褒河水库单曲拱坝设计毕业设计说明书土木工程毕业设计（含图纸）

毕业设计（论文）

目 录

0 绪论 .................................................................. 1 1 概述 ................................................................. 2 2 已知资料 ............................................................. 3 2.1 流域概况 ............................................................ 3 2.2 水文气象资料 ........................................................ 3 2.3 工程地质资料 ........................................................ 3 2.4 工程规划 ............................................................ 3 2.5 工程材料设计指标 .................................................... 4 2.6 施工、天然建材、交通情况 ............................................ 4 3 枢纽布置 ............................................................. 5 3.1 坝型的选择 ......................................................... 5 3.1.1 土石坝 .......................................................... 5 3.1.2 支墩坝 ......................................................... 5 3.1.3 重力坝和拱坝 ................................................... 5 3.2 枢纽布置方案的选择 ................................................. 6 3.2.1 坝轴线的选择 ................................................... 6 3.2.2 引水隧洞的布置 ................................................. 7 3.2.3 东、西干渠渠首布置 ............................................. 7 3.2.4 泄洪方案的选择 ................................................. 7 3.2.4.1 坝顶泄流 ..................................................... 8 3.2.4.2 坝面泄流 ..................................................... 8 3.2.4.3 滑雪道式泄流道 ............................................... 8 3.2.4.4 坝身开孔泄洪 ................................................. 8 4 拱坝设计 ........................................................... 10 4.1 拱坝体型设计 ...................................................... 10 4.1.1 基本原则 ...................................................... 10 4.1.2 拱坝基本尺寸的拟定 ............................................ 10 4.1.2.1 拱坝分层 .................................................... 10 4.1.2.2 坝顶厚度

Tc .................................................. 10

4.1.2.3 坝底厚度TB.................................................. 11 4.1.3 拱冠梁剖面设计 ................................................ 12 4.1.3.1 基本原则 .................................................... 12 4.2 拱坝的平面布置 .................................................... 13 4.2.1 基本原则及假定 ................................................ 13 4.2.1.1 基本原则 .................................................... 13 4.2.2 拱圈中心角的确定 .............................................. 13

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4.2.3 拱圈的平面布置 ................................................ 14 5 拱坝应力计算和内力计算 .............................................. 17 5.1 荷载和荷载组合 ..................................................... 17 5.1.1 荷载 .......................................................... 17 5.1.2 荷载的组合 .................................................... 17 5.1.2.1 基本组合 .................................................... 17 5.1.2.2 特殊组合 .................................................... 17 5.2 应力计算方法（拱冠梁法） .......................................... 17 5.2.1 拱冠梁法的基本原理 ............................................ 17 5.2.2 拱冠梁法的主要步骤 ............................................ 18 5.3 应力和内力计算过程 ................................................ 18

w?i5.3.1 计算拱冠梁在垂直力等作用下产生的径向变位 ................... 18

5.3.2 计算拱冠梁单位三角形径向作用下径向变位系数5.3.3 拱冠梁径向变位

aij ................. 28

?i、Ci的求解 ................................... 35

5.3.4 拱梁分荷值的求解 .............................................. 36

5.3.5 拱冠梁应力计算 ................................................ 37 5.3.6 拱圈应力计算 .................................................. 39 5.4 其他方案的计算 ................................................... 39 5.5 方案计算结果和分析 ............................................... 39 6 坝肩稳定计算 ........................................................ 41 6.1 稳定分析 .......................................................... 41 6.2 稳定计算 .......................................................... 42 6.2.1 当不考虑凝聚力c时 ............................................ 43 6.2.2 考虑凝聚力c时 ................................................ 44 6.3 计算成果和分析 .................................................... 45 7 坝身孔口的设计 ...................................................... 47 7.1 中孔的设计 ........................................................ 47 7.2 底孔的设计 ........................................................ 47 7.2.1 孔口的形状和尺寸（体形设计） .................................. 47 7.2.1.1 进口控制段 .................................................. 47 7.2.1.2 洞身段 ...................................................... 48 7.2.1.3 出口控制段 .................................................. 48 7.2.2 底孔的应力计算 ................................................ 48 7.2.2.l 作用于孔口的荷载 ........................................... 48 7.2.1.2 应力计算 ..................................................... 48 7.2.3 底孔的配筋计算 ................................................ 51 8 拱坝的构造及结构 ..................................................... 53

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8.1 坝顶 .............................................................. 53 8.2 廊道与坝体排水 .................................................... 53 8.3 坝体临时收缩缝 .................................................... 53 8.4 坝体内廊道及交通 .................................................. 54 9 拱坝的地基处理 ....................................................... 55 9.1 坝基开挖 ........................................................... 55 9.2 拱端开挖 ........................................................... 55 9.3 固结灌浆和接触灌浆 ................................................. 55 9.4 防渗帷幕 ........................................................... 55 9.5 坝基排水 ........................................................... 56 10 结论 ............................................................... 57 附录及参考文献 ......................................................... 58 谢 辞 ................................................................. 59

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0 绪论

本次设计为毕业设计，是对大学五年来所学知识的一次综合性的总结概括；是考察学生理论知识与实践能力的一次演练；是为学生走向工作岗位打下一定基础的关键一步；是学生走向社会工作的第一步；是了解自我，自我定位的好机会。本次设计的主要目的是让学生们体会在工作实践中所必须具备的精神，了解工程设计的过程程序，锻炼学生们的实践能力，为走向工作岗位打下一定基础。本设计主要是混凝土拱坝设计方面的问题，要求设计成果合理，各项指标达到国家规范要求。

拱坝是固接于基岩的空间壳体结构，因在平面上呈凸向上游的拱形而得名，其拱冠剖面呈竖直的或向上游凸出的曲线形。据现有资料，最早的圆筒面圬工拱坝可追溯到罗马帝国时代。到 20 世纪，美国开始修建较高的拱坝。并于 1936 年建成了高 221 米的胡佛重力拱坝。1939 年意大利建成了高 75 米，设有垫座及周边缝的奥·西列塔薄拱坝，对双曲拱坝建设起到了很大的推动作用。目前世界上最高的是格鲁及亚的英古里拱坝，最大坝高 272 米，T/H=0.19 。

中华人民共和国成立后，水利事业突飞猛进地发展，取得了举世瞩目的成就。继葛洲坝水利枢纽建成后，三峡水利枢纽的开工、南水北调工程的规划设计等壮举进一步展示出人民水利蓬勃发展的强劲势头。目前，我国在水利工程规模、水利人才素质以及水利科技水平等方面已达到世界前列。中国的拱坝历史：我国在拱坝建设取得了很大的进展。截止到 1988 年底的不完全统计，已建成 15 米坝高以上的各类拱坝已达 800 座，约占全世界已建拱坝总数 1/4 强。中国之最：最高的拱坝——台湾省德基双曲拱坝，高 181 米， T/H=0.112 ；最高的砌石拱坝——河南省群英重力拱坝，高100.5 米；最薄的砌石拱坝——浙江省方坑双曲拱坝，高 76 米，T/H ＝0.147 。

本设计主要是让同学们了解工程设计的过程程序，知道工程实践中所牵涉的工作环节，应注意的关键问题，为以后走向工作岗位打下良好的基础；同时锻炼同学们的实践动手能力和操作能力，改变思维方法，提高工作效率。

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1 概述

褒河水库位于陕西省汉中平原褒河下游。褒河规划作五级开发，其中枢纽在最下游。 汉中地区气候温和、湿润，土地开阔肥沃，是著名的粮仓，现有汉惠渠、褒惠渠等渠道，均系无坝引水，故灌溉保证率低；本地区又属三线，近年来大量工矿企业纷纷建立，电力负荷急剧增长，故在本地区修建褒河等一批水利枢纽，开发水力资源，对于促进工农业发展都有着重要意义。

根据规模、效益，参照相关规范将褒河水库定为三级，建筑物级别：主要建筑物为三等，次要建筑物为四等，临时建筑物为五等。

褒河水利枢纽主要任务为灌溉、发电，其次为防洪。为此，枢纽定为：渠首电站、拦河坝（拱坝）、中孔泄洪、底孔、电站引水渠道等。

褒河水利枢纽对于汉中地区的工农业生产的发展起着相当重要的作用。

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