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1、 工程设计号：(合同号)设计证书级别：甲 级 质量体系原则：ISO 9001 证 书 号：170029-sj 注 册 号：00605Q100126ROM设计计算书工程名称： （恩施市马尾沟青龙水电站）设计阶段： （施工图设计） 单项名称： （挡水建筑物坝类） 计 算： （签名） 校 核： （签名） 审 查： （签名） (第 册 共 册) 武汉大学设计研究总院二六年六月目 录混凝土拱坝设计计算模板1一、基本设计资料1二、建筑物布置及重要尺寸1三、设计根据1四、采用材料及荷载记录1五、水力设计3六、拱坝应力分析计算3七、拱座稳定分析3八、构造计算4九、计算成果分析比较4十、计算成果应用阐明4重力坝
2、设计计算书模本5一、基本设计资料5二、建筑物布置及重要尺寸5三、设计根据5四、设计采用材料及荷载记录5五、泄水建筑物的水力设计7六、坝体强度和稳定计算7七、溢流坝闸墩构造设计9混凝土拱坝设计计算模板一、基本设计资料建筑物级别、级别，抗震级别，建筑物构造的安全级别，各工况水位，地质状况等。二、建筑物布置及重要尺寸 建筑物各部位布置状况，基本轮廓尺寸。厚高比、孔口高宽比等参数。三、设计根据1、执行国标、部颁原则与地方原则:水利水电工程级别划分及洪水原则（SL 252）水工建筑物荷载设计规范（DL 50771997）建筑构造荷载设计规范（GB 50009）混凝土构造设计规范（GB 50010）水工混
3、凝土构造设计规范（DL/T 50571996）混凝土拱坝设计规范（SL 282）注：以上规范用到就列出，没有用到可删除。 其她规程、规范。2、应用的计算分析软件名称，开发单位。3、资料：地质勘察报告，其她有关报告、资料等。四、采用材料及荷载记录1、构造采用材料标号、强度级别、各项设计指标；2、永久荷载、可变荷载分项系数，构造重要性系数，设计状况系数，构造系数。3、荷载记录（1）自重；（2）水压力（静水压力和动水压力，计算公式见拱坝规范附录B1、B2） （3）温度荷载 （计算公式见拱坝规范附录B7） （4）扬压力或渗入压力（计算公式见拱坝规范附录B3）（5）泥沙压力（计算公式见拱坝规范附录B4）
4、（6）浪压力（计算公式见拱坝规范附录B5）（7）冰压力（计算公式见拱坝规范附录B6）（8）地震荷载（计算公式按水工建筑物抗震设计规范）（9）其他也许浮现的荷载4、荷载组合表31 荷载组合荷载组合重要考虑状况荷 载 类 别自重静水压力温度荷载扬压力泥沙压力浪压力冰压力动水压力地震荷载设计正常温降设计正常温降基本组合1正常蓄水位状况 2正常蓄水位状况 3设计洪水位状况 4死水位（运营最低水位）状况 5其他常遇的不利荷载状况特殊组合1校核洪水位状况 2地震 状况1）基本组合1地震荷载 2）基本组合2地震荷载 3）常遇低水位状况地震荷载 3施工期状况1）未灌浆2）未灌浆遭遇施工洪水3）灌浆4）灌浆遭遇
5、施工洪水4其她稀遇的不利荷载组合注：1、上述荷载组合中，可根据工程的实际状况选择控制性的荷载组合进行计算；2、地震较频繁地区，当施工期较长时，应采用措施及时封拱，必要时对施工期的荷载组合尚应增长一项“上述荷载加地震”，其地震列度可按设计列度减少1度考虑；3、表中“特殊组合 施工期状况 3）灌浆”状况下的荷载组合，也可为自重和设计正常温升的温度组合。4、该部分初步设计阐明中已有时，应复制一份作为施工图设计的资料存档。五、水力设计 泄水建筑采用坝身式（表孔、浅孔、中孔、深孔、底孔）时，计算拟定浅孔的堰面曲线、深孔的压力线、消能防冲等。 水力设计计算公式按拱坝规范附录A六、拱坝应力分析计算1、各计算
6、截面上的应力分布（涉及拱端、拱冠和其他需要计算应力的部位）2、坝体上下游面在各计算点上的主应力。3、坝体消弱部位（孔洞 、渲泄管道等部位）的局部应力。4、必要时需分析坝基坝基内部的应力。（附应用的计算分析软件所计算的成果）七、拱座稳定分析 （1）抗滑稳定 采用刚体极限平衡法进行抗滑稳定分析时，1、2级拱坝及高坝应按公式（7.2.6-1）计算，其他则可按公式（7.2.6-1）或（7.2.6-2）进行计算。 ( 7.2.6-1) ( 7.2.6-2)式中：K1、K2 抗滑稳定安全系数；（见拱坝规范表7.2.7） N 垂直于滑裂面的作用力； T 沿滑裂面的作用力； A 计算滑裂面的面积； f1 抗剪
7、断摩擦系数； c1 抗剪断凝聚力； f2 抗剪摩擦系数。 （2）变形稳定及其他拱座下游附近存在较大断层和软弱带也许引起的变形部题，应采用有限元法或模型实验进行专门研究，性要时采用加固措施控制变形量。加固的必要性和加固方案可通过平面或空间有限元分析或模型实验进行比较论证后拟定。作用在岩体上的渗入压力可按拱坝规范附录B.3计算。八、构造计算 钢筋混凝土构造内力及配筋计算。1、所取的计算简图和采用的计算公式要与工程实际状况相符合。 2、计算公式中的变量取值范畴及如何选定的变量值要阐明清晰。 3、取多种工况荷载组合的最不利内力成果，进行配筋计算。 4、复核配筋成果与否满足构造规定（如最小配筋率等）。九
8、、计算成果分析比较对计算成果的对的性进行分析，可用类似公式计算比较，也可参照类似已建工程进行分析比较。十、计算成果应用阐明通过计算成果分析比较，计算成果对的，将用于工程设计中。否则，重新选择计算简图或计算措施。重力坝设计计算书模本一、基本设计资料建筑物级别、级别，抗震级别，建筑物构造的安全级别，各工况水位，地质状况等。二、建筑物布置及重要尺寸 建筑物各部位布置状况，基本轮廓尺寸。三、设计根据1、执行国标、部颁原则与地方原则:水利水电工程级别划分及洪水原则（SL 252）水工建筑物荷载设计规范（DL 50771997）建筑构造荷载设计规范（GB 50009）混凝土构造设计规范（GB 50010）
9、水工混凝土构造设计规范（DL/T 50571996）混凝土重力坝设计规范（DL 51081999）注：以上规范用到就列出，没有用到可删除。 其她规程、规范。2、应用的计算分析软件名称，开发单位。3、资料：地质勘察报告，其她有关报告、资料等。四、设计采用材料及荷载记录1、构造采用材料标号、强度级别、各项设计指标；2、永久荷载、可变荷载分项系数，构造重要性系数，设计状况系数，构造系数。3、荷载记录1）自重；2）以发电为主的水库 a) 大坝上、下游面的静水压力 b) 扬压力3）大坝上游淤沙压力 4）大坝上下游侧土压力5）以防洪为主的水库 a) 大坝上、下游面的静水压力 b) 扬压力 c) 相应泄洪时
10、的动水压力6）浪压力 a) 取50年一遇的风速引起的浪压力 b) 近年平均最大风速引起的浪压力7）冰压力8）其他浮现机会较多的荷载9）建筑物泄放校核洪水流量时，上、下游水位的水荷载 a) 坝上、下游面的静水压力 b) 扬压力 c) 相应泄洪时的动水压力10）地震荷载11）其他浮现机会较少的作用4、荷载组合荷载组合表设计状况荷载组合计算状况荷 载 类 别备 注自重静水压力扬压力淤沙压力浪压力冰压力动水压力土压力地震作用持久状况基本组合1.正常蓄水位状况1)2)2)3)6)a)4)土压力视坝体外与否有填土而定 以发电为主的水库2.防洪高水位状况1)5)5)3)6)a)5)4)以防洪为主的水库，正常
11、蓄水位较低3.冰冻状况1)2)2)3)7)4)静水压力及扬压力按相应冬季库水位计算短暂状况基本组合施工期临时挡水工况1)2)2)4)偶尔状况偶尔组合1.校核洪水工况1)9)9)3)6)b)9)4)2.地震状况1)2)2)3)6)b)4)10)静水压力、扬压力及浪压力按正常蓄水位计算注：1.根据多种作用同步发生的概率，选择计算中最不利的组合。 2.根据地质和其他条件，如考虑运营时泄水设备易于堵塞，须常常维修时，应考虑排水失效的状况，作为偶尔组合。五、泄水建筑物的水力设计当坝体设有溢流坝段和泄水孔时应进行水力设计，计算内容应涉及： 1、泄流能力计算；2、下游水流衔接和消能防冲设施的设计计算；3、与
12、高速水流有关的水力设计计算；4、其他有关的水力设计。溢流坝段的堰面曲线按重力坝规范附录A拟定；坝身泄水孔为有压孔时，有压孔的体型设计按重力坝规范附录B拟定。泄水建筑物的水力设计计算，按重力坝规范附录C进行计算。六、坝体强度和稳定计算（附应用的计算分析软件所计算的成果）1、坝体及坝基强度计算1）坝址抗压强度承载能力极限状态：式中：WR 坝基面上所有法向作用力之和，KN，向下为正； MR 所有作用对坝基面形心的力矩之和，KN-m，逆时针方向为正； AR 坝基面的面积，m2； JR 坝基面对形心轴的惯性矩，m4； TR 坝基面形心到下游面的距离，m； m2 坝体下游坡度； fc 混凝土抗压强度，KP
13、a； fR 基岩抗压强度，KPa；2）坝体选定截面下游端点的抗压强度承载能力极限状态：式中：WC 计算截面上所有法向作用力之和，KN，向下为正； MC 所有作用对计算截面形心的力矩之和，KN-m，逆时针方向为正； AC 计算截面的面积，m2； JR 计算截面对形心轴的惯性矩，m4； TR 计算截面形心到下游面的距离，m； m2 坝体下游坡度； fc 混凝土抗压强度，KPa；2、坝体与坝基接触面抗滑稳定极状态：式中：PR 坝基面上所有切向作用力之和，KN； WR 坝基面上所有法向作用力之和，KN，向下为正； AR 坝基面的面积，m2； fR 坝基面抗剪断摩擦系数； cR 坝基面抗剪断黏聚力；3、
14、坝体混凝土面层抗滑稳定极状态：式中：PC 计算层面上所有切向作用力之和，KN； WC 计算层面上所有法向作用力之和，KN，向下为正； AC 计算层面的面积，m2； fC 混凝土层面抗剪断摩擦系数； cC 混凝土层面抗剪断黏聚力；4、坝基深层软弱构造面抗滑稳定计算 当坝基内岩体内存在软弱构造面、缓倾角裂隙及坝下游经冲刷形成临空面等状况时，需核算深层抗滑稳定。根据滑动面、临空面、尾岩抗力条件综合分析基本地质构造模型后，分单斜面、双斜面和多斜面计算模式，除采用刚体极限平衡法（见重力坝规范附录F）计算外，必要时可辅以有限元法、地质力学模型实验法等核算深层抗滑稳定。5、坝体上下游面拉应力计算1）坝踵垂直
15、应力不浮现拉应力（计扬压力），计算公式为：式中：WR 坝基面上所有法向作用力之和，KN，向下为正； MR 所有作用对坝基面形心的力矩之和，KN-m，逆时针方向为正； AR 坝基面的面积，m2； JR 坝基面对形心轴的惯性矩，m4； TR 坝基面形心到下游面的距离，m； 2）坝体上游面垂直应力不浮现拉应力（计扬压力），计算公式为：式中：WC 坝基面上所有法向作用力之和，KN，向下为正； MC 所有作用对坝基面形心的力矩之和，KN-m，逆时针方向为正； AC 坝基面的面积，m2； JC 坝基面对形心轴的惯性矩，m4； TC 坝基面形心到下游面的距离，m；3）短期组合下游面的垂直拉应力，计算公式为：
16、式中：WC 计算截面上所有法向作用力之和，KN，向下为正； MC 所有作用对计算截面形心的力矩之和，KN-m，逆时针方向为正； AC 计算截面的面积，m2； JR 计算截面对形心轴的惯性矩，m4； TR 计算截面形心到下游面的距离，m；七、溢流坝闸墩构造设计溢流坝上闸墩强度的设计计算涉及：1）闸墩承受最大纵向力、相应侧向力、竖向力主自重状况下，核算其纵向强度；2）闸墩承受最大不平衡侧向力、相应纵向力、竖向力及自重状况下，核算其横向强度；3）对闸门槽和弧形闸门铰支座等部位的强度进行核算；4）必要时要核算闸门的变位。注：1、所取的计算简图和采用的计算公式要与工程实际状况相符合。 2、计算公式中的变量取值范畴及如何选定的变量值要阐明清晰。七、计算成果分析比较对计算成果的对的性进行分析，可用类似公式计算比较，也可参照类似已建工程进行分析比较。八、计算成果应用阐明通过计算成果分析比较，计算成果对的，将用于工程设计中。否则，重新选择计算简图或计算措施。
《恩施市马尾沟青龙水电站挡水建筑物设计计算书》
