QC成果报告某拱坝优化设计.docx

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1、QC成果报告某拱坝优化设计*电站工程*电站工程碾压混凝土双曲拱坝体形优化设计成果报告*QC小组广西电力工业勘察设计探讨院二。八年卜二月南宁水电水利勘测设计系统优秀QC小组申报材料目录1概况12选题理由23现状调查34目标设定及设定依据45缘由分析56要因确定57制定时策58时策实施69效果检查910巩固措施1011总结与今后准备10附件1：评审纪要12附件2：节约投资说明1311概况1.lQC小组简介表IT小组基本状况表小组名称红水河QC小组成立时间2007.12.26课题类型攻关型注册编号活动时间2007.12.26-2008.12.20活动次数12次小组成员简介姓名组内职务职称（职务）文化

2、程度活动分工农静组长工程师（副科长）本科组织QC活动及实施杨树斌组员高级工程师（主任工）本科指导活动、设计成果把关黄桂江组员工程师（科长）本科张冬梅组员高级工程师本科搜资、设计方案实施卢丹玫组员工程师硕士探讨生徐婷兰组员工程师本科李宪组员工程师硕士探讨生谢心恒组员工程师硕士探讨生卢成盛组员工程帅本科李雪凤组员工程师硕士探讨生陈代良组员工程师硕士探讨生韦海峰组员工程师本科覃立宁组员助理工程师硕士探讨生李彬组员助理工程师硕士探讨生吴冬梅组员助理工程师硕士探讨生杨伟组员助理工程师硕士探讨生接受QC学问教化状况人均接受质量教化时间40小时以上1.2工程概况2电站为引水式，主要开发任务为发电。拦河坝为碾

3、压混凝土双曲拱坝。水库正常蓄水位为650.00m,校核洪水位为651.56m,装机容量102MW.碾压混凝土拱坝坝顶高程为653.00m,最大坝高为92m。拱冠梁处坝底宽度22.0m,坝顶宽度5m,坝顶弧长（坝轴线长）299.56mO拱坝上下游面最大倒悬度分别为0.23和0.00。本枢纽工程等级为II等工程，工程规模为大（2）型，挡水建筑物级别为2级。坝址区地振动峰加速度0.29g,地震反应谱特征值为0.25s,对应的地震基本烈度为ViIl度。1.3名词说明拱坝：拱坝是固接于基岩的空间壳体结构，在平面上呈凸向上游的拱形，拱冠剖面呈竖直的或向上游弯曲。（在平面上拱向上游，通过水平拱和悬臂梁的作用

4、将荷载传递给两岸山体和河床的壳体形坝）单曲拱坝：仅在水平面上有曲率，竖宜方向悬臂梁不弯曲或无折线的拱坝。双曲拱坝：水平及竖向截面均呈曲线形（拱向和梁向均为曲线形的拱坝，2选择理由图2-1选题理由框图制图人：农静第1次小组活动通过制图时间：2007年12月30日*可行性探讨阶段通过坝型比较选定了碾压混凝土拱坝为设计坝型。*可行性探讨阶段通过坝型比较选定了碾压混凝土拱坝为设计坝型。设计难点拱坝体形设计是一个反第探讨、反熨布置、反第计算、反复调整的过程，加上坝址区地施烈度为Vlll度，属于高强鹿区，更加大了拱坝体形设计的难度。拱坝体形设计是一个反复探讨、反复布置、反复计算、反复调整的过程，加上坝址区

5、地震烈度为Vill度，属于高强震区，更加大了拱坝体形设计的难度。*水电站拱坝体形优化设计前期设计选择课题选择课题4图2-2活动支配图制图人：农静第2次小组活动通过制图时间：2008年1月16日3现状调杳可研阶段通过对本工程坝址地形地质条件、枢纽布置适应性等进行分析探讨，同时参考对比已建的常态混凝土拱坝和碾压混凝土拱坝的优缺点，最终选定拱坝坝型为碾压混凝土双曲拱坝，初拟拱坝体形如下图：图3T预可研方案拱坝各层拱圈图图3-2预可研方案梁剖面图图3-3预可研方案坝体中面上游侧展示图图3-2预可研方案梁剖面图图3-3预可研方案坝体中面上游侧展示图制图人：卢成盛第3次小组活动通过制表时间：2008年1月

6、21日预可研方案拱坝体形特征值项目单位数量备注拱冠梁坝顶厚度m5.50拱冠梁坝底厚度m22.50上游最大倒悬度0.15下游最大倒悬度0.15坝体顶部中心角度72.8坝体方量万m322.50最大拉应力MPa5.21拉应力超限面积比例5.52制表人：卢成盛第3次小组活动通过制表时间：2008年1月21口通过对拱坝预可研方案体形的应力计算分析，认为该方案虽然坝体方量尚偏大，限制工况（地震工况）下最大拉应力超过规范允许值，超限面积比例也相对较大。因此须要对该体形进行优化调整，力求设计出拱座稳定性和坝体应力符合规范要求，同时工程6量较少的体形。4目标设定参考水利水电技术（1995年第10期）励易生依据我

7、国18座常态混凝土拱坝的建坝数据，归纳总结的阅历公式，坝体方量V与坝高H和河谷宽度1.三者关系为：1.51.680.015Vk1.H,该公式在肯定程度上代表了我国目前常态混凝土拱坝的筑坝水平,本工程取k=1.3,1.=287m,H=92m,估算坝体方量约为19.O万3m。考虑到本工程为碾压混凝土拱坝，旦处在高强地震区，坝体方量适当加大是合理的，结合预可研方案计算的工程量，最终设定坝体方量不超过22万3m为优化目标。制图人：李雪凤第4次小组活动通过制表时间：2008年2月155缘由分析小组成员对影响碾压混凝土拱坝体形的因素进行充分的分析探讨，见拱坝体形设计要素分析关联图：拱坝体形优化约束条件各种

8、工况下最大主应力均满足规范允许值坝体下游而倒悬度为0坝体上游面倒悬度小于0.3满足规范要求便利施工过坝体方量不超过22万万m3设定目标目标7拱坝体形设计要素分析图制图人：吴冬梅第5次小组活动通过制图时间：2008年3月5日6要因确定表6-1要因分析论证表序号缘由分析论证时间负责结论1地质、地形探讨不够深入地质条件对拱坝中心角起着限制性作用，两岸拱座地质条件好可取较大的中心角，两岸拱座地质条件比较差，为满足拱座的稳定性必需采纳较小的中心角。河谷为不对称V形河谷，应使拱圈伤置尽可能。2008.4.10卢成盛要因1地质、地形探讨不够深入地质条件对拱坝中心角起着限制性作用，两岸拱座地质条件好可取较大的

9、中心角，两岸拱座地质条件比较差，为满足拱座的稳定性必需采纳较小的中心角。河谷为不对称V形河谷，应使拱圈布置尽可能。2008.4.10卢成盛要因2地族烈度较高2地震烈度较高地震对坝体作用产生的效应属于动力效应，其特点是坝体上部结构动力效应较底部大好多，而且随着质量的增大成正比。因此要求坝体上部结构在满足柔度和运用的前提下，为了利于抗爱，顶部拱圈截面尽可能小，拱坝下游倒悬度尽可能大，拱座和底部截面尽可能大，拱座入岩深度尽可能深。2008.4.20地震对坝体作用产生的效应属于动力效应，其特点是坝体上部结构动力效应较底部大好多，而且随着质量的增大成正比。因此要求坝体上部结构在满足柔度和运用的前提下，为

10、了利于抗选，顶部拱圈截面尽可能小，拱坝下游倒悬度尽可能大，拱座和底部截面尽可能大，拱座入岩深度尽可能深。2008.4.20吴冬梅要因吴冬梅要因3倒悬度对碾压施工影响估计不足坝体上下游面的倒悬度过大不利于机械碾压和模板施工，须寻求合理的倒悬度，既满足坝体应力要求又能利于施工。2008.5.15李雪凤要因倒悬度对碾压施工影响估计不足坝体上下游面的倒悬度过大不利于机械碾压和模板施工，须寻求合理的倒悬度，既满足坝体应力要求乂能利于施工。2008.5.15李雪凤要因84坝体应力与拱座稳定之间相互制约关系识不足拱坝坝体应力和拱座抗滑稳定是一对相互制约的关系，拱坝中心角越大，拱的作用越明显，坝体拉应力越小,

11、拱座的抗滑稳定平安系数越小；越小坝体拉应力越大，拱坝中心角越小，拱圈越扁平，坝体拉应力越大，拱座的抗滑稳定平安系数越高。2008.5.15卢丹玫要因坝体应力与拱座稳定之间相互制约关系识不足拱坝坝体应力和拱座抗滑稳定是一对相互制约的关系，拱坝中心角越大，拱的作用越明显，坝体拉应力越小，拱座的抗滑稳定平安系数越小：越小坝体拉应力越大，拱坝中心角越小，拱圈越扁平，坝体拉应力越大，拱座的抗滑稳定平安系数越高。2008.5.15卢丹政要因制表人：卢丹玫第5次小组活动通过制表时闻2008年5月20日7制定对策小组召开诸葛亮会，针对拱坝体形设计要素的要因，制定了对策表。表7-1对策表要因对策目标措施时间负贡

12、人地质、地形探讨不够深入地质、地形探讨不够深入充分研究地质和地形条件寻求拱座稳定性和坝体应力符合规范要求的合理拱形细致分析顺河向2,F3大断层，flf4卸荷裂隙的特点，充分考虑两岸山体有利的因素确定：O1调整右岸基槽开挖深度，使之更为平顺，从而减小拱座应力集中。O2采纳左右拱圈抛物线半中心角和曲率半径不对称的抛物线双曲拱坝，以适应不对称V形河谷。2008.5.21黄桂江地震烈度较高地凝烈度较高使坝体材料更充分合理的分布寻求满足拱座稳定性和坝体应力符合规范要求拱圈截面竖直方向上，依据地宸的动力效应和水压力分布的特点，适当加大1/32/3坝高处的拱圈截面，坝顶宽度由55m改为5.Om减小坝顶的动力

13、效应，尽可能增大拱座截面尺寸。2008.5.22农静倒悬度对碾压施工影响估计不足倒悬度对碾乐施工影响估计不足控制坝体上下游面倒悬度适应机械碾压和模板施工参考已建碾压混凝土拱坝，为适应机械化施工，上游面倒悬度不超过0.3:1.0,下游坝顶倒悬度设为Oo2008.5.22张冬梅坝体应力与拱座稳定之间相互制约关系识不足坝体应力与拱座稳定之间相互制约关系识不足充分研应力与拱座稳定之间相互制约关系的因素寻求拱座稳定性和坝体应力符合规范要求的矢跨比调整拱坝矢跨比使之在0.16-0.22之间，取得合理的拱圈半中心角和曲率半径。2008.5.23韦海峰制表人：覃立宁第6次小组活动通过制表时间：2008年3月2

14、5口8对策实施拱坝体形优化设计是一个比较困难化的过程，该过程须要反夏进行，一般须要借助成熟的设计软件进行。本工程采纳浙江高校的拱坝分析与优化软件系统ADA0进行体形调整优化，然后用水科院结构材料探讨所的拱坝体形优化程序ADAS0进行验证其可信度，最终进行三维仿真模拟进一步验证其可行性，详细实施过程如下：步骤一、依据初步拟定的体形，输入水文资料、气象资料、地质资料和材料特性等基础参数以及施工要求、应力限制指标、混凝土方量要求等约束条件。步骤二、先进行静力效应计算，然后进行动力效应复核，反复调整体形，使拱坝体形在种作用效应组合下坝体应力和拱座稳定满足规范要求（表8-2表8-3）。ADAO优化9后得

15、出的体形见图878-3,体形参数和坝体应力计算成果见表8T表8-2步骤三、然后进行拱座抗滑稳定验算，计第成果见8-3表8-4。步5聚四、再通过专家组进行体形评估，依据评估看法对体形进一步调整。步骤五、最终还需对体形进行静力、动力效应及温控的仿真计算，进一步验证体形在各种作用效应组合下的可行性，作为下一步工作的参考O制图人：李彬第7小组活动通过制表时间：2008年4月15口图8-1DO优化方案拱坝各层拱圈图图8-2DAO优化方案梁剖面图图8-3ADAO优化方案坝体中面上游侧展示图图8-1DO优化方案拱坝各层拱圈图图8-2ADAO优化方案梁剖面图图8-3ADAO优化方案坝体中面上游侧展示图10制图人：韦海峰第8小组活动制表时间：2008年5月15日表8-1ADAO拱梁分载法优化后体形参数项目单位数量备注拱冠梁坝顶厚度m5.0拱冠梁坝底厚度m22.0上游最大倒悬度0.130.30满足约束条件下游最大倒悬度0.000.1满足约束条件坝体顶部中心角度80.6坝体方量万m320.022.5满足约束条件制表人：卢成盛第9次小组活动通过制表时间：2008年5月25日表8-2DO拱梁分载法应力计算最大值项目单位数量备注长久状况基本组合坝体最大压应力及发生位置MPa3.94满足约束