【《溢洪道加固设计案例》4200字（论文）】.docx
溢洪道加固设计案例目录溢洪道加固设计案例11.1 溢洪道基本情况11.2 潴洪道除险加固设计方案11.3 溢洪道水力计算41.4 溢洪道结构计算81.1 溢洪道基本情况水库正常溢洪道为开敞式无闸正槽溢洪道，位于大坝右岸垃口处，堰型为窕顶堰“原设计展顶高程149.40m,堰顶及泄槽横断面为矩形，底部宽度10.00m,泄槽纵坡I：7,坡大下泄流fit139.6m%。实际堰顶高程149.32m,堰顶控制段平均宽度11.40m,泄槽断面底部宽度10.20m,一级泄槽纵坡I：77,二级泄槽纵坡1:5.7.进水渠未衬砌:控制段底板开挖后无衬砌,左岸边墙为浆砌石结构，右岸边境部分为浆砌石结构，部分为干砌石结构：泄槽段总长118.81m,底部为砌石结构，水泥砂浆抹面，侧墙为浆砌块石结构：无消能设施，出水渠有跌水,后接天然河沟。进水渠两恻无导流增、底板无衬护措施，集底不平整：控制段底板无衬砌处理，两侧砌石导流墙损坏、垮塌严重，底板淤枳严重：泄槽段底板砂浆剥落及老化严重，两（W导流边堵砌石部分损坏、底板淤积严重：底板淤积处杂草丛生：无消能设施：出水渠与天然河沟相接，垮塌严重，危及村级公路安全。1.2 溢洪道除险加固设计方案（1）进水渠溢洪道进水集宽1050m,底板采用现浇混凝土，厚0.3Om两边布置挡十墙，相关尺寸参考泄槽挡土墙结合实际布置。（2）控制段控制段采用宽顶攫，根据调洪方案，堰顶高程149.40m,宽10.50m.宽顶堰厚度3需满足2.5HWOH.由调洪演竟可知，水库校核水位53.1.Sm.堰顶高程149.40m,H=3.78m,故9.45m37.8m,取宽顶堰厚度=10.00m°宽顶堰采用钢筋混凝土结构，使用C25C凝土,底板厚050m.边墙采用重力式混凝土挡土墙。根据校核洪水位以及宽顶堆顶部高程，挡土墙高度取4.50nu挡七墙尺寸见图5.IiW图5.1控制端挡土堵截面图(3)泄槽溢洪道泄槽分为两级。一级泄槽为渐变段，断面底部宽度由10.50m渐变为10.2Om,沿水潦方向坡长41.37m,底坡i=0.0384。二级泄槽断面底部宽度为1020m,沿水流方向坡长51.40,底坡i=O.2333,泄槽底坡总长97.77m。泄槽底板采用钢筋混凝上结构，厚0.30m,纵向分§1间距IOm0底板下布置纵横排水沟，分级引向边墙外集中排除。泄槽现有边墙大部分只需使用混凝土修补和加高。泄槽边墙重建部分采用重力式混凝土挡土墙,使用C25混凝土。挡十墙最大尺寸见图52.其余部分参照此截面布置。图5.2泄槽挡土墙截面图(4)消力池根据本工程资料并参考相关工程经验，泄槽消力池采用底流消能.消力池底板采用钢筋混凝土结构，厚06m,使用C25混凝土。混凝十.护坦下依次铺设52()11un碎石15C1.n、15mm细石15cm,0.25"wIinm粗砂IoCm“护坦中以2.0×2.0m梅花型布置50PVC挎水管。消力池边境采用重力式混凝土挡土隔，使用C25混凝十.0校核洪水位跃后水深4934m,消力池挡土墙高取5.50m。挡土墙尺寸见图5.3。(5)出水渠出水渠底宽10.20m,底板采用钢筋混凝土结构，厚0.30m,边墙相关尺寸参考泄槽挡土品结合实际布置.1.3 溢洪道水力计算1.3.1 泄槽水面线推求(1)计算工况选择最不利的工况,即校核洪水工况，下泄流fit115.73m%。(2)计算公式明渠均匀流水力计算公式如下：Q=AC>Ri(5.1)式中:Q一流。m%：A-明渠过水断面面积，m-;Z明渠过水断面湿周，m：K明渠水力半径，ft=-,m；XC谢齐系数，C=1.RH6：n/一明渠底坡：“一明渠糙率。临界水深由下式计算得出：h=疗(5.2>式中：ht临界水深，m：(k1.0；g9.8InVs2：g一单宽流量，m'(s.m):泄槽水面线根据能量方程，用分段求和法计算，公式如MMT=吩(5.3)Es=hcos+-2g(5.4)/=4(+z)(5.5)(5.6)(3)泄槽水面线计算按校核洪水域大卜泄流量Q=I15.73mVs计算溢洪道泄槽段水面线。考虑溢洪道结构状况取糙率n=0.013,泄槽过水断面为矩形断面，底宽b=1.().20m,级泄槽,沿水流方向坡长41.37m,底坡i=OO384.二级泄槽沿水流方向坡长51.40m.底坡i=O2333,泄槽底坡总长97.77m。经计算，一级泄槽初始断面临界水深h=236m,一级泄槽均匀流正常水深h<1=0.9m,h>h(>,故一级泄槽为陡坡。二级泄槽的起始计算断面在二级泄槽首端3卜处，均匀流正常水深ho=O51.m,起始计算水深hi小于M，可按下式计算:%=/q放J(4-A,cos")(57)式中:g一起始计算断面单宽流量，m3/(sm)5。一起始计算断面渠底以上总水头，m：伊一泄槽底坡坡角；0起始计克断面潦速系数，取095.经计算，Ho=643,二级泄槽段起始断面水深h=1.I7m.泄槽水面线计算:见表1.1、表1.2。表1.1一级泄槽段校核洪水水面线计算表断面号水深h(m)过水断面面枳Bh断面流速V(m)断面比能ES(m)断面水力坡降Jf平均水力坡降断面间距1.间距累加掺气水深ht.(m)(W墙高度(m)12.3624.074.813.520.00210.002.503.(X)0.0033K二721.8018.366.303.810.00468.471.942.440.005610.5031.6016.327.094.150.006518.971.742.240.008422.3441.3814.098.244.810.010241.311.522.02表1.2二级泄槽段校核洪水水面线计算表断面号水深h(m)过水断面面枳Bh断面流速V(ms)断面比能ES(m)断面水力坡降Jf平均水力坡降断面间距1.间距累加掺气水深ht.(m)«(«高度(m)I1.1711.939.705.930.01700.001.311.810.01791.422!.1311.5310.046.240.01X91.421.271.770.020324.3131.0811.0210.516.680.021725.731.221.720.023125.5941.(M10.6210.907.070.024451.321.181.681.3.2消能防冲水力计算(I)消能防冲设计洪水标准按水利水电工程等级划分及洪水标准3(S1.2522017)规定，本工程溢洪道消能设施的设计洪水标准取20年一遇洪水“由表3.3可知，二十年一遇洪水水位151.42n,下泄流址45.3ImVs«(2)消能型式选择本次设计选取下挖式消力池，底流消能。(3)洪水水面线计算采用5.3.1所述方法计算泄槽洪水水面线,成果见表1.3、表1.4。表1.3一级泄槽段20年一遇洪水水面线计算表断面号水深h(m)过水断面面枳Bh断面流速V(IiVS)断面比能ES(m)断面水力坡降Jf平均水力坡降断面间距1.间距累加11.2612.853.531.880.00210.000.00323.3121.()010.204.442.000.00423.31O.OOW11.6630.808.165.552.370.008514.970.012626.5340.656.616.863.040.016641.50表14二级泄槽段20年一遇洪水水面线计算表断面号水深h(m)过水断面面枳Rh断面流速V(11Vs)断面比能Es(m)断面水力坡降Jf平均水力坡降断面间跑1.间距累加10.585.927.663.570.02370.000.03356.4020.484.909.254.840.04346.400.107545.1330.313.2014.1510.520.17165i.53(4)消力池尺寸计算根据£小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范(S1.I89-20I3)的规定，使用以下公式计算消力池尺寸。Eiy+d=h1.+z12g2hj(5.8)Fr=VJ瓦"(5.9)2=(+W-)(5.10)ziz=(J)(5.11)d=h2-ht-z(5.12)1.=6.9(%-h1)(5.I3>1.k=0.81.(5.(14)式中：Eb-收缩断面的断面比能，10.52m：d池深，m；/一收缩断面水深，m：/”一服后水深，m：瓦一消力池出口下游水深，m；q单宽流星，m3/(s-m)：“一消力池出口段潦速系数，取0.95：F1.收缩断面弗劳德数：t)收缩断面流速，m/s；JZ消力池尾部出口水面跣落，n】；Q-流员，mVs：b消力池宽度，10.20m：1.-自由水跃长度,m：1.k池长，m。消力池卜游渠道渠底水平，采用垠流方法计兑渠道水深，计算得Ih=I26m,使用试算法,利用式5.85.12,即可计算出d=1.88m,h=0.288m,h2=3.595m;再由式5.13,式5.14计算可得1.A=I8.25m,最终确定消力池池深d=1.90m,池长1.k=I8,5m°1.4溢洪道结构计算1.4.1 挡土墙结构计算方法及地质参数本次设计核算挡土地抗滑松定、抗帧覆稳定及地基应力。根据水工挡土墙设计规范B(S1.379-2OO7>，分别采用以下公式讦算抗滑稳定安全系数，抗倾的稳定安全系数，挡土墙基地应力。k=竺CH(5.(15)k=妙°Mh(5.I6>PmaMnm=与±管(5.(17)式中：KC-挡土墙沿基底面的抗滑稳定安全系数：f一挡土墙基底面与地基之间的摩擦系数：ZG作用在挡土墙上全部垂直于水平面的荷载，kN；作用在挡土墙上全部平行于基底面的荷载，kN；Ko-挡土熠抗倾覆稳定安全系数：ZAy1.对挡土墙基底前趾的抗领覆力矩，kNm；对挡土墙基底前用的倾物力矩，kN-m：PMi挡土塔基底应力的最大值或最小值，kPa；M作用在挡土墙.上的全部荷载对于水平面平行前端墙面方向形心轴的力矩之和，kN-m；挡土墙基底面的面积，nr；W-挡土墙基底面对于基底面平行前堵墙面方向形心轴的截面矩，m抗滑稳定安全系数允许值：基本组合1.05,特殊组合1.00。抗便置桎定安全系数允许值：基本组合1.40,特殊组合1.30。基地应力最大值最小值之比允许值：基本组合2.50,特殊组合3.00。挡土堵地基均为强风化片岩，回填土采用卵斑石上,根据地质勘查报告，混凝土与基地的摩擦系数0).45：挡土墙回填土密度1.8Kgm1.内摩擦角15。：强风化片岩地基承载力800KPa.选取顺水流方向Im长挡土墙为计算对象。1.4.2 控制段边墙稳定及地基应力核算挡土墙被面图见图5.1。计算工况：溢洪道不泄流：溢洪道宣泄校核洪水，水位I53.18nu根据5.4.1所述方法计算，边墙满足抗滑、抗倾覆及地基应力要求，计算过程及结果见表1.5,表1.5控制段边墙稳定及地基应力计算表工况挡土墙里kN回填±«kN土压力kN静水压力kN扬压力kNGkN"kN抗滑安全系数无水1703598.8859.60-2.4010.64258.5962001.88校核洪水170.3598.8859.6067.6868.12201.118.0911.19工况MvkNmMhkNM抗倾覆安全系数MWPffakPaPMkPaPCUXP<11Mb无水423.41111.953.7889.300.13774.75607.911.27校核洪水546.76171343.1965.170.13569.41439.661.301.4.3 泄槽边墙稳定及地基压力核算挡土墙截面图见图5.2。计算工况：溢洪道不泄流：溢洪道宣泄校核洪水,水深2.36m。根据5.4.1所述方法计算，边墙满足抗滑、抗倾覆及地基应力要求,计算过程及结果见表1.6.表1.6泄槽边埸稳定及地基应力计算表工况指土墙盅kN回填iikN土压力kN静水压力kN扬压力kNZGkNHkN抗滑安全系数无水113.9460.9263.682.408.93165.9466.081.13校核洪水113.9460.9263.6824.9239.02135.8438.771.58工况MvkNmMhkNM抗便用安全系数MWPmxkPaPminkPaPrwdPmin无水232.6890.542.5773550.11732.45625.391.17校核洪水267.84KM.822.5644.710.11456.5536X.9I1.241.4.4 消力池边墙稳定及地基应力核算挡土墙截面图见图5.3。计算工况:溢洪道不泄流,根据5.4.1所述方法计算,边墙满足抗滑、抗帧覆及地基应力要求，计算过程及结果见表1.7»表1.7消力池边墙稳定及地基应力计算表工况挡土摘通kN回回土重kN土压力kN静水压力kN扬压力kNGkNHkN抗滑安全系数无水113.94609263.68-2.4()8.93165.9466.081.13工况MvkNmMhkNM抗帧甩安全系数MWP<IUKkPaPakPaPaJPmn无水232.6890.542.5773.550.11732.45625.391.171.4.5 消力池底板抗浮稳定核算(1)计算工况根据溢洪道设计规范(S1.253-20I8)叫消力池底板抗浮稳定有以下几种工况：设计洪水、校核洪水,排水检修、设计洪水排水措施局部或全部失效.（2）计算方法消力池底板的抗浮稳定可按式5.18计算：k_P>+P2÷P3rQ+<h（5.18）式中：n底板自重，kN：P?底板顶面上的时均压力，kN：Pj-采用锚固措施时，地基的有效重量，kN：Q-底板顶面上的脉动压力，kN：02底板底面上的扬压力，kN。消力池底板采用C25混凝土,S2300kgm3.计算得P1.=2554.58kN,无锚固措施，P3=0,采用532所述方法，可以i1.堂宣泄校核洪水消力池跃前水深In=O.91.m,跃后水深fn=4.934m,时均压力近似按照相应断面的静水压力计算，取跃前和跃后之间的水面线连成直线，作为近似水面线。扬压力与脉动压力按规范要求分区计算，计算结果见表1.8表1.8消力池底板抗浮稳定计算表自或P1.kN时均压力PzkN脉动压力QikN扬压力QikN地基的有效施*PskN安全系数Kf设计洪水2554.583594.00-1053.06-2015.670.0()2.00校核洪水2554.585409.05-1056.58-3775.390.001.65排水检修2554.580.002.00-2015.670.001.27设计洪水+排水措诙失效2554.583594.00-1053.06-2332.450.001.82抗浮安全系数都大于1.2,消力池稳定。
