、4 0.748 0.000 0.773 10.504 0.13577 5 0.000 2.167 -2.022 1.461 0.000 1.985 5.077 0.04558 6 0.000 2.600 -2.912 2.524 0.000 3.894 2.870 0.02321 _ 杆 2 基岩弹抗 轴向力 剪力 弯矩 受压钢筋 受拉钢筋 抗裂K 裂缝宽 10kN/m2 10kN 10kN 10kN-m cm2 cm2 cm 0 0.000 2.600 2.912 2.524 0.000 3.894 2.870 0.02322 1 0.000 2.167 2.022 1.460 0.000

25、1.985 5.078 0.04559 2 0.000 1.733 1.294 0.748 0.000 0.773 10.505 0.13582 3 0.000 1.300 0.728 0.315 0.000 0.108 28.930 2.42740 4 0.000 0.867 0.324 0.093 0.000 0.000 99.999 0.00000 5 0.000 0.433 0.081 0.012 0.000 0.000 99.999 0.00000 6 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 99.9991043.14772 _ 杆 3 基岩弹抗 轴向

26、力 剪力 弯矩 受压钢筋 受拉钢筋 抗裂K 裂缝宽 10kN/m2 10kN 10kN 10kN-m cm2 cm2 cm 0 1.198 2.912 2.600 2.524 0.000 3.778 2.894 0.02403 1 2.898 2.912 2.120 1.516 0.000 1.813 5.051 0.05138 2 3.632 2.912 1.152 0.824 0.000 0.474 10.529 0.35539 3 3.827 2.912 0.000 0.581 0.000 0.007 17.083 864.91278 _ 杆 4 基岩弹抗 轴向力 剪力 弯矩 受压钢筋

27、受拉钢筋 抗裂K 裂缝宽 10kN/m2 10kN 10kN 10kN-m cm2 cm2 cm 0 3.827 2.912 0.000 0.581 0.000 0.007 17.083 864.91278 1 3.632 2.912 -1.151 0.824 0.000 0.474 10.530 0.35551 2 2.898 2.912 -2.120 1.516 0.000 1.813 5.052 0.05138 3 1.198 2.912 -2.600 2.524 0.000 3.778 2.894 0.024032.泄槽箱涵段22.4m 一. 基 本 数 据 _表0 (5个基岩弹性抗力

28、系数)_ 50000 0 0 0 0 _表1 (钢筋混凝土数据)_ 抗压安全系数(Ky)抗拉安全系数(KL)混凝土标号(R#)钢筋强度(Rg) 1.6 1.5 200 2400 钢筋弹模(Eg) 保护层厚度(a) 钢筋直径(d) 2100000 5 1.6 _表2 (控制数据)_ 节点数(N0) 杆件类型数(M0) 不检验变位数(M2) 约束变位数(Z0) 6 6 0 1 节点荷载数(Q0) 节间荷载数(O0) 杆件材料弹模(E) 杆件材料容重(RH) 0 3 2600000 2.5 _表3 (杆件数据)_ _表4 (节点码)_ 根数(M)长度(L)宽度(B)高度(H)夹角(G)弹抗类型(K)

29、 节点码 1 2.60 1.00 0.40 270.00 1 1.02 1 2.60 1.00 0.40 90.00 1 4.05 1 1.25 1.00 0.40 0.00 1 2.03 1 1.25 1.00 0.40 0.00 1 3.04 1 1.25 1.00 0.40 180.00 1 5.06 1 1.25 1.00 0.40 180.00 1 6.01 _表5 (约束自由度号)_ 7 _表6 (节点荷载)_ _表7 (节间荷载)_ _表8 (作用的杆件编号)_ 荷载值 自始端距离 荷载类型 杆件个数 杆件编号 -2.24 2.60 6 1 1.01 -2.24 2.60 5 1

30、 2.01 2.24 2.60 6 1 2.01 二. 计 算 结 果 节点变位节点号 水平位移(m) 垂直位移(m) 转角(弧度) 1 0.000000817 -0.000109140 -0.000008143 2 0.000002684 -0.000102765 0.000025399 3 0.000000000 -0.000067210 -0.000000001 4 -0.000002684 -0.000102766 -0.000025399 5 -0.000000815 -0.000109142 0.000008140 6 0.000000001 -0.000121565 -0.000

31、000001 _ 杆 1 基岩弹抗 轴向力 剪力 弯矩 受压钢筋 受拉钢筋 抗裂K 裂缝宽 10kN/m2 10kN 10kN 10kN-m cm2 cm2 cm 0 0.000 1.250 0.679 0.431 0.000 0.347 19.086 0.37046 1 0.000 1.683 0.598 0.148 0.000 0.000 99.999 0.00000 2 0.000 2.117 0.355 -0.064 0.000 0.000 99.999 0.00000 3 0.000 2.550 -0.049 -0.137 0.000 0.000 99.999 0.00000 4 0.000 2.983 -0.6