镶嵌组合坝混凝土坝体结构体型探讨.pdf
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1、3 0 陆希, 徐宏璐 镶嵌组合坝混凝 土坝体结构体型探讨 文章编号 : 1 0 0 6 - - 2 6 1 0 ( 2 0 1 4 ) 0 6 0 0 3 0 0 4 镶 嵌组合坝混凝土坝体 结构体型探讨 陆 希, 徐宏 璐 ( 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公 司, 西安7 1 0 0 6 5 ) 摘要 : 通过对镶嵌组合坝中镶嵌混凝土坝的分析研究, 初步探讨了镶嵌混凝土坝的体型特征对镶嵌组合坝应力 应变的影响, 为解决高面板堆石坝的安全性提出了一种思路。 关键词: 镶嵌混凝土组合坝; 混凝土坝; 应力; 应变; 计算 中图分类号 : T V 6 4 1 8 文献标识 码 : A D
2、O I : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 6 - 2 6 1 0 2 0 1 4 0 6 0 0 8 S t ud y o n Con c r e t e Da m St r uc t u r a l Ou t l i ne o f Emb e d de d Co mpo s i t e Da m LU Xi ,XU Ho n g -l u ( P O WE R C H I N A X i b e i E n g i n e e r i n g C o , L t d , X i a n 7 1 0 0 6 5 , C h i n a ) Abs t r a c t
3、Th r o u g h a n a l y s i s a n d s t u d y o n t h e e mb e d d e d c o n c r e t e d a m i n t h e e mbe dd e d c o mpo s i t e d a ms,i mpa c t s b y t h e o u t l i ne f e a t u r e s o f t h e e mb e d d e d c o n c r e t e d a m o n t h e s t r e s s a n d s t r a i n o f t h e e mb e d d e d
4、 c o mp o s i t e d a m i s e x p l o r e d I t p r o v i d e s t h e h i g h C F RD s a f e t y w i t h o n e n e w i d e a Ke y wo r d s: e mb e d d ed c o n c r e t e c o m p o s i t e d am ;c o n c r e t e d am ;s t r e s s ;c alc u l a t i o n 0 前言 面板坝坝型具有对坝址区地形地质条件适应性 强 、 经济优 、 安全可靠的特点 , 在中国得到
5、快速发展 , 但近期已建 的 2 0 0 i n级 面板 坝出现了面板挤压破 坏 、 面板裂缝 、 坝体变形和坝体渗漏量实际发生值比 计算偏大的问题。 当前混凝土面板堆石坝建坝水平 已经达到 2 0 0 in级( 其中水布垭水 电站最大坝高 2 3 3 in) , 还有几 座 2 5 03 0 0 1 1 1 级 的面板坝正在设计研究之 中。目 前坝工界较一致的看法认为 : 1 0 0 ff l 级面板坝技术 成熟 , 坝体实测变形与理论计算基本 吻合 , 安全 可 靠 ; 2 0 0 in面板坝虽然出现了一些 问题 , 但 已建工程 运行情况表明, 通过采取适 当的工程处理措施运行 良好 ,
6、 是安全 的; 对 于 3 0 0 i n级的面板坝 , 由于理论 研究相对滞后 以及 2 0 0 i n级面板坝 出现 的一些问 题 , 对坝体安全性产生了一些怀疑。 收稿 日期 : 2 0 1 4 0 5 0 7 作者简介 : 陆希( 1 9 6 5 一) , 男 , 陕西省蓝 田县人 , 教授 级高工 , 主 要从事水利水 电工程设计与咨询工作 为了解决 以上问题 , 提 出了在面板堆石坝下部 设置混凝土坝而形成镶嵌组合坝的研究思路 , 为面 板坝建坝技术发展寻找 突破 口, 以期指导设计 和施 工。本文结合中国某工程 , 专 门对镶嵌组合坝 中的 混凝土坝部分进行平面有 限元分析 ,
7、查找混凝 土坝 体型参数对组合坝坝体应力应变的影 响规律 , 从而 得出较为合理的混凝土坝体型。某工程组合坝体型 见 图 1 。 1 混凝土坝建 基面选择 下部混凝土坝建基面岩体要求 : 经处理后能使 相应坝体在各种荷载作用下满足抗滑稳定和抗变形 要求 , 并能承担坝体压 力 , 控制变形 在容许范 围之 内。此外 , 坝基岩体还应具有足够 的抗渗性和耐久 性 。 。 2 平面有限元分析 为了详细了解镶嵌混凝土面板堆石坝中混凝土 坝对镶嵌混凝土面板堆石坝应力应变 的影响 , 采用 平面有限元方法进行分析计算 。J , 通 过改变混凝 土坝坝体体型参数 , 研究其对镶嵌混凝 土面板堆石 3 2
8、陆希 , 徐宏璐 镶嵌组合 坝混凝 土坝体 结构体 型探 讨 项 目 静力计算 动力计算 向 上 向 下 向 上 游 向 下 游 向 上 向 下 向 上 游 向 下 游 嘉 妄向 上向 下 从计算结果对比分析可以看 出: ( 1 )从表 2可以看出, 随着混凝土坝下游坝坡 的放缓 , 堆石体 向上游的位移逐渐减小 , 其他向位移 基本不发生变化; 从动力计算上看 , 方案 4和方案 6 基本相当, 其他维持减小趋势。 ( 2 )在静力计算方面 , 面板 压应力和面板的挠 度随下游坡度的放缓而减小, 而面板拉应力却随下 游坡度的放缓而增大 , 并表现明显 ; 面板挠度变化 比 较均匀 , 而面板
9、压应 力和拉应力 的差值 变化较大。 动力计算也表现出同样的规律, 当下游坡度到 1: 0 8时 , 面板顺坡 向拉应力已经达到了 1 4 2 MP a 。 ( 3 )周边缝变位 随下游坝坡 的放缓而增加 , 张 合 的变化幅度要高于抬升 的变化 幅度 , 但总体变化 幅度不大, 最大变化 幅度不超过 0 0 7 m m, 可以认为 基本上没有什么变化。 ( 4 )混凝土坝下游坡 比对混凝土坝的应力应变 影响还是比较大 , 随着下游坡 比的变缓 , 其各项指标 基本呈下降趋势 , 但总体上 , 坡度较陡, 变化较大, 坡 度较缓时 , 变化较小 , 即, 到大于 1: 0 6的下游坡 比 变化
10、对其各项指标的影响要小。 ( 5 )下游坡 比的变化 , 主要对面板应力应变 和 混凝土坝本身的应力应变影响较大 , 对周边缝变位 虽有影响 , 但影 响甚微 , 可以忽略。总体上看, 当下 游坡 比为 1: 0 6和 1: 0 7时 , 对面板应力应变和 混凝土坝本身的应力应变影响比较平稳 , 且 1: 0 4 时混凝土坝的小主应力偏大 , 最大达到 3 4 MP a的 拉应力, 面板的压应力也偏大。 2 3 混凝土坝体 高度对坝体应力应变的影响 采用方案 1 、 方案 4、 和方案 8对 比分析 , 坝体高 度分别为 4 0 、 5 0和 6 0 m。 ( 1 )从计算结果看 , 除了对堆
11、石体 向上游位移 影响较大外 , 其他 的影响均较小 , 即, 随着镶嵌混凝 西北水 电 2 0 1 4年 第 6期 3 3 土坝坝高的增加 , 堆石体向上游的位移逐渐减小 , 而 且减小的幅度较大 , 施工期最 大达 4 8 , 蓄水期最 大达 2 4 。其他的增减幅度小于2 , 影响甚微 , 可 以忽略不计。总体上 , 3个方案的堆石体位移还是 比较小 , 不会影响到镶嵌混凝土面板堆石坝 的安全 运行 , 也不控制混凝土坝体高度的选择 。 ( 2 )对面板的挠度影响比较大 , 对于静力计算 , 由于混凝土坝体越高 , 面板的长度越小 , 所 以随着混 凝土坝体高度的增加 , 面板的挠度会减
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