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：
b、长期组合采用下列公式：
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	3.000	m
坝顶高程	1083.452	则截面高	4.682	m，截面以上面积S=		14.046	m2
坝体材料容重为γ=		2.300	t/m3
所以坝体自重GK为：		32.3058	t
自重到截面中心的力臂为：			0.000	m
自重到截面中心的力距为：			0	t·m
(2).可变作用标准值：
正常水位	1081.500
水压力=0.5·γ·H2=		3.726	t
水压力到截面中心力臂为：			0.91	m
水压力到截面中心力距为：			3.391	t·m
设计水位	1082.300
水压力=0.5·γ·H2=		6.230	t
水压力到截面中心力臂为：			1.177	m
水压力到截面中心力距为：			7.331	t·m
校核水位	1082.520
水压力=0.5·γ·H2=		7.031	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：
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
Ix=	B·L3/12=	2.25
	8.507887	正常水位			13.029313	正常水位
所以Pmin:	5.8811581	设计水位		所以Pmax:	15.6560419	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=		10.216
三角形面积S△=		65.229
坝体材料容重为γ=		2.300	t/m3
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·γ·H2=		120.125	t
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·γ·H2=		132.845	t
水压力到截面中心力臂为：			5.433	m
水压力到截面中心力距为：			721.791	t·m
校核水位	1082.520
水压力=0.5·γ·H2=		136.455	t
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：
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·L3/12=	192.36181
	9.932450	正常水位			8.29073426	正常水位
所以Pmin:	6.457912	设计水位		所以Pmax:	11.7652721	设计水位
	5.4403344	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。