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谢龙湾水库工程施工组织设计土石围堰防渗体顶部在设计洪水静水位以上的超高值:斜墙式防渗体为0.8~0.6m;心墙式防渗体为0.6~0.3m。取防渗体超高值为0.3m。
根据规范规定:无行车要求的堰顶宽度,当堰高在6~10m时,堰顶宽度取3~4m,当堰高>10m时堰顶宽度取5m。该工程围堰考虑工程自卸汽车运输土石料与推土机工作等因素,堰顶宽为4.5~5m,取堰顶宽为4.5m。围堰采用塑性心墙围堰,填筑时做成梯形断面,坡度为1:0.2~1:0.6的陡坡。心墙的断面是梯形的,上部厚度不小于0.8~1.0m,下部厚度不小于1/10水头,且不能少于3m。
由资料可知,河床的覆盖层厚度取1.5m。查坝址处水位流量关系曲线得:当Q=18m3/s时,其相应的水位高程为1423.01m,则下游围堰的堰顶高程为:
心墙式防渗体为0.6~0.3m《单层防水卷材屋面工程技术规程 JGJ T316-2013》.pdf,即取0.3m,则顶部高程为1423.31m。则下游围堰的堰顶高程:Hd=1423.01+0.5=1423.51m
下游围堰高度为:h=Hd-1419.34=1423.51-1419.34=4.17m
注:1419.34m为下游围堰的河底高程。
下游围堰的底宽计算:B=2×4.17+4.5+1.5×4.17
下游围堰心墙底宽计算:B=2×0.3×4.45+2=4.66m
考虑到上游围堰挡水保证基坑干地施工,且该工程规模较小,导流期间不允许基坑淹没,故上游围堰设计成不过水围堰。查围堰设计规范DL/T5087—1999,围堰断面设计要求表7.1.1,不过水围堰堰顶安全超高下限值,对于Ⅳ-Ⅴ级土石围堰,δ=0.5m。
不过水围堰堰顶安全超高下限值
土石围堰防渗体顶部在设计洪水静水位以上的超高值:斜墙式防渗体为0.8~0.6m;心墙式防渗体为0.6~0.3m。取防渗体超高值为0.3m。
根据施工组织设计规范规定:无行车要求的堰顶宽度,当堰高在6~10m时,堰顶宽度取3~4m,当堰高>10m时堰顶宽度取5m,本工程考虑到自卸汽车运输土石料与推土机工作等因素,堰顶宽为4.5~5m,堰顶宽取4.5m。取下游面坡度为1:2.0,上游面坡度为1:1.5;围堰心墙的断面是梯形,上部厚度不小于0.8~1.0m,或由施工要求决定,下部厚度不小于1/10水头,且不小于3m。塑性心墙围堰心墙围堰用的粘土及粘壤土,或砂和粘土按比例配合的土料,填筑时做成梯形断面,坡度为1:0.2~1:0.6的陡坡。因此,本工程的心墙顶宽取为1.5m,两边的坡度取为1:0.3。由资料可知,河床的覆盖层厚度取1.5m。
由上游水位计算可知,导流隧洞进口底板高程为1426.00m,按规范要求,导流隧洞进、出口高程选择需要考虑截流、通航、放木要求,以及封堵条件,泥沙淤积或磨损,方便施工等。导流隧洞进高程通常取枯水位以下1.0~1.5m。
上游的水位高程为:1428.33m
由i=1.5%,L=184.79m,所以上、下游导流隧洞的进、出口的高差为:
Δh=i×L=1.5%×184.79=2.77m
则导流隧洞的出口高程为:1426.00-2.77=1423.23m
故上游围堰的堰顶高程由下式决定:Hu=hd+Z+ha+δ
式中Hu——上游围堰堰顶高程,m;
Z——上下游水位差,m;
Hu=hd+Z+ha+δ=1423.01+(1428.33-1423.01)+0.5
=1423.01+5.32+0.5
上游围堰的河底高程为1423.57m,则上游围堰的高度为:
1428.83-1423.57=5.26m
上游围堰的底宽计算:B=2×5.26+4.5+1.5×5.26
下游围堰心墙底宽计算:b=2×0.3×4.45+2=4.66m
第三章隧洞内力及配筋计算
由于山岩压力是不压隧洞衬砌设计中起决定作用的荷载,因此山岩压力值的计算选定,直接关系到衬砌尺寸是否经济合理。
采用《水工隧洞设计规范》建议的山岩压力计算,对于Ⅲ~Ⅳ类围岩,可以按松动介质平衡理论估算三岩压力。考虑到进出口的地质条件不是很好,属于Ⅲ~Ⅳ类围岩,不能形成压力拱,当洞室埋深度(由衬砌顶部至地面的垂直距离)H小于2倍压力拱高度或小于压力拱跨度的2.5倍。
为了使用设计便于安全,对于不能形成压力拱的岩体,允许按全部岩柱重量(不考虑两侧磨阻力)来计算垂直压力,即采取q=γH。分别取隧洞进、出口往里15m所对应的覆盖层厚度分别为H1=15.45m,H2=12.49m。按水利电力出版社高昌侠、熊启钧编著《隧洞》表3—2岩石坚固系数及其它力学指标表查得:对于中等坚硬的岩石及坚硬的石灰岩,不坚硬的沙石和石灰岩,软砾岩相应的岩石坚固系数f=4,岩石容重γ=24~28(KN/m3),取岩石容重γ=26KN/m3。所以进、出口垂直压力强度为:q1=γH1=26×15.45=401.70KN/m2;
q2=γH2=26×12.49=324.74KN/m2。
为了便于计算,取单位长度计算,则进、出口顶部垂直均布荷载Q1=401.70KN/m
Q2=324.74KN/m。为了便于计算,单位的换算关系近似采用Kg=10KN 。故Q1=40.170T/m,Q2=32.474T/m。
第二节隧洞衬砌内力及配筋计算
采用张校正(新疆水利厅)改编,黄凯申(新疆兵团水利局)校核G-12隧洞衬砌内力及配筋计算通用程序。
本程序采用屠规彰等提出的衬砌结构的非线性常微分方程组,应用初参数数值解法,解算隧洞衬砌在水压力、山岩压力及衬砌自重等荷载作用下弹性抗力分布,算出变位和内力,并按水工钢筋混凝土规范进行配筋计算。对于11种隧洞过水断面(参阅附图),程序将衬砌(左半部)的底板、顶板、边墙、侧底拱、侧顶拱等每部分10等分段,输出每个计算点的轴向力、剪力、弯矩、受压钢筋面积、受拉钢筋面积、抗裂安全系数以及裂缝开展宽度。
轴向力的单位:t;剪力的单位:t
受压钢筋面积的单位:cm2;受拉钢筋面积的单位:cm2;
裂缝开展宽度的单位:cm
参阅《水工隧洞设计规范(SD134-84)》附录七。
配筋计算按照《水工钢筋混凝土设计规范》的公式计算偏心受压和偏心受拉构件。计算中不受最小配筋率的限制,实际采用时,可按照规范规定的最小配筋率或按少筋混凝土计算。
1、数据准备:参看附图。
A$工程名,如“SUANLI”
A断面形状编号,参阅附图。
Ky钢筋砼偏心受压安全系数
K1钢筋砼偏心受拉安全系数
R#混凝土标号,如250#应为“250”
Rg钢筋强度(kg/cm2)
Eg钢筋弹性模量(kg/cm2)
A钢筋毛保护层(cm)
D钢筋直径(cm),用以计算裂缝开展宽度
R1弧形底板半径(m)
a1弧型底板半中心角(角度)
a2侧底拱中心角(或半中心角)(角度)
a4侧顶拱中心角(或半中心角)(角度)
D2侧底拱厚度(第九类断面为侧底拱起点厚度)
D4侧顶拱起点厚度(m)(第一类断面为侧顶拱厚度)
D5顶板厚度(m)(或侧顶拱终点厚度)
Q4顶部垂直均布荷载(t/m)
Q3侧向分布荷载上端点值(t/m)
Q2侧向分布茶载下端点值(t/m)
Q1底部垂直均布荷载(t/m)
H0水压荷载水头值(内压为正)(m)
P灌浆压力(各边均布法向荷载,外压为正)(m)
Rh衬砌容重(t/m3)
Eh衬砌弹性模量(t/m2)
K1底板、侧底拱部位围岩弹抗系数(t/m3)
K2侧墙部位围岩弹抗系数(t/m3)
K3顶板、侧顶拱部位围岩弹抗系数(t/m3)
[注]各类断面形状无某项数据时填0
2、内力符号规定如下:
面向基岩取微分段,图示内力为正
本程序的算例全部采用陕西省水电设计院马跃堂同志的算例资料,以便于成果比较。经比较误差很小,现计算进出口城门洞形的计算成果。
1.6,2.5,250,3100,2000000,5,2.2,
1.9,3.4,0,0,0,2.39,0,0,60,.4,0,.4,.4,.4,40.17,0,0,0,0,0,2.4,2550000,50000,50000,50000
**********************************************************************
**********************************************************************
Ky=1.6KL=2.5R#=250Rg=3100Eg=2000000
L1=1.9H2=3.4R1=0R2=0R4=2.39
a1=0a2=0a4=60D1=.4D2=0
D3=.4D4=.4D5=.4Q4=40.17Q3=0
Q2=0Q1=0Ho=0P=0rh=2.4
Eh=2800000K1=50000K2=50000K3=50000
1111111111111111111110000000000
轴向力剪力弯矩受压钢筋受拉钢筋抗裂K裂缝宽
轴向力剪力弯矩受压钢筋受拉钢筋抗裂K裂缝宽
轴向力剪力弯矩受压钢筋受拉钢筋抗裂K裂缝宽
1.6,2.5,250,3100,2000000,5,2.2,
1.9,3.4,0,0,0,2.39,0,0,60,.4,0,.4,.4,.4,32.47,0,0,0,0,0,2.4,2550000,50000,50000,50000
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**********************************************************************
Ky=1.6KL=2.5R#=250Rg=3100Eg=2000000
L1=1.9H2=3.4R1=0R2=0R4=2.39
a1=0a2=0a4=60D1=.4D2=0
D3=.4D4=.4D5=.4Q4=32.47Q3=0
Q2=0Q1=0Ho=0P=0rh=2.4
Eh=2800000K1=50000K2=50000K3=50000
1111111111111111111110000000000
轴向力剪力弯矩受压钢筋受拉钢筋抗裂K裂缝宽
轴向力剪力弯矩受压钢筋受拉钢筋抗裂K裂缝宽
轴向力剪力弯矩受压钢筋受拉钢筋抗裂K裂缝宽
第一节调洪演算的基本原理
调洪演算的基本原理是水库水量平衡。在时段Δt内,入库流量、出库流量和水库水量之间变化的关系,可用下列水量平衡方程式表示:
式中Q1,Q2——时段Δt始末入库流量,m/s;
q1,q2——时段Δt始末出库流量,m/s;
V1,V2——时段Δt始末的水库蓄水量,m3;
Δt——时段长,s,取值的大小视水库流量的变幅而定。
水量平衡方程式中,Q1与Q2由复核的设计洪水和校核洪水过程线中查取,Δt可根据具体情况而定,小河库站一般取1小时为一个时段。q1与V1由起调条件确定,只有q2与V2是未知数,由于方程式有两个未知数,不能独立求解,还必须另外建立第二个方程,。即水库下泄q与水库溢洪水位以上蓄水量V的关系。
因q是水库水位Z的函数,而V也是Z的函数,故q是V的函数,用下面等式表示:q=f(z)=f(V)——(2)
上式称为水库蓄洪关系。式中f是表示函数关系的符号。由式(1)和式(2)可建立联立方程:
洪水调节计算,实际上就是联立求解,建立以上两个方程式,以求得两个待定的未知数V2和q2值。当本时段的q2和V2求得后,即作为下一时段的起始条件q1和V1,继续往前计算。因此,水库调洪计算从起始条件开始,通过逐时段的水量平衡计算,便可眼求出下泄流量过程q~t和水库蓄水量变化过程V~t通过水库水位容积关系曲线换算得出。
起调水位与调洪最高水位之间的库容,称为调洪库容。
第二节调洪演算方法及计算
此次调洪演算的方法采用半图解法,将水量平衡方程式变换如下:
q2+2V2/Δt=Q1+Q2-2q1+(q1+2V1/Δt)——(4)
令M=q+2V/Δt则式(4)变为
M2=Q1+Q2-2q1+M1——(5)
在式(5)中右边均已知,计算前,先建立q~M曲线,q~M曲线即为解决调洪演算的辅助曲线,调洪演算按下列步骤进行。
由已知起调条件确定q查q~M曲线得出M1。
由M2查q~M曲线得出q2.
重复(2)、(3),直至计算时段末。
DB37/T 5113-2018标准下载求调洪库容和设计洪水位。
1、泄流能力计算,按有压自由出流计算:
Q=μAd[2g(T0-hp)1/2
Hp——底板以上的计算水深,自由出流时hp=ηd.
由《施工组织设计与施工组织规范实用全书》对η=hp/d的取值
有压流出口η=hp/d值
出口有顶托进口明渠及有压洞身段分部工程施工工艺,侧墙不约束
H0――计入行进流速水头在内的总水头
μ――流量系数,在自由出流且管道断面沿程不变时,