某江水利枢纽拱坝设计（说明书）

水利水电工程专业毕业设计

5，中心角方向尽可能顺河向。 (三) 拱坝布置的结果:

表4-2 各层拱圈特性参数

截面 1 2 3 4 5 高程 191.14 166.355 141.57 116.785 92 拱圈厚（m） 8.5 12.75 17 21.25 25.5 左半中心角（o） 52 51 52 51 37 右半中心角（o） 54 51 53 46 39 拱轴线半径(m) 191.40 157.09 127.09 102.06 69.45 o

4.2 荷载及其组合

4.2.1 荷载及计算

作用在拱坝上的荷载主要有自重、静水压力、泥沙压力、风浪压力、温度和

地震荷载。 1．自重计算

本设计自重应力在施工过程中就已经形成，全部由梁承担。将拱坝各坝块的水平截面由扇形简化为矩形，上下游坝面简化为梯形，计算公式如下：

G??A1?A2?2?Rc??h

式中：Rc——混凝土容重，取2.4t/m3 △h——计算坝块的垂直高度 A1，A2——上、下两端截面的面积。

经计算得拱坝总重量为824990.736 t。

2．泥沙压力

水库建成后，过水端面加大，使得流速减缓，入库水流挟带的泥沙逐渐淤积在坝前，对坝体产生了泥沙压力。由于淤积高程是随时间而逐年增加，故淤积计算年限可取为50～100年。计算公式如下：

Ps??1?shstan2(45??s) 22式中 ps——泥沙对上游坝底的水平压强； γs——泥沙浮容重。取为0.85t/m3； υs——泥沙的内摩擦角，为10o；

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A江水利枢纽——百米级拱坝设计

hs——泥沙的淤积高度，为23m。

经计算得ps =13.765t/m3 3．温度荷载

拱坝是固结于基岩的整体结构，因此温度和基岩的变化对拱坝应力的影响较显著，故设计时，温度荷载必须列为一项主要荷载。 其中:△θ=47/（T+3.39）

表4-3 截面温度变化

截面 1-1 2-2 3-3 4-4 5-5 4．静水压力

作用在坝面上的静水压力是拱坝所承受的主要荷载。按水力学原理计算，坝面上任意一点静水强度为：

pi=γ0×y

式中 γ0——水的容重，取为1.0t/m3

y——计算点距水面的深度 5. 地震荷载：

地震引起的作用于拱坝的动荷载，包括地震惯性力、地震动水压力和上游淤沙的地震土压力。该工程的设计烈度为7度，计算地震影响力时采用拟静力法。由于本设计地震烈度不高，故可将拟静力法进一步简化——取作用在每层拱圈上的惯性力为αKhCzWii,方向与地震加速度方向相反。α为一沿高程变化的系数，α取2.0。坝面所受的最大动水压力q0可按式q0=KhCzFyγH0计算，由于本设计为等截面圆拱的情况，可以用下面的公式直接计算：

（1）. 计算纵向地震惯性力（忽略基础影响）：

2??71T??2222Z1??8sin?A??Asin?2?A???Acos?2?A??2?A????Asin?2?A??2?Acos?2?A??212?r?????温升时△θ 3.95 2.91 2.31 1.91 1.63 温降时△θ -3.95 -2.91 -2.31 -1.91 -1.63 ??

2?2?1?T?22 ??2?A??Asin?2?A??4sin?A???8?A?2?Asin?2?A??

12?r??????? 22

水利水电工程专业毕业设计

Z0?2sin?A?A?(1?cos?A)?Z1(1?sin?A?A)

拱冠截面的内力：

H0=k·γc·T·r·Z1 V0=0

M0= k·γc·T·r2·Z0 拱端截面的内力：

HA= k·γc·T·r·(Z1COSφA+φAsinφA); VA= k·γc·T·r·(-φAcosφA+ Z1sinφA);

MA= k·γc·T·r2·[-φA sinφA-cosφA+1+Z0+Z1(1- COSφA) ] 式中：γc——坝体容重；

k——地震系数（＝αKhCz）; T——截面厚度； r——中心轴线半径； φA——拱圈半中心角；

（2）. 计算纵向地震激荡力（忽略基础的影响）：

1215?2??2cos???cos(2?)??sin???sin(2?)?2sin?AAAAAAAAA?224?112222U0??sin?Asin(2?A)?(T)(?3??4?cos???AAAAcos(2?A)??412r?8?sin??sin(2?)?2sin?sin(2?))AAAAA?A?? ??2?A??Asin(2?A)?4sin????? ???????22?A?1T22?(r)(8?A?2sin?Asin(2?A))? 12?51T2?12?222?cos(2?)??sin(2?)?2sin??()(3???cos(2?)AAAAAAA? U1??2A412r?????Asin(2?A)? ??2?A??Asin(2?A)?4sin??22?A?1T2?22(r)(8?A??Asin(2?A))? 12?拱冠截面的内力：

H0=q0·Ru·U1; V0=0;

M0=q0·Ru·U0·r

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A江水利枢纽——百米级拱坝设计

拱端截面的内力：

HA?q0?Ru???A?sin?A?U1cos?A? ?2??A1cos?A?sin?A?U1sin?A) 22?1? VA?q0?Ru(? MA?q0?Ru?r???Asin?A?U0?U1(1?cos?A)? ?2?式中：Ru——拱圈外半径。

（3）. 计算横向地震惯性力（忽略基础影响）：

31??22??0??3?A?sin(2?A)?2?Asin2?A??T(4?sin??sin(2?)?2?AAAA? r212?? ??2?A?sin(2?A)???1T2 ?r?(8?A?2sin(2?A))??12?拱冠截面的内力： H0=0.0 V0=kγcTrY0

M0=0.0

拱端截面的内力:

HA??k?cTr(??0sin?A??Acos?A) VA?k?cTr(Y0cos?A??Asin?A)

MA??k?cTr2?Y0sin?A?sin?A??Acos?A? (4). 计算横向地震激荡力（忽略基础的影响）

?Tr??v??Acos?2?A??? X0???A?sin?2?A???Acos?2?A??4212??2?311? ??2?A?sin?2?A????1T2?r??8?A?2sin?2?A??? ?12? 左半拱的内力：

H0=0

V0=q0RuX0 M0=0

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