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小議電站拱壩的選址設計與計算

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小議電站拱壩的選址設計與計算

1壩址工程地質

1.1左、右岸及河床地質壩址

河谷橫斷面呈“V”字型,河床寬22m,壩頂河谷寬127.2m。河谷流向SE115°。河床底高程618.5m,左岸山頂高程為726m,自然坡度40°-50°;右岸山頂高程為785m,自然坡為33°-50°。兩岸地形基本對稱。開挖后基巖斷面呈梯形。壩址地層由三迭系中統百逢組(T2bf)、第四系組成。巖性以砂巖、泥巖、砂巖夾泥巖為主。2.2構造壩址區主要為褶皺構造,褶皺軸線大致與河谷平行。河床壩中心處為一向斜核部,構成河谷兩岸巖層與地形一致,左岸670m高程以上為一背斜;右岸650m高程處為一背斜,680m高程處為一向斜。左岸舒緩,右岸較緊密。壩區沒有斷層發育,但巖石節理尤風化節理較發育,構造裂隙有為上述的4組。

1.2軟弱夾層及泥化夾層

(1)左岸。650m平臺處有一軟弱夾層,厚110cm已風化成白色,雖是中厚層狀,但內部片理發育,片理間距2-10cm,順層,大部礦物已變成高嶺土、泥質,結構疏松,可塑性強,遇水崩解。類似的在左岸有7層,厚度不等,累計厚5.6m。

(2)右岸。軟弱夾層及泥化夾層共7層總厚度為0.77m。其中有3層泥化夾層,分別出露在650m及658m高程處,厚度均為5cm,為薄層泥巖上下層面處發生泥化0.5-1.5cm,往中間逐漸過渡到較新鮮泥巖。

2拱壩設計

2.1特征水位及相應流量根據

水庫的調洪成果,水庫正常蓄水位為666.00m。設計洪水位為670.02m,相應下泄流量為646m3/s。校核洪水位為670.69m,相應下泄流量為831m3/s。

2.2壩頂高程確定

壩頂高程應不低于校核洪水位,防浪墻頂高程等于水庫靜水位與超高之和,按規范相關公式計算本工程非溢流段壩頂高程定為671.51m,結合欄桿設防浪墻,墻頂高程672.61m。

2.3拱壩布置

及幾何尺寸初定根據拱壩斷面尺寸擬定的一般原則,初步擬定壩頂厚4.0m,壩頂中心角2φ0=106°,壩底中心角2φN=51.2°,壩底厚度16.35m,壩頂下游面最大倒懸度0.234,壩底上游面最大倒懸度為第6層拱端(626.14m)倒懸度0.248。

2.4荷載組合

按正常情況計算正常水位下的水壓力+泥沙壓力+自重+溫度下降+波浪壓力;校核情況計算校核水位下的水壓力+泥砂壓力+自重+溫升+波浪壓力。

3拱壩應力計算

(1)左右岸基巖及壩體混凝土材料參數。河谷底部基巖綜合變形模量3.1Gpa,泊松比0.29;壩體混凝土材料(C20)變形模量(考慮砼徐變)20Gpa,線脹系數0.00001/°C容重23.5kN/m3,導溫系數3m2月,泊松比0.17。

(2)計算工況。基本組合:正常水位水壓泥沙壓力波浪壓力自重溫降(簡稱正常水位+溫降);特殊組合:校核水位水壓泥沙壓力波浪壓力自重溫升(簡稱校核水位+溫升)。

(3)應力計算成果分析。壩體砼強度等級采用C20。計算結果表明,上述計算最大壓應力2.795MPa,小于砼容許壓應力σ壓=20/4=5.0MPa(即砼極限抗壓強度除以安全系數k=4);最大拉應力為1.198MPa,小于砼拱壩設計規范(SL282—2003)規定的允許拉應力1.2MPa,并且小于SL/T191—96《水工砼結構設計規范》所列的C20砼抗拉強度標準值1.5MPa。應力條件滿足規范要求。

作者:劉范學單位:玉林市水利電力科學研究院

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