水工建筑物--重力坝设计10级施工技术一班陶迅宁（一）基本资料某高山峡谷地区规划的水利枢纽，拟定坝型为混凝土重力坝，其任务以防洪为主，兼顾灌溉、发电，为2级建筑物，按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。试根据提供的资料设计非溢流坝段的剖面。（1）水电规划成果。上游设计洪水位为355.0m，相应下游水位331.0m；上游校核洪水位为356.3m，相应相应下游水位为332.0m；正常蓄水位为354.0m；死水位339.5m。（2）地质资料。河床高程328.0m，约有1~2m的覆盖层，清基后新鲜岩石表面最低高程为326.0m。基岩为石炭岩，节理裂隙少，地质构造良好。坝体和基岩抗剪断摩擦系数f’=0.8，抗剪断凝聚力c’=0.5MPa。（3）其它资料。河流泥沙淤积高程按50年计算为337.1m，泥沙浮容重为6.5kN/m3，内磨擦角Φ=180。枢纽所在地区洪水期多年平均最大风速为15m/s，风区长度（有效吹程）为D=0.9km。坝体混凝土重度γc=24kN/m3，地震设计烈度为6度。拟采用混凝土强度等级C10，90d龄期，80%保证率的强度标准值为10MPa，坝基岩石允许压应力设计值为4000kPa。（二）设计要求（1）拟定坝体剖面尺寸。确定坝顶高程和坝顶宽度，拟定折坡点高程、上下游坡度，坝底防渗排水幕位置等相关尺寸。绘制大坝实用剖面（10.9~10.12）（2）荷载计算及荷载组合。该例题只计算一种荷载组合，选设计洪水位情况计算，取常用的五种荷载：自重、静水压力、扬压力、淤砂压力、浪压力。列表计算荷载的大小（10.12~10.18）。（3）抗滑稳定验算（10.12~10.18）。（4）坝基面上下游处垂直正应力的计算，以便验算地基的承载能力和混凝土的极限抗压强度。解：（1）分析荷载组合。坝体自重：W1=5×29.4×24=3528(KN)W2=1/2×14.8×21.1×24=3747(KN)W3=1/2×1.8×18×24=389(KN)水平水压力：上游水平水压力P1=1/2×10×272=3645（KN)下游水平水压力P2=1/2×10×32=45（KN)垂直水压力：上游垂直压力Q1=1.8×9×10=162（KN）Q2=1/2×1.8×18×10=162（KN）上游垂直压力Q3=1/2×2.1×3×10=32（KN）扬压力：排水处扬压力折减系数U1=21.6×3×10=648（KN）U2=1/2×7.2×14.8×10=532.8（KN）U3=7.2×6.8×10（KN）U4=1/2×（24-7.2)×6.8×10（KN）浪压力：防洪高水位时风速采用地区洪水期多年平均最大风速为V=15m/s，风区长度（有效吹程）为D=0.9km。各波浪要素计算如下：2hl=0.0166V5/4D1/2=0.0166×155/4×0.91/2=0.47(cm)2LL=10.4(2hl)0.8=10.4×0.470.8=5.68(m)坝前水深H1=355-328=27(m)h0=（4πhl2／2Ll）cothπH1/Ll=（4×3.14×0.472／5.68）coth3.14×27／2.84=0.12(m)又因为防洪高水位情况下，半个波长LL=5.68/2=2.84(m),H1﹥Ll，则浪压力按深水波计算:PL=Υ(Ll+2hl+h0)Ll／2－ΥLl2／2=[10×(2.84+0.47+0.12)×2.84－2.842]／2=8.4(KN)泥沙压力：水平泥沙压力Pn1=1/2×6.5×9.12×tan2（45°-18°/2）=142(KN)垂直泥沙压力Pn2=1/2×6.5×0.2×9.12=54(KN)分析其沿坝基面的抗滑稳定性。抗剪强度公式K=f(∑W-U)/∑P=0.8*5832.4/3750.4=1.24﹥[K]=1.05满足规范要求K＇=f＇(∑W-U)+C＇A/∑P=(0.8*5832.4+500*21.6)/3750.4=4.12﹥[K＇]=3.0满足规范要求（3）校核其坝基面边缘应力是否满足强度要求。1.水平截面上的正应力σyu=ΣW/L+6ΣM/L2=5832.4/21.6+6*(-14900.5)/21.62=78.4(Kpa)﹥0满足规范要求σyd=ΣW/L-6ΣM/L2=5832.4/21.6-6*(-14900.5)/21.62=461.6(Kpa)﹤[Ra]满足规范要求。