QC成果报告某拱坝优化设计_0.docx

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1、QC成果报告某拱坝优化设计QC小组申报材料*电站工程碾压混凝十.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OC）八年十二月南宁水电水利勘测设计系统优秀目录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制定对策58对策实施69效果检查910巩固措施IOll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1.1QC小组简介表一1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2007.12.262008.12.20活动次数12次小组成员简介姓名组内职务职称（职务）文化程度活

2、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上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硕士探讨生谢心恒组员工程师卢成盛组员工程（在平面上拱向上游，通过水平拱和悬臂梁的作用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，竖直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）。32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

3、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复探讨、反复他置、反复计算、反第调整的过程，加上坝址区地震烈度为VlIl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4图2-2活动安排图制图人：农静第2次小组活动通过制图时间：2008年1月16日3现状调查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31预可研方案拱坝各层拱圈图预可研方案梁剖面图图33预可研方案坝体中面上游侧展示图

4、制图人：卢成盛第3次小组活动通过制表时间：2OO8年1月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次小组活动通制表时间:2008年1月21日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

5、标设定参考水利水电技术（1995年第10期）励易生依据我国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II和河谷宽度1.三者关系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为：水平，木工程取k=1.3,1.=287m,H=92m,估算坝体方量约为19.0万3m。考虑到本工程为碾压混凝土拱坝，且处在高强地震区，坝体方量适当加大是合理的，结合预可研方案计弊的工程量，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15日5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

6、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03满足规范要求便利施工坝体方量不超过22万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61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，为满足拱座的稔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地震烈度较高地震对坝体作用产生的

7、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，为了利于抗震，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，拱座的抗滑稳定平安系数越小；越小坝

8、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卢丹玫要因制表人：卢丹玫第5次小组活动通过制表时间：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71对策表要因对策目标细致分析顺河向F2,F3大断层，f1f4卸荷裂隙的特点,充分考虑两岸山体有措施时间负责人地质、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

9、V形河谷。竖宜方向上，依据地震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5.5m改为5.0m减小坝顶的动力效应，尽可能增大拱座截面尺寸。2008.5.21黄桂江地震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2008.5.22农静倒悬度对碾压施工影响估计不足控制坝体上下游而倒悬度适应机矢跨比调整拱坝矢跨比使之在O.160.22之间，取得合理的拱圈半中心角和曲率半径。2008.5.23韦海峰9后得出的体形见图8 183,体形参数和坝体应力计算成果见表81表82。步骤三、然后进行拱座抗滑稳定验算，计算成果见83表8-4O步骤

10、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。制图人:制表时间:2008年4月1优化方案拱坝各层拱圈图图8-1)O优化方案梁剖面图8-3AO优化方案坝体中面上游侧展示图10制图人:制表时第8小组活动间:2008年5月15口DAO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拱冠梁坝底厚度上游最大倒悬度下游最大倒悬度坝体顶部中心角mm度5.O22.00.130.0080.60.30满足约束条件0.1满足约束条件坝体方量万m320.022.5满足约束条件

11、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82ADAO拱梁分载法应力计尊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长久状况基本组合坝体最大拉应力及发生位置偶然状况地震状况坝体最大压应力及发生位置偶然状况地庭状况坝体最大拉应力及发生位置制表人：卢成盛第9次小组活动通过制表时间：2008年5月25日MPaMPaMPaMPa3.940.936.814.22满足约束条件满足约束条件满足约束条件满足约束条件表8-3左岸坝肩小块体抗滑稳定计算成果正常蓄水位+温升降断层/4.017f37.03.983f37.0工况正常蓄水位+温设计洪水位+温升死水位+温升死水位+温

12、降高程mKlKl断层KI断层/Kl断层/f37.06.586f37.OKl断层/590.0计算最小平安系数备注4.018f37.07.050基本组合：Kl=3.9833.25Kl平安系数，F断层或裂隙，侧裂面走向制表人：李雪凤第9次小组活动制表时间：2008年7月20日表8-4右岸坝肩小块体抗滑稳定计算成果正常蓄水位+温升降断层/590.04.560/36.04.522/36.0计算最小平安系数备注Kl平安系数，F断层或裂隙，侧裂面走向工况正常蓄水位+温设计洪水位+温升死水位+温升死水位+温降高程/mKlKl断层Kl断层/36.OKl断层/36.05.999/36.OKl断层/4.5576.0

13、89基本组合：Kl=4.5223.25制表人：李雪凤第9次小组活动制表时间：2008年7月20鉴于碾压混凝土双曲拱坝在高强地震区工作的困难性，为了进一步验证体形的合理性和可行性，还应经过专家的评估，进而进行坝体应力和坝肩稳定仿真计算，仿真计算的坝体应力限制指标取值和抗滑稳定平安系数限制指标取值与拱梁分载法有所不同，验算结见表85表8-Go11坝仿真计算模型网格图表8-5时程法等效应力结果有限元等效拉应（MPa）最值发生位置有限元等效压应（VPa）最值发生位置正常温升地震3.55坝蹿拱冠梁处6.87右拱端2/3坝高处正常温降地送3.60坝踵拱冠梁处6.77右拱端2/3坝高处制表人：李宪第10次小

14、组活动制表时间：2008年8月10日由表85可知，时程法计弊结果均略高于有限元等效拉应力及等效压应力的容许值要求，实施时在相应部位适当提高混凝土强度等级即可满足应力要求。9效果检查9.1干脆经济效益通过小组成员的共同的努力，完成拱坝体形优化的设计方案，该方案混凝土方量达到了预定的目标，各项限制指标基本上满足要求，优化后的体形是可行的，优化前后的经济效益比见表9-1O表9一1拱坝体形优化前与优化后的投资效果比较预可研阶段项目单价（元/m3）可研阶段数量（万m3）小计（万元）数量（万m3）小计（万元）9000.0碾压混凝土450.022.510125.020.0土方开挖15.0G.9103.53.

15、755.5石方明挖36.010.4374.48.3298.8土石回填20.04.66. O累计（万元）10694.9942O.3120246质量意识个人实力团队精神QC学问参加主动性小结：可研阶段的土、石、混凝土等各类方量的投资比可研阶段削减了1274.6（万元）结果：从上述数字表明，原预可研阶段的拱坝设计方案的投资是10694.9万元，经过可研阶段的优化设计后，工程投资为9420.3万元，比预可研阶段投资削减1274.6万元。制表人：杨伟第11次小组活动通过制表时间：2008年9月10日制图人：陈代良第11次小组活动通过制表时间：2008年9月10日9.2间接经济效益通过体形优化使坝体方量、土石方开挖等比预可研方案节约，从而加快了工程施工进度。时间就是金钱，我们的活动也带来间接的经济效益，为业主和设计院均带来了实惠。1 0巩固措施1）施工详图阶段，设计人员应进一步完善细部设计，推动方案的实施。2