浅中孔泄洪薄拱坝设计计算书

- 1 -河海大学毕业设计计算书浅中孔泄洪薄拱坝设计专业年级 05 水工 2 班学 号 05021215姓 名 曾 红指导老师 包 腾 飞- 2 -目录第一章 调洪演算 .- 4 -1.1 调洪演算的原理 - 4 -1.2 泄洪方案的选择 - 4 -1.2.1 对以下三种方案进行调洪演算： .- 4 -1.2.2 对三种方案进行比较 .- 7 -1.2.3 对第二种方案计算坝顶高程 .- 8 -1.2.4 方案二结论 - 9 -第二章 大坝工程量比较 .- 10 -2.1 大坝剖面设计计算 - 10 -2.1.1 混凝土重力坝 .- 10 -图 1-1 重力坝剖面图 .- 11 -第三章 第一建筑物 大坝的设计计算 .- 15 -3.1 拱坝的剖面设计以及拱坝的布置以及工程量的比较 - 15 -3.1.1 坝型选择双曲拱坝 .- 15 -3.1.2 拱坝的尺寸 .- 15 -3.1.3 工程量的计算与比较 .- 17 -3.2 荷载组合 - 18 -3.3 拱坝的应力计算 .- 18 -3.3.1 对荷载组合，使用 FORTRAN 程序进行电算 .- 18 -3.3.2 对荷载组合进行手算 .- 21 -3.4 坝肩稳定验算 - 31 -3.4.1 计算原理 .- 31 -3.4.2 验算工况 .- 33 -3.4.3 验算步骤 - 33 -第四章 泄水建筑物的设计 .- 37 -4.1 泄水建筑物的型式尺寸 .- 37 -4.2 坝身进水口设计 .- 37 -4.2.1 管径的计算 - 37 -4.2.2 进水口的高程 .- 37 -4.3 泄槽设计计算 .- 38 -4.3.1 坎顶高程 .- 38 - 3 -4.3.2 坎上水深 hc - 38 -4.3.3 反弧半径 R- 38 -4.3.4 坡度（直线段）： .- 39 -4.3.5 挑射角 =20 o.- 39 -4.4 导墙设计 .- 39 -4.5 消能防冲计算 .- 40 -4.5.1 水舌挑距 - 40 -4.5.2 冲刷坑深度 .- 40 -4.5.3 消能率计算 .- 41 -参考文献 .- 43 - 4 -第一章 调洪演算1.1 调洪演算的原理先对一种泄洪方案，求得不同水头下的孔口泄洪能力，并作孔口泄洪能力曲线，再假定几组最大泄流量，对设计（校核）洪水过程线进行调洪演算，求得这几组最大泄流量分别对应的水库存水量，查水位库容曲线，得出这几组最大泄流量分别对应的上游水位，并作最大泄流量与上游水位的关系曲线。上述两条曲线相交得出一交点，此交点坐标即为设计（校核）情况下的孔口最大泄流量及相应的水库水位，再对其它泄洪方案按同样的方法进行调洪演算，最后选定的泄洪方案孔口最大泄流量应接近并不超过容许值，库水位又相对比较低。1.2 泄洪方案的选择1.2.1 对以下三种方案进行调洪演算：4 表孔+2 中孔2 浅孔+2 中孔4 中孔方案一：4 表孔+2 中孔表孔: 堰顶高程 179m，孔宽 12m（1-1）321QmBgHm=0.48 , B=412=48m中孔: 进口高程 135m, 出口高程 130m, 孔口宽 7.5m, 高 7.5m（1-2）20ag闸门开度 a=7.5m, 孔口宽度 B=27.5=15m,（1-3）0.967H- 5 -表 1-1 四表两中水位 182 186 190 194水头 3 7 11 15表孔泄流量 530.29051 1890.075 3723.24 5928.828中孔 U 0.9272371 0.9297333 0.931876 0.933736中孔泄流量 3003.3122 3133.1187 3257.776 3377.85总泄流量 3533.6027 5023.1937 6981.016 9306.678起调流量 3533.6m3/s，作出水库水位与所需最大泄流量的关系曲线，4 表孔+2 中孔的泄洪能力曲线，由两条曲线的交点可以得出：1801821841861881901921941960 2000 4000 6000 8000 10000水 位 流 量 曲 线设 计 曲 线焦 点校 核 曲 线焦 点 2最大泄洪流量:：设计 6320 m3/s 校核 7250m3/s最高水位： 设计 188.35m 校核 190.55m方案二:：2 浅孔+2 中孔浅孔:：进口高程 164 米, 出口高程 154 米, 孔口宽 8.5 米, 高 8.0 米102aQBgH（1-4）.967其中：a=8m , B=8.5 2=17m中孔:：进口高程 135 米, 出口高程 130 米, 孔口宽 7.5 米, 高 7.5 米20aQBgH0.9627aH其中：a=7.5m, B=7.52=15m表 1-2 2 浅+2 中- 6 -水位 182 186 190 194中孔水头 48.5 52.5 56.5 60.5中孔 u 0.927237113 0.929733333 0.931876106 0.933735537中孔泄流量 3001.781041 3131.521431 3256.115 3376.128049浅孔水头 24 28 32 36浅孔 u 0.884333333 0.895142857 0.90325 0.909555556浅空泄流量 2609.816821 2953.381073 3278.019517 3587.523691总泄流量 5949.597863 6422.902504 6872.134517 7301.65174起调流量 5949.6m3/s，作出水库水位与所需最大泄流量的关系曲线，2 浅孔+2 中孔的泄洪能力曲线，由两条曲线的交点可以得出：1801821841861881901921941960 2000 4000 6000 8000 10000 12000水 位 流 量库 容 水 位焦 点 1校 核 水 位 流 量焦 点 2最大泄洪流量:：设计 6300 m3/s 校核 7380m3/s最高水位:： 设计 188.65m 校核 190.73m方案三： 4 中孔中孔:：进口高程 135 米, 出口高程 130 米, 孔口宽 7.0 米, 高 7.0 米20aQBgH0.9627aHa=7.0 米，B=7 4=28 米表 1-3 4 中孔水位 182 186 190 194水头 48.5 52.5 56.5 60.5u 0.927237113 0.929733333 0.931876106 0.933736流量 5606.18272 5848.488313 6081.181605 6305.32- 7 -总流量 5944.18272 6186.488313 6419.181605 6643.32起调流量 5944.2m3/s，作出水库水位与所需最大泄流量的关系曲线， 4 中孔的泄洪能力曲线，由两条曲线的交点可以得出：1801821841861881901921941960 2000 4000 6000 8000 10000 12000水 位 流 量 曲 线设 计 曲 线焦 点校 核 曲 线焦 点 2最大泄洪流量:：设计 6300 m3/s 校核 6450 m3/s最高水位:： 设计 187.18m 校核 190.17m1.2.2 对三种方案进行比较方案二即泄水建筑物采用 2 浅孔+2 中孔时所需坝顶高程相对较小，加之方案一与方案三都存在对坝体的结构影响较大的问题（方案一的 4 表孔使得坝体堰顶以上失去空间结构作用，方案三的 4 中孔使得坝体同一高程开孔数量过多，该层拱圈削弱过多） ，故本设计选择 2 浅孔+2 中孔的泄流方案。1.2.3 对第二种方案计算坝顶高程设计水位：188.65m，对应下泄流量：6300 m 3/s校核水位：190.73m，对应下泄流量：7380 m 3/s水库总库容大于 10108m3，属于大(1)型一等，主要建筑物 1 级。坝顶超出水库静水位的高度h 为：（1-5）1%2zch其中：2h 1%为波浪高度hz 为波浪中心线高出静水位的高度：- 8 -（1-6）21%zmhHctLhc安全超高正常情况下: V f =1.5V=121.5=20m/s D=4000m=9.814000/202=98.1 为累计频率 5%的波高20gD读表由 P(1%)和 P(5%)关系可得：h 1%=1.38183m由 （1-7）112.53.750200.3()mgLgDV得：L m=11.38m 带入：（1-8）21%zmhHctL得 hz =0.52686mhc=0.7m则： =21.38183+0.52686+0.7=3.99m （1-9）1%2zc坝顶高程=188.65+3.99=192.64m校核情况下:V f =12m/s=9.814000/122=272.5 为累计频率 10%的波高20gD读表由 P(1%)和 P(10%)关系可得：h 1%=0.832112m由 112.53.750200.3()mgLgDV得：L m=6.8232m 带入：得 hz =0.31864m21%zmhHctLhc=0.5m则： =20.832112+0.31864+0.5=2.483m1%2zch坝顶高程=190.73+2.483=193.213m比较可知：坝顶高程取 193.21m，坝高为：193.21-92=101.21m- 9 -1.2.4 方案二结论方案二即泄水建筑物采用 2 浅孔+2 中孔时所需坝顶高程相对较小，加之方案一与方案三都存在对坝体的结构影响较大的问题（方案一的 4 表孔使得坝体堰顶以上失去空间结构作用，方案三的 4 中孔使得坝体同一高程开孔数量过多，该层拱圈削弱过多） ，故本设计选择 2 浅孔+2 中孔的泄流方案，浅孔位于两岸，中孔位于水电站进水口两侧，对称布置。设置两浅孔，孔口宽 8.5m，高 8.0m，进口底高程为 164m，出口底高程为 154m；两中孔，孔口宽 7.5m，高 7.5m，进口底高程为 135m，出口底高程为 130m，设计洪水时，下泄流量 6300 m3/s，校核洪水时，下泄流量 7380m3/s，略小于允许下泄流量，设计洪水位为188.65m，校核洪水位为 190.73m，由此计算得到的坝顶高程为 193.21m，最大坝高为 101.21m。第二章 大坝工程量比较2.1 大坝剖面设计计算2.1.1 混凝土重力坝坝前最大水深：H=188.65-92=96.65m最大坝高为：193.21-92=101.21m1基本剖面按应力条件确定坝底最小宽度- 10 -（2-1）10()cHBr式中 c=24kN/m3 0=10kN/m3 扬压力折减系数 1 取 0.25则 B=96.65/(24/10-0.25) 1/2=65.915m按稳定条件确定坝底最小宽度（2-2）10()cKHBrf式中 K=1.10 f=0.7 =0 1=0.25则 B=1.196.65/ 0.7(24/10+0-0.25)=70.64m综合，取坝底最小宽度 B=70.64m2实用剖面坝顶宽度：取坝高的 810%，即（810%）101.21=(8.110.1)m,取为 10m取下游坡度为 1:0.8上游折坡的坡度取为 1：0.2上游设折坡，折坡点距坝底的高度取为坝高的 1/32/3 范围内，即1/32/3,取为 54m则折坡上部分宽 B1=0.254=10.8m B2=(190.73-92)0.8+10=78.98mB=B1+B2=10.8+78.98=89.78m图 1-1 重力坝剖面图3排水位置设计洪水最大下泄流量为 6300m3/s，则 Z 下 =113.8m，水头 H=188.65- 11 -113.8=74.85m廊道上游壁到上游坝面距离不小于 0.050.1 倍水头，且不小于 45m ， 即 （0.050.1）74.85=(3.74257.485)m ,取为 10m。4荷载计算计算表格如下：设计水位时：表 2-1 设计水位荷载计算荷载计算(设计水位 188.65) 弯矩(*105)坝体自重 标准值距坝底中心 顺时针 逆时针W= W1+ W2+ W3 102666.55 10.213 10.485水压力垂直水压力 W 水上 7522.2 40.19 3.023W 水下 1900.96 39.077 0.74293水平水压力 P 上 =1/2 0H 上 2 46706.11 32.2167 15.047P 下 =1/2 0H 下 2 2376.2 7.2667 0.17267扬压力U1 19572.04 0U2 7464.42 8.2967 0.6193U3 1871.25 39.89 0.74644- 12 -U4 2806.875 41.557 1.16645U= U1+ U2+ U3+ U4浪压力H=96.65Lm/2=5.69 则PL=1/4Lmr(h1%+hz) 54.3 忽略 忽略泥沙压力垂直泥沙压力Pn=1/22320.158.5 kN/m 337.2 忽略水平泥沙压力Ph=1/2 nhn2tg2(45o- n/2)式中 n=8.5kN/m3 hn=115-92=23m n =10o Ph=1/28.5232tg2(45o-10o/2) kN/m 1582.97 7.666667 0.1214S(*)=Pr 46294.624R(*)=fRWr+CrAr 62396.965比较 S(*)和 R(*)（乘以系数）S(*)0Wr/Ar+MrTr/Jr 522.63结论：应力和稳定满足条件。校核水位时：表 2-2 校核水位荷载计算荷载计算(校核水位193.21) 弯矩(*105)- 13 -坝体自重 标准值距坝底中心 顺时针 逆时针W= W1+ W2+ W3 102666.55 10.213 10.485水压力垂直水压力 W 水上 8014.68 40.19 3.2211W 水下 2116 38.757 0.82水平水压力 P 上 =1/2 0H上 2 51217.32 33.737 17.2792P 下 =1/2 0H下 2 2645 7.6667 0.2028扬压力U1 20649.4 0U2 7799.5 8.2967 0.647U3 1955.25 39.89 0.77995U4 2932.875 41.557 1.2188U= U1+ U2+ U3+ U4浪压力H=96.65Lm/2=5.69 则PL=1/4Lmr(h1%+hz) 19.6295 忽略 忽略泥沙压力垂直泥沙压力Pn=1/22320.158.5 kN/m 337.2 忽略水平泥沙压力Ph=1/2 nhn2tg2(45o- n/2)式中 n=8.5kN/m3 hn=115-92=23m n =10o Ph=1/28.5232tg2(45o 1582.97 7.666667 0.1214- 14 -10o/2) kN/mS(*)=Pr 48801.85R(*)=fRWr+CrAr 64387.94比较 S(*)和 R(*)（乘以系数） S(*)0Wr/Ar+MrTr/Jr 348.094结论：应力和稳定满足条件。第三章 第一建筑物大坝的设计计算3.1 拱坝的剖面设计以及拱坝的布置以及工程量的比较3.1.1 坝型选择双曲拱坝3.1.2 拱坝的尺寸坝顶的厚度 Tc 0.01(H+2b 1)= =0.01*(101.21+2.4*305)=8.33m- 15 -取 Tc=8.33m坝底的厚度 TB（3-2）14()BaKbH式中 K=0.0035b1,b4分别为第一，第四层拱圈两拱端新鲜基岩之间直线距离 b1=305m b4=170m； H=101.21m a=6.55kn/m3 T B=0.0035(305+170) 101.21/6.55=25.69m上游面的曲线采用二次抛物线 （3-2）21yzxH式中 1=0.60.65 2=0.30.6122B1T/()取 1=0.62 2=0.3 则x2=32.1125 x1=39.8195上游面的曲线方程为 z=0.003135y2-0.3934y(4)下游面的曲线按 Tc，T B 沿高程线性内插设第 i 层拱圈的厚度为 Ti 则=8.33+(25.69.0-8.33)/101.21yi （3-3）cBci i yH表格计算如下：表 3-1 拱圈曲线计算高程 y Z 上 Z 下 各层拱厚- 16 -193.21 0 0 8.33 8.33168 25.21 -7.92573 4.728107 12.65384143 50.21 -11.8505 5.091149 16.94165118 75.21 -11.8568 9.372665 21.2294792 101.21 -7.70664 17.98216 25.688890100110120130140150160170180190200-20 -10 0 10 20上 游 线下 游 线3.1.3 工程量的计算与比较1重力坝工程量的计算重力坝工程量计算分三个坝块利用下式进行计算：V=H/6L13b+(m1+m2)H+L23b+2(m1+m2)H （3-4）第块- 17 -V =54/6225334.94+(0.2+0.873)54+78334.94+2(0.2+0.8)54=478154m3第块V =24.15/6256310+(0+0.8)24.15+223310+2(0+0.8)24.15= 110238.1m3第块V =15.43/6302310+(0+0)15.43+256310+2(0+0)15.43=41935.7m3重力坝工程量:V 1= V + V + V =630327.8 m3 。2拱坝工程量的计算表 3-2 拱坝工程量计算拱坝工程量计算截面 内弧 外弧圆心角 面积 体积1 183.853 192.1297 107 2904.264 第 1 部分 82052.982 153.114 165.7668 104 3659.974 第 2 部分 95589.193 119.9237 136.8769 105 3987.161 第 3 部分 94810.494 82.81998 104.0444 104 3597.678 第 4 部分 70777.235 41.39923 67.07112 85 2064.5 总体积 343229.93工程量比较拱坝的工程量仅为重力坝的 343229.9/630327.8=54.45%，可以节约大量材料，故本设计采用拱坝设计方案。3.2 荷载组合正常水位+温降设计水位+温升校核水位+温升正常水位+温降+ 地震- 18 -3.3 拱坝的应力计算3.3.1 对荷载组合，使用 FORTRAN 程序进行电算1正常水位+温降Arch.dat 数据如下：5.20,-47,3.39,2.4,10,.85,2200000,2200000,.000008,8.21,78.21,39.8195,32.11250,25.21,50.21,75.21,101.2145,45,45,45,45150.24696,125.559537,87.2215221,73.3708296,36.18008458.33,12.65384,16.94165,21.22947,25.6888187.169708,159.224302,128.9608,92.0910788,67.0688131电算结果如下：241.78 142.99 104.79 285.85 .00 .00 .00 .00285.97 99.73 38.10 238.58 58.77 52.53 -13.43 115.36287.20 42.27 -19.33 199.25 72.39 131.23 14.08 168.85226.16 -48.46 -85.21 123.11 26.65 249.80 130.82 120.17104.85 -70.84 -35.48 52.36 -44.40 377.51 330.73 -34.26.045265 .000333 .00 -8.05 8.05 .00.036629 .000397 17.00 1.21 14.74 1.04.025713 .000475 42.00 16.88 22.11 3.00.013274 .000420 67.00 33.77 24.78 8.45.003208 .000177 106.76 46.98 37.06 22.721608.32 .00 571.11 1616.47 -17.44 -1046.682469.53 .00 2482.85 2509.91 -94.33 -4381.512875.88 .00 5843.50 2988.80 -263.21 -9739.322069.71 .00 10252.89 2297.23 -630.86 -15412.30753.04 .00 9380.85 1057.91 -1067.24 -9521.362设计水位+温升Arch.dat 数据如下：5.20,47,3.39,2.4,10,.85,2200000,2200000,.000008,4.56,78.21,39.8195,32.11250,25.21,50.21,75.21,101.2145,45,45,45,45- 19 -150.24696,125.559537,87.2215221,73.3708296,36.18008458.33,12.65384,16.94165,21.22947,25.6888187.169708,159.224302,128.9608,92.0910788,67.0688131电算结果如下：290.44 220.01 192.78 321.86 .00 .00 .00 .00306.64 163.57 116.22 268.02 86.04 26.98 -13.43 115.36299.43 102.10 52.48 226.46 104.29 101.62 14.08 168.85238.26 13.24 -16.88 152.23 60.64 216.54 130.82 120.17130.33 -26.08 5.40 81.61 25.09 298.77 330.73 -34.26.032413 .000151 .00 -10.59 10.59 .00.028285 .000243 20.65 2.41 17.57 .67.020869 .000361 45.65 17.38 25.69 2.59.011002 .000340 70.65 34.30 29.41 6.94.002940 .000145 110.41 45.87 45.68 18.862130.15 .00 407.15 2135.96 -12.44 -746.192997.47 .00 1907.35 3028.49 -72.47 -3365.933469.84 .00 4707.87 3560.82 -212.06 -7846.562819.83 .00 8401.22 3006.27 -516.93 -12628.841620.49 .00 8351.47 1891.91 -950.13 -8476.563校核水位+温升Arch.dat 数据如下：5.20,47,3.39,2.4,10,.85,2200000,2200000,.000008,2.48,78.21,39.8195,32.11250,25.21,50.21,75.21,101.2145,45,45,45,45150.24696,125.559537,87.2215221,73.3708296,36.18008458.33,12.65384,16.94165,21.22947,25.6888187.169708,159.224302,128.9608,92.0910788,67.0688131电算结果如下：310.58 233.74 204.04 344.85 .00 .00 .00 .00326.29 172.30 121.34 285.13 90.24 24.04 -13.43 115.36315.35 106.02 53.38 238.43 101.58 106.50 14.08 168.85248.11 12.49 -19.04 158.50 50.33 229.17 130.82 120.17133.79 -27.50 4.95 84.03 11.49 314.99 330.73 -34.26.035352 .000181 .00 -11.30 11.30 .00- 20 -.030437 .000277 22.73 3.33 18.64 .76.022133 .000393 47.73 18.00 26.98 2.75.011517 .000361 72.73 34.90 30.56 7.27.003031 .000152 112.49 45.99 46.90 19.602271.57 .00 444.16 2277.91 -13.57 -814.023178.70 .00 2052.89 3212.09 -78.00 -3622.753642.00 .00 4994.12 3738.50 -224.95 -8323.662923.56 .00 8796.94 3118.78 -541.28 -13223.701655.43 .00 8612.50 1935.33 -979.83 -8741.51前三种工况下，坝体的最大拉应力均小于 70kpa，故应力满足条件。3.3.2 对荷载组合进行手算拱冠梁法计算应力的变形协调方程：（3-5）i1i2i3i4i5iiiiax ax ax PAB式中：a ij单位荷载作用在梁上 j 点使 i 点产生的径向变位，称为梁的变位系数； i在单位均匀径向水平荷载作用下，第 i 层拱圈拱冠处的径向变位，称为拱的变位系数；A i第 i 层拱圈由于该层均匀温度变化 时在拱冠处的径向变位；B i作用于梁上竖直方向荷载引起的拱冠梁上 i 点的径向变位；Pi、x i分别为 i 层截面处水平径向总荷载、梁分担的荷载。i=1，2 ，3， 4，51拱圈变位系数 i 的计算及均匀温降 时的 A i 的计算（3-6）i0CR/E（ ）式中： 0可由拱圈的 A、T/R 查表 4-7（沈长松编拱坝 ）得出；EC混凝土的弹性模量，取 2.2106；R第 i 层拱圈的平均半径。（3-7）i0ARC（ ）- 21 -式中： 0可由拱圈的 A、T/R 查表 4-8（沈长松编拱坝 ）得出；R第 i 层拱圈的平均半径；C坝身材料线胀系数，取 0.810-5；第 i 层拱圈的均匀温度下降值。（3-8）o47/T3.9(C)（ ）T第 i 层拱圈的拱厚。 i 和 A i计算“单位均匀径向水平荷载作用下拱圈拱冠处变位 i 与均匀温降 o 时拱圈拱冠处的变位 A i的计算”表 3-3 i 与 A i的计算截面高程拱厚T平均半径 R T/R A 0 i(1/Ec) 0 AiEc*C*1 193.21 8.33 188.02 0.04 53.50 -49.27 -9263 4.01 -1.84 -24459 70.58 2 168.00 12.65 159.44 0.08 52.00 -26.71 -4258 2.93 -1.78 -14617 51.56 3 143.00 16.94 128.41 0.13 52.50 -16.57 -2128 2.31 -1.67 -8699 40.69 4 118.00 21.23 93.43 0.23 52.00 -9.96 -930 1.91 -1.43 -4487 33.60 5 92.00 25.69 54.23 0.47 42.50 -5.26 -284 1.62 -1.31 -2026 28.45 2垂直荷载作用下引起的梁的径向变位 B i 的计算(1) 水荷载作用下拱冠梁各截面的 M/ECI（弯矩以顺时针为正）的计算“水荷载作用下各截面的 M/ECI 的计算”- 22 -表 3-4 各水重、坝块重心位置的计算水重形心计算截面 面积 对应质心 Y 坐标合起来质心Y 坐标对应层的 Y坐标 y负 288.2091 198.45 第 1 层 192 01 34.1826 215.78 第 2 层 200.3 218 17.71572 444.6138 230.81 第 3 层 218.1 243 24.91833 851.9263 241.85 第 4 层 230.9 268 37.12424 937.0538 244.74 第 5 层 233.8 293.21 59.3612坝重形心计算截面 面积 质心 X 坐标 中心点坐标 偏心距对截面的弯矩（顺时针为正）12 265.1218 9.0513 6.9687 2.0826 552.1426613 634.9146 7.1408 5.201 1.9398 1231.607344 1112.8791 6.6349 7.3242 -0.6893 -767.107565 1719.0505 7.8966 13.7077 -5.8111 -9989.5744表 3-5 自重引起的 bi高程水重（吨）重心X 坐标中心点X 坐标弯矩M累加H(该平面厚度)I M/I面积 yy=bi193.21 0.00 8.33 48.17 0.00 64.88 59.36 3851.35 168 34.38 2.05 6.97 169.10 169.10 12.65 168.84 1.00 56.37 37.12 2092.69 143 109.55 -1.60 5.20 745.59 914.69 16.94 405.22 2.26 15.64 24.92 389.72 118 -8.90 -3.49 7.32 -96.27 818.42 21.23 797.33 1.03 -25.40 17.72 -450.02 92 -339.69 -1.10 13.71 -5028.97 -4210.55 25.69 1412.70 -2.98 0.00 0.00 0.00 (2) Bi = xhi+ f （3-9） x= Mx （3-10）- 23 - f= Mx2 （3-11）取拱坝 Ec=Er=22105t/m2，即 n=1=5.62/ （EcT2 ）n=5.62/(262Ec)=0.008314/Ec2=0.74/(26Ec)=0.028462/EcMx=-4210.55Bi =（-4210.55*0.008314hi+-4210.55*0.028462 ） / Ec, 将 hi 带入计算Bi 的计算见表下面“垂直荷载下梁的径向变位 Bi 的计算”(3) 将 BiI 和 Bi 迭加得 biBi=BiI+Bi表 3-6 bi、biI 与 Bi计算截面 hi Bi Bi Bi1 101.21 -3662.85 3851.3546 188.52 76 -2780.336 2092.6894 -687.63 51 -1905.173 389.72162 -15154 26 -1030.01 -450.0242 -14805 0 -119.8407 0 -119.8梁变位系数 aij 的计算查表得各块的变位系数 , 1, 2（3-12345iiiiiiiiixxaxPAB12）表 3-7 梁变位系数 aij 的计算结果ai1 ai2 ai3 ai4 ai5 i Pi Pii Ai Bia1i -6936.9 -9428.2 -4480.4 -1584.7 -241.2 -9263.1 0.0 0.0 -24459.8 188.5 a2i -4094.4 -6106.6 -3214.1 -1209.3 -195.5 -4258.5 17.0 -72394.2 -14617.5 -687.6 a3i -1957.6 -3130.3 -1938.9 -834.0 -149.8 -2128.1 42.0 -89381.3 -8699.7 -1515.5 a4i -671.5 -1122.3 -790.0 -448.0 -104.8 -930.1 67.0 -62314.9 -4487.8 -1480.0 a5i -79.2 -145.8 -127.5 -109.0 -48.4 -285.0 106.8 -30425.9 -2026.7 -119.8 表 3-8 解得 X 的值- 24 -Pi-xi解得 x1= -8.2098 8.2097969x2= 0.69369 16.306314x3= 17.0233 24.976693x4= 34.9415 32.058521x5= 60.7108 46.0542413拱冠梁应力计算表 3-9 拱冠应力计算顺时针为正截面编号 2 3 4 5截面长度 12.65384 16.94165 21.22947 25.6888截面积惯性矩 168.84405 405.21533 797.3265209 1412.700851截面以上自重 t 365.1218 634.9146 1112.8791 1719.0505自重偏心距 2.0826 1.9398 -0.6893 -5.8111自重产生的弯矩 760.40266 1231.6073 -767.107564 -9989.574361分块水重 T 34.3762 109.5524 118.9002 -339.694水重偏心距 4.919 6.8058 10.8169 14.8044水重产生的弯矩 t*m 169.09653 745.59172 -96.2725734 -5028.965854水平荷载弯矩 -790.8821 -762.1887 9999.283184 45319.64695总弯矩 138.61714 1215.0104 9135.903047 30301.10673轴力 N 399.498 1143.965 3275.7443 4655.1008N/A 31.571286 67.523824 154.3017466 181.2112983M/I 0.8209773 2.9984314 11.45817028 21.44906101Au 6.32692 8.470825 10.614735 12.844426.377028 42.124637 32.67630546 -94.2890209436.765544 92.923012 275.9271877 456.7116176最大拉应力小于 120Mpa，满足拱冠应力要求。4拱圈应力daIMAu- 25 -表 3-10 拱圈应力计算高程 拱厚 T 半径 RT/R半中心角 A拱圈水平荷载（pi-xi）193.21 8.33 188.01772 0.0443043 53.5 8.209796916168 12.65384 159.4399 0.0793643 52 16.30631403143 16.94165 128.40607 0.1319381 52.5 24.97669298118 21.22947 93.427741 0.2272288 52 32.058520892 25.6888 54.226723 0.4737295 42.5 46.05424068拱冠 拱端上游 下游 上游 下游截面拱圈水平荷载（pi-xi）T/R A 1 8.210 0.044 53.5 29.23 240.00 20.92 171.77 17.58 144.34 32.75 268.84 2 16.306 0.079 52 17.20 280.42 8.56 139.64 5.45 88.81 20.63 336.35 3 24.977 0.132 52.5 11.51 287.59 3.50 87.39 1.08 26.95 14.40 359.74 4 32.059 0.227 52 7.53 241.25 0.67 21.50 -0.75 -24.02 9.59 307.46 5 46.054 0.474 42.5 3.08 141.63 -0.75 -34.46 -0.46 -21.10 3.46 159.26 拱冠 拱端上游 下游 上游 下游截面温度荷载 T/R A 1 70.580 0.044 53.5 0.16 11.25 -0.18 -12.60 -0.31 -22.12 0.30 21.30 2 51.559 0.079 52 0.27 13.85 -0.33 -16.83 -0.54 -27.88 0.50 25.99 3 40.685 0.132 52.5 0.36 14.60 -0.49 -19.98 -0.75 -30.39 0.66 27.04 4 33.599 0.227 52 0.40 13.55 -0.68 -22.70 -0.90 -30.15 0.73 24.43 5 28.447 0.474 42.5 0.15 4.14 -0.70 -19.99 -0.65 -18.55 0.24 6.80 5地震应力的计算- 26 -表 3-11 地震应力计算截面 k T rA弧度sinAcosA拱圈外半径Ruy/H0 fy q01 2 0.05 8.33 188.02 0.93 0.80 0.59 192.18 0.00 0.00 0.00 2 1.75 0.04 12.65 159.44 0.91 0.79 0.62 165.77 0.18 0.54 1.25 3 1.5 0.04 16.94 128.41 0.92 0.79 0.61 136.88 0.45 0.56 1.30 4 1.25 0.03 21.23 93.43 0.91 0.79 0.62 104.04 0.72 0.45 1.04 计算参数5 1 0.03 25.69 54.23 0.74 0.68 0.74 67.07 1.00 0.42 0.98 纵向地震惯性力拱冠内力 左拱端内力 右拱端内力截面 H0 V0 M0 HA VA MA HA VA MA1.00 162.49 0.00 236.02 237.72 26.23 408.68 237.72 26.23 408.68 2.00 179.63 0.00 309.39 262.09 23.18 142.51 262.09 23.18 142.51 3.00 156.12 0.00 399.50 237.37 14.65 -197.08 237.37 14.65 -197.08 4.00 101.77 0.00 427.24 169.04 -2.93 -516.48 169.04 -2.93 -516.48 5.00 30.13 0.00 236.33 64.10 -25.36 -414.99 64.10 -25.36 -414.99 纵向地震激荡力拱冠内力 左拱端内力 右拱端内力截面 H0 V0 M0 HA VA MA HA VA MA1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.00 188.51 0.00 213.18 190.15 9.02 -48.93 190.15 9.02 -48.93 3.00 153.83 0.00 287.55 158.35 1.78 -292.37 158.35 1.78 -292.37 4.00 81.79 0.00 266.13 88.93 -8.18 -400.53 88.93 -8.18 -400.53 5.00 28.08 0.00 172.35 37.12 -21.06 -317.45 37.12 -21.06 -317.45 横向地震惯性力拱冠内力 左拱端内力 右拱端内力截面 H0 V0 M0 HA VA MA HA VA MA1.00 0.00 33.02 0.00 -130.93 -121.43 -3787.84 130.93 -121.43 3787.84 2.00 0.00 35.12 0.00 -146.04 -129.88 -3330.33 146.04 -129.88 3330.33 3.00 0.00 33.09 0.00 -135.46 -122.19 -2551.24 135.46 -122.19 2551.24 4.00 0.00 24.59 0.00 -102.50 -91.25 -1375.79 102.50 -91.25 1375.79 5.00 0.00 9.23 0.00 -51.94 -35.08 -245.36 51.94 -35.08 245.36 横向地震激荡力拱冠内力 左拱端内力 右拱端内力截面 H0 V0 M0 HA VA MA HA VA MA1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.00 0.00 17.23 0.00 10.17 -63.49 -1621.96 -10.17 -63.49 1621.96 - 27 -3.00 0.00 15.17 0.00 8.93 -55.47 -1146.83 -8.93 -55.47 1146.83 3.00 0.00 9.14 0.00 5.16 -32.95 -482.48 -5.16 -32.95 482.48 5.00 0.00 4.08 0.00 1.46 -13.40 -78.93 -1.46 -13.40 78.93 求和 拱冠应力 左拱端应力 右拱端应力 上游应力下游应力上游应力下游应力截面H0 M0上游应力下游应力HA MA HA MA1 162.49 236.02 39.92 -0.90 106.79 -3379 -279.37 305.01 368.66 4196 407.13 -318.61 2 368.14 522.57 48.67 9.51 316.37 -4858 -157.06 207.07 588.12 5045 235.56 -142.60 3 309.96 687.05 32.66 3.93 269.19 -4187 -71.65 103.43 522.25 3208 97.90 -36.25 4 183.56 693.37 17.88 -0.58 160.64 -2775 -29.38 44.51 355.30 941 29.27 4.21 5 58.21 408.68 5.98 -1.45 50.73 -1056 -7.63 11.58 151.70 -408 2.19 9.62 6梁拱应力汇总表（正常水位+温降+ 地震）表 3-12 梁拱应力汇总表正常+温降+地震应力总和悬臂梁（拱冠梁） 拱冠 左拱端 右拱端截面上游应力下游应力上游应力下游应力上游应力下游应力上游应力下游应力1 0.00 0.00 291.17 158.27 -145.16 595.15 529.34 -28.48 2 26.38 36.77 342.95 132.33 -96.14 569.41 296.48 219.74 3 42.12 92.92 334.85 71.35 -75.09 490.21 94.46 350.53 4 32.68 275.93 272.68 -1.79 -83.56 376.41 -24.91 336.10 5 -94.29 456.71 151.75 -55.90 -47.29 177.65 -37.46 175.68 在左拱端出现的最大拉应力为-145.16MPa，大于了允许出现的最大拉应力-150MPa 。满足要求。7孔口应力计算（1）计算工况正常水位+温降时孔口处坝体应力及内水压力（2）计算方法孔口应力近似按 a/b=1 即正方形计算，取 0，45，90 三个方向进行计算查表的相应系数，再乘以 Px，P y，P 水 ，将三者叠加即得计算应力。孔口处的可 Px，P y，P 水 根据正常水位+温降工况时的计算结果插值近似求的。表 3-13 孔口处的 Px，P y，P 水- 28 -位置 高程 孔宽b(m) 梁向Py(t/m2) 拱向Px(t/m2) 水压P(t/m2)浅孔进口 164 8.5 76.84498 19.54106 -19.5浅孔出口 154 8.5 28.58944 144.0054 -29.5中孔进口 135 8 104.7702 -51.2874 -48.5中孔出口 130 8 90.49186 92.50999 -53.5查表得相应系数如下：表 3-14在 Py=1 时， 的值 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.30o 1.76 1.65 1.57 1.46 1.33 1.21 1.12 1.045o 4.48 1.54 1.01 0.80 0.69 0.62 0.58 0.5490o -0.936 -0.604 -0.326 -0.119 0.005 0.057 0.060 0.042- 29 -在 Px=1 时， 的值 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.30o -0.93 -0.60 -0.32 -0.111 0.005 0.057 0.060 0.04245o 4.484 1.548 1.011 0.802 0.693 0.626 0.580 0.54690o 1.76 1.658 1.57 1.464 1.338 1.219 1.125 1.06在均匀内水压力 P0=1 时， 的值 1 0.9 0.8 0.7