1、目 录第一章 枢纽布置3第二章 重力坝挡水坝段设计42.1 剖面设计42.1.1 坝顶高程42.1.2 坝顶宽度52.1.3 廊道的布置52.1.4 剖面形态52.2 坝体稳定分析和应力校核62.2.1 设计蓄水位时（一台机组满发）62.2.1.1荷载计算62.2.1.2 挡水重力坝的稳定分析72.2.1.3 应力校核82.2.2 设计洪水位时92.2.2.1 荷载计算92.2.2.2 挡水重力坝的稳定分析102.2.2.3 应力校核102.2.3 校核洪水位时112.2.3.1 荷载计算112.2.3.2 挡水重力坝的稳定分析12第三章 重力坝溢流坝段设计153.1 溢流坝段空口尺寸拟定15
2、3.2 溢流坝段剖面设计153.2.1 堰顶高程163.2.2 堰面曲线163.2.3 上游曲线173.2.4 反弧段半径的确定173.3 坝体稳定分析和应力校核173.3.1 设计蓄水位时（一台机组满发）173.3.1.1荷载计算173.3.1.2 溢流坝的稳定分析183.3.1.3 应力校核193.3.2 设计洪水位时193.3.2.1 荷载计算193.3.2.2 溢流坝的稳定分析213.3.2.3 应力校核213.3.3 校核洪水位时223.3.3.1 荷载计算223.3.3.2 溢流坝的稳定分析233.3.3.3 应力校核24第四章 专题：下游消能设计264.1消能方式：264.1.1
3、 采用底流消能264.2 消力护坦设计284.2.1 护坦长度确定284.2.2 护坦厚度确定及抗浮稳定校核284.3 护坦配筋304.4下游保护段30第五章 水电站建筑物设计315.1 特征水头的选择315.2 水电站水轮机组的选型345.3 涡壳和尾水管的计算405.4 发电机的选择与尺寸估算435.4.1 水轮机发电机主要尺寸估算435.4.2 发电机外形平面尺寸估算445.4.3发电机外形轴向尺寸计算455.4.4 发电机重量估算455.4.5 水轮机重量估算465.5 调速器与油压装置的选择465.5.1 调速功计算465.5.2 接力器的选择465.5.3 调速器的选择475.5.
4、4 油压装置485.6 厂房桥吊设备的选择485.7 主厂房各层高程及长宽尺寸的确定505.7.1 水轮机组安装高程505.7.2 尾水管地板高程和厂房基础开挖高程505.7.3 水轮机层地面高程515.7.4发电机楼板高程和安装场高程515.7.5 吊车梁轨顶高程515.7.6 屋顶面高程515.7.7 厂房总高515.7.8 主厂房平面尺寸的设计515.9 水电站厂房的稳定计算515.9.1 正常水位运行工况525.9.2 校核洪水运行工况535.9.3 机组大修工况5453 第一章 枢纽布置由沙溪口的水文地质资料可知，坝址位置设计洪水位88.00m ，对应下游水位可由下泄流量在流量与下游
5、水位关系曲线查得 80.00m ,水头为 8.00m 。校核洪水位 88.50m ,同理可查得下游水位 81.00m ，水头为 7.50m ，汛期限制水位85.50 m ，设计低水位82.00m。水头不高，水深较小，水头在20m左右，水深不足40m，初步设计选择采用河床式厂房发电；洪水期下泄流量较大，河床较宽，可以选择溢流坝表孔泄洪；两岸山体不高，地质状况一般，选择重力坝挡水；考虑通航过木过竹需要，设置较高通航能力的船闸。经综合分析，确定了左岸船闸右岸厂房布置方案，和左岸厂房右岸船闸布置方案。左岸船闸右岸厂房布置方案考虑主河槽位于左河床靠近左岸3050m之间，开挖至弱风化岩层需至48.00m高
6、程左右，初步设计布置船闸易于通航需求；沿坝轴线自此至右岸500600m之间，开挖至弱风化岩层需至57.00m高程左右，初步设计选择布置溢流坝和河床式厂房，考虑溢流坝洪水期泄洪不对电厂发电造成影响，其间用重力挡水坝衔接；考虑河流右岸交通便利，山坡较缓，易于出线进厂布置，将河床式厂房置于右岸，且右岸现有铁路线沿河岸通过坝址。枢纽布置沿坝轴线从左岸至右岸的水工建筑物依次为：重力挡水坝、船闸、溢流坝、重力挡水坝、河床式厂房，开关站初步布置于河道右岸装配厂下游。综上，初步设计采用第一种方案，即左岸船闸右岸河床式方案，并采用重力坝挡水，溢流坝泄洪，消力戽消能。工程等别二等，主要建筑物级别二级，次要建筑物级
7、别三级，临时建筑物四级。第二章 重力坝挡水坝段设计基本设计参数：上游设计洪水位：87.00m；校核洪水位：88.50m；正常蓄水位（汛期限制水位）86.20m；下游设计洪水位：80.50m；下游校核洪水位：82.40m；正常蓄水位（一台机组发电）：64.40m。坝底高程取未风化岩石边界开挖线57.00m。混凝土重度由水工建筑物荷载设计规范取=24.0 KN/ , 水的重度=9.81 KN/，由沙溪口水电站基本情况简要说明中表7得岩石抗剪强度指标建议值知，云母长英片岩与混凝土边界摩擦系数f=0.5，粘聚力c=0.6kg/c，K=3.0，K=1.052.1 剖面设计2.1.1 坝顶高程坝顶高程由静
8、水位+相应情况下的风浪涌高和安全超高。即：=静水位+h式中：h=hl%+hz+hc 式中：hl%累积频率为1%的波浪高度，m；hz波浪中心线高出静水位的高度，m；hc取决于坝的级别和计算情况的安全超高，m；波浪要素要素由官厅水库公式，得 设计情况：计算风速v0取为30m/s；设计洪水位下吹程D为2. 00km；得hm=mLm=hm/Hm=1.467/(88.0-64)=0.069 由荷载设计规范查表得hp5%/ hm=1.90, hp1%/ hm=2.32所以hp1%=2.32/1.90hp5%=2.32/1.90hm=1.79mhz= hc=0.5mh=h1%+hz+hc=1.79+0.70
9、8+0.5=2.998m坝顶高程=设计洪水位+h=87.0+2.998=90.0m校核设计情况：计算风速v0取为15m/s；校核洪水位下吹程D为2. 00km；得hm=mLm=hm/Hm=0.617/(88.5-64)=0.022 由荷载设计规范查表得hp5%/ hm=1.92, hp1%/ hm=2.89 所以hp1%=2.89/1.92hp5%=2.89/1.92hm=0.93mhz= hc=0.4m 则h=h1%+hz+hc=0.93+0.383+0.4=1.713m坝顶高程=校核洪水位+h=88.5+1.713=90.21m坝顶桥梁采用装配式钢筋混凝土结构，桥下会有过流，为使工作桥与水
10、流保持一定距离。并考虑其他因素，取重力坝坝顶高程取91.00m2.1.2 坝顶宽度坝高=91.0-57=34.0m，非溢流坝的坝顶宽度一般可取为坝高的8%10%（即2.723.4），且不小于3m。为了满足设备布置和双线交通的要求，取坝顶宽度为10m。2.1.3 廊道的布置灌浆廊道上游壁到上游坝面的距离应不小于0.050.10倍水头，且不小于45m，取5m，宽度2.53m，取2.50m。高度34m，取3.75m。坝体纵向排水检查廊道考虑坝高较小，只设基础排水廊道，高取2.25m，宽取1.50m。灌浆廊道距离基岩面距离不宜小于1.5倍底宽，即4.5m，取5m。2.1.4 剖面形态因本水利枢纽坝址摩
11、擦系数较小，所以不能按常规坝体设计。按应力条件确定坝底最小底宽上游 =0.125，则， 其中，河床底高程，H=91.0-57=34.0m按稳定条件确定坝底最小底宽，其中，K=1.05，f=0.5,其余同上。取坝底宽度32m。取上游折坡点为77m，下游折坡点为81.0m高程处。 上游坡n=0.2，下游坡m=0.75图2-1 挡水坝段剖面图2.2 坝体稳定分析和应力校核2.2.1 设计蓄水位时（一台机组满发）2.2.1.1荷载计算 自重W=240.5420+241034+240.51824=14304kN/m M=96013.3+81807-51844=49184kN/m,逆时针上下游水压力上游水
12、压力 PX1=1/2(86.2-57)29.81=4182.2kNPY1=9.81(9.2+29.2)4/2=753.4kN/m 下游水压力 PX2=1/2(64.4-57)29.81=268.6kN/m PY2=9.81(64.4-57)20.75/2=201.45kN/m M=-4182.29.87+753.414.35+268.62.47-201.4514.15= -32654.1kN/m顺时针扬压力 由于扬压力较大，坝体设有防渗帷幕和上下游主副排水系统，由规范DL5077-1997，坝基面渗透压力扬压力强度系数为：=0.25 =0.20 =0.50H1=0.2529.2=7.3m2H2
13、=0.57.4=3.7mU=(29.2+7.3)5/2+(7.3+3.7)5/2+3.714+(3.7+7.4)8/29.81=2108.66kN/m M=(-91.2514-27.58.77+51.81+44.412.44)9.81=-8971.63 kN/m顺时针浪压力坝前水深Hm=29.2mlm/2=14.2/2=7.1m，为深水波PL=r0（LL+2hL+h0）LL/2- r0（Lm/2）2 =9.81(7.1+1.79+0.708)7.1/2+9.817.17.1/2 =334.3-247.46=87.04kN/m M=-334.325.3+247.2624.47=-2407.34k
14、N/m逆时针2.2.1.2 挡水重力坝的稳定分析采用分项系数法进行挡水坝段稳定分析:作用效应系数S（*）=PC=1.04182.2-1.0268.6+1.287.04=4000.64kN抗滑稳定抗力系数R(*)= =1.3 =3 W=1.014100+1.0725.9+1.0243.0-1.11304.1-1.2769.1=12711.5kN kN 满足稳定要2.2.1.3 应力校核水平截面上的边缘正应力=5151.03 =13150.2kN B=32m 上游垂直正应力=下游面垂直正应力= 边缘剪应力上游边缘剪应力 下游边缘剪应力铅直截面上的边缘正应力上游面水平正应力下游面水平正压力边缘主应力上游面主应力 下游面主应力
