重力坝坝体应力计算

坝体应力计算书

1、计算依据：《混凝土重力坝设计规范》（DL5108-1999）

2、计算工况：按正常使用极限状态设计，考虑下列两种作用效应组合：

a、短期组合：持久状况或短暂状况下，可变作用的短期效应永久作用效应的组合。b、长期组合：持久状况下，可变作用的短期效应永久作用效应的组合。

3、计算公式：

a、短期组合采用下列公式：

g0SS(GK,QK,fK,aK)£C1/gd3

b、长期组合采用下列公式：

g0Sl(GK,rQK,fK,aK)£C2/gd4

式中： C1、C2—结构的功能限值，

Ss（·）、Sl（·）—作用效应的短期组合、长期组合时的效应函数，

γd3、γd4—正常使用极限状态短期组合、长期组合时的结构系数，

ρ—可变作用标准值的长期组合系数，规范取ρ=1

GK—永久作用标准值，

QK—可变作用标准值，

fk—材料性能的标准值，

ak—几何参数的标准值（可作为定值处理）

4、计算

计算中考虑将正常水位作为长期组合，设计水位和校核水位作为短期组合，计算中不考虑扬压力（因为上游面设置了C20混凝土防渗墙）。因坝体横剖面有两个折点，因此计算分两个截面进行,分别为1078.770和1066.000高程。计算内容为各截面在各种组合下上、下面的应力（拉应力和压应力）

荷载水平方向以向右为正，垂直方向以向下为正，力矩以顺时针方向为正。

4.1 1078.770m截面

4.1.1荷载计算

(1).永久作用标准值（自重）：

坝顶宽度3.000m

坝顶高程1083.452则截面高

坝体材料容重为γ=2.300

所以坝体自重GK为：32.3058

自重到截面中心的力臂为：

自重到截面中心的力距为：

(2).可变作用标准值：

正常水位1081.500

水压力=0.5·γ·H2=3.726

水压力到截面中心力臂为：

水压力到截面中心力距为：4.682t/m3t0.0000m，截面以上面积S=14.046m2mt·mt0.913.391m t·m

设计水位 1082.300 水压力=0.5· ·H2= 6.230 γ 水压力到截面中心力臂为： 水压力到截面中心力距为： 校核水位 1082.520 t 1.177 7.331 m t· m

水压力=0.5· ·H2= 7.031 γ t 水压力到截面中心力臂为： 1.250 m 水压力到截面中心力距为： 8.789 t· m 4.1.2应力计算： 应力计算参照《土力学》,公式如下：

p min, max =

式中：Pmin,Pmax— 截面最小、最大压力， Mx — 荷载对x—x轴的力矩， Ix — 基础底面积对x—x轴的惯性矩 P= 32.3058 (正常、设计、校核) A= B× 1= 3.000 M x= 3.391 正常水位 7.331 设计水位 8.789 校核水位 3 Ix= B· /12= 2.25 L 8.507887 正常水位 13.029313 正常水位 所以Pmin: 5.881158 设计水位 所以Pmax: 15.656042 设计水位 4.909225 校核水位 16.627975 校核水位 4.1 1066.000m截面 4.1.1荷载计算 (1).永久作用标准值(自重): 永久作用荷载计算分矩形和三角形两部

分 A、矩形部分 坝顶宽度 3.000 m 坝顶高程 1083.452 则截面高 17.452 m,截面以上矩形面积S 52.356 m2 坝体材料容重为γ = 2.300 t/m3 所以坝体自重G1K为：120.4188 t 自重到截面中心的力臂L1为： -5.100 m 自重到截面中心的力距M1为： -614.136 t· m B、三角形部分 三角形高: 12.77 截面底宽： 13.216 则三角形底面宽度= 三角形面积S△= 坝体材料容重为γ = 65.229 2.300 t/m3

P Mx ± y A Ix

10.216

设计水位1082.300

水压力=0.5·γ·H2=6.230

水压力到截面中心力臂为：

水压力到截面中心力距为：

校核水位1082.520t1.1777.331m t·m

水压力=0.5·γ·H2=7.031t

水压力到截面中心力臂为：1.250m

水压力到截面中心力距为：8.789t·m

4.1.2应力计算：

应力计算参照《土力学》，公式如下：

pmin,max

式中：Pmin,Pmax—截面最小、最大压力，

Mx —荷载对x—x轴的力矩，

Ix —基础底面积对x—x轴的惯性矩

P=32.3058(正常、设计、校核)

A=B×1=3.000

M x=3.391正常水位

7.331设计水位

8.789校核水位

34.1.1荷载计算

(1).永久作用标准值（自重）：

永久作用荷载计算分矩形和三角形两部分

A、矩形部分

坝顶宽度3.000m

坝顶高程1083.452则截面高17.452m,截面以上矩形面积S52.356m2坝体材料容重为γ=2.300t/m3

所以坝体自重G1K为：120.4188t

自重到截面中心的力臂L1为：-5.100m

自重到截面中心的力距M1为：-614.136t·m

B、三角形部分

三角形高:12.77截面底宽：13.216则三角形底面宽度=

三角形面积S△=

坝体材料容重为γ=65.2292.300t/m3PMx=±yAIx10.216

所以坝体自重G2K为： 150.027 t 自重到截面中心的力臂L2为： -0.203 m 自重到截面中心的力距M2为： -30.405 t· m (2).可变作用标准值： 正常水位 1081.500 水压力=0.5· ·H2= 120.125 t γ 水压力到截面中心力臂为： 5.1666667 m 水压力到截面中心力距为： 620.646 t· m 设计水位 1082.300 水压力=0.5· ·H2= 132.845 γ 水压力到截面中心力臂为： 水压力到截面中心力距为： 校核水位 1082.520 t 5.433 m 721.791 t· m

水压力=0.5· ·H2= 136.455 t γ 水压力到截面中心力臂为： 5.507 m 水压力到截面中心力距为： 751.413 t· m 4.1.2应力计算： 应力计算参照《土力学》,公式如下：

p min, max =

式中：Pmin,Pmax— 截面最小、最大压力， Mx — 荷载对x—x轴的力矩， Ix — 基础底面积对x—x轴的惯性矩 P= 120.4188 (正常、设计、校核) A= B× 1= 13.216 M x= -23.896 正常水位 77.250 设计水位 106.872 校核水位 Ix= B· 3/12= 192.3618 L 9.932450 正常水位 8.2907343 正常水位 所以Pmin: 6.457912 设计水位 所以Pmax: 11.765272 设计水位 5.440334 校核水位 12.782850 校核水位 本工程坝体材料为C10混凝土砌毛石，毛石石料等级为500,查《浆砌石重力坝 设计规范》,其允许压力值为，基本组合82.9t/m2,特殊组合110t/m2 因此，根据上述计算可知，坝体满足最小应力大于0,最大压应力小于坝体允许 抗压应力。

P Mx ± y A Ix

所以坝体自重G2K为：150.027t

自重到截面中心的力臂L2为：-0.203m

自重到截面中心的力距M2为：-30.405t·m

(2).可变作用标准值：

正常水位1081.500

水压力=0.5·γ·H2=120.125t

水压力到截面中心力臂为：5.1666667m

水压力到截面中心力距为：620.646t·m

设计水位1082.300

水压力=0.5·γ·H2=132.845

水压力到截面中心力臂为：

水压力到截面中心力距为：

校核水位1082.520t5.433m 721.791t·m

水压力=0.5·γ·H2=136.455t

水压力到截面中心力臂为：5.507m

水压力到截面中心力距为：751.413t·m

4.1.2应力计算：

应力计算参照《土力学》，公式如下：

pmin,max=

式中：Pmin,Pmax—截面最小、最大压力，

Mx —荷载对x—x轴的力矩，

Ix —基础底面积对x—x轴的惯性矩

P=120.4188(正常、设计、校核)

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