2.分期施工的坝应按相应的荷载组合分期进行计算。
3.施工期的情况应作必要核算,作为特殊组合。
4.根据地质和其他条件,如考虑运用时排水设备,易于堵塞,须经常维修时,应考虑排水失效的情况,作为特殊组合。
5.地震情况的静水压力、扬压力、浪压力按正常蓄水位计算。
6.表中的“√”表示应考虑的荷载。
下面就各种情况计算相应荷载,计算示意图如下
W12
W2’
H1 W2’ W13 W3
W11 Pd H2 b3
U4 γH2
γH1 U2 U3 αγH
U1
图3-1 重力坝荷载计算示意图
3.1.1 自重W
坝体自重的计算公式: W =Vγc(kN) (3-6)
式中 V——坝体体积,m3;由于取1m坝长,可以用断面面积代替,通常把它分成如图3-1 所示的若干个简单的几何图形分别计算重力;
γc ——坝体混凝土的重度(本设计中混凝土的重度为24kN/ m3)
分解后的三部分自重:
W11=24×0.5×12.2×61=8930.4kN
W12=24×10×104=24960kN
W13=24×0.5×90.5×72.4=78626.4kN
W1=W11+W12+W13=112516.8kN
取坝底部中点为力矩作用中心点O,则
W1作用点至O点的力臂为: (47.3-12.2×2÷3) = 39.17m
W2作用点至O点的力臂为: 47.3-12.2-5=30.1m;
W3作用点至O点的力臂为: 25.1-72.4÷3=0.97
竖向力对O点的弯矩(顺时针为“-”,逆时针为“+”):
MOW1 = 8930.4×39.17 = 349774 KN·m
MOW2 =24960×30.1 =751296KN·m
MOW3 =78626.4×0.97 =76005.52KN·m
∑MOW =349774+751296+76005.52=1177075.52 KN·m
3.1.2 静水压力P
静水压力是作用在上下游坝面的主要荷载,计算时常分解为水平水压力PH和垂直水压力PV两种。
根据水力学公式
水平水压力PH 计算公式为:
式中: H — 计算点处的作用水头,m;
γw —水的重度,常取9.81 kN/m3;
垂直水压力PV 按水重计算。
计算正常蓄水位情况下的上下游水深:
上游水深H1 =224.7-124.0=100.7m;下游水深H2 =138.4-124.0=14.4m
上游垂直水压力:Pv1=(0.5×12.2×61+39.7×12.2)×9.81=8401.68kN
下游垂直水压力:Pv2=14.4×0.8×14.4×0.5×9.81=813.68kN
水重:Pv= Pv1+ Pv2=8401.68+813.68=9215.36 kN(↓)
上游水平水压力:PH1 =-0.5×9.81×100.72=-49739.1kN(→)
下游水平水压力:PH2=0.5×9.81×14.42=1017.1kN(←)
水压力:Ph= Ph1+ Ph2=-49739.1+1017.1=-48722kN
静水压力对O点的弯矩(顺时针为“-”,逆时针为“+”):
垂直水压力(水重)对O点的弯矩:
MOP11 = 0.5×12.2×61×9.81×(47.3-12.2÷3)=195756.86 KN·m
MOP12 = 39.7×12.2×9.81×(47.3-12.2÷2)=157814.68 KN·m
MOP2 =- 813.68×(47.3-14.4×0.8÷3)=-35362.53KN·m
∑MOPv = MOP11+MOP12+MOP2 =195756.86+157814.68-35362.53= 318209.01KN·m
水平水压力对O点的弯矩:
MOP1 = -49739.1×(100.7÷3)=-1669575.8 KN·m
MOP2 = 1017.1×(14.4÷3)=4882.08KN·m
∑MOph = MOP1+MOP2=-1669575.8+4882.08=-1664693.72 KN·m
∑MOP=∑MOph +∑MOpv= 318209.01-1664693.72=-1346484.71 KN·m
3.1.3 扬压力U (设帷幕灌浆,设排水孔)
根据规范,排水处扬压力折减系数:α=0.25,如图3-1 所示,将扬压力分成四部分,U1,
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