a---通气孔的断面积（m2）。

拟采用圆形断面通气孔，通气孔直径（D）为：

D= √4a/π (m)

因此，确定选用1孔直径D=10cm。

六、 结构稳定计算

本次设计为初步设计，因此仅对检修时期和运用时期进行稳定计算。

（1）、检修时期稳定计算

计算情况：采用正常水位闸室无水，放水塔外为正常水位进行计算。计算公式为：

σmax=∑G/F+My.yc/Ix

σmin=∑G/F-My.yc/Ix

式中：σmax---最大地基应力（mpa）;

σmin---最小地基应力（mpa）; ∑G---垂直荷载总和（KN）; F—底板面积（m2）;

My---合力重新到形心产生的弯矩（kN.m）; yc---底板形心到底板上下游边缘的距离（m）; Ix----底板惯性矩（m4）。

经计算，正常水位闸室无水，放水塔外为正常水位的情形，其计算

结果为：

底板面积：F=（D/2）2π(m2); 底板惯性矩：Ix=πD4/64（m4 ）. 垂直荷载：∑G=(kN);

以形心为距的弯矩：My=(kN.m); 合力偏心距：e=∑Mi/∑Gi ;

合力与底板上游边缘的距离：y上= h/2-e（m）; 合力与底板下游边缘的距离：y下= h/2+e（m）;

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则，σmax= ∑G/A+y上∑M/Ix σmin= ∑G/A+y下∑M/Ix

由此可见，放水塔四周均受水压力的作用，水压力相互抵消，故不存在抗滑稳定的问题。再且，上部垂直重量大于浮托力∑G= (kN)，因此，也不会发生放水塔浮起来。 （2）、运用时期稳定计算

计算情况：采用校核水位，放水塔闸室充满水进行计算。计算结果为： 垂直荷载：∑G=(kN);

以形心为距的弯矩：My=(kN.m); 合力偏心距：e=∑Mi/∑Gi ;

合力与底板上游边缘的距离：y上= h/2-e ; 合力与底板下游边缘的距离：y下= h/2+e 。 则，σmax= ∑G/A+y上∑M/Ix

σmin= ∑G/A+y下∑M/Ix

由此可见，放水塔四周均受水压力的作用，水压力相互抵消，故不存在抗滑稳定的问题。另外，上部垂直重量G= (kN) ，因此，也不会发生放水塔浮起来。

三、隧洞设计

5.7.1隧洞布臵

隧洞主要任务是引水灌溉，引水流量Q=0.10m3/s，布臵位于大坝的右坝肩。为了减少隧洞长度，隧洞中心线尽可能采用直线，进口与放水塔连接，出口与灌溉渠道连接。总长度50m,坡降i=2%,进水口底板高程为98.00m,出水口高程为97.00m。 5.7.2 断面设计

隧洞采用圆形洞顶及矩形洞身断面，钢筋混凝土衬砌的无压箱涵结构。为便于施工及检修，拟定隧洞圆形洞顶半径R=0.6m, 矩形洞身净宽度为B=1.20m,净高度为h=1.0m, 衬砌平均厚度为D=0.25m。 （1）、隧洞过水能力计算

本次设计隧洞过水能力计算，采用高等教育出版社，大连理工大学水力教研室编《水力学解题指导及习题集》，小孔口自由出流计算公式计算。 公式 Q=μA√2gH0

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式中：μ—孔口的流量系数，取μ=0.60，

A---孔口断面面积（m2）,

H0—作用水头（m）,取H0=0.5m(相应放水流量)，则

Q=0.6×0.5×1.2×√2g×0.25=1.22m3/s 满足设计要求。

（2）、隧洞尺寸确定

经计算，隧洞采用圆形洞顶及矩形洞身断面，洞顶半径R=0.6m, 洞身宽度B=1.20m,高度h=1.0m。 5.7.3 结构计算 （1）、基本资料

混凝土衬砌厚度 D=0.25m, 隧洞长度 L=50.0m, 过水控制流量 Q=0.50m3/s, 最大作用水头 H=5.79m, 工程等别 Ⅳ（小（1）型）， 混凝土强度设计值 C15, 钢筋强度设计值 Ⅱ，

混凝土弹性模量 Ec=2.2×10Pa, 钢筋弹性模量 Es=2.0×10Pa, 钢筋保护层 a=30mm, 受力钢筋直径 D=12mnm, 洞顶土厚 h=5.8m。 （2）、计算公式

计算公式采用水利电力出版社《涵洞》及高等教育出版社，大连理工大学、天津大学编《结构力学》的力法典型方程进行计算。 计算公式： X1+δ11+?1p=0 X2+δ22+?2p=0 X3+δ33+?3p=0

式中：X1、X2、 X3---拱顶在弯矩、轴力、剪力作用下的未知力， δ11、δ22、δ33---拱顶在弯矩、轴力、剪力作用下的位移系数，

?1p、?2p、?3p---拱顶在弯矩、轴力、剪力作用下的位移。 （3）、计算结果

拱顶、拱侧、底板各种内力计算如表5-5-1。 5.7.4 应力计算

计算公式：σmax=ΣN/A+ΣM/W

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σmin=ΣN/A-ΣM/W

表5.7-1 拱顶、拱侧、底板内力及应力计算成果表

拱 的 部 位 最 大 弯 矩 最 小 弯矩最 大 轴 力 最 小 轴 力 最大 剪力 最小 剪力 弯矩M （10KN.m） 轴力N (10KN) 剪力Q (10KN) Mmax 拱顶 拱侧 底板 3.72 -2.86 -2.86 Mmin 0.60 0.06 -1.69 Nmax -3.61 -4.21 -3.62 Nmi 3.56 -3.61 -3.62 Qmax -4.55 -3.62 4.21 Qmin -1.11 -3.41 0.40 上式中：σmaxσmin---分别为最大应力、最小应力（10kN/m2）, ΣN---轴力的代数和（10KN）,

A---拱计算截面面积（m2）,取A=0.25( m2), W---拱计算截面抵抗矩（m3）,取W=0.01（m3）。

计算结果如表5.7-1。

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