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李家河碾压混凝土重力坝枢纽工程设计及ANSYS建模.doc

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李家河 碾压 混凝土 重力坝 枢纽 工程设计 ANSYS 建模
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毕业设计 ( 论文 )毕业设计说明书题 目 李家河碾压混凝土重力坝枢纽工程设计及 ANSYS 建模李家河碾压混凝土重力坝枢纽工程设计及 ANSYS 建模摘 要李家河水库工程位于西安市蓝田县境内,水库枢纽位于灞河的一级支流辋川河中游河段,是解决西安市东部用水紧张的骨干供水工程之一,工程由水库枢纽和输水渠道两大部分组成。工程任务主要以西安市城东区城镇供水为主,兼有发电。本次毕业设计分析了坝址的地形和地质条件,对比几种坝型最终选取碾压混凝土重力坝,碾压混凝土坝与常态混凝土坝相比,工艺程序简单,可快速施工,缩短工期;碾压混凝土坝可不设纵缝,节省了模板和接缝灌浆等费用。对比上下两条不同的坝轴线,在其它条件类似的情况下,从抗滑稳定的角度考虑,最终选取了上坝线。最后还进行了枢纽布置:枢纽建筑物包括泄水建筑物、挡水大坝、底孔、供水管道和坝后式电站等。坝体剖面的稳定和应力计算时,荷载组合取了基本组合和特殊组合两种不同的情况,以正常蓄水位时的荷载组合作为基本组合,以地震荷载作为特殊组合。设计中选取了坝基面作为计算截面,对坝体的稳定和强度都依据 DL5108-1999《混凝土重力坝设计规范》及 SL319-2005《混凝土重力坝设计规范》分别进行计算验证,在这两种情况下坝体的稳定和强度都能满足要求。本设计对溢流坝段除进行体型设计外,还进行了详细的水力计算,并进行了溢流坝面的水面线计算。此外,本设计对泄洪排沙底孔进行了详细的体型设计,确保了大坝的泄洪能力及稳定条件。最后,对于坝址区的地基,进行了固结灌浆及帷幕灌浆,保证了坝体的稳定和防渗,确保了工程的安全。本次设计的主要成果有:设计说明书 1 份,设计 CAD 图纸 7 张以及其他相关附图附表等。关键词: 碾压混凝土重力坝;溢流坝;底孔;挑流消能;枢纽布置Li Jia River roller compacted concrete (RCC)gravity dam project design and modeling of ANSYSABSTRACTLi Jia River Project is located in Lantian Country of Xi'an, the project is consisted of reservoir complex and water channel. The reservoir is for daily life water-based and compensation for flood control, as well as power generation. Analyses and of the dam site of the terrain and geological conditions, comparing several dams, the graduate design finally select the RCC dam and the down dam axis and the general layout,Roller compacted concrete dam compared with the conventional concrete dam, process simple, quick construction, shorten the construction period. Buildings hub include the water-releasing structure, retaining dam, bottom hole, water pipeline and power plant, and so on. Later the overflow dam, shape of bottom hole and incorporated dissipater are designed. In order to ensure the safety of the dam, careful stability and stress calculation is made by material mechanic method, the load group conjunction basic combination and specially combined two kind of different situations, took the basic combination by the normal store water level time load combination; Takes the special combination by the earthquake load. In the design has selected the dam basic plane to take the computation section, and stable all carried on the computation to the dam body, the result has all answered the purpose. At last, do the construction design for construction of the dam. The design of the dam foundation as the section, the dam stability and strength of DL5108-1999“concrete gravity dam design specification“ according to SL319-2005 and “concrete gravity dam design specification“ respectively are validated, the two cases in which the stability and strength can meet the requirements.The design of the overflow dam section in addition to the shape design, detailed hydraulic calculation are conducted, and the overflow of the water surface line calculation. In addition, the design of the detailed design of the body to release flood waters Desilting Bottom intake, ensure the ability to release flood waters and stability conditions of the dam. Finally, for the dam foundation, the consolidation grouting and curtain grouting, ensure the stability of dam body and impervious, ensure that the project safety.The main results of the design are: one design manual, seven design drawings and other related schedule, attached map and so on. KEY WORDS:the RCC dam ;retaining dam ;overflow dam ;bottom hole;ski jump energy dissipation ;layout of hydro-project 目录第 1 章 绪论 ..............................................11.1 工程概况 ..........................................11.2 工程特性表 ........................................1第 2 章 水文气象 ........................................ 32.1 流域水文概况 ..................................... 32.2 洪水分析计算 ......................................3第 3 章 调洪计算 ..........................................63.1 底孔规模和死库容确定 ..............................63.2 调洪计算 ..........................................6第 4 章 工程地质 .........................................164.1 区域地质 .........................................164.1.1 地质简况 ....................................164.1.2 区域构造稳定性和地震 ........................164.2 水库区工程地质条件 ...............................164.2.1 基本地质条件 ................................164.2.2 水库渗漏 ....................................174.2.3 库岸稳定性 ..................................174.2.4 库区淹没及浸没 ..............................174.2.5 水库诱发地震分析 ............................174.3 坝区基本地质条件及主要工程地质问题评价 ...........184.3.1 地质概况 ....................................184.3.2 坝区岩体物理力学性质 ........................184.3.3 坝区主要工程地质问题评价 ....................19第 5 章 枢纽布置 .........................................205.1 坝轴线的选择 .....................................205.2 坝型选择 .........................................225.3 枢纽布置 .........................................22第 6 章 建筑物设计 .......................................236.1 非溢流坝设计 .....................................236.1.1 坝体断面尺寸的拟定 ......................... 236.1.2 结构计算(以单宽计算) ......................256.2 溢流坝设计 .......................................396.2.1 溢流坝断面尺寸的拟定 ........................396.2.2 溢流坝段挑流消能水力要素的计算 ..............426.2.3 溢流坝坝面水面线的计算 .....................436.3 底孔设计 .........................................506.3.1 底孔的形式 .................................506.3.2 底孔泄流能力 Q 的计算 ........................536.3.3 底孔水头线的计算 ............................536.4 引水孔设计 .......................................53第 7 章 构造设计 .........................................557.1 坝顶构造 .........................................557.2 廊道系统 .........................................577.2.1 基础灌浆廊道 ...............................577.2.2 坝体检查及排 水廊道 .........................577.3 混凝土分区 .......................................577.4 坝体分缝 .........................................587.5 坝体排水与止水 ...................................59第 8 章 地基处理 .........................................598.1 地基开挖与处理 ...................................598.2 帷幕灌浆与固结灌浆 ...............................608.2.1 帷幕灌浆 ...................................608.2.2 固结灌浆 ...................................608.3 断层与软弱夹层处理 ...............................61致 谢 ...................................................61参考文献 ................................................622013 届水利水电工程专业毕业设计(论文)1第 1 章 绪论1.1 工程概况李家河水库工程位于西安市蓝田县境内,水库枢纽位于灞河的一级支流辋川河中游河段,距西安市约 68km,距蓝田县县城 23km,是解决西安市东部用水紧张的骨干供水工程之一,工程由水库枢纽和输水渠道两大部分组成。工程的开发目标以浐河以东城镇供水为主,兼有发电。城镇供水范围包括西安市纺织城组团、洪庆组团、阎良区、蓝田县城及白鹿塬的狄寨、安村、孟村、砲里乡及前卫镇等。李家河水库工程供水设计流量为 3.15m3/s,多年平均供水量 7230×104m3。水库正常蓄水位为 880.0m。大坝枢纽正 常 运 用 的 设 计 洪 水 标 准 为 50 年 一 遇 , 非 常 运用 的 校 核 洪 水 标 准 为 500 年 一 遇 。 李家河水库为中型水库,该枢纽为III 等工程,永久性主要建筑物拦河大坝、泄水建筑物、引水建筑物、生态供水管道和输水渠道按 3 级设计,次要建筑物按 4 级设计,电站厂房及临时建筑物按 5 级设计。该坝为碾压混凝土重力坝,最大坝高 96.4m,坝顶宽 9m,长338.36m。上游上半部分铅直,下半部分坝坡为 1:0.15;下游坝坡为1:0.75。坝顶采用开敞式溢流,堰顶高程为 875m,只有 1 孔,净宽9m。采用鼻坎挑流消能。 该坝设有一个底孔,底孔进口中心线高程为839m,孔口尺寸为 3m×4.5m。1.2 工程特性表李家河水库工程特性见表 1-1。惠萌:李家河碾压混凝土重力坝枢纽工程设计及 ANSYS 建模2表 1-1 李家河水库工程特性表名称 单位 数量 名称 单位 数量水文气象特性 坝底宽度 m 73.88流域面积 km2 534.1 2.溢流坝 多年平均气温 ℃ 13.1 堰顶高程 m 875实测最大流量 m3/s 1290 溢流堰净宽 m 9多年平均径流量 亿 m3 1.33 最大泄量 m3/s 407.06多年平均输沙量 万 t 25 消能方式 鼻坎挑流设计洪水流量 m3/s 990 3.泄洪排沙底孔 1校核洪水流量 m3/s 1790 孔口尺寸 m 3×4.5水库特征 检修闸门尺寸 m 6×1.4坝址河床高程 m 796.6 工作闸门尺寸 m 6.2,7正常蓄水位 m 880 进口中心线高程 m 839死水位 m 839 最大泄量 m3/s 376.89总库容 万 m3 5609.28 最大流速 m/s 27.9死库容 万 m3 41.30 消能方式 鼻坎挑流兴利库容 万 m3 5032.88 4.引水孔 1 工程特性 孔口尺寸 m 2×21.拦河坝 检修闸门尺寸 m 2.76×0.4坝型 碾压混凝土重力坝 进口底板高程 m 839最大坝高 m 97.06 最大泄量 m3/s 3.15坝顶高程 m 883.36 最大流速 m/s 0.8坝顶长度 m 338.36坝顶宽度 m 92013 届水利水电工程专业毕业设计(论文)3第 2 章 水文气象2.1 流域水文概况李家河水库坝址位于辋川河中游河段,坝址以上流域面积362km2,占全流域 67.8%,干流总长 28.5km,河道比降 28.6‰。流域呈扇形,地形南高北低,属秦岭土石山区,群山叠帐。流域内森林密布,植被良好,平时水流清澈。2.2 洪水分析计算由于李家河坝址无实测洪水资料,故洪峰流量和洪水总量计算仍以灞河罗李村站为参证站。罗李村站自 1956~2007 年有 52 年实测洪水资料。洪峰流量、不同时段洪量系列由每年内的最大值组成。洪量设计时段采用 1、3 日两个时段。李家河坝址设计洪水过程线采用将典型过程线按同频率法进行放大。经比较选取辋川河黄土砭站 1958 年 8 月 2 日实测洪水过程作为典型。该场洪水洪峰流量为 328m3/s,最大一日洪量为 1110 万 m3,最大三日洪量为 1440 万 m3。典型洪水线及其用同倍比放大的设计洪水过程线见表 2-1,绘制成曲线见图 2-1。惠萌:李家河碾压混凝土重力坝枢纽工程设计及 ANSYS 建模4表 2-1 李家河坝址设计洪水过程线流量 流量月 日 时 分Q 典 0.10%0.20%2%月 日 时 分Q 典 0.10%0.20%2%8 2 6 0 10.9 140 132 99.1 8 3 16 0 25.6 200 176 1137 0 13.6 148 140 105 17 0 24.9 199 175 1128 0 17.9 164 155 110 18 0 24.2 199 174 1128 30 31.8 184 165 120 19 0 23.5 198 173 1119 0 45.6 234 209 140 20 0 22.8 197 172 1119 30 97.8 418 374 233 21 0 21.9 196 171 11010 0 266 1140 1020 600 22 0 21 195 170 11010 30 310 1330 1190 742 23 0 20.2 195 169 10911 0 322 1500 1340 840 24 0 19.3 194 168 10811 30 328 2040 1790 990 4 1 0 20.4 195 169 11012 0 322 1500 1340 840 2 0 21.4 196 171 11013 0 277 1220 1090 680 3 0 21 196 170 11014 0 244 1010 904 564 4 0 20.5 195 169 10915 0 223 886 793 495 5 0 20 195 168 10816 0 191 751 672 419 6 0 19.6 195 167 10817 0 165 645 577 360 7 0 19.1 194 166 10818 0 131 546 489 305 8 0 18.7 193 166 10819 0 116 482 432 269 9 0 17.8 193 165 10720 0 103 411 368 230 10 0 17 192 164 10721 0 90.8 354 317 197 11 0 16.1 190 163 10522 0 78.6 312 279 175 12 0 15.2 188 162 10423 0 70.5 284 254 160 13 0 14.4 187 161 10324 0 62.4 262 235 147 14 0 13.5 186 160 1023 1 0 58.2 241 216 140 15 0 13.4 185 160 1022 0 54 234 209 135 16 0 13.3 185 160 1023 0 50.3 227 203 130 17 0 13.2 185 160 1014 0 46.6 220 197 126 18 0 13.1 184 159 1015 0 44.1 215 191 124 19 30 13 183 159 1016 0 41.6 212 188 121 20 0 12.5 182 158 1007 0 39.2 210 187 120 21 0 12.6 182 158 100
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