重力坝的实测坝踵应力及原因分析

本文总结了多年来国内外重力坝坝踵应力的主要观测成果。大量事实表明 ,蓄水后水压对坝踵应力影响甚微 ,坝踵仍处于受压状态 ,垂直向压应力通常可达 1 MPa～ 2 MPa。其形成主要原因可能是蓄水后混凝土上游面湿度增加、坝体降温及基础灌浆等综合作用所致。文章为改进我国今后在坝工设计及安全管理工作提供了可靠依据。     

重力坝的实测坝踵应力及原因分析

(上接本刊2000年第6期第14页)4.2　重力坝坝踵应力的特点表2～表4分别列出了以上5座坝坝踵垂直应力、顺河向应力及断河向应力概况。一个很明显的印象就是5座坝坝踵应力均具有共同的规律性。表5为5坝坝踵各个测点在施工期和运行期的最大拉应力、最大压应力及蓄水时应力的平均值,可见,坝踵在运行期的应力有下列特点:a.三个方向的应力变幅均较施工期减小,并趋向均匀。施工期应力平均变幅三向分别由2.59MPa,2.27MPa及1.76MPa降至1.46MPa,1.35MPa及1.49MPa。b.垂直向基本上都是压应力,约在-0.8MPa至-2.3MPa之间。顺河向及断河向应力相近,…     

重力坝的实测坝踵应力及原因分析

本文总结了多年来国内外重力坝坝踵应力的主要观测成果。大量事实表明，蓄水后水压对坝踵应力影响甚微，坝踵仍处于受压状态，垂直向压应力通常可达１ＭＰａ～２ＭＰａ。其形成主要原因可能是蓄水后混凝土上游面湿度增加、坝体降温及基础灌浆等综合作用所致。文章为改进我国今后在坝工设计及安全管理工作提供了可靠依据。     

重力坝计算与实测坝踵应力差异中扬压力作用研究

坝踵应力是评价重力坝安全的重要指标,按无拉应力准则设计的重力坝采用有限单元法分析时往往出现较大的拉应力,但实际工程中未见观测到拉应力的报道,有的甚至出现较大压应力,同时实测应力变幅往往远小于计算值。本文统计了国内外24座重力坝观测结果,分析了坝踵应力蓄水前后变化特点,以一典型重力坝断面为例,采用材料力学法和有限元法对坝踵应力进行计算,对比分析了理论坝踵和实测坝踵应力变化规律,重点研究了扬压力对两个坝踵点应力贡献作用,揭示了计算和观测坝踵应力差异的原因之一。结果表明：理论上的坝踵应力是坝踵基岩一侧计入扬压力作用的有效应力,实测坝踵应力则是距基础一定距离、坝体混凝土内部的总应力,两者存在一个与扬压力接近的应力差;按无拉应力准则设计的重力坝,坝内测点不会出现拉应力,最小压应力为0.5～1.0倍的上游水头;实测坝踵的有效应力取决于渗流场和孔隙水压力系数(B系数),该点渗透压力变幅小于上游水头且存在滞后,致使应力变幅明显小于理论坝踵应力变幅;扬压力在理论坝踵和实测坝踵的作用差异是实测与计算坝踵应力差异显著的重要原因之一。     

基于模型试验的非溢流重力坝应力应变分析

采用模型试验法对某水利枢纽工程非溢流重力坝横断面上的应力和位移进行了试验研究,结果表明:坝体上游面出现了显著的拉应力集中现象,最大值出现在坝踵处,同时下游面出现了较大的竖直压应力,最大值出现在坝趾处,但应力值均小于坝体混凝土和地基的抗拉及抗压强度;坝体位移处于弹性状态,大坝运行状态较为正常.     

空腹重力坝设计新方法

空腹重力坝在一定范围内能改变坝体应力重分布,并能较好的发挥材料强度和减少较多的扬压力,因而比一般重力坝可节约19%左右的工程量,但是坝踵拉应力较大,施工复杂,耗费木材较多。为了克服这些缺点,保留它的优点,本文特提出两种比较理想的新坝型——等控重力坝和新型空腹重力坝。一、重力坝要满足等控所需要的条件由图1按应力和稳定要求的坝底宽相等得下式:     

基于ANSYS的混凝土重力坝稳定性分析

针对某蓄水期重力坝,利用大型有限元软件ANSYS建立有限元模型,通过分析其结构的变形、应力、应变等因素来研究混凝土重力坝的稳定性、混凝土的开裂情况。模拟结果表明,蓄水期该混凝土重力坝的最大变形在坝顶中心位置;最大拉应力主要分布在坝肩,最大拉应力值出现在接近坝底中心位置,其最大拉应力值为3.53 MPa,小于混凝土的抗拉强度,符合大坝安全标准。模拟结果与实际工程较好吻合,可以为混凝土重力坝设计工作提供借鉴。     

混凝土重力坝局部等效应力法初探

在混凝土重力坝有限元应力分析中,坝踵和坝趾的应力随网格剖分尺寸的减小而急剧增大.针对该问题.提出局部等效应力方法.即对坝基面坝踵和坝趾局部区域进行局部等效处理.坝基面中间大部分区域仍采用有限元计算.通过对坝基面局部等效处理长度进行敏感性分析,认为坝踵、坝趾各取1/6～1/4坝底宽进行等效处理.可以得到较稳定的等效应力值,坝踵、坝趾处最小单元尺寸应在1/12～1/8坝底宽.进而基于局部等效应力法分析了坝基变模对坝体变形应力状态的影响,认为局部等效应力法能较好地反映坝基不同变形模量对坝体应力状态的影响.     

用有限元法计算重力坝应力时的控制标准

二十多年来我国在坝工设计中广泛采用有限元法进行重力坝坝体应力分析，但却未制定用此法分析时的应力控制标准，使该法计算结果的应用受到限制，本文通过对坝踵应力的算例及一些工程实例的分析，初步提出了以坝基面上游部分垂直拉应力分布的相对宽度作为用有限元法计算重力坝体应力的控制标准     

龙滩碾压混凝土坝渗流场对应力场的影响

结合龙滩水电站工程，分析碾压混凝土重力坝坝体及碾压层（缝）面渗流的特点，提出碾压混凝土坝渗流的渗透静水压力和渗透动水压力及其对坝体应力的影响机理，采用有限元数值方法计算出渗流场影响下的龙滩坝应力场分布。可以看出，由于渗透静水压力和渗透动水压力的作用，使坝体各应力分量最大值增大，也使坝踵处应力集中现象加剧。