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《水工建筑物課程設(shè)計》
題 目：某混凝土重力壩設(shè)計
學習中心：
專 業(yè)：
年 級： 年 春/秋 季
學 號：
學 生：
指導教師：
1 項目基本資料
1.1 氣候特征
根據(jù)當?shù)貧庀缶?0年統(tǒng)計資料，多年平均最大風速14 m/s，重現(xiàn)期為50年的年最大風速23m/s，吹程：設(shè)計洪水位 2.6 km，校核洪水位3.0 km 。
最大凍土深度為1.25m。
河流結(jié)冰期平均為150天左右，最大冰厚1.05m。
1.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)
1.2.1壩址地形地質(zhì)條件
（1）左岸：覆蓋層2～3m，全風化帶厚3～5m，強風化加弱風化帶厚3m，微風化厚4m。
（2）河床：巖面較平整。沖積沙礫層厚約0～1.5m，弱風化層厚1m左右，微風化層厚3～6m。壩址處河床巖面高程約在38m左右，整個河床皆為微、弱風化的花崗巖組成，致密堅硬，強度高，抗沖能力強。
（3）右岸：覆蓋層3～5m，全風化帶厚5~7m，強風化帶厚1～3m，弱風化帶厚1～3m，微風化厚1～4m。
1.2.2天然建筑材料
粘土料、砂石料和石料在壩址上下游2~3km均可開采，儲量足，質(zhì)量好。粘土料各項指標均滿足土壩防滲體土料質(zhì)量技術(shù)要求。砂石料滿足砼重力壩要求。
1.2.3水庫水位及規(guī)模
①死水位：初步確定死庫容0.30億m3，死水位51m。
②正常蓄水位： 80.0m。
注：本次課程設(shè)計的荷載作用只需考慮壩體自重、靜水壓力、浪壓力以及揚壓力。
表一
狀況 壩底高程(m) 壩頂高程(m) 上游水位(m) 下游水位(m) 上游坡率 下游坡率
設(shè)計情況 31 84.9 82.50 45.50 0 1∶0.8
校核情況 31 84.9 84.72 46.45 0 1∶0.8
本設(shè)計僅分析基本組合(2)及特殊組合(1)兩種情況：
基本組合(2)為設(shè)計洪水位情況，其荷載組合為：自重+靜水壓力+揚壓力+泥沙壓力+浪壓力。
特殊組合(1)為校核洪水位情況，其荷載組合為：自重+靜水壓力+揚壓力+泥沙壓力+浪壓力。
1.3大壩設(shè)計概況
1.3.1工程等級
本水庫死庫容0.3億m3，最大庫容未知，估算約為5億m3左右。根據(jù)現(xiàn)行《水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計安全標準》（DL5180-2003），按水庫總庫容確定本工程等別為Ⅱ等，工程規(guī)模為大（2）型水庫。樞紐主要建筑物擋水、泄水、引水系統(tǒng)進水口建筑物為2級建筑物，施工導流建筑物為3級建筑物。
1.3.2壩型確定
壩型選擇與地形、地質(zhì)、建筑材料和施工條件等因素有關(guān)。確定本水庫大壩為混凝土重力壩。
1.3.3基本剖面的擬定
重力壩承受的主要荷載是水壓和自重，控制剖面尺寸的主要指標是穩(wěn)定和強度要求。由于作用于上游面的水壓力呈三角形分部，所以重力壩的基本剖面是三角形，根據(jù)提供的資料，確定壩底寬度為43.29m（約為壩高的0.8倍），下游邊坡m=0.8，上游面為鉛直。
2 設(shè)計及計算內(nèi)容
2.1 壩高計算
按照所給基本資料進行壩高計算，詳細寫明計算過程和最終結(jié)果。
2.2 擋水壩段剖面設(shè)計
按照所給基本資料進行擋水壩段剖面設(shè)計，詳細寫明計算過程和最終結(jié)果。
2.3 擋水壩段荷載計算
按照所給基本資料進行擋水壩段荷載計算，詳細寫明計算過程和最終結(jié)果。
2.4 擋水壩段建基面抗滑穩(wěn)定計算
按照所給基本資料進行擋水壩段建基面抗滑穩(wěn)定計算，詳細寫明計算過程和最終結(jié)果。
2.5 擋水壩段建基面邊緣應力計算和強度校核
按照所給基本資料進行擋水壩段建基面邊緣應力計算和強度校核，詳細寫明計算過程和最終結(jié)果。
3 設(shè)計書及圖紙
第二章壩體荷載作用和壩體穩(wěn)定應力計算最終結(jié)果要以表格的形式給出，具體的格式見表二和表三。
表二
荷載
計算 荷載 垂直力(kN) 水平力(kN) 力臂(m) 力矩(kN.m)
方向 ↑ ↓ → ← L+ K-
自重 W1
W3
水壓力 P1
P2
揚壓力 PL
浪壓力 u1
u2
u3
u4
合計
注：建議自重按三角形和矩形分塊計算，揚壓力折減系數(shù) =0.25
表三
擋水壩段建基面處 設(shè)計 校核
抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Ks’
正常工況下邊緣應力 a.上游邊緣垂直正應力
b.下游游邊緣垂直正應力
c.上游面剪應力
d.下游面剪應力
非正常工況下邊緣應力 e.上游邊緣水平正應力
f.下游游邊緣水平正應力
g.上游邊緣主應力
h.下游游邊緣主應力
CAD圖內(nèi)容為擋水壩段剖面圖，無需繪制壩體細部構(gòu)造圖（如廊道細部構(gòu)造、止水片細部構(gòu)造）圖紙大小為A2，剖面圖應包括擋水壩段主要構(gòu)造。剖面圖還應包括：
1） 壩頂構(gòu)造；
2） 灌漿排水廊道、排水管幕；
3） 壩基排水廊道；
4） 防滲帷幕灌漿 ；
5） 各種特征水位的標注；
6） 圖紙標題及相關(guān)說明。
《水工建筑物課程設(shè)計》要求
《水工建筑物課程設(shè)計》是大連理工大學網(wǎng)絡(luò)教育學院水利水電工程專業(yè)開展的一項實踐教學環(huán)節(jié)，是在學習理論基礎(chǔ)上進行的一次綜合性的實踐設(shè)計，通過設(shè)計和實踐，培養(yǎng)學生綜合運用知識、設(shè)計計算與工程制圖的能力，使學生牢固掌握課程中學到的重力壩的設(shè)計原理、應力與穩(wěn)定的分析方法。該課程設(shè)計要求如下：
1．能根據(jù)課題要求，通過查閱資料，獨立完成課題的方案設(shè)計、合理地選擇擋水壩段斷面并進行設(shè)計情況與校核情況的分析，撰寫設(shè)計說明書，并應用CAD畫出完整的擋水壩段的剖面圖并將CAD圖插入到設(shè)計說明書中以文檔形式上傳。
2．完成課程設(shè)計模板提供的全部課程設(shè)計內(nèi)容，字數(shù)要求達到3000字以上。
3．學生在進行課程設(shè)計的過程中，有問題可通過課程論壇答疑。
學生需要以附件形式（附件的大小限制在10M以內(nèi)）將完成的畢業(yè)清考課程設(shè)計以“離線作業(yè)”形式上傳至課程平臺中的“離線作業(yè)”模塊，通過選擇已完成的課程設(shè)計，點“上交”即可，如下圖所示。
4．學生可隨時提交課程設(shè)計，如需修改，可直接上傳新文件，平臺會自動覆蓋原有文件。
5．課程設(shè)計批閱
老師會在離線作業(yè)關(guān)閉后集中批閱課程設(shè)計，在離線作業(yè)截止時間前不進行任何形式的批閱。
注意：本課程設(shè)計應該獨立完成，不準抄襲他人或者請人代做，如有雷同作業(yè)，成績以零分計。
大連理工大學網(wǎng)絡(luò)教育學院
2020年5月
