某水庫堆石混凝土重力壩的作用荷載及組合計算案例1.1荷載組合及剖面荷載組合設(shè)計時，需按照實際情況，考慮不同的荷載組合，按其出現(xiàn)的概率，給予不同的安全系數(shù)，對于擋水壩段，包括以下幾個荷載組合?；窘M合一（正常蓄水位工況）：上游正常蓄水位靜水壓力+淤沙壓力+自重+揚壓力+浪壓力?；窘M合二（設(shè)計洪水位工況）：上游設(shè)計洪水位靜水壓力+淤沙壓力+自重+揚壓力+浪壓力。特殊組合一（校核洪水位工況）：上游校核洪水位靜水壓力+淤沙壓力+自重+揚壓力+浪壓力。特殊組合二（施工期工況）：僅考慮自重。根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（GB51247-2018），本工程主要建筑物抗震設(shè)防類別為丁類，相應(yīng)建筑物按6度抗震設(shè)防，可不進行抗震計算。大壩荷載組合見REF_Ref70192891\h表5.21。表STYLEREF2\s5.2SEQ表\*ARABIC\s21大壩計算荷載組合荷載荷載組合自重靜水壓力揚壓力泥沙壓力浪壓力地震荷載動水壓力基本組合一，正常蓄水位情況√√√√√基本組合二，設(shè)計洪水位情況√√√√√特殊組合一，校核洪水位情況√√√√√特殊組合二，施工期工況√計算剖面選取最大壩高擋水壩段為計算剖面，見REF_Ref71643415\h圖5.21。揚壓力揚壓力圖STYLEREF2\s5.2SEQ圖\*ARABIC\s21擋水壩段荷載計算簡圖1.2主要荷載計算自重混凝土的容重為25kN/m3，擋水壩段單位寬度上的自重為13581.25kN。靜水壓力根據(jù)水文基本資料各特征水位相對應(yīng)的下游水位如下：正常蓄水位：上游水位396.00m，相應(yīng)下游水位351.03m；設(shè)計洪水位：上游水位396.39m，相應(yīng)下游水位354.13m；校核洪水位：上游水位397.21m，相應(yīng)下游水位354.85m。靜水壓力隨上、下游水位而定。水深為H時，上游壩面在單位寬度上所受到的水平靜水壓力P為 式中，為水的容重，一般取9.81kN/m3。由于上游壩面為折面，其所承受的總靜水壓力還應(yīng)計入其垂直分力。計算剖面下游水位低于建基面，因此下游無靜水壓力，計算成果見REF_Ref70193318\h表5.22擋水壩段靜水壓力計算成果表。表STYLEREF2\s5.2SEQ表\*ARABIC\s22擋水壩段靜水壓力計算成果表計算工況上游水位（m）下游水位（m）上游靜水壓力（kN）水平垂直正常蓄水位396.00351.035670.181047.22設(shè)計洪水位396.39354.135801.011060.61校核洪水位397.21354.856080.941088.76揚壓力根據(jù)SL744-2016規(guī)定，應(yīng)在考慮水工結(jié)構(gòu)型式，上、下游計算水位，地基地質(zhì)條件及防滲、排水措施等實際情況的前提下，分析作用于建筑物計算截面上的揚壓力分布圖形。對于壩基設(shè)有防滲帷幕和排水孔的重力壩，河床壩段滲透壓力強度折減系數(shù)為0.25，岸坡壩段滲透壓力強度折減系數(shù)為0.35。擋水壩段壩底寬度為30.5m，帷幕距上游鉛直壩面5.0m，本工程設(shè)有防滲帷幕和排水孔，則岸坡壩段揚壓力折減系數(shù)=0.35。下游水位低于建基面，無浮托力。計算結(jié)果見REF_Ref70193390\h表5.23。表STYLEREF2\s5.2SEQ表\*ARABIC\s23擋水壩段揚壓力計算成果計算工況上游水位（m）揚壓力kN/m正常蓄水位396.003197.81設(shè)計洪水位396.393234.50校核洪水位397.223311.62浪壓力根據(jù)5.1.1章節(jié)壩頂高程的計算可知，不同計算工況下的波浪要素見REF_Ref70193665\h表5.24。表STYLEREF2\s5.2SEQ表\*ARABIC\s24波浪要素計算工況相應(yīng)水位Lmh1%hz正常蓄水位396.0013.501.381.71設(shè)計洪水位396.3913.501.381.71校核洪水位397.218.430.770.95根據(jù)壩前水深、半波長和臨界水深三者的大小關(guān)系，確定波浪類型，再計算相應(yīng)的浪壓力。 式中，Pw——計算風(fēng)速，m/s；Lm——單位長度迎水面上的浪壓力，kN；hp——平均波長，m；H——累計頻率為p的波高，m；h1%——擋水建筑物迎水面前的水深，m；hz——波浪中心線至計算水位的高度，m;Hcr——使波浪破碎的臨界水深，m。計算得到正常蓄水位、設(shè)計洪水位和校核洪水位相應(yīng)的臨界水深分別為2.33m，2.33m，1.18m，壩前水深大于半波長，屬于深水波。計算成果見REF_Ref70194443\h表5.25。表STYLEREF2\s5.2SEQ表\*ARABIC\s25擋水壩段浪壓力計算成果表計算工況hz（m）浪壓力Pw（kN）Hcr（m）正常蓄水位0.6879.142.33設(shè)計洪水位0.6879.142.33校核洪水位0.3426.611.18圖STYLEREF2\s5.2SEQ圖\*ARABIC\s22浪壓力分布圖泥沙壓力作用在擋水壩單位寬度上的水平淤沙壓力按下式計算，根據(jù)《水工設(shè)計手冊》（第2版）第5卷，對于上游傾斜的壩面，還應(yīng)計算垂直淤沙壓力。 式中，Ps——單位寬度上水平淤沙壓力，kN/mPh——單位面積上垂直淤沙壓力，kN/m2；sb——淤沙的浮容重，kN/m3；hs——擋水建筑物前泥沙淤積厚度，m；s——淤沙的內(nèi)摩擦角，（°）。壩前泥沙淤積高程為363.63m，泥沙浮容重為6.0kN/m3，淤沙內(nèi)摩擦角為12°。經(jīng)計算得，各工況下作用在擋水壩單位寬度上的水平泥沙壓力均為5.23kN，垂直淤沙壓力為3.99kN。主要荷載計算成果不同工況下?lián)跛畨味沃饕奢d計算結(jié)果見REF_Ref70194794\h表5.26。表STYLEREF2\s5.2SEQ表\*ARABIC\s26主要荷載計算成果單位kN工況上游靜水壓力自重揚壓力浪壓力泥沙壓力鉛直水平鉛直水平正常5670.181047.22135